Таинственный бесшумный убийца, который закрадывается в дома по всей Эстонии

В ноябрьском номере журнала Horisont геолог Вальтер Петерселл, физик Рейн Кох и геофизик Михаил Штокаленко пишут о невидимом газе без запаха, представляющем угрозу для здоровья жителей Эстонии в домах почти по всей стране.

Радон распространяется повсюду вокруг нас. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), этот радиоактивный газ, образующийся в результате распада радия в почве и коренных породах, является второй после курения основной причиной рака легких, а также благоприятствующим фактором для ряда других заболеваний.

Исследования постоянно пополняют список вредных воздействий радона. Например, американские исследователи недавно обнаружили, что вдыхание богатого радоном воздуха связано с истончением костной ткани и белокровием. В Эстонии места с опасно высоким уровнем радона есть почти везде в стране, а по содержанию радона в воздухе помещений мы являемся одной из пяти стран с самым высоким риском в Европейском союзе.

Радон является газообразным продуктом распада изотопов радия, образующихся при распаде урана-238, тория-232 и урана-235. В результате образуются следующие изотопы радона: радон-222, называемый радоном, радон-220, называемый тороном, и радон-219, называемый актиноном.

Поскольку радон-222 имеет гораздо более длительный период полураспада (~ 3,8 дня), чем торон (~ 55 секунд) и актинон (~ 4 секунды), мы больше всего подвержены воздействию радона-222, находящегося в воздухе, и его побочных элементов. По оценкам, в среднем 93% дозы облучения, вызванной изотопами радона, исходит от радона-222. Так что в дальнешем именно этот изотоп мы будем рассматривать  как радон (Rn).

Вредит здоровью

Радон является высокорадиоактивным канцерогенным инертным газом, который почти в 7,7 раза тяжелее воздуха. Затвердевает только при -71°С. В результате распада радона образуются семь недолговечных, тоже высокорадиоактивных, но уже в виде металлов, дочерних элементов. Каждый из этих дочерних элементов  излучает частицы α, β или β + γ. Особенно из них ядовит полоний.

Единица измерения содержания радона в воздухе - Бк/м³. При одном Бк/м³ одно ядро радона радиоактивно разлагается в одном кубическом метре воздуха за одну секунду. Учитывая, что период полураспада радона составляет 3,8 дня, при 1 Бк/м³ в литре воздуха содержится примерно 474 атома радона.

Радон может поступать в воздух  закрытых помещений из подземного и околоземного воздуха, строительных материалов, содержащих радий, и радоносодержащих бытовых вод. Ученые пришли к выводу, что среднегодовой предел вредной для здоровья концентрации радона в воздухе в помещении составляет 100 Бк/м³. Выше этого уровня должны быть приняты различные меры для снижения уровня радона. Статистические данные показывают, что большинство случаев рака легких, вызванного радоном, происходит в условиях, когда среднегодовая концентрация радона в жилых помещениях составляет от 100 до 300 Бк/м³ - не потому, что такие уровни радона являются наиболее опасными, а из-за того, что эти условия являются наиболее распространенными. Предел в 100 Бк/м³, конечно, является приблизительным и зависит от устойчивости каждого человека к негативным воздействиям радиоактивного излучения. Тем не менее, стоит отметить рекомендацию ВОЗ о том, что чем ниже содержание радона в жилом помещении, тем здоровее среда в нем.

Вредное воздействие радона было впервые обнаружено у немецких шахтеров в первой трети прошлого века. В советский период, когда информация о распространенности урана в почвах и коренных породах была преимущественно засекречена, опасности, связанные с дочерним элементом распада урана - радием (Ra), были эстонскому народу неизвестны.

Сделанные на рубеже веков выборочные измерения шведских и эстонских ученых, касающиеся концентрации радона в почве и жилых помещениях, показывают, что Эстония является одной из пяти стран с самым высоким риском в Европейском союзе после Финляндии, Швеции, Чехии и Люксембурга. На основании полученных результатов исследователи пришли к выводу, что в Эстонии 80-90 человек в год страдают от рака легких из-за высокого уровня радона в их жилых помещениях.

В почвенном воздухе содержание радона обеспечивается за счет радиоактивного распада радия в почве и породах. Благодаря этому, уровень радона в почвенном воздухе можно измерять двумя способами: содержание радия-226 в почве измеряется гамма-спектрометром, а содержание радона в почвенном воздухе - с помощью эманометра.

Радон в почвенном воздухе

В число важнейших источников радона входят богатые ураном граптолитовый аргиллит и фосфорит, некоторые богатые ураном отложения девонских осадочных пород и встречающиеся за северной границей Эстонии гранитоидные породы. 

Особенно высокому риску наличия радона подвержены осадочные породы эстонских глинтовых склонов и подножий. Согласно проведенным в Швеции исследованиям, почва безопасна, если содержание радона в почвенном воздухе не превышает 10 кБк/м³. У нас  безопасным считается содержание до 30 кБк/м³ в почвенном воздухе. В почвенном воздухе на территории Эстонии этот показатель в основном колеблется в пределах 23-75 кБк/м³. В более чем 60% точек измерений безопасный предел превышен, из них в 5,7% точек он составляет от 150 до 250 кБк/м³, а в 3,1% - выше 250 кБк/м³.

Районы с высоким и особенно высоким риском радона, где содержание радона в почвенном воздухе достигает 600 кБк/м³, характерны для североэстонской глинтовой зоны от Нарвы до островов Пакри, где преобладают отложения граптолитового аргиллита и фосфорита. Районы высокого риска содержания радона, но преимущественно глубинного происхождения, характерны для районов Тарту, Тырва, Вильянди и других регионов Южной Эстонии.

Радон в воздухе жилых помещений

Среднее содержание радона в жилых помещениях стран Европы колеблется в основном в диапазоне от 30 до 60 Бк/м³, снижаясь до минимума в 14 Бк/м³ в Англии и достигая максимума в 84 Бк/м³ в Финляндии. Среднее геометрическое содержание радона в помещениях в Эстонии составляет 80 Бк/м³, самое низкое - 55 Бк/м³ (в Пярнумаа), а самое высокое - 156 Бк/м³ (в Ида-Вирумаа).

Радон проникает в воздух жилых помещений в основном из почвы под ними и вокруг них и в небольшой степени из подземных вод, потребляемых в доме. Радон также может исходить из использованных строительных материалов, если в них повышен уровень содержания радия-226 (более 2–4 мг/кг).

Концентрация радона в воздухе помещений может изменяться быстро и в широких пределах. Следовательно, период измерения для определения среднего содержания радона должен быть максимально длинным: чем дольше период, тем точнее результат. В Эстонии для измерения концентрации радона в воздухе помещений используются α-чувствительные детекторы. На установленном внутри детектора α-чувствительном материале остаются следы α-частиц, образующихся при распаде радона в окружающем детектор воздухе. При химической обработке следы становятся видимыми и затем подсчитываются с помощью микроскопа. Продолжительность отбора проб обычно составляет 2-4 месяца. 

Уровень содержания радона сильно различается в воздухе жилых и спальных помещений. Вариативность содержания радона в помещениях точно не установлена, но, вероятно, она главным образом зависит от характеристик вентиляции помещений и атмосферного давления. Во время отопительного сезона вентиляция помещений обычно более скромная по сравнению с летним временем, что также приводит к повышению уровня радона. Содержание радона, измеренное в одной комнате здания, не может быть использовано для оценки соответствующего параметра воздуха в других комнатах. Бывают случаи, когда в домах с высоким содержанием радона этот показатель оказывается наибольшим не на первом, а на втором и третьем этажах.

Как снизить уровень радона дома и на рабочем месте?

Эту проблему следует учитывать уже на ранних этапах проектирования и строительства дома. Надежнее всего проводить измерения концентрации радона в почвенном воздухе в нескольких точках участка, режде чем выбрать местоположение дома. Снижение уровня радона в воздухе в случае уже готового дома может оказаться дорогостоящим.

Меры, предотвращающие попадание радона во внутреннее пространство дома, очень разнообразны и оказывают разное воздействие. Они могут быть разработаны только дизайнером или экспертом со специальными знаниями. Наиболее известные способы предотвращения попадания радона в здание - это установка вентиляционных каналов в подземном грунте и использование антирадоновых пленок.

Первым шагом должно стать выявление источника повышенных уровней радона в почвенном воздухе: если это слой почвы с высоким содержанием радионуклидов, может потребоваться удалить этот слой из-под дома и на расстоянии нескольких метров от фундамента. Во-вторых, важно использовать плотные материалы для строительства фундамента и пола, а также избегать обазования трещин (и микротрещин) и полостей во время процесса строительства.

Рекомендации:

Проветривайте комнаты как можно чаще. Также проветривайте участки, в которых люди находятся редко (например, подвал), чтобы предотвратить концентрацию радона.

Следите за тем, чтобы в комнатах не было пыли, дыма и частиц сажи, поскольку побочные продукты радона прилипают к ним и попадают с воздухом в дыхательные пути людей.

Не курите, так как это предотвратит совместное воздействие радона и курения на здоровье.

Директива требует большего внимания

В феврале 2018 года вступила в силу директива Европейского Союза (2013/59 /EURATOM), которая требует от государств-членов уделять гораздо больше внимания радоновой опасности. Это также причина, по которой в Эстонии необходимо проводить дополнительные исследования и активнее заниматься снижением воздействия радона на человека.

С точки зрения здоровья человека, а также экономики государства, важно, чтобы районы с высоким риском наличия радона были определены как можно скорее путем точных исследований. Тогда в будущем можно будет предусмотреть реализацию мер по снижению риска радона и естественной радиации, оценить их экономическую жизнеспособность или отказаться от строительства в определенных местах.

Особую проблему представляют собой уже существующие и строящиеся здания в зонах, подверженных воздействию радона. Исследования воздуха первых этажей этих зданий, над которыми Эстонский радиационный центр начал работу уже в 1994 году, должны быть усилены. Они уже сейчас показывают, что во многих домах уровень внутреннего воздуха в десять раз выше безопасного уровня. В то же время необходимо проверить и эффективность используемых для снижения риска радона методов, которые до сих пор использовались при строительстве домов.

Нам все еще предстоит пройти долгий путь, чтобы достичь среднего по Европейскому союзу и рекомендованного ВОЗ уровня и сократить количество этого радиоактивного газа.

Вальтер Петерселл (1933) - геолог и геохимик. Изучал геологию сланца и фосфоритов, геохимию и обогащение руды.

Рейн Кох (1951) - инженер лаборатории лазерной спектроскопии  института физики Тартуского университета.

Михаил Штокаленко (1952) - геофизик. Занимался разведкой нефти и металлов и экологическими исследованиями (в основном в России).