ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2010, № 3, с. 270-275
ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА
УДК 556.388
РАДОН В ПОДЗЕМНЫХ ВОДАХ КАК ИСТОЧНИК РИСКА ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ НАСЕЛЕНИЯ
© 2010 г. М. Чаславскы**, П. Данихелка*, Л. Кржиж**, Я. Суханкова*,
И. С. Пашковский***
* Горный институт - Технический университет, VSB FBI, Labrisk, Lumirova 13, 700 30 Ostrava,
Чешская республика; E-mail: jansuch@seznam.cz, pavel.danihelka@vsb.cz, **Vodni zdroje Chrudim, U Vodarny 137, 537 01 Chrudim, Чешская республика;
E-mail: kriz@vz.cz
*** ЗАО "Геолинк Консалтинг ", Варшавское шоссе, д. 39-А, Москва, 113105, Россия; E-mail:
ipashkovsky@geolink-group.com
Радон инертный радиоактивный газ. Его дочерние продукты, излучающие альфа-частицы, попадая в человеческий организм, могут служить причиной раковых заболеваний. Как показало обследование 2379 водозаборов в Чешской Республике, в 31% из них содержание радона в воде превышает норму, что обусловило постановку исследований по выяснению закономерности его нахождения в геологической среде. Дается анализ приуроченности радоновых аномалий к определенным геологическим структурам и породам, приводятся закономерности содержания радона в подземных водах. Рассмотрены пути снижения риска заболеваний путем подготовки питьевых вод перед подачей потребителю.
Ключевые слова: радон, Чешская Республика, подземные воды, здоровье человека, водоподго-товка.
ВВЕДЕНИЕ
Радон (Яп) был открыт в 1898 г. Фридрихом Эрнстом Дорном. Этот газ без цвета, без вкуса, без запаха. Он относится к группе редких газов, единственно радиоактивный и самый тяжелый из них. Радон имеет три основных изотопа - 222Яп (радон с периодом полураспада Т = 3.8 дня, член ряда распада 238и), 220Яп (торон с периодом полураспада Т = 55.3 сек, член ряда распада 232ТИ) и 219Яп (актинон с периодом полураспада Т = 3.92 сек, член группы распада 235и). Изотопы 219Яп и 220Яп короткоживущие и поэтому не представляют опасности. В дальнейшем мы ограничимся рассмотрением только изотопа 222Яп. Радон 222 распадается на другие радиоактивные элементы, к которым относятся 218Ро, 214Ро, 214РЬ, 214Б1. При своем распаде радон излучает а-частицы, которые имеют большую кинетическую энергию, но слабую проницаемость. Пробег а-частиц в воздухе при благоприятных условиях составляет 41.2 мм [6], в воде и горных породах 0.1 мм или менее [4, 6, 8]. Химические свойства радона вытекают из его полностью заполненной валентной оболочки,
и поэтому он относится к редким газам с очень небольшой химической активностью. Несмотря на большую удаленность его электронного облака от ядра, химическая активность радона не намного выше, чем у ксенона, образующего фториды, оксофториды и некоторые аддукты [2, 5]. В природе, как известно, радон присутствует только в атомарной форме, его потенциальные соединения нестабильны. Слабая растворимость в воде также указывает на то, что радон не образует стабильных аддуктов, а электронное облако даже в водной среде не поляризуется. Растворимость радона в воде определяется законом Генри, его коэффициент растворимости изменяется от 0.5 при 0 °С до 0.1 при 100 °С.
ЗАКОНОМЕРНОСТИ МИГРАЦИИ РАДОНА
Ввиду химической инертности радон относительно легко покидает кристаллическую решетку минерала и попадает в подземные воды и воздух. Поскольку наиболее долгоживущий из четырех природных изотопов радона - 222Яп, именно его содержание в этих средах оказывается максимальным.
Концентрация урана, как источника радона, в различных типах горных пород весьма различна. Уран в горных породах присутствует в урановых минералах, либо в породообразующих минералах, которые обычно образуют основную массу горных пород и почв. Если радон покидает кристаллическую решетку и эманирует в пространство между зернами, заполненное воздухом или водой, то возможно и выделение радона в окружающую среду. Интенсивность этого процесса зависит от общей поверхности зерен минералов и поэтому выше в более дисперсных средах.
Миграция радона происходит путем диффузии и конвекции. Диффузия радона происходит при наличии градиента его концентрации. При 18 °С коэффициент диффузии радона в воздухе составляет 1.02.10-5 м2/с, в воде - 1.15.10-9 м2/с [7], из чего следует, что молекулярная диффузия в процессе миграции имеет подчиненное значение. Главным образом перенос радона осуществляется за счет конвекции под воздействием внешних факторов (градиенты давления и температуры) и с потоком подземных вод. Скорость конвекции радона на несколько порядков выше, чем его диффузия.
Радон поступает в подземные воды также при радиоактивном распаде растворенного радия с большим периодом полураспада, что обусловливает появление радона достаточно далеко от материнской горной породы. При этом отмечается, что концентрация радона в подземных водах может достигать тысяч Бк/л, в поверхностных же она значительно меньше. Использование подземных вод с высоким содержанием радона негативно влияет на здоровье человека, что создает определенные проблемы при водоснабжении населения. К сожалению, эта опасность характерна для большей части Чешской Республики и занимает первое место в сравнении с воздействием всех остальных источников проникающего излучения.
ВОЗДЕЙСТВИЕ РАДОНА НА ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ ОРГАНИЗМ
Радон с химической точки зрения практически инертен, а все его воздействие связано с радиоактивностью. Радон легко выделяется из почвы в воздух и распадается на недолговечные продукты, называемые дочерними продуктами распада радона. Эти дочерние продукты, излучающие а-частицы с высокой ионизирующей способностью, имеют электрический заряд и присоединя-
ются к аэрозолям, пылинкам и другим частицам, содержащимся в воздухе, которым мы дышим. В результате дочерние продукты радона могут осаждаться в клетках дыхательных путей, где а-частицы могут повреждать ДНК и потенциально приводить к раку легких [1, 9].
Это - главный фактор воздействия радона на человека. Небольшое количество радона и его дочерних продуктов может попасть из легких в кровь, а затем и в другие внутренние органы, но эти дозы крайне малы, а связанный с ними риск развития рака ничтожен по сравнению с риском развития рака легких. Считается, что радон - второй по значимости (после курения) фактор, вызывающий рак легких. Рак легких, вызванный радоновым облучением, - шестая по частоте причина смерти от рака [1, 9].
Радон обусловливает более половины всей дозы радиации, которую в среднем получает организм человека от природных и техногенных радионуклидов. Поэтому в странах с геологическими условиями, предопределяющими эманирование и проникновение радона в окружающую среду, принимаются все меры для минимизации его влияния на здоровье человека. Главные мероприятия при этом - мониторинг воздуха в жилых помещениях и контроль за содержанием радона в питьевых источниках.
Предельно допустимое поступление радона через органы дыхания равно 146 МБк/год. Многие страны приняли концентрацию радона в воздухе внутри помещений, равную 200-400 Бк/м3, в качестве предельно допустимой концентрации, или контрольного уровня. При показателях выше этого уровня необходимо принимать меры по снижению концентрации радона в домах.
Что касается питьевой воды, то Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) и Европейская комиссия рекомендуют принятие контрольных мер, например проведение повторных измерений, при превышении уровня концентрации радона в питьевой воде в централизованных источниках водоснабжения, равного 100 Бк/л. Для индивидуальных потребителей питьевой воды в США применяется максимально допустимый уровень загрязнения радоном в 150 Бк/л. При концентрации радона в водопроводной воде, равной 1000 Бк/л, концентрация радона в воздухе внутри помещений повышается на 100-200 Бк/м3, что соответствует указанной выше предельно допустимой концентрации внутри помещений [1] и требует принятия кардинальных мер.
РАДОН В ПОДЗЕМНЫХ ВОДАХ
В пределах Чешской Республики достаточно широко распространены протерозойские и палеозойские метаморфические и магматические породы, имеющие высокую концентрацию урана. Подземные воды, содержащиеся в них, характеризуются наибольшей величиной объемной активности (сотни и тысячи Бк/л). Она особенно высока для подземных вод, приуроченных к сиенитам, гранитам и гранодиоритам, гнейсам и ор-тогнейсам.
Высокую величину объемной активности также имеют силурийские породы, которые обычно содержат органическое вещество, с которым связывается уран. Однако в отличие от метаморфических и магматических пород, силурийские отложения ограниченно распространены на территории Чешской Республики, и поэтому их вклад в общую проблему загрязнения подземных вод радоном значительно меньше.
Для пермских отложений характерны средние величины объемной активности радона (десятки Бк/л). Концентрация урана в них несколько повышена из-за присутствия глин, содержащих радиоактивную слюду.
Для молодых отложений, таких как меловые песчаники либо палеогеновые и неогеновые пески, песчаники и глины, характерна низкая, практически нулевая объемная активность подземных вод.
Величина объемной активности радона в подземных водах в современных отложениях, в частности речных террас, прямо зависит от материнских пород и локальных геологических условий.
Компания ООО "Уоёш СИгаШт" распо-
лагает базой данных по водозаборам, для которых был выполнен анализ на содержание радона в подземных водах. Речь идет о 2379 объектах, которые равномерно расположены на всей территории Чешской Республики. Наличие радона и приуроченность к гидрогеологическим районам Чешской Республики показаны на рисунке.
Количество радона в отбираемой воде зависит не только от типа водовмещающих пород, но и от глубины и конструкции водозаборной скважины. Повышенное содержание радона наблюдается
преимущественно в скважинах, заложенных в метаморфических и магматических горных породах на глубине свыше 20 м. В скважинах на меловые песчаники и палеогено-неогеновые отложения на глубинах более 100 м, содержание радона как правило минимально.
В отличие от подземных вод, вскрываемых скважинами, в колодцах, д
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.