Радон в природе и среде обитания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

ФГБОУ ВПО “Оренбургский ГАУ”

Факультет ветеринарной медицины и биотехнологий

Кафедра незаразных болезней животных

Реферат

Радон в природе и среде обитания

Выполнил:

студент 2 курса 22 б подгруппы

факультета ветеринарной медицины

и биотехнологий

Чигвинцев М.Д.

Проверил:

Старший преподаватель

Гречкина В.В.

Оренбург 2014 г.

Радомн -- элемент 18-й группы периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева (по старой классификации -- главной подгруппы 8-й группы, 6-го периода), с атомным номером 86. Обозначается символом Rn (Radon).Простое вещество радон (CAS-номер: 10043-92-2) при нормальных условиях -- бесцветный инертный газ; радиоактивен, может представлять опасность для здоровья и жизни. При комнатной температуре является одним из самых тяжелых газов. Наиболее стабильный изотоп (²²²Rn) имеет период полураспада 3,8 суток.

Английский учёный Э. Резерфорд в 1899 году отметил, что препараты тория испускают, кроме б-частиц, и некое неизвестное ранее вещество, так что воздух вокруг препаратов тория постепенно становится радиоактивным. Это вещество он предложил назвать эманамцией (от латинского 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 -- радомном. Было доказано, что все эманации на самом деле представляют собой радионуклиды нового элемента -- инертного газа, которому отвечает атомный номер 86. Впервые его выделили в чистом виде Рамзай и Грей в 1908 году, они же предложили назвать газ нитон (от лат. nitens, светящийся). В 1923 году газ получил окончательное название радон и символ Em был сменён на R.

Наиболее весомым из всех естественных источников радиации является радон. Радон - тяжелый (в 7,5 раз тяжелее воздуха) радиоактивный прозрачный газ, не имеющий запаха. Радон со своими дочерними продуктами распада обеспечивает примерно 75% индивидуальной эффективной эквивалентной дозы облучения, получаемой населением земного шара за счет естественных источников. Большую часть этой дозы люди получают от радионуклидов, попадающих в организм вместе с вдыхаемым воздухом.

В природе радон встречается в виде двух изотопов: радон-222 является одним из составляющих радиоактивного ряда продуктов распада урана-238; радон-220 является одним из составляющих радиоактивного ряда продуктов распада тория-232. Вклад радона-222 в индивидуальную эффективную эквивалентную дозу облучения примерно в 20 раз больше, нежели радона-220. Для удобства, действие этих изотопов обычно рассматривается совместно и каждый из них именуется просто радоном.

Радон высвобождается из земной коры повсеместно, однако его концентрация в воздухе в различных точках земного шара непостоянна.

Основную часть дозы облучения от радона человек получает при нахождении в закрытом и плохо проветриваемом помещении. В зонах с умеренным климатом концентрация радона в помещениях в среднем в 8 раз выше, нежели в наружном воздухе. Для тропических стран подобные измерения не проводились. Можно предположить, что из-за большей открытости и лучшей вентилируемости помещений различие в концентрациях радона внутри и вне помещений там меньше.

Радон концентрируется внутри помещений, когда они в значительной степени изолированы от внешней среды. Поступая в помещения из грунта путем просачивания через фундамент и пол или высвобождаясь из конструкционных материалов, радон накапливается внутри жилого или производственного объекта. В результате могут возникать значительные уровни радиации, особенно в малоэтажных строениях, стоящих на грунте с повышенным содержанием радионуклидов или в домах, выстроенных из материалов сомнительного качества по соответствию нормам радиационной безопасности. Важно знать, что герметизация помещений с целью утепления, шумоизоляции или просто оснащения двух-трехслойными стеклопакетами для придания современного внешнего вида и удобства мытья окон, может привести к ухудшению радиационной обстановки.

В конце 70-х годов строения, внутри которых концентрация радона превышала среднюю его концентрацию в наружном воздухе в 5000 раз и выше, были обнаружены в Швеции и Финляндии. В 1982 году строения с уровнями радиации в 500 раз превышающими значения в наружном воздухе, были выявлены в Великобритании и США.

В таблице приведены средние показатели, характеризующие удельные массовые активности материалов, применяемых в строительстве в разные годы в некоторых странах. Видно, что самые распространенные строительные материалы - дерево, кирпич, бетон, выделяют немного радона.

Таблица 1. Результаты измерений концентрации радона в воздухе в некоторых местах земного шара (средний уровень - 2Бк/м³)

Гораздо большей активностью обладают гранит и пемза, использовавшиеся в качестве строительных материалов в Германии и бывшем СССР. Некоторые материалы оказались особенно радиоактивными.

В течение длительного времени в Швеции при производстве бетона использовались глиноземы. Из такого бетона по различным оценкам выстроено от трехсот пятидесяти до семисот тысяч домов. После того, как в середине 70-х годов двадцатого столетия обнаружилась радиоактивность глиноземов, они перестали применяться в строительстве.

Кальций-силикатный шлак является побочным продуктом переработки фосфорных руд. Материал характеризуется еще большим значением удельной массовой активности, нежели глиноземы, однако и он применялся в качестве компонента бетона и других строительных материалов в Северной Америке и Канаде.

Фосфогипс также является побочным продуктом одной из технологий переработки фосфорных руд. Ранее фосфогипс широко применялся при изготовлении строительных блоков, сухой штукатурки, перегородок и цемента. Технологии его применения одобрялись экологами и защитниками окружающей среды, т.к. относились к разряду ресурсосберегающих и экологически чистых. Строительная промышленность Японии в 1974 году израсходовала 3 миллиона тонн этого материала. Однако, фосфогипс обладает существенно большей удельной массовой активностью, нежели природный гипс. Люди, проживающие в домах, построенных с использованием этого материала, подвергаются на 30% более интенсивному облучению, нежели жильцы других домов. Коллективная эффективная эквивалентная доза облучения в результате применения этого материала составляет около 300.000 чел-Зв.

Таблица 2. Средняя удельная массовая активность некоторых материалов, используемых в строительстве в различных странах

Среди других промышленных отходов с высокой радиоактивностью, применявшихся в строительстве, следует назвать кирпич из красной глины - отхода производства алюминия, доменный шлак - отход предприятий черной металлургии и зольную пыль, образующуюся при сжигании угля.

К сожалению, известны случаи применения в строительстве даже отходов урановых рудников. В 1952-1966 годах пустая порода из отвалов обогатительных фабрик, производящих урановый концентрат, применялась в качестве строительного материала и для засыпки строительных площадок под дома в США (штат Колорадо). В канадском городе Порт-Хоп (провинция Онтарио) для строительных целей использовали отходы, остающиеся после извлечения радия из руды. Если применение глиноземов, фосфогипса и кальций-силикатного шлака осуществлялось из-за незнания их радиационных характеристик, то спрогнозировать крайнюю опасность использования урановых отходов было нетрудно.

Безусловно, жесткий радиационный контроль строительных материалов совершенно обязателен. Однако, главным источником появления радона в закрытых помещениях малоэтажных строений является грунт. Известны случаи, когда жилые дома возводились на площадках, не прошедших проверку на соответствие нормам радиационной безопасности. В США (штат Колорадо) дома оказались построенными на отходах урановых рудников; в Швеции - на отходах переработки глинозема; в Австралии - на отходах, оставшихся после извлечения радия. Ряд подобных примеров может быть дополнен. Вместе с тем, даже в случаях существенно более благоприятного размещения зданий просачивающийся через пол радон представляет главный источник облучения в закрытых помещениях.

Концентрация радона на верхних этажах многоэтажных домов, как правило меньше, нежели на нижних. Исследования, проведенные в Норвегии, показали, что концентрация радона в деревянных домах выше, нежели в кирпичных. Это объясняется малой этажностью деревянных домов и худшей, изоляцией помещений первого этажа от земли (в кирпичных домах для изоляции обычно используются бетонные плиты с последующей настилкой на них деревянного пола того или иного вида). Скорость проникновения радона в помещения из земли определяется толщиной и целостностью (количеством микротрещин) межэтажных перекрытий. Самым эффективным средством уменьшения количества радона, поступающего в помещения из грунта, является оборудование подвалов вентиляционными установками. Эмиссия радона из стен уменьшается приблизительно на порядок при их облицовке пластиковыми материалами, покраски масляными красками с предварительным использованием грунтовок на эпоксидной основе. По данным даже обычная оклейка стен обоями уменьшает скорость эмиссии радона примерно на 30%.

Дополнительными источниками проникновения радона в помещения являются вода и природный газ. Концентрация радона в обычной воде (взятой из рек, озер, водохранилищ) очень мала. Средняя удельная объемная активность такой воды составляет порядка 1 кБк/м³. Вода из некоторых колодцев или артезианских скважин, содержит больше радона. В начале 80-х годов высокое содержание радона было обнаружено в воде артезианских колодцев в Финляндии (Хельсинки и Вантаа) - 1200 кБк/м³ и США - (Ханкок, штат Мэн) - 1400 кБк/м³. Даже в центральной системе водоснабжения столицы Финляндии было отмечено очень высокое содержание радона. По оценкам Научного Комитета по действию атомной радиации среди всего населения Земли менее 1% жителей потребляют воду с удельной объемной активностью более 1 МБк/м³ и менее 10% с аналогичным показателем, превышающим 100 кБк/м³.

Основная угроза здоровью человека исходит не от прямого употребления воды с высокой удельной объемной активностью. В большинстве случаев вода идет на приготовление горячих или предварительно прокипяченных блюд (супы, чай, кофе, компоты). При кипячении значительная часть радона улетучивается. При употреблении человеком некипяченой воды, радон достаточно быстро выводится из организма. Гораздо опаснее попадание паров воды с высоким содержанием радона в легкие с вдыхаемым воздухом. В наибольшей степени это реализуется в ванных комнатах, особенно при принятии душа. Обследование жилых домов, проведенное в Финляндии, показало, что средняя удельная объемная активность в ванных комнатах (8,5 кБк/м³) оказывается примерно в три раза выше, нежели на кухне (3 кБк/м³), и приблизительно в сорок раз выше, нежели в комнатах (0,2 кБк/м³). Интересные исследования были проведены также в Канаде. В ванной комнате одного из жилых домов включался душ и проводились измерения зависимости удельной объемной активности A_nвозд воздуха от времени. В момент включения душа этот показатель равнялся 148 Бк/м³, а через семь минут увеличивался более, чем на порядок до 3300ё3400 Бк/м³. Удельная объемная активность воды составляла A_nводы =4400 Бк/м³. Интересно, что после выключения душа удельная объемная активность воздуха продолжала нарастать, достигнув к концу двадцать второй минуты после включения значения A_nвозд =5500 Бк/м³. Лишь на двадцать третьей минуте наметилось снижение этого показателя. Потребовалось более полутора часов после выключения душа для того, чтобы содержание радона в воздухе понизилось до исходного уровня.

Радон проникает также в природный газ. В результате предварительной переработки и в процессе хранения газа перед поступлением к потребителям большая часть радона улетучивается, однако его концентрация в кухонном помещении может значительно возрасти, если устройства для сжигания или помещение в целом не снабжены системой вытяжной вентиляции. Если такая система функционирует нормально, использование газа практически не оказывает влияния на концентрацию радона. В приводится следующее сопоставление вкладов различных источников радона в среднюю суммарную удельную объемную активность воздуха в жилых помещениях: стройматериалы и грунт под зданием - 78%; наружный воздух - 13%; вода - 5%; газ - 4%.

Годовая эффективная эквивалентная доза облучения от радона и его дочерних продуктов равна в среднем 1 мЗв, т.е. половине от дозы, обусловленной всеми естественными источниками.

Польза и вред радона

Бесспорная польза и бесспорный вред. Сначала - о худшем: 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.

Уже через час после введения в кровь кролику сравнительно небольшой дозы радона, 10 микрокюри, количество лейкоцитов в крови резко сокращается. Затем поражаются лимфатические узлы, селезенка, костный мозг.

Не столько сам радон задерживается в живом организме, сколько радиоактивные продукты его распада. Все исследователи, работавшие с твердым радоном, подчеркивают непрозрачность этого вещества. А причина непрозрачности одна: моментальное оседание твердых продуктов распада. Эти продукты «выдают» весь комплекс излучений: альфа-лучи - малопроникающие, но очень энергичные; бета-лучи; жесткое гамма-излучение.

Несмотря на это, радоновые ванны издавна занимают заметное место в арсенале курортологии и физиотерапии. Растворенный в воде радон (в ультрамикродозах) оказывает положительное воздействие на центральную нервную систему, на многие функции организма.

Медики полагают, что роль самого радона-222 здесь минимальна. Он же испускает лишь альфа-частицы, абсолютное большинство которых задерживается водой и на кожу не попадает. Зато активный налет продуктов распада радона продолжает действовать на организм и после прекращения процедуры. Радоновые ванны - эффективное средство лечения многих заболеваний - сердечно-сосудистых, кожных, а также нервной системы. Иногда радоновую воду прописывают и внутрь - для воздействия на органы пищеварения. Эффективны также радоновые грязи и вдыхание обогащенного радоном воздуха... Однако, как всякое сильнодействующее средство, радон требует постоянного врачебного контроля и очень точной дозировки. При некоторых заболеваниях радонотерапия абсолютно противопоказана.

Медицина использует как природные воды, содержащие радон, так и искусственно приготовленные. Ра дон получают из радия, и клинике вполне достаточно миллиграммов этого элемента, чтобы в течение долгого (по сути дела, неограниченно долгого) времени ежедневно готовить десятки радоновых ванн.

В природе радона очень мало - его можно отнести к числу наименее распространенных на нашей планете химических элементов. Содержание радона в атмосфере оценивается цифрой 7·10-¹⁷% по весу. В земной коре его также очень мало - он же образуется преимущественно из сверхредкого радия. Тем не менее эти немногочисленные атомы очень заметны, с помощью специальных приборов разумеется.

Эти приборы называют эманометрами. Ими определяют, например, содержание радона в почвенном воздухе, и по этой характеристике судят о плотности и газопроницаемости горных пород. Засасывая воздух из буровых скважин с разных горизонтов, по содержанию радона определяют свойства горных пород на больших глубинах. По эманационным аномалиям геофизики судят о содержании радиоактивных руд в различных участках земной коры.

Эманирование - выделение радона твердыми телами, содержащими материнский элемент, зависит от температуры, влажности и структуры тела и меняется в очень широких пределах. Отсюда большие возможности эманационного метода исследования твердых веществ в промышленности и науке. Сравнительно недавно советскими учеными было установлено повышение концентрации радона и некоторых других элементов в подземных водах, находящихся близ эпицентра землетрясения. Это позволило создать метод прогноза землетрясений, который уже не раз оправдал себя на практике.

Излучение радона помогает исследовать состояние и дефекты различных материалов. В частности, радоновыми индикаторами пользуются для контроля противогазов на герметичность. Радон же помогает иногда следить за ходом технологических процессов в производстве таких несходных материалов, как сталь и стекло.

Применительно к радону эпитет «самый» можно повторять многократно: самый тяжелый, самый редкий, самый дорогой из всех существующих на Земле газов.

Литература

радон химический облучение

1. Ан.Н. Несмеянов// Радиохимия, Изд. “Химия”, 1972.

2. В. Балек, Ю. Тельдеши// Эманационно-термический анализ. Применение в химии твердого тела, аналитической химии и технике - М.: Мир, 1986.

3. В.И. Баранов, А.С. Сердюкова, Л.В. Горбушина, И.М. Назаров, Э.Н. Ефимкина// Лабораторные работы и задачи по радиометрии - М.: Атомиздат, 1966.

4. Д.А. Холэйди, Д.Е. Рашинг, Р.Д. Коулмэн, П.Ф. Вулрич, Х.Л. Кузнец, У.Ф. Бэйл// Проблема радона в урановых рудниках. - М.: 1961.

Размещено на Allbest.ru