/моль)

Радиус атома 214 пм Энергия ионизации
(первый электрон) 1036,5(10,74) кДж /моль (эВ) Электронная конфигурация 4f 14 5d 10 6s 2 6p 6 Химические свойства Ковалентный радиус 140—150 пм Радиус иона n/a пм Электроотрицательность
(по Полингу) n/a Электродный потенциал — Степени окисления 0 Термодинамические свойства простого вещества Плотность (газ, при 0 °C) 9,81 мг/см 3
(жидк., при -62 °C) 4,4 /см ³ Молярная теплоёмкость 20,79 Дж /( ·моль) Теплопроводность (газ, при 0 °C) 0,0036 Вт /( ·) Температура плавления 202 Теплота плавления 2,7 кДж /моль Температура кипения 211,4 Теплота испарения 18,1 кДж /моль Молярный объём n/a см ³/моль Кристаллическая решётка простого вещества Структура решётки кубическая
гранецентрированая Параметры решётки n/a Отношение c/a n/a Температура Дебая n/a

Rn	86
4f 14 5d 10 6s 2 6p 6
Радон

Радон — элемент главной подгруппы восьмой группы, шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 86. Обозначается символом Rn (Radon). Простое вещество радон (CAS-номер: 10043-92-2) в 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 (222 Rn) имеет период полураспада 3,8 суток.

Английский ученый Э. Резерфорд в 1899 году отметил, что препараты тория испускают, кроме α-частиц, и некое неизвестное ранее вещество, так что воздух вокруг препаратов тория постепенно становится радиоактивным. Это вещество он предложил назвать эмана́цией (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 — Радоном. 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 сменен на Rn.

Нахождение в природе

Входит в состав радиоактивных рядов 238 U, 235 U и 232 Th. Ядра радона постоянно возникают в природе при радиоактивном распаде материнских ядер. Равновесное содержание в земной коре 7·10 −16 % по массе. Ввиду химической инертности радон относительно легко покидает кристаллическую решётку «родительского» минерала и попадает в подземные воды, природные газы и воздух. Поскольку наиболее долгоживущим из четырёх природных изотопов радона является 222 Rn, именно его содержание в этих средах максимально.

Концентрация радона в воздухе зависит в первую очередь от геологической обстановки (так, граниты, в которых много урана, являются активными источниками радона, в то же время над поверхностью морей радона мало), а также от погоды (во время дождя микротрещины, по которым радон поступает из почвы, заполняются водой; снежный покров также препятствует доступу радона в воздух). Перед землетрясениями наблюдалось повышение концентрации радона в воздухе, вероятно, благодаря более активному обмену воздуха в грунте ввиду роста микросейсмической активности.

Получение

Для получения радона через водный раствор любой соли радия продувают воздух, который уносит с собой образующийся при радиоактивном распаде радия радон. Далее воздух тщательно фильтруют для отделения микрокапель раствора, содержащего соль радия, которые могут быть захвачены током воздуха. Для получения собственно радона из смеси газов удаляют химически активные вещества (кислород, водород, водяные пары и т. д.), остаток конденсируют жидким азотом, затем из конденсата отгоняют азот и другие инертные газы (аргон, неон и т.д).

Физические свойства

Радон — радиоактивный одноатомный газ без цвета и запаха. Растворимость в воде 460 мл/л; в органических растворителях, в жировой ткани человека растворимость радона в десятки раз выше, чем в воде. Газ хорошо просачивается сквозь полимерные плёнки. Легко адсорбируется активированным углем и силикагелем.

Собственная радиоактивность радона вызывает его флюоресценцию. Газообразный и жидкий радон флюоресцирует голубым светом, у твёрдого радона при охлаждении до азотных температур цвет флюоресценции становится сперва жёлтым, затем красно-оранжевым.

Химические свойства

«Благородный газ». Радон образует клатраты, которые, хотя и имеют постоянный состав, химических связей с участием атомов радона в них нет. С фтором радон при высоких температурах образует соединения состава RnF n , где n = 4, 6, 2. Так, дифторид радона RnF 2 является белым нелетучим кристаллическим веществом. Фториды радона могут быть получены также под действием фторирующих агентов (например, фторидов галогенов). При гидролизе тетрафторида RnF 4 и гексафторида RnF 6 образуется оксид радона RnO 3 . Получены также соединения с катионом RnF + .

Применение

Радон используют в медицине для приготовления радоновых ванн. Радон используется в сельском хозяйстве для активации кормов 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 применяется для поиска месторождений урана и тория , в гидрологии — для исследования взаимодействия грунтовых и речных вод. Динамика концентрации радона в подземных водах может применяться для прогноза землетрясений.

История вопроса

Открытие радиоактивности и радона совпало с повышением интереса к биологическим эффектам радиации. Было установлено, что вода многих источников минеральных вод богата эманацией радия (так именовался радон в то время). Вслед за этим открытием последовала волна моды «на радиацию». В частности, в рекламе того времени радиоактивность минеральных вод выдавалась за главный показатель их полезности и эффективности.

Естественный радиационный фон помещений зданий(ЕРФП)

Основные составляющие радиационного фона помещений в значительной степени зависят от деятельности человека. Это вызвано, прежде всего,такими факторами, как выбор строительных материалов, конструктивных решений зданий и применяемых в них систем вентиляции. Измерения не всегда подтверждают сложившийся вывод о том, что в подвальных помещениях, на нижних этажах зданий радон скапливается в больших концентрациях чем на верхних.

Биологическое воздействие

Попадая в организм человека, радон способствует процессам, приводящим к раку лёгких. Распад ядер радона и его дочерних изотопов в легочной ткани вызывает микроожог, поскольку вся энергия альфа-частиц поглощается практически в точке распада. Особенно опасно (повышает риск заболевания) сочетание воздействия радона и курения. Считается, что радон — второй по частоте (после курения) фактор, вызывающий рак лёгких. Рак лёгких, вызванный радоновым облучением, является шестой по частоте причиной смерти от рака.

Радионуклиды радона обусловливают более половины всей дозы радиации, которую в среднем получает организм человека от природных и техногенных радионуклидов окружающей среды.

В настоящее время во многих странах проводят экологический мониторинг концентрации радона в зданиях, так как в районах геологических разломов его концентрации в помещениях зданий могут носить ураганный характер и существенно превышать средние значения по остальным регионам.

Предельно допустимое поступление радона через органы дыхания равно 146 МБк/год.

Изотопы

Радон не имеет стабильных изотопов . Наиболее устойчив 222 Rn (T 1/2 =3,8235 дня), входящий в природное радиоактивное семейство урана-238 (семейство урана-радия) и являющийся непосредственным продуктом распада радия-226. Иногда название «радон» относят именно к этому изотопу. В семейство тория-232 входит 220 Rn (T 1/2 =55,6 с), иногда его называют торон (Tn). В семейство урана-235 (урана-актиния) входит 219 Rn (T 1/2 =3,96 с), его называют актинон (An). В одну из побочных ветвей (коэффициент ветвления 2×10 −7) семейства урана-радия входит также очень короткоживущий (T 1/2 =35 мс) радон-218. Все отмеченные изотопы радона испытывают альфа-распад.

Этими четырьмя нуклидами исчерпывается список природных изотопов радона. Известны ещё 30 искусственных изотопов Rn с массовым числом от 195 до 228. Некоторые нейтронодефицитные изотопы радона имеют также возбуждённые метастабильные состояния; таких состояний известно 13. Преобладающие моды распада у лёгких изотопов Rn — альфа-распад, позитронный распад и электронный захват. Начиная с массового числа A =212 альфа-распад становится доминирующим. Тяжёлые изотопы радона (начиная с A =223) распадаются преимущественно посредством бета-минус-распада.

Радо́н - элемент главной подгруппы восьмой группы, шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 86. Обозначается символом Rn (Radon). Простое вещество радон (CAS-номер: 10043-92-2) в 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 (222 Rn) имеет период полураспада 3,8 суток.

История открытия и происхождение названия

Английский ученый Э. Резерфорд в 1899 году отметил, что препараты тория испускают, кроме α-частиц, и некое неизвестное ранее вещество, так что воздух вокруг препаратов тория постепенно становится радиоактивным. Это вещество он предложил назвать эмана́цией (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 торо́ном, а эманацию радия - радо́ном. 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 сменен на Rn.

Получение

Для получения радона через водный раствор любой соли радия продувают воздух, который уносит с собой образующийся при радиоактивном распаде радия радон. Далее воздух тщательно фильтруют для отделения микрокапель раствора, содержащего соль радия, которые могут быть захвачены током воздуха. Для получения собственно радона из смеси газов удаляют химически активные вещества (кислород, водород, водяные пары и т. д.), остаток конденсируют жидким азотом, затем из конденсата отгоняют азот и другие инертные газы (аргон, неон и т.д).

Физические свойства

Радон - радиоактивный одноатомный газ без цвета и запаха. Растворимость в воде 460 мл/л; в органических растворителях, в жировой ткани человека растворимость радона в десятки раз выше, чем в воде. Газ хорошо просачивается сквозь полимерные плёнки. Легко адсорбируется активированным углем и силикагелем.
Собственная радиоактивность радона вызывает его флюоресценцию. Газообразный и жидкий радон флюоресцирует голубым светом, у твёрдого радона при охлаждении до азотных температур цвет флюоресценции становится сперва жёлтым, затем красно-оранжевым.
Цвет свечения в газовом разряде у радона - синий, так как в видимой части спектра радона особо выделяются 8 линий, отвечающих длинам волн от 3982 до 5085 А и лежащих главным образом в синей части спектра, однако из-за отсутствия стабильных изотопов применение его в газосветных приборах невозможно.

Химические свойства

«Благородный газ». Однако радон является наиболее активным благородным газом в химическом отношении, так как его валентные электроны находятся на максимальном удалении от ядра. Радон образует клатраты, которые, хотя и имеют постоянный состав, химических связей с участием атомов радона в них нет. С фтором радон при высоких температурах образует соединения состава RnF n , где n = 4, 6, 2. Так, дифторид радона RnF 2 является белым нелетучим кристаллическим веществом. Фториды радона могут быть получены также под действием фторирующих агентов (например, фторидов галогенов). При гидролизе тетрафторида RnF 4 и гексафторида RnF 6 образуется оксид радона RnO 3 . Получены также соединения с катионом RnF + .

Радиоактивный газ! При одном упоминании о радиации у людей начинается паника и ужас. Но, видимо, в нашем мире всё так относительно, что радон показывает совершенно обратную реакцию организма.

В курортной терапии очень широко распространены и применяются радоновые лечебные воды. Они содержат низкую концентрацию этого элемента, и не в состоянии вызвать признаки лучевой болезни. Плюсы радона настолько великолепны и лечебны, имеют общеоздоравливающие свойства и спасают людей от всякой хронической болезни, доставляя тем самым радость и облегчение.

Так, как действует радон на организм человека? Научные исследователи провели большое количество изучений данного элемента и выяснили следующие факты.

Альфа излучение происходящее при применении курортной радоновой терапии освобождает организм от «сломанных» генов и служит не только таким прекрасным «очистителем» в профилактике онкологических болезней, но и своевременно ликвидирует функциональные нарушения, т.е болезней. Эта специфичная очистка делается для того чтобы поглотить и изолировать все излучения, которые окружают нас на работе и в быту. Предварительное облучение организма дозами радона, развивает устойчивость и снижение вредоносного эффекта следующих наиболее сильных излучений.

При прохождении курсового лечения происходит накопления радона в органах центральной и периферической нервной системах и жировых тканях. Таким образом накопления радона стимулируют выработку эндорфинов, или так называемых «гормонов счастья». Эндорфины отвечают за хорошее самочувствие человека, хорошее настроение, и за безупречный обезболивающий эффект.

Уникальный своего рода эффект, радон проявляет и на иммунной системе человека, нормалиуя пониженную активность защитных клеток организма. Он проявляется в лечении сложных заболеваний, таких как болезнь Бехтерева, дегенеративные заболевания суставов, в общем оздоровлении.

За счет такого успеха, радон имеет тройной эффект и применяется в лечении заболеваний

• Болезни кожи(экземы хронические, псориаз, нейродермиты и др.)
• Гинекологические проблемы (фибриомы, воспалительные и невоспалительные, эндометриозы климактерические синдромы, бесплодие и др.)
• Болезни эндокринной системы,болезни желудочно-кишечного тракта(ожирение, сахарный диабет, зобная болезнь с гипертиреозом и др.)
• Проблемы с системой кровообращения (тромбангиты артериальная гипертензия, облитерирующий эндартериит, ИБС, тромбофлебиты и др.)
• Опорно-двигательного аппарата (артрозы, состояние последствия перелома костей, остиохондрозы, артриты,ревматоидные артриты, миозиты, остеомиелиты, состояние после удаления грыжи позвоночника.)

Также радон имеет противопоказания беременным женщинам, детям, пациентам с лучевой болезнью, при острых формах различных заболеваний, при гиперфункции щитовидки. Пациентам которые успешно вылечили онкологические заболевания, принимать решения о возможности лечения радоном следует принимать только после консультации врача.

Исследователям в области геологии известно, что температура в земляных шахтах или скважинах на глубине 1 километра составляет плюс 20–30 градусов по Цельсию, хотя на поверхности в это время может быть суровая зима. По мере углубления в недра температура возрастает примерно на 20–50 градусов на каждый километр. Откуда берется это тепло? Что является его источником? Не вдаваясь в детали строения глубинных слоев, отметим, что геотермальное тепло в земной коре во многом обусловлено природными процессами, происходящими внутри Земли. Считается, что этому способствует естественный радиоактивный распад изотопов урана, тория, калия, рубидия. Эти и другие радиоактивные элементы имеются в достаточном количестве в подземных слоях в виде руд, а также в виде вкраплений в геологические образования. Во время распада урана-238, урана-235, тория-232 выделяется значительная тепловая энергия и сопутствующий радиоактивный газ радон, который, постепенно поднимаясь сквозь поры и трещины в породе, достигает земной поверхности. Подсчитано, что массовая доля радона в земной коре составляет около 10 процентов.

История открытия радона

Примерно до 1900 года о радоне никому из ученых того времени ничего не было известно. Но именно в этом году крупный английский физик, основоположник ядерной физики, Эрнест Резерфорд сказал свое слово о радоне. Это тот самый человек, который обнаружил альфа- и бета-лучи и который предложил миру планетарную модель атома. Он же и сообщил коллегам об открытии некого нового газа, химического элемента с определенными свойствами, о существовании которого ранее никто не подозревал.

Рис.1. Фрагмент таблицы периодической системы элементов Д.И. Менделеева.

Хотя многими считается, что первооткрывателем радона был Резерфорд, свою долю участия в открытии радиоактивного газа вложили и другие ученые. Дело в том, что Резерфорд экспериментировал с изотопом радона-220 (историческое название – торон), у которого период полураспада 55,6 секунд. Немецкий ученый-химик Фредерик Эрнст Дорн, открыл изотоп радона-222 (период полураспада 3,82 суток). Наконец, французский ученый в области химии и физики Андре-Луи Дебьерн описал свойства еще одной разновидности радона-219 (историческое название – актинон) с периодом полураспада 3,96 секунд. Такие деятели науки как американец Роберт Боуи Оуэнс, англичане Рэмзи Уильям Рамзай и Фредерик Содди также имели отношение к исследованию радона, и предать их труды забвению было бы несправедливо.

Современные ученые-атомщики утверждают, что радиоактивный газ радон имеет 35 известных на сегодня изотопов с атомной массой от 195 до 229. Три из них, указанные выше, рождаются естественным образом, остальные получены искусственным путем в лабораторных условиях. Те изотопы радона, которые выделяются из геологических пород, как раз и представляют собой варианты существования природного радона (атомные массы 222, 220, 219). Как выяснилось, основную долю радиации несет в себе радон-222. На втором месте по значимости стоит радон-220, но его вклад в радиацию составляет лишь 5 процентов.

Физические и химические свойства радона

Свойства радона удивительны, его относят к благородным инертным газам, вроде неона или аргона, которые не спешат вступать в реакцию с какими-нибудь веществами. Это тяжелый газ, в сравнении его с воздухом окажется, что он в 7,5 раз тяжелее. Поэтому радон под действием гравитационных сил стремится опуститься ниже воздушной массы. Тот радон, что выделяется из земли, будет скапливаться преимущественно в подвальных помещениях. Газ, выделяемый из строительного материала потолков и стен, будет располагаться на полу этажей зданий. Радон, выделяемый из воды в душевой комнате, сначала будет наполнять весь объем помещения и существовать в виде аэрозоли, затем опустится к нижней поверхности. В кухонных помещениях радон, выделяемый горючим природным газом, в конечном итоге также будет стремиться вниз, оседать на полу и окружающих предметах.

Рис.2. Концентрация радона в воздухе в разных помещениях дома.

Так как радон не имеет запаха, не имеет цвета и никак не определяется на вкус, то обычный человек, не вооруженный специальными приборами, не сможет его обнаружить. Однако высокая радиоактивность очищенного от примесей газа под действием энергии альфа-частиц инициирует у него эффект флюоресценции. В газообразном состоянии при комнатных температурах, а также в жидком виде (условия образования – минус 62 градуса Цельсия) радон испускает голубое свечение. В твердой кристаллической форме при температурах ниже 71 градуса цвет флюоресценции меняется от желтого до оранжево-красного.

В чем заключается особая опасность альфа-частиц?

Альфа-частицы, испускаемые радоном, это невидимые, но коварные враги. Они несут в себе огромную энергию. И хотя обычная одежда вполне защищает человека от такого типа радиации, опасность кроется в попадании радона в дыхательные пути, а также в желудочно-кишечный тракт. Альфа-частицы – это тяжелая крупнокалиберная артиллерия, наносящая наибольший вред организму. Физиками установлено, что при распаде изотопов радона и дочерних продуктов каждая альфа-частица имеет начальную энергию от 5,41 до 8,96 МэВ. Масса таких частиц в 7500 раз больше, чем масса электронов, представляющих собой поток бета-частиц, который можно сравнить по той же аналогии с пулеметной очередью. Тогда гамма-облучение будет выглядеть всего лишь массовой стрельбой из легкого стрелкового оружия.

Рис.3. Опасность разного вида радиоактивного излучения.

Невидимый газ радон, порождающий альфа-частицы, действительно представляет собой ощутимую угрозу для здоровья человека. Как подсчитали специалисты научного комитета при ООН по действию атомной радиации (НКДАР ООН), вклад радиоактивного радона в годовую дозу облучения человека составляет 75 процентов от всех природных радиоактивных процессов земного происхождения и половину дозы от всех возможных естественных источников радиации (включая земную и космическую). Кроме того, дочерние продукты распада радона – свинец, полоний и висмут – являются весьма опасными для человеческого организма и могут вызывать рак.

Более того, установлено, что активность именно дочерних продуктов радона составляет 90 процентов всей радиации, исходящей от родоначальника. Например, радон-222 в цепи ядерных преобразований порождает полоний-218 (период полураспада 3,1 минуты), полоний-214 (0,16 миллисекунд) и полоний-210 (138,4 суток). Эти элементы также испускают разрушительные альфа-частицы с энергией 6,12 МэВ, 7,88 МэВ и 5,41 МэВ соответственно. Аналогичные процессы наблюдаются и с родительскими изотопами радон-220 и радон-219. Эти факты говорят о том, что действие радона не следует оставлять без внимания, и необходимо принимать всяческие меры по уменьшению его влияния.

Опасность радона с точки зрения медицины

Медики подсчитали, что биологическое воздействие альфа-частиц на клеточные ткани организма оказывает в 20 раз большее разрушительное воздействие, чем бета-частицы или гамма-излучение. По данным исследователей из США попадание в легкие человека изотопов радона и его дочерних продуктов распада приводит к возникновению рака легких. Как считают ученые, вдыхаемый человеком радон инициирует локальные ожоги в легочной ткани и стоит шестым в списке причин заболевания раком, вызывающих смертельный исход. Исследователи отмечают, что воздействие радона на организм особенно опасно в сочетании с привычкой курения. Отмечено, что курение и радон – это два наиболее значимых фактора в возникновении рака легких, а когда они действуют совместно, то опасность резко усиливается. Недавно были опубликованы результаты наблюдений, и сделан вывод, что по причине воздействия внутреннего альфа-облучения на организм человека в США от рака легких умирает ежегодно около 20 тысяч человек. Международное агентство по исследованию раковых заболеваний причислило радон к канцерогенам первого класса опасности.

Рис.4. Источники радиации, воздействующие на человека.

Важные понятия и единицы измерения

Для правильного понимания процессов радиоактивного распада радона и опасности, которую он несет для организма человека, важно знать основную терминологию и единицы измерения. Рассмотрим эти понятия.

1. Активность (А) радионуклида измеряется в беккерелях (Бк), 1 Бк соответствует 1 распаду в секунду. Для обозначения большой активности применяют также внесистемную единицу – кюри (Ки), 1 кюри равен 37 миллиардам беккерелей.
2. Объемная (удельная) активность (ОА) – это количество распадов на единицу объема вещества, например, Бк/м3, Бк/л или Бк/кг (беккерель на кубометр, беккерель на литр, беккерель на килограмм соответственно). Часто удельную активность относят к площади: Ки/км2 – кюри на квадратный километр.
3. Равновесная объемная активность (РОА) – то же, что и ОА, но учитывающая фактор времени, за которое начальная активность дочерних продуктов распада придет в равновесное состояние со своим родителем по причине постепенного угасания жизни короткоживущих радионуклидов. Измеряется в единицах ОА
4. Эквивалентная равновесная объемная активность (ЭРОА) используется для оценки активности смеси короткоживущих дочерних продуктов распада, еще не пришедших в равновесное состояние. Практически это величина, скорректированная весовыми коэффициентами для каждого типа значимого изотопа и эквивалентная РОА по скрытой энергии. Для определения ЭРОА используется математическая формула. Есть и более простой способ вычисления ЭРОА: путем перемножения текущего значения ОА и коэффициента, характеризующего смещение радиоактивного равновесия радона и его дочерних продуктов в воздушной массе. Как правило, коэффициент выбирается равным 0,5. Обычно ЭРОА вычисляется и задается как среднегодовая активность и измеряется в Бк/м3.

Актуальные нормы радиационной безопасности

Предельные величины концентрации радона в воздухе помещений можно найти в таких нормативных документах, как НРБ-99 или СП 2.6.1.758-99 (Нормы радиационной безопасности), ОСПОРБ-99 (Основные санитарные правила), СП 2.6.1.1292-2003 (Санитарные правила), а также в методических указаниях МУ 2.6.1.715-98. Как указывают нормативы, в жилых и общественных (непроизводственных) помещениях, где предполагается долговременное нахождение людей, ЭРОА в среднем за год не должна превышать 200 Бк/м3 (для эксплуатируемых зданий) и 100 Бк/м3 (для новых строений, вводимых в эксплуатацию). Если эти значения не будут выдержаны, то радиационная безопасность проживания в таких сооружениях не гарантируется.

Методы анализа и мониторинга радоновой обстановки

Методов анализа активности радона и торона великое множество, и каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. Практическое применение нашли те из них, которые отвечают следующим требованиям: простота методики, небольшое время процесса измерения при приемлемой точности анализа, минимальная стоимость оборудования и расходных материалов, наименьшие затраты на обучение персонала. На сегодняшний день в практике дозиметрического контроля радона и его продуктов распада используются следующие методы:

• Сорбция (поглощение) радона из окружающей среды активированным углем. Бывает пассивная (самопроизвольная) и активная, путем прокачки с определенной скоростью исследуемого воздуха через колонку с углем. По окончании процесса измерения начальные свойства активированного угля могут быть восстановлены путем прокаливания.
• Вместо колонки с активированным углем могут применяться специальные одноразовые фильтры, используемые как расходный материал. Изотопы радона и продукты его распада оседают на фильтрах подобно тому, как бытовой пылесос задерживает пыль и мелкий мусор в фильтрующем воздух тканевом мешке.
• Также существует метод электростатического осаждения дочерних продуктов радона на детекторе, чувствительном к альфа-излучению. В данном случае используется эффект электростатической силы, которая притягивает пылинки и микрокапли воздушной аэрозоли, концентрируя их на детекторе.

После сбора образцов их исследуют средствами дозиметрического контроля, используя, например, спектрометрический анализ, пластиковый сцинтилляционный детектор, торцевой счетчик Гейгера и тому подобное. В некоторых приборах операция забора воздуха с радоном и оценка радиоактивного излучения происходит одновременно.

Профессиональные и бытовые средства обнаружения радона.

Радон и опасные для человека продукты его распада считаются альфа-излучателями, поэтому большинство бытовых и профессиональных дозиметров, которые имеют гамма- и бета-режимы измерения, не смогут его обнаружить. Приборы, имеющие возможность оценивать альфа-излучение, также окажутся малополезными, так как не смогут вычислить концентрацию радона в исследуемых пробах воздуха. Ведь для этого нужно следовать положениям определенной методики измерения. Поэтому для такого анализа используются профессиональные приборы, измерители концентрации радона. Многие из них устроены примерно одинаково, они содержат устройства для забора проб исследуемого воздуха и дозиметрические средства контроля ЭРОА. Воздух, содержащий радионуклиды, прокачивается через собирающий фильтр в течение длительного времени (от нескольких часов до нескольких суток), затем определяется объемная альфа-активность накопленной порции. К профессиональным приборам такого типа относятся РГА-04 (Интегральный радиометр радона), РРА-01М-01 (Радиометр радона), РАА-10 (Радиометр аэрозолей), КАМЕРА (Комплекс измерительный для мониторинга радона) и другие. Эти приборы довольно громоздки, вес достигает 6 кг и более. Некоторые из них имеют широкие функциональные возможности. Основная относительная погрешность измерения ЭРОА составляет 15–30 процентов, в зависимости от диапазона и режима работы.

Рис.5. Профессиональные и индивидуальные радиометры радона.

Для бытовых целей задачу определения концентрации радона в воздухе конструкторы решили с помощью современной элементной базы, используя управляющий микропроцессор и специально разработанные программные алгоритмы. Весь ход измерения, который соответствует стандартизованным методическим указаниям, удалось полностью автоматизировать. Речь идет о детекторе-индикаторе радона СИРАД МР-106. Устройство работает по принципу электростатического осаждения дочерних продуктов распада радона-222 на детекторе, чувствительном к альфа-частицам и может оценивать ЭРОА собранных радионуклидов. Вес прибора около 350 г без элементов питания (двух источников типоразмера АА), а его габариты – карманные, в буквальном смысле слова. При включении прибора и вхождении в текущий режим, он начинает функционировать и накапливать информационные данные. Первый результат появляется спустя 4 часа работы, затем устройство переходит в состояние мониторинга с периодической коррекцией результата измерения (усредненный режим). Также имеется пороговый режим со звуковой сигнализацией превышения порога (100 Бк/м3 и 200 Бк/м3). Прибор предназначен для заинтересованных неспециалистов и его эксплуатация не требует обучения.

Рекомендованное специалистами время обследования одного помещения площадью не более 50 квадратных метров – не менее 72 часов. Продолжительный анализ радона обусловлен тем фактором, что в течение времени результаты измерения могут отличаться между собой в 10 раз. Более длительные измерения позволят накопить достаточную информацию для получения достоверного усредненного результата с наименьшей погрешностью.

Как уменьшить опасность воздействия радона?

Радиоактивный газ радон по территориям проживания населения распределен неравномерно. В силу геологических особенностей природных условий в группу радоноопасных можно включить отдельные районы Урала и Карелии, Ставропольского, Алтайского и Красноярского края, Читинской, Томской и других областей, а также во многих регионах Украины. Сегодня составляются географические карты активности радона на территории всей страны, которые отражают общую радоновую картину. Однако в каждом конкретном месте активность радиоактивного газа может отличаться в несколько раз в ту или другую сторону и многократно превышать предельно-допустимые нормы. Встречаются аномальные места с величинами ЭРОА 2000–10000 Бк/м3. Кроме того, результаты замеров концентрации радона могут значительно изменяться с течением времени. Поэтому надежному решению вопроса радиационной безопасности может способствовать только периодический мониторинг.

Рис.6. Фрагмент карты риска радоновой опасности.

Отметим основные источники поступления радона и его дочерних продуктов:

• земной грунт
• строительные материалы
• вода, особенно из глубоководных артезианских скважин
• природный горючий газ

Зная источники поступления радона в окружающую среду и в жилище человека, можно выработать средства противодействия и борьбы с этим нежелательным явлением. Они заключаются в выполнении следующих правил:

1. Тщательно выбирать площадку под строительство жилого дома, с минимальной концентрацией радона в земном грунте.
2. В малоэтажных зданиях желательно обустраивать подвальные помещения.
3. Жилые комнаты лучше располагать в верхних этажах строений.
4. Не использовать для возведения дома опасные строительные материалы (керамзит, пемза, гранит, фосфогипс, глинозем, шлакобетон), предпочтение следует отдавать дереву, а также материалам, прошедшим радоновый радиационный контроль.
5. Уделить достаточное внимание герметизации междуэтажных перекрытий, пола и напольного покрытия.
6. Для заделки щелей, пор и трещин - стены и потолок нужно обработать мастиками, герметиками, затем красками на основе эпоксидной смолы и другим облицовочным материалом.
7. Не находиться долгое время в непроветриваемых помещениях дома, в подвале или погребе.
8. Организовать регулярное естественное проветривание жилых комнат и подвальных помещений.
9. Обустроить эффективную принудительную вентиляцию дома или квартиры.
10. Не стремиться устроить чрезмерную герметизацию окон и дверей в помещениях, чтобы дать возможность естественному обороту воздуха.
11. Воду из глубоководных источников следует кипятить, а не пить сырую.
12. Использовать для очистки воды угольные фильтры, позволяющие задерживать радон на 90 процентов.
13. Исключать вдыхание влажного воздуха, сокращать время пребывания в душевой комнате, принимать душ реже, устраивать вентиляцию и обязательное проветривание перед использованием душа другими членами семьи.
14. Над газовой плитой необходимо обустроить вытяжную систему вентиляции.

Кроме этого, необходимо проводить систематический мониторинг концентрации радона в различных помещениях дома с целью выявления опасных мест. Имея под руками индивидуальный прибор, можно оценивать эффективность противодействующих мероприятий, проведенных в домах, где проживают люди. Оценку количества скопившегося радона в помещении производят непосредственно до мероприятия и после его осуществления. Полученные величины сравнивают между собой. Такие измерения нужно производить в одинаковых условиях, учитывая естественное движение воздуха в результате сквозняка, закрытые или открытые двери и окна, а также функционирование вентиляционной системы.

Вот еще одна полезная возможность использования детектора-индикатора радиоактивного газа. Известен научный факт, что перед землетрясениями концентрация радона в земной поверхности скачкообразно увеличивается, ввиду смещения тектонических плит и возрастания механического напряжения между ними с сопутствующей вибрацией в земной коре (микросейсмическая активность). Это дает шанс предсказывать катастрофу. Если вести ежедневный мониторинг концентрации радона в воздухе, то вполне возможно зафиксировать скачкообразное увеличение значения ЭРОА, успеть предупредить об этом окружающих и принять необходимые меры безопасности.

Какой индикатор радона выбрать?

Газ - одно из агрегатных состояний вещества. Газы присутствуют не только в воздухе на Земле, но и в космосе. Они ассоциируются с легкостью, невесомостью, летучестью. Самым легким является водород. А какой газ самый тяжелый? Давайте выясним это.

Самые тяжелые газы

Слово «газ» происходит от древнегреческого слова «хаос». Его частицы подвижны и слабо связаны друг с другом. Они движутся хаотично, заполняя собой все доступное им пространство. Газ может быть простым элементом и состоять из атомов одного вещества, а может быть соединением нескольких.

Самым простым тяжелым газом (в условиях комнатной температуры) является радон, его молярная масса 222 г/моль. Он радиоактивен и абсолютно бесцветен. После него наиболее тяжелым считается ксенон, атомная масса которого составляет 131 г/моль. Остальные тяжелые газы представляют собой соединения.

Среди неорганических соединений самым тяжелым газом при температуре +20 о С является фторид вольфрама (VI). Его молярная масса составляет 297,84 г/моль, а плотность - 12,9 г/л. В нормальных условиях он представляет собой бесцветный газ, на влажном воздухе он дымится и синеет. Гексафторид вольфрама очень активен, он легко превращается в жидкость при охлаждении.

Радон

Открытие газа произошло в период исследований по изучению радиоактивности. В ходе распада некоторых элементов ученые неоднократно отмечали некоторое вещество, испускаемое вместе с другими частицами. Э. Резерфорд назвал его эманацией.

Так была обнаружена эманация тория - торон, радия - радон, актиния - актинон. Позже было установлено, что все эти эманации являются изотопами одного и того же элемента - инертного газа. Роберт Грей и Уильям Рамзай впервые выделили его в чистом виде и провели измерения его свойств.

В периодической таблице Менделеева радон является элементом 18-й группы с атомным номером 86. Он расположен между астатом и францием. В нормальных условиях вещество является газом, не имеет вкуса, запаха и цвета.

Газ в 7,5 раз плотнее воздуха. Он растворяется в воде лучше, чем другие благородные газы. В растворителях этот показатель ещё больше увеличивается. Из всех инертных газов он является наиболее активным, легко взаимодействуя с фтором и кислородом.

Радиоактивный газ радон

Одно из свойств элемента - радиоактивность. Элемент имеет около тридцати изотопов: четыре естественные, остальные - искусственные. Все они нестабильны и подвержены радиоактивному распаду. радона, точнее, его наиболее стабильного изотопа, составляет 3,8 сут.

Из-за высокой радиоактивности газ обладает флуоресценцией. В газообразном и жидком состоянии вещество подсвечивается голубым цветом. Твердый радон изменяет свою палитру от жёлтого до красного при охлаждении до температуры азота - около -160 о С.

Радон может быть очень токсичным для человека. В результате его распада образуются тяжелые нелетучие продукты, например, полоний, свинец, висмут. Они крайне плохо выводятся из организма. Оседая и накапливаясь, эти вещества отравляют организм. После курения радон является второй наиболее распространенной причиной возникновения рака легких.

Местонахождение и применение радона

Самый тяжелый газ является одним из редчайших элементов земной коры. В природе радон входит в состав руд с содержанием урана-238, тория-232, урана-235. При их распаде он высвобождается, попадая в гидросферу и атмосферу Земли.

Радон накапливается в речных и морских водах, в растениях и почве, в строительных материалах. В атмосфере его содержание увеличивается при активности вулканов и землетрясениях, при добыче фосфатов и работе геотермальных энергетических станций.

При помощи этого газа находят тектонические разломы, месторождения тория и урана. Его используют в сельском хозяйстве для активации кормов домашних животных. Радон применяют в металлургии, при изучении грунтовых вод в гидрологии, в медицине популярны радоновые ванны.