Исследовательская работа на тему: «Объемная активность радона в воздухе жилых помещений г. Шагонар»
материал

Министерство образования и науки РТ.

Филиал Государственного бюджетного образовательного учреждения Республики Тыва «Тувинский строительный техникум» в г. Шагонар

Исследовательская работа на тему:

«Объемная активность радона в воздухе

жилых помещений г. Шагонар»

 Выполнила: студентка группы №22

                                       «Сервис домашнего и коммунального хозяйства»            

                                                                               Селигеева Ксения Викторовна

                                                                                    Руководитель: преподаватель  

общеобразовательных дисциплин

Ооржак Зоя Хаян-ооловна

Шагонар – 2022 год.

Содержание

Введение

Глава 1. Основные сведения о радоне

1.1  Радон и продукты его распада

1.1.1  Физические и химические продукты распада

1.1.2  Нахождение в природе и применение

1.2  Источники и пути поступления радона в помещения

1.2.1  Основные принципы противорадоновой защиты зданий  

Глава 2. Состояние радиационной обстановки на территории г. Шагонар

2.1 Географическое положение

2.2 Общие сведения о радиоактивности и единицах ее измерения

2.4 Особенности формирования радиационной обстановки в зданиях

Глава 3. Содержание радона в помещениях г. Шагонар

3.1 Методика измерений объемной активности радона в помещениях

3.2 Содержание радона в жилых помещениях

3.3 Обсуждение результатов  

Выводы

Введение

        При районировании территории России по степени радон опасности, выполненном специалистами Российского центра радиационной экологии, Республика Тыва отнесена к территориям, опасным по радону. Естественный радиационный фон Тувы выше, чем в сопредельных областях, поскольку в республике имеются широко проявленные аномальные скопления урана – ториевых минералов. По данным геологических служб Тувы, в республике существует реальная вероятность искусственного радиоактивного загрязнения, что объясняется близостью Семипалатинского и Лобнорского (Китай) испытательных полигонов. Хотя нет никаких оснований считать, что ядерные испытания сопровождались выпадением в больших количествах токсичных радиоактивных элементов, тем не менее, геохимическая аномальность территории Тувы делает необходимым изучение распределения радона в природных и промышленных объектах, поскольку наиболее весомый вклад в дозовую нагрузку облучения вносит радон. Большую часть дозы облучения от радона человек получает, находясь в жилых помещениях и производственных зданиях. Поэтому, в качестве объектов исследования были выбраны помещения жилых домов г. Шагонар.    

Целью данной работы является определение содержания радона в воздухе помещений жилых домов г. Шагонар. Объемная активность радона зависит от строительных конструкций помещений, от этажности, от особенностей назначения и проветривания. Поэтому предметом исследования является содержание радона в воздухе помещений жилых домов г. Шагонар.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Провести анализ литературы по теме исследования.

2. Определить объемную активность радона в жилых помещениях.

3. Обобщить материал по распределению радона в жилых помещения г. Шагонар.

4. Провести оценку радон опасности в жилых помещениях.

Для измерения концентрации радона использовался прибор PPA-01-M-03 с программным обеспечением, который позволяет измерять объемную активность радона в необходимом диапазоне (до 20000 Бк/м3) с допустимой относительной погрешностью ±30%.Аппаратура имеет свидетельство о государственной проверке. Также измерения можно проводить с помощью метода сорбции на активированном угле, позволяющей с высокой производительностью осуществлять контроль значительного числа наиболее важных уровней радиационно – опасных факторов.  

Радон и продукты его распада

Облучение населения от естественных источников радиации является основным дозообразующим фактором и приводит к возникновению злокачественных новообразований.

Более половины дозы, получаемой человеком от естественных источников радиации, обусловлено наличием радона и продуктов его распада в воздухе.

Радон – представитель инертных газов, дочерний продукт 226Ra, который содержится во многих минералах и почвах.

Три изотопа 222Rn, 220Rn, 219Rn образуются в результате распада соответствующих изотопов радия, присутствующих в радиоактивных семейтсвах. Эти изотопы, включая радон встречаются во всех почвах, горных породах, строительных материалах и воде и служит источником изотопов радона в помещениях.

История открытия. Английский ученый Э.Резерфорд в 1899году отметил, что препараты тория испускают, кроме альфа-частиц, и некое неизвестное  ранее вещество, так что воздух вокруг препаратов тория постепенно становится радиоактивным. Это вещество он предложил назвать эманацией ( от лат. emanatio – истечение) тория и дать ему символ Em. Последующие наблюдения показали, что и препараты радия также испускают некую эманацию, которая обладает радиоактивными свойствами и ведет себя как инертный газ.

Первоначально эманацию тория называли тороном, а эманацию радия-радоном. Было доказано, что все эманации на самом деле представляют собой радионуклеотиды нового элемента – инертного газа, которому отвечает атомный номер 86. впервые его выделили в чистом виде Рамзай и Грей в 1908году, они же предложили назвать газ нитон ( от лат. nitens – светящийся). В 1923году газ получил окончательное название радон и символ Em был заменен на Rn.

Физические и химические свойства радона 222 Rn.

Радон Rn (Radonum, исторически: эманация Em) – это радиоактивный химический элемент VIII группы периодической системы Д.М.Менделеева, тяжелый инертный газ. Атомный номер 86, масса 222, валентность 0. радон – газ без запаха и цвета, химически почти нейтрален (благородный газ), в 7,5 раза тяжелее воздуха. Известны 3 альфа-активных изотопа радона, принадлежащих к радиоактивным семействам урана, тория, актиния – радон, торон и актинион ( Rn, 220Rn, и 219Rn) с периодами полураспада, около 3,8 сут, 55с и 3,9с.

При комнатной температуре радон – газ, состоящий из одноатомных молекул. Строение электронной оболочки радона: 6s2 6 p6; ковалентный радиус 2,14 А4 энергия ионизации Rn=10,746 эв. Плотность газа 9,73 г/л, жидкого 4,4 г/см3 (при -62С), твердого 4 г/см3 Т плав. – 71С, Т кип. – 62с. На холодных поверхностях радон конденсируется в бесцветную фосфоресцирующую жидкость. Твердый радон светится бриллиантово – голубым светом. В 1 объеме воды при 0С и растворяется 0,507 объемов радона, в органических растворителях растворимость радона значительно выше. Растворимость радона в спиртах и жирных кислотах возрастает с увеличением их молекулярных весов.

Химические свойства радона. В химическом отношении радон является наиболее активным из благородных газов, так как его электроны внешних электронных оболочек имеют относительную низкую энергию ионизации.

Радон образует химическое соединение с фтором. Так, дифторид радона RnF2 является белым нелетучим криссалиеским веществом. Фториды радона также могут быть получены под воздействием фторирующих агентов ( например хлорид галогенов: Cl3).

Кроме фтора, радон может образовывать бинарные соединения с кислородом; в частности, был получен триоксид радона, однако получение других оксидов радона не подтверждено. Также радон образует клатраты, которые хотя и имеют постоянный химический состав, химических связей с атомом радона в них нет.  

Нахождение в природе и применение

В природе явление радиоактивности распространено довольно широко – больше половины элементов системы Менделеева имеют естественные радиоактивные изотопы. Радон в ничтожных количествах находится в растворенном состоянии в водах минеральных источников, озер и лечебных грязях. Он находится в воздухе, наполняющем пещеры, гроты, глубокие узкие долины. В атмосферном воздухе количество радона измеряется величинами порядка 5*10-18% - 5*10-21% по объему . ядра радона постоянно возникают в природе при радиоактивном распаде материнских ядер. Ввиду химической инертности радон относительно легко покидает криссталическую решетку и попадает в подземные воды, природные газы и воздух. Поскольку наиболее долгоживущим из  четырех природных газов является 222Rn именно его содержание в этих средах максимально.

Применение. Радон используется для приготовления радоновых ванн. Также он используется в сельском хозяйстве для активации корма домашних животных, в металлургии в качестве индикатора при определении скорости газовых потоков в доменных печах, газопроводах. В геологии измерение содержания радона в воздухе и воде приняться для поиска месторождений урана и тория, а также активных тектонических разломов, на наличие которых может указывать повышенное содержание радона в приземном и подпочвенном воздухе; в гидрогеологии – для исследования взаимодействия грунтовых и речных вод.

Динамика концентрации радона в подземных водах может применяться для прогноза землетрясений

Источники и пути поступления радона в помещения.

Первичными источниками радона являются горные породы, содержащие уран. В зависимости от геологических условий и от возможностей его повышенной миграции, радон встречается в шахтах, в пещерах, тоннелях и в водных источниках. Радон, выделившийся путем из горных пород, может попадать в жилые помещения путем прямого проникновения через фундамент объекта или с помощью воды и его называют обычно домашним радоном, а также вместе с атмосферным воздухом, окружающем здание. Его концентрация зависит от содержания радона в почвенном воздухе и воздухе помещения, а также от наличия системы вентиляции.

Присутствие радона в воздухе помещения может быть также обусловлено его поступлениям из следующих:

-из недр Земли

-наружного воздуха

-грунтового основания здания

-ограждающих конструкций, изготовленных с применением строительных материалов из (цемент, щебень, кирпич, шлакоблоки)  

-воды из системного водоснабжения здания

-сжигаемого в здании топлива.

Основные принципы против радоновой защиты зданий

Естественный процесс снижения концентрации поступившего в воздух радона происходит за счет его распада и инфильтрации наружного воздуха.

Принципиально пониженное содержание радона во внутреннем воздухе помещений может быть обеспечено за счет:

- выбора для строительства участка с низкими выделениями радона из грунтов

-применения строительных конструкций, эффективно препятсвтующих проникновению радона из грунтового основания в здании

-удаление радона из внутреннего воздуха помещений

Средства против радоновой защиты подразделяются на пассивные и активные. Первые являются элементами ограждающих конструкций здания и отличаются о вторых тем, что не требуют управления и обслуживания в процессе эксплуатации. Вторые включают в себя энергопотребляющее оборудование для регулирования давления воздуха, его принудительной вентиляции для очистки.

 Средства защиты реализуются в виде технических решений, которые классифицируются следующим образом:

-мембраны, представляющие собой опирающиеся на несущие элементы конструкций тонкие слои пленочных, рулонных или листовых газонепроницаемых материалов

- пропитки- жидкие утверждающиеся составы, которые при нанесении на слой сыпучего или пористого материала проникают в него и снижают газопроницаемость

Состояние радиационной обстановки на территории г.Шагонар

                                Географическое положение.

Как мы видим на карте Республика Тува относится к радоонопасныи территориям.

 Улуг-Хемский кожуун расположен в центре Тувы. Административный центр кожууна – город Шагонар.

Общие сведения о радиоактивности и единицах ее измерения

Радиоактивность – это способность ядра вещества превращаться в его другую модификацию, что сопровождается испусканием частиц или определенного вида энергии. Известно, что все вещества состоят из атомов, которые могут различаться по массе (весу). Такие разновидности атомов называют изотопами данного элемента. Каждый химический элемент имеет еще и радиоактивные изотопы, испускающие из атомного ядра ионизирующие излучение: альфа-, бета-частицы и гамма излучения. Это и есть радиоактивное или ионизирующее излучение: альфа – распад – испускание ядра гелия (двух нейронов и двух протонов); бета-распад – испускание электронов или его захват с орбиты ядром;

Активность радиоактивных веществ.

Количество и содержание радиоактивного материала определяют термином «активность». В течение долгих лет применяли старые единицы активности – Кюри (Ku). Было принято, что 1 г радия обладает активность 1 Ku.

Новая единица активности – Беккерель (БК) – соответствует одному распаду в одну секунду: 1Бк=27n Ku.

Норма радона в жилых помещениях.

В 1996 году в нашей стране принят Федеральный закон № 3-Ф3 «О радиационной безопасности населения» и действуют специальные нормы радиационной безопасности СанПин 2.6.1.2523-09 «Нормы радиоактивной безопасности (НРБ-99/2009)». В них указано, что при проектировании новых зданий необходимо предусмотреть чтобы среднегодовая эквивалентная объемная активность изотопов в воздухе помещений не превышала 100 Бк/м3  (беккерелей на метр кубический). В эксплуатируемых зданиях эта же величина не должна превышать 200 Бк/м3, а при больших значениях необходимо проводить защитные меры.  

Опасность радона для организма человека

Среди радиоактивных ядов радон – один из самых опасных. Не случайно допустимая для человека доза радона в 10 раз меньше допустимой дозы бета- и гамма-излучений. Ученые выяснили, что газ радон является наиболее распространенной причиной возникновения рака легких, после курения табачных изделий. По оценкам, радон вызывает от 3 до 14% всех случаев рака легких в странах в зависимости от среднего уровня концентрации радона в почве и распространенности курения в стране.

Впервые повышенная заболеваемость раком легких была отмечена у работников урановых шахт, которые в силу своей деятельности были подвержены воздействию высоких концентраций радона. Кроме того, исследования, проведенные в Китае, Северной Америке и Европе, подтвердили, что радон даже в низкой концентрации в жилых помещениях, также представляет опасность для человека и является значительным фактором заболеваемости раком легких во всем мире.

Также ученые выяснили, что радиоактивные элементы поражают не только легкие, но и негативно влияет на иммунные, половые и кроветворные клетки.

Содержание радона в жилых помещениях.

Поступление радона из строительных материалов здания зависит от характеристик этих материалов – содержания в них радия, плотности, пористости, а также характеристик помещения – объема, площади, толщины стен и перекрытий, проветриваемости.

В панельных помещениях объемная активность радона составляет в среднем 20 Бк/м3, в кирпичных несколько выше: 46Бк/м3 . Увеличенное значение активности радона во втором случае объясняется, по – видимому, повышенном содержанием в цементе, речном песке, гравии изотопа 226Ra. В бетонные подвалы радон просачивается через щели в сопряжениях блоков, стеновых панелей, вдоль коммуникаций. Поэтому уровень радона зависит от качества массового строительства.

        Радон способен подниматься к поверхности земли с больших глубин, повышая по мере подъема свою концентрацию в грунтовой газовой смеси. Радон тяже воздуха, поэтому он может скапливаться в подвалах зданий, проникая оттуда и на нижние этажи.

        В таблице представлена зависимость объемной активности радона в помещениях от их высоты.

Так как радон является тяжелее воздуха (в 7,5 раза), то с повышением высоты здания уровень концентрации радона и его активность падают.

Основными причинами избыточной концентрации изотопов радона в жилых помещениях первых этажей является выделение радона из почвы. Причиной может быть плохая вентиляция, пониженный воздухообмен с внешней атмосферой.              

Вывод

1. Определена ОА в воздухе жилых помещений
2. Проведена сравнительная характеристика ОА радона в помещениях в зависимости от вида строительных материалов
3. Установлено, что ОА радона в исследованных объектах не превышает установленных норм радиационной безопасности

Литература

1. Федеральный закон «О радиационной безопасности населения» (от 9 января 1996г. №3-Ф3).
2. Белоус Д. А. Радиация, биосфера, технология. – М.: ДЕАН , 2004г.
3. Смирнов А. Т., Мишин Б. И., учебник ОБЖ за 10 класс. - М.: Просвещение, 2008г.
4. Смирнова О., Радиация и организм млекопитающих. – М.: Просвещение, 2006г.
5. Хаббард Л. Р., Все о радиации. – М.: Издательская группа Нью Эра, 2000г.
6. Яблоков А. В., Миф о безопасности малых доз радиации. – М.: Центр экологической политики России, 2002г.
7. UNEP, Радиация. Доза, эффекты риска. – М.: Мир, 1990г.
8. http://ru.wikipedia.org/