Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Экспрессивные определения радона при радиоэкологических исследованиях селитебных территорий

ВАК РФ 04.00.12, Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Экспрессивные определения радона при радиоэкологических исследованиях селитебных территорий"

Н а п р а в а р у к о п и с и

ЭКСПРЕССНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАДОНА ПРИ РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ СЕЛИТЕБНЫХ ТЕРРИТОРИЙ

Специальность5 04.00.12 - Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемым

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технически?-; наук

Сан к т -•-• П е т в р 6 у р г 1996 г.

Работа выполнена в Всероссийском научно-исследовательском институте разведочной геофизики имени А.А,Логачева (ВЙРГ-РудгезФизика)

Научный руководитель: кандидат гесйсго-мйнералогичесш

наук5 старвии научный сотруд.чвк В.К.Титов

Официальные оппоненту;

доктор технических наук, профессор В.С.Кахабцев;

кандидат технических наук, старзи» научный сотрудник Р.Й.Габитов

Ведущая оргавигация: Государственное геологическое

предприятие "Невскгеопогия"

Заша состоится 12 декабря 1996 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д.071.19.01 при Всероссийской научно-исследовательском институте разведочной геофизики по адресу: 193019, г.Санкт-Петербург, уп.Фаянсовая 20

С диссертацией ноио ознакомиться в библиотеке ВЙРГ-Рудгеофиги-ка

Автореферат разослав *//2 ноября 1996 г.

Учены* секретарь диссертационного совета:

кандидат геолого-минералогвческих наук,

старший научный сотрудник й.В.Оопяков

Проблема радиологического воздействия радона на население стала особенно острой в начале 80-х годов, когда был установлен достаточно часто встречаемся факт высоки;-; концентрации радона в аилы* зданиям. По оценкам Международного Конитета по Радиационной Защите (ИКРЗ) вдыхание содержащего радон атмосферного воздуха б помещения!; повседневного пребывания обусловливает около 20% общего количества заболеваний раком легких."

Выполненные в прокыапенно развитых странах исследования показали чрезвычайно широкий диапазон концентраций радона в дома:.;, причем зачастув да«в превышающих предельно допустимые значения, установленные для очистных забоев урановых рудников. В некоторых района)-: России концентрация радона в нилык домах достигает значений 100 000200 ООО Sx/xyë.Hf что в сотни раз пребывает допустимые концентрации для профессионалов-горняков, работавших е- урановой вроныввен-ности, По данным Ш-РЗ в СЁА число лиц, получашх в бытовых условиях дозу облучения на легкие болызу«, чей доза захтеров урановых рудников,составляет около одного миллиона человек. Радиационная ситуация, связанная с радоном в России, по имевшимся данным, как минимум не лучше.

В связи с этим, проблема воздействия радона на непрофессиональные группы населения на сегодня может считаться главной проблемой радиоэкологии, а учитывая широту охвата поражаемого радиацией населения и более -значимой, чем воздействие от иных естественных или искусственных источников.

Научные исследования и обследование заселенных территорий ведутся в лройышленно развитых странах б рамках Национальных и Правительственных Программ. Разработана такая программа и для России (в ивла 1994 года Правительством Российской Федерации была утверждена Федеральная целевая программа снижения уровня облучения населения

России и производственного персонала от природных радиоактивных источников на 19?Ыу% годы - программа "Радон"). Программы вклвча-вт Еспросы организации исследований, выпуска и внедрения аппаратур« и технологий, санитарно-гигиенических исследований, меры устранения или уменьшения воздействия радона при проведении строительства и ра-данозааитных мероприятий б уже построенных зданиях.

Одной из главнвиБИХ задач для России на сегодня является мро-шасвтабное обследование городов и поселков в различных регионах страны, составление средне- и крувнвмасвтабнвх карт радоновой опасности, разработка технологии подготовки безопасных по радону пясмдви под застройку.

Одному из аспектов этой проблемы, а именно экспрессным методам выявления зон "радонового риска" (т.е. площадей, на которых существуют или вероятии ломеяевив с концентрацией радона, превышавшей предельно-допустимые значения) и посвящена эта работа.

Цели и задачи исследования.

Целью работы является создание кокппекса методов для экспрессного еыябления территорий, радиологически опасных по радону, обследования спуяебинх и шых зданий, определения участков в помещениях - ответственных за создание в них высоких концентраций радона.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить спедук-цие задачи:

- разработать теоретические и методические основы технологии быстрого измерения эквивалентной активности радона в помещении и атмосферном воздухе;

- исследовать влияние наиболее важных помех, ограничивали* использование разрабатываемой технологии;

- установить связь аномальных содержаний радона ь зданиях с его

содержаниями s подстилавших грунтах;

- разработать методику выявления источников поступления радона в попечение с целы? рационального проведения радокозазитных мероприятии,

Ковнева работы.

Разработана экспрессная методика определенна эквивалентной объемной активности радона в потениях, отлвчаяадяся от известных аналогов тен, что при йзмереяиях активности аэрозольных Фильтров раздельное определение дочерних продуктов радона (ДПР) производится благодаря различий их энергии, тогда как известнее методики основаны на различии их периодов полураспада. Это способствует тому, что разработанная методика в несколько раз экспрессное по сравнений с известными методами.

В 7-ии населенны); пунктах изучена связь содержаний радона в зданиям с его содержаниями в аодстипавдих грунтах, на основании которой по результатам проведения змзиационвои ие.мки при подготовке пвоше* под строительство, можно оценить охидаену» концентрация радона в будущим зданиях.

Исследован периодичный характер вариаций радона в воздухе помещений. Выявленные закономерности позволяет по результатам "мгновенных* измерений оценить средиегодовув концентраций радона в исследуемом помещении путем введения необходимы): поправок, учитывавш ее временные колебания.

Предложен способ выявления мест поступления радона в поведения, основанный на измерении активности по альфа-излучении плоскостных адсорбентов, размеренны* на территории исследуемого поведения, в котором локальные участки поступления радона ъ помещение характеризуется большей активностью адсорбентов.

- £ -

Практическое значение работ; закачается в возможности экспрессной оценки связанной с радоном радиологической обстановки населенна)! пунктов, выявлением "зон риска", определением мест в помещики - источников поступления радона с использованием разработанного аппаратурно-нетодического комплекса. Работа позволяет решить ряд задач, поставленных Федеральной целевой программой "Радон"

Основные затаемве положений;

1.Технология экспрессных определений эквивалентной объемной активности радона в понесениях, основанная на энергетическом разделений его дочерним продуктов распада и предназначенная для рекогносцировочных исследований радоновой опасности селитебных территорий,

2.Обоснование технологии радиоэкологических обследований селитебных территорий на этапе инкенерно-геовогических изысканий на площадях строительства на основе установленной теоретической и практической зависимости концентрации радона в зданиях от его концентрации в подстилала их грунтах.

З.Кгтодологив радиоэкологических исследований, основанная нв экспрессном выделении территорий "радонового риска" с последующим выявлением зданий, радиологически неблагоприятных для местонахождения в них лвдей.

Апробация работы.

Результаты исследований излменн в 7-ми опубликованных к иасто-я*ену времени работах (е*е 3 работы находятся в печати) и 6-ти методических руководствах, утверкденнык Научно-методическим советом по геояого-геофизичесхим технология», йетодик* выволенив измерений с аппаратурой РЗА-04 утверхдены Госстандартом Российской Федерации.

Отдельные положения диссертации докладывались на научно-технических конференция*, проходивших в Санкт-Яетербурге "Диагностика,

информатика, метрология - 94" в и»не 1994 г., "Практика ззеиты населения от облучения радоном" а ивле 1996 г., обсуждались на росснискв-финшх семинарах во радокога^итним мероприятиям в апреле и ноябре 1995 г,

Реализация результатов.

Разработанный при непосредственном участии автора аппаратур-но-мзтодичгсхий комплекс опробован ври радиоэкологических исследованиях в ряде населенных пунктов Сибири, Центрального и Северного Казахстана, Санкт-Петербурге и Ленинградской области, городах Алма-Ата, Лермонтов, Пятигорск5 1елегкоЕОдск и других регионах бывзего Советского Сокза, По техническому задании в организациях концерна "Геологоразведка" млу«ени малыми сериями аппаратура РЗА-04 для экспрессных измерений эквивалентной равновесной обменной активности (ЗРОй) радона. В ряде геологических организаций для радиоэкологического картирования применяется метод САН с использованием методических руководств, составленных яри участии автора диссертации. Сотрудником йиасского Геологоразведочного техникума Н.Н.Андреевым по разработанной методике была проведена экспрессная оценка "радонового риска" в г.Златоусте, аппаратура и методика используется также в ГГП "Кольцов-геология", "Невскгеологмя", "Сосновгеология" и др.

Об алларатурно-методическон комплекса "ОНЕГА* (РЗА-04) было сообщено в "Сводном аналитическом обзоре наиболее важных научно-тех-ническйх достижений в области геологии и разведки недр" (й., 8ЙЗЖ, 1994).

Обуем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, об-•5ИН объемом 132 страницы машинописного текста, в тем числе 33 рисунка, ? таблиц. Слисок использованной литературы вкл»чает 16? наименований.

- в -

Фактический материал собрав автором в 198? - 1995 годах в процессе выполнения научно-исследовательских и хоздоговорных, работ проводимых лабораторией Отдела сяЕрссведввави» и экологии (ОСЙиЗ), впоследствии Центра энергетического сырья и экологии (ЦЭСкЭ} ВйРГа, в которых автор участвовал в качестве одного и® исполнителей. За это время при непосредственном участии автора были выполнены следующие объемы работ: зманационных измерений методом САН более 5000 точек; измерений ЗРОй радона в лощениях более 3000 точек; проведено режимных наблюдений суточных вариаций радона в помещениях - 30 суток; проведены исследования с цель» выявления пест поступления радона в помещения в 42-х квартирах. Автор принимал участие в радиологических обследованиях 11-ти населенных пунктов бывшего Советского Соаза.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководители-к.г.-м.н., с.н.с, В.К.Титову; искренне признателен к.г.-м.н,, с.н.с. В.А.Веикову, с.н.с. й.К,Соколову, д.Ф.-н.н., вроф, Й.ИЛайковичу за ценные замечания и доброжелательнум критику и Н,В.Низшей за помочь в оформлении диссертации.

1. ПРОБЛЕМ РАДОНА й СПОСОБУ УйЕНЫЕШ ЕГО ВРЕДНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЗДОРОВЬЕ ПЙДЕЙ

Автором изучены характеристики основных источников поступления радона в воздух помещений, проанализированы современные методы измерения радона в помещениях и -почвах, оценены основные направления и подходы, принятые в ведущих странах мира для решения проблемы радона. Например, в С1А, Канаде, Швеции основное внимание уделяется изучений связи между геологическими условиями и концентрацией радона в помещениях для составления по геофизическим и геохимическим данный

воздухе зданий.

Приведенные в диссертации расчеты показали зависимость ЗРОА радона в помещении указанной плоадди к высоты от концентрации радона в почве при различных величинах краткости воздухообмена в «изменении. Результату теоретических расчетов хорово согласуется с практическими данными, полученными при выполнении радиоэкологических исследований в ряде населенных пунктов бывшего СССР. Эти исследования показали, что для выделения радоноопасикх зон в пределах населенных пунктов наиболее подходят методы определения концентрации радиоактивного гага в грунтах. Анализ применяемых у нас и за рубежом методов измерения радона в почвах показал, что наиболее надежные результаты можно получить, используя способ активного налета (САН), разработанный в 30-е годы в ВИРГе (В.К.Титов, В.А.Венков и др.) для поисков месторождений урана, Этот метод лиген погрешностей, связанных с вробоот-бором, которые существенно ухудшают качество скоростных эманацнонных съемок и в тоже время является самым экспрессным из современных экспозиционных методов, Задачей радоновых съемок при инженерных изысканиях является определение обдей радиоэкологической обстановки на участке строительства, выявление влодадей радоновых аномалий и, особенно, участков пониженного Фона - наиболее благоприятных дпя разнесения зданий. Результаты измерений объемной активности радона в исследованных нами населенных пунктах Сибири и Казахстана показали хороаув корреляционну» зависимость концентрации радона в почвах и в построенных на них зданиях.

ч, МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РАД0Н00ПАСНЫХ ТЕРРИТОРИЙ И ЗДАНИЙ

Анализ способов защиты населения от радона принятых за рубежом

показал практическая невозможность их применения в нашей стране б связи с высокой себестоимость» ремонтник радоноза^итных работ. Нами предложен экономически более реальный подход, позволяющий в условиях России оценить вредное воздействие радона на здоровье пвдей на селитебных территориях и спланировать наиболее реальные радоноза|итние мероприятия.

Исходя из опыта работ в различных регионах быввего СССР, были выработан« следуваие принципы методологии работ по выявление радио-погически опасных по радону домов в тех поселках и крупных городах, где радиационная обстановка на момент начала исследований не определена. Для небольших населенных пунктов предполагается проведение работ в три этапа.

1.Получить оценку об|ей радиационной ситуации на территории поселка, выявить радиогеохимические радоновые зоны в грунтах, связанные с ними радоноопасные здания, определить об|ефоновув и аномальные концентрации радона в зданиях поселка,

2. Установить источники поступления радона в конкретные здания. Провести картирование радонолодводярх зон внутри здания с цель» разработки способов запиты от радона.

3. Оценить достоверность данных "мгновенных" измерений интегральными методами измерений радона для последующего расчета поглощаемой дозы людьми, пребывании ъ исследуемом помещении. Подготовить и внедрить рекомендации способа защиты населения или персонала, работавшего в условиях вредного радиологического воздействия.

Такая стратегия была реализована и показала положительные результаты при радиоэкологических исследованиях в ряде населенных пунктов бываете СССР (п.йкчатау, п.Белал Зима, п.Еантвбе и др.).

Поскольку проведение зманацнонных сьемок на территории крупных городов будет занимать слишком больше количество времени, то пето-

до.погия их радиоэкологического обследования должна быть иной, а именно:

1.Провести рекогносцировочная съемку с применением экспрессной методики определения ЗРОА радона в воздухе помещений по принципу -на территории площадь» 1 кв.км должно быть исследовано 10 зданий, при этом в исследуемых зданиях проводится 5-7 измерений в разных помещениях. При рекогносцировочных съемках рекомендуется, в лервув очередь, проводить измерения в детских и ехольных учреждениях. По результатам съемки картируется территории с аномальными концентрациями радона в воздухе зданий.

2.Выявить источники поступления радона путем измерения его концентрации в почвах по периметру вокруг зданий с установленной по результатам рекогносцировочной съемки аномальной концентрацией радона, В случае, если источником аномальной концентрации радона является подстилг^ие грунты, то выделение аномальных участков рекомендуется осуществлять по методологии, применяемой для небольших населенных пунктов.

3.При высоких уровнях радоновиделения строительными материалами необходимо дополнительно изучить откуда был взят данный стройматериал, в строительстве каких домсв он использовался, после чего необходимо провести массовые измерения ЗРОА радона в этих домах с применением экспрессных методик для выявления помещений с катастрофическими для проживания ситуациями. При этом необходимо учитывать, что опасные по радону помещения могут быть обнаружены на лвбон этаже здания,

Методология была реализована при радиоэкологических обследованиях городов Алма-Ата и Златоуст,

-16 -

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты исследований, приведенные в диссертации, направлены на решение части методических вопросов, связанных с проблемой вредного воздействия радона на здоровье населения, поставленных Федеральной программой "Радон". При этом автором;

1. Разработана технология экспрессных определений эквивалентной объемной активности радона в помещениях, основанная на энергетическом разделении его дочерних продуктов и предназначенная для рекогносцировочных исследований радоновой опасности селитебных территорий. Эта методика определения ЗРОн радона в атмосферном воздухе является наиболее чувствительной- к экспрессной из применяемых ныне и в ёпихайвее время может быть улучшена только путем усовершенствования аппаратуры.

2. Показана теоретическая и практическая зависимость концентраций радона в зданиях и подстилавших их грунтах и обоснована технология радиоэкологических обследований селитебных территорий на этапе инженерно-геологических изысканий на площадях строительства. Радиоэкологические исследования в ряде населенных пунктов бывшего СССР показали, что на сегодняшний день метод САН является наиболее точным методом среди знанацвоиквх методов, применяемых в Российской Федерации.

3. Предложена и обоснована методология радиоэкологических исследований, направленных на выявление "зои радонового риска". Эта стратегия дала хорошие результаты при ее применении в радиоэкологических обследованиях ряда населенных пунктов.

По теме диссертации опубликованы спеду^ие работы.

1. Петрологическое обеспечение мониторинга низких концентраций

альфа-излучая^их короткодаудих продуктов распада радона в воздухе жилых и служебных помещений,- Геофизическая аппаратура, 1992, вып.92, с.130-13!. (в соавторстве с В.К.Титовым).

2. Экспрессные определения радона в почвах и зданиях, СПб: В ИРГ, 1992, 40с. (в соавторстве с ВД.Титовым и Б. П. Лаковым!.

3. Стратегия измерений радона в ш.е%шях и уменьшение его воздействия на население,- Российский геофизический журнал, 1993, Н1, с.68-73 (в соавторстве с В.К.Титовым и Б.П.Лайковым).

4. Методы и средства экспрессного выделения радоноопасных территорий и зданий. - Тез. докл. научно-технической конференции ДОИ4, СПб, 20-30 и мня 1994, т.2, с.319-320 (в соавторстве с В.К,Титовым, В.й.Бенксвын, Б.Я.Яавковыи).

5. Энергетическая дискриминация альфа-излучения при определении радона в атмосферном воздухе. СПб. В сб. Геофизическая аппаратура, ЕИРГ-Рудгеофизика,1994, вып.99, с.123-128 (в соавторстве с В.К.Титовым и В.А.Венковым).

6. Экспресс-метод для измерений эквивалентной равновесной объемной активности радона.- Российский геофизический журнал, 1994, N3-4, с,85-38 (в соавторстве с Б.И.Фоминых, В.А.Венковым, В.К.Титовым).

7. Учет временных вариаций объемной активности радона при проведении обследования помещений по программе "Радон", - Тез. докл. научно-технической конференции "Практика защиты населения от облучения радоном", СПб, 2-5 ивпя 19%, с.21-22 (в соавторстве с В.К.Тито-еым и В.А.Венковым),

3, Экспрессная оценка радиологической опасности, связанная содержанием радона в воздухе хилых и служебных помещений,- Российский геофизический журнал, 1996, N 7-8 - в печати (в соавторстве с В.К.Титовым, В.А.Венковым, Н.Н.Андреевым).

9, Q связи концентраций радона в зданиях к ладстилавш горных породах.- Атомная энергия, 199& - в печати (в соавторстве с В.К.Титовым и В.Й.Венковын).

10. Strategies for revealing dangerous concentrations of radon in buildings,- Nuclear Geophysics, 199i - в печати (V.Titov, B.Lashcov, I.Khaifcovicli).