Радон

Эта статья о химическом элементе. Чтобы узнать о других значениях, см. Радон (значения) . Не путать с Радомом , Радием или Роданом .

Радоновая, ₈₆ р-н

Радон
Произношение	/ ˈreɪdɒn eɪdɒn/ ( РЭЙ -дон )
Появление	бесцветный газ
Массовое число	[222]
Радон в таблице Менделеева
Водород Гелий Литий Бериллий Бор Углерод Азот Кислород Фтор Неон Натрий Магний Алюминий Кремний Фосфор сера хлор Аргон Калий Кальций Скандий Титан Ванадий Хром Марганец Железо Кобальт Никель Медь Цинк Галлий германий Мышьяк Селен Бром Криптон Рубидий Стронций Иттрий Цирконий Ниобий Молибден Технеций Рутений Родий Палладий Серебро Кадмий Индий Полагать Сурьма Теллур Йод Ксенон Цезий Барий Лантан Церий Празеодим Неодим Прометий Самарий европий Гадолиний Тербий Диспрозий Гольмий Эрбий Тулий Иттербий Париж Гафний Тантал вольфрам Рений Осмий Иридий Платина Золото Меркурий (стихия) Таллий Вести Висмут Полоний Астат Радон Франций Радий актиний Торий Протактиний Уран Нептун Плутоний Америций Курий Берклий Калифорния Эйнштейний Фермий Менделеев Благородный Лоуренсий Резерфордий Дубниум Сиборгий борий Хассий Мейтнерий Дармштадтий Рентгений Коперник нихоний Флеровий Московий Ливерморий Теннессин Оганессон Машина ↑ Рн ↓ И астат ← радон → франций
Атомный номер ( Z )	86
Группа	группа 18 (благородные газы)
Период	период 6
Блокировать	p-блок
Электронная конфигурация	[ Автомобиль ] 4f 14 5д 10 6 с 2 6р 6
Электроны на оболочку	2, 8, 18, 32, 18, 8
Физические свойства
Фаза в СТП	газ
Температура плавления	202 К (-71 ° С, -96 ° F)
Точка кипения	211,5 К (-61,7 ° C, -79,1 ° F)
Плотность (при СТП)	9,73 г/л
в жидком состоянии (при температуре кипения )	4,4 г/см 3
Критическая точка	377 К, 6,28 МПа
Теплота плавления	3,247 кДж/моль
Теплота испарения	18,10 кДж/моль
Молярная теплоемкость	5 R /2 = 20,786 Дж/(моль·К)
Давление пара П   (Па) 1 10 100 1 тыс. 10 тысяч 100 тыс. при Т   (К) 110 121 134 152 176 211
Атомные свойства
Стадии окисления	0 , +2, +6
Электроотрицательность	Шкала Полинга: 2,2.
Энергии ионизации	1-й: 1037 кДж/моль
Ковалентный радиус	15:00 ​
Радиус Ван-дер-Ваальса	220 вечера
Спектральные линии радона
Другие объекты недвижимости
Естественное явление	от распада
Кристаллическая структура	гранецентрированный куб (ГЦК) (прогнозировано)
Теплопроводность	3.61 × 10 −3 Вт/(м⋅К)
Магнитный заказ	немагнитный
Номер CAS	10043-92-2
История
Открытие	Эрнест Резерфорд и Роберт Б. Оуэнс (1899)
Первая изоляция	Уильям Рамзи и Роберт Уитлоу-Грей (1910)
Изотопы радона
Основные изотопы Разлагаться abun­dance период полураспада ( т 1/2 ) режим pro­duct 210 Рн синтезатор 2,4 ч. а 206 Po 211 Рн синтезатор 14,6 ч. е 211 В а 207 Po 222 Рн след 3,8235 д а 218 Po 224 Рн синтезатор 1,8 ч. б − 224 Пт

Радон — химический элемент ; он имеет символ Rn и атомный номер 86. Это радиоактивный благородный газ , бесцветный и не имеющий запаха. Из трех встречающихся в природе изотопов радона только радон-222 имеет достаточно длительный период полураспада (3,825 дня), чтобы он мог выделяться из почвы и горных пород, где он образуется. Изотопы радона являются непосредственными продуктами распада радия изотопов . Нестабильность радона-222, его наиболее стабильного изотопа, делает радон одним из самых редких элементов. Радон будет присутствовать на Земле еще несколько миллиардов лет, несмотря на его короткий период полураспада, поскольку он постоянно образуется на ступенях цепочки распада урана-238 и тория -232 , каждый из которых является чрезвычайно Обильный радиоактивный нуклид с периодом полураспада в несколько миллиардов лет. Распад радона приводит к образованию многих других короткоживущих нуклидов , известных как «дочери радона», заканчивающихся стабильными изотопами свинца . Радон-222 встречается в значительных количествах как один из этапов нормальной цепи радиоактивного распада урана-238, также известного как урановый ряд , который медленно распадается на различные радиоактивные нуклиды и в конечном итоге распадается на свинец-206 , который стабилен. Радон-220 встречается в незначительных количествах как промежуточный этап в цепочке распада тория-232, также известного как ряд тория , который в конечном итоге распадается на свинец-208 стабильный .

В обычных условиях радон является газообразным и легко вдыхается, что представляет опасность для здоровья. Однако основная опасность исходит не от самого радона, а от продуктов его распада, так называемых дочерей радона. Эти продукты распада, часто существующие в виде отдельных атомов или ионов, могут прикрепляться к переносимым по воздуху частицам пыли. Хотя радон является благородным газом и не прилипает к легочной ткани, а это означает, что он часто выдыхается перед распадом, дочерние элементы радона, прикрепленные к пыли, с большей вероятностью прилипают к легким. Это увеличивает риск причинения вреда, так как дочери радона могут вызвать повреждение легочной ткани. человека Радон и его дочерние элементы, вместе взятые, часто вносят наибольший вклад в дозу фоновой радиации , но из-за местных различий в геологии, уровень воздействия радона различается от места к месту. Распространенным источником являются урансодержащие минералы в земле, поэтому он накапливается в подземных областях, таких как подвалы. Радон также может присутствовать в некоторых грунтовых водах, таких как родниковые воды и горячие источники. Радон, захваченный вечной мерзлотой, может высвобождаться в результате изменением климата вызванного таяния вечной мерзлоты, . Можно проверить наличие радона в зданиях и использовать такие методы, как разгерметизация подпанелей, для смягчения последствий .

Эпидемиологические исследования показали четкую связь между вдыханием высоких концентраций радона и заболеваемостью раком легких . Радон является загрязнителем, который влияет на качество воздуха в помещениях во всем мире. По данным Агентства по охране окружающей среды США (EPA), радон является второй по частоте причиной рака легких после курения сигарет, вызывая 21 000 смертей от рака легких в год в Соединенных Штатах. Около 2900 из этих смертей происходят среди людей, которые никогда не курили. Хотя радон является второй по распространенности причиной рака легких, согласно оценкам EPA, он является причиной номер один среди некурящих. Существуют значительные неопределенности относительно последствий воздействия низких доз на здоровье.

Характеристики

Спектр излучения радона, сфотографированный Эрнестом Резерфордом в 1908 году. Числа сбоку от спектра обозначают длины волн. Средний спектр представляет собой излучение радия (радона), а два внешних — гелия (добавленного для калибровки длин волн).

Физические свойства

Радон – бесцветное вещество, не имеющее запаха и вкуса. газ и поэтому не может быть обнаружен только человеческими органами чувств. При стандартных температуре и давлении образует одноатомный газ плотностью 9,73 кг/м. ³ , примерно в 8 раз превышает плотность земной атмосферы на уровне моря, 1,217 кг/м. ³ . Это один из самых плотных газов при комнатной температуре (некоторые из них плотнее, например CF ₃ (CF ₂ ) ₂ CF ₃ и WF ₆ ) и самый плотный из благородных газов. Хотя он бесцветен при стандартной температуре и давлении, при охлаждении ниже точки замерзания 202 К (-71 ° C; -96 ° F) он излучает яркую радиолюминесценцию , которая при понижении температуры меняет цвет с желтого на оранжево-красный. При конденсации он светится из-за интенсивного излучения, которое производит. Он умеренно растворим в воде, но более растворим, чем более легкие благородные газы. Он значительно лучше растворим в органических жидкостях, чем в воде. Уравнение его растворимости выглядит следующим образом:

$\chi =\exp(B/T-A),$

где $\chi$ – молярная доля радона, $T$ - абсолютная температура, а $A$ и $B$ являются константами растворителя.

Химические свойства

Радон входит в число элементов нулевой валентности , называемых благородными газами, и химически не очень активен . Период полураспада радона-222 составляет 3,8 дня, что делает его полезным в физических науках в качестве естественного индикатора . Поскольку радон в стандартных условиях является газом, в отличие от его родителей в цепочке распада, его можно легко извлечь из них для исследования.

Он инертен к большинству распространенных химических реакций, таких как горение , поскольку внешняя валентная оболочка содержит восемь электронов . Это создает стабильную конфигурацию с минимальной энергией, в которой внешние электроны прочно связаны. Его первая энергия ионизации — минимальная энергия, необходимая для отрыва от него одного электрона, — составляет 1037 кДж/моль. В соответствии с периодическими тенденциями радон имеет более низкую электроотрицательность , чем элемент, расположенный за период до него, ксенон , и поэтому более реакционноспособен. Ранние исследования пришли к выводу, что стабильность гидрата радона должна быть того же порядка, что и гидратов хлора ( Cl
₂ ) или диоксид серы ( SO
₂ ), и значительно выше, чем стабильность гидрата сероводорода ( H
₂ С ).

Из-за его стоимости и радиоактивности экспериментальные химические исследования с радоном проводятся редко, и в результате сообщается об очень небольшом количестве соединений радона, причем все они либо фториды , либо оксиды . Радон может окисляться мощными окислителями, такими как фтор , образуя дифторид радона ( RnF
₂ ). Он разлагается обратно на свои элементы при температуре выше 523 К (250 ° C; 482 ° F) и восстанавливается водой до газообразного радона и фторида водорода: он также может быть восстановлен обратно до своих элементов с помощью газообразного водорода . Он имеет низкую волатильность и считался RnF.
₂ . Из-за короткого периода полураспада радона и радиоактивности его соединений детально изучить это соединение не удалось. Теоретические исследования этой молекулы предсказывают, что она должна иметь расстояние связи Rn-F 2,08 ангстрема (Å) и что это соединение термодинамически более стабильно и менее летучее, чем его более легкий аналог дифторид ксенона ( XeF
₂ ). Октаэдрическая молекула RnF
₆ Было предсказано, что будет иметь даже более низкую энтальпию образования, чем дифторид. [РнФ] ⁺ ион образуется в результате следующей реакции: Считается, что

Rn(г) + 2 [О
₂ ] ⁺
[СбФ
₆ ] ⁻
(с) → [РнФ] ⁺
[Сб
₂2F
₁₁ ] ⁻
(с) + 2 О
₂ (г)

По этой причине пентафторид сурьмы вместе с трифторидом хлора и N
₂2F
₂ сбн
₂2F
₁₁ были рассмотрены для удаления газа радона на урановых рудниках из-за образования соединений радона и фтора. Соединения радона могут образовываться в результате распада радия в галогенидах радия - реакции, которая использовалась для уменьшения количества радона, выходящего из мишеней во время облучения . Кроме того, соли [RnF] ⁺ катион с анионами SbF ⁻
₆ , ТаФ ⁻
₆ и БиФ ⁻
₆ известны. Радон также окисляется дифторидом кислорода до RnF.
₂ при 173 К (-100 ° C; -148 ° F).

Оксиды радона являются одними из немногих других известных соединений радона ; только триоксид ( RnO
₃ ) подтвердилось. Высшие фториды RnF
₄ и РнФ
₆ заявлено и рассчитаны на стабильность, но их идентификация неясна. Возможно, их наблюдали в экспериментах, когда неизвестные радонсодержащие продукты перегоняли вместе с гексафторидом ксенона : это могли быть RnF.
₄ , РнФ
₆ или оба. Утверждалось , что незначительное нагревание радона с ксеноном, фтором, пентафторидом брома и фторидом натрия или фторидом никеля также приводит к образованию более высокого фторида, который гидролизуется с образованием RnO.
₃ . Хотя было высказано предположение, что эти утверждения на самом деле были связаны с осаждением радона в виде твердого комплекса [RnF] ⁺
₂ [НиФ ₆ ] ²⁻ , тот факт, что радон соосаждается из водного раствора с CsXeO
₃ F был принят как подтверждение того, что RnO
₃ , что было подтверждено дальнейшими исследованиями гидролизованного раствора. Это [RnO ₃ F] ⁻ не образовывался в других экспериментах, возможно, это связано с высокой концентрацией использованного фторида. Исследования электромиграции также предполагают наличие катионного [HRnO ₃ ] ⁺ и анионный [HRnO ₄ ] ⁻ формы радона в слабокислом водном растворе (pH > 5), методика ранее была подтверждена исследованием гомологичного триоксида ксенона.

техника распада Также использовалась . Аврорин и др. сообщил в 1982 году, что ²¹² Соединения Fr , сокристаллизованные со своими аналогами цезия, по-видимому, сохраняют химически связанный радон после электронного захвата; аналогии с ксеноном предполагали образование RnO ₃ , но подтвердить это не удалось.

Вполне вероятно, что трудность в идентификации высших фторидов радона связана с тем, что радон кинетически затруднен от окисления за пределы двухвалентного состояния из-за сильной ионности дифторида радона ( RnF
₂ ) и высокий положительный заряд радона в RnF ⁺ ; пространственное разделение RnF
₂ Для четкой идентификации высших фторидов радона могут потребоваться молекулы, из которых RnF
₄ Ожидается, что будет более стабильным, чем RnF.
₆ из-за спин-орбитального расщепления 6p-оболочки радона (Rn ^IV был бы 6s с закрытым корпусом ²
6р ²
_{конфигурация 1/2} ). Следовательно, хотя РнФ
₄ должен иметь такую ​​же стабильность, как и тетрафторид ксенона ( XeF
₄ ), РнФ
_6, вероятно, будет гораздо менее стабильным, чем гексафторид ксенона ( XeF
₆ ): гексафторид радона, вероятно, также будет правильной октаэдрической молекулой, в отличие от искаженной октаэдрической структуры XeF.
₆ , из-за эффекта инертной пары . Поскольку радон весьма электроположителен по отношению к благородному газу, вполне возможно, что фториды радона на самом деле приобретают структуры с высоким содержанием фтор-мостиков и не являются летучими. Экстраполяция вниз по группе благородных газов также предполагает возможное существование RnO, RnO ₂ и RnOF ₄ , а также первых химически стабильных хлоридов благородных газов RnCl ₂ и RnCl ₄ , но ни один из них еще не обнаружен.

радона Было предсказано, что карбонил (RnCO) стабилен и имеет линейную молекулярную геометрию . Молекулы Rn
₂ Было обнаружено, что и RnXe значительно стабилизируются за счет спин-орбитального взаимодействия . Радон, заключенный в фуллерен, был предложен в качестве лекарства от опухолей . Несмотря на существование Xe(VIII), не утверждалось, что существуют соединения Rn(VIII); РнФ
₈ должен быть крайне неустойчив химически (XeF ₈ термодинамически нестабилен). Прогнозируется, что наиболее стабильным соединением Rn(VIII) будет перрадонат бария (Ba ₂ RnO ₆ ), аналог перксената бария . Нестабильность Rn(VIII) обусловлена ​​релятивистской стабилизацией оболочки 6s, также известной как эффект инертной пары .

Радон реагирует с жидкими фторидами галогенов ClF, ClF.
₃ , КлФ
₅ , БрФ
₃ , БрФ
₅ и ЕСЛИ
₇ для формирования RnF
₂ . В растворе фторида галогена радон нелетуч и существует в виде RnF. ⁺ и Рн ²⁺ катионы; присоединение фторид-анионов приводит к образованию комплексов RnF ⁻
₃ и РнФ ²⁻
₄ , что соответствует химическому составу бериллия (II) и алюминия (III). Стандартный электродный потенциал Rn ²⁺ Пара /Rn оценивается как +2,0 В, хотя нет никаких доказательств образования стабильных ионов или соединений радона в водных растворах.

Изотопы

Основная статья: Изотопы радона

Радон не имеет стабильных изотопов . Охарактеризовано тридцать девять радиоактивных изотопов с массовыми числами от 193 до 231. Шесть из них, с 217 по 222 включительно, возникают естественным путем. Самый стабильный изотоп – это ²²² Rn (период полураспада 3,82 дня), который является продуктом распада ²²⁶ Ра , последний сам по себе является продуктом распада ²³⁸ В . Следовое количество (крайне нестабильного) изотопа ²¹⁸ Рн (период полураспада около 35 миллисекунд ) также входит в число дочерних ²²² Рн. Изотоп ²¹⁶ Rn будет производиться в результате двойного бета-распада природных ²¹⁶ По; хотя этот процесс энергетически возможен, однако этот процесс никогда не наблюдался.

Три других изотопа радона имеют период полураспада более часа: ²¹¹ Рн (около 15 часов), ²¹⁰ Рн (2,4 часа) и ²²⁴ Рн (около 1,8 часов). Однако ни один из этих трех факторов не встречается в природе. ²²⁰ Rn, также называемый тороном, является естественным продуктом распада наиболее стабильного изотопа тория ( ²³² эт). Он имеет период полураспада 55,6 секунды, а также излучает альфа-излучение . Сходным образом, ²¹⁹ Rn получен из наиболее стабильного изотопа актиния ( ²²⁷ Ac) — названный «актинон» — является альфа-излучателем с периодом полураспада 3,96 секунды. Изотопы радона в нептунии практически не встречаются ( ²³⁷ Np) серия распада , хотя следовые количества изотопов ²²¹ Рн (26 минут) и ²¹⁷ Rn (0,5 миллисекунды) производятся в второстепенных ветвях .

Ряд радия или урана

Дочери

Основная статья: Цепочка распада § Серия урана

²²² Rn принадлежит к цепочке распада радия и урана-238 и имеет период полураспада 3,8235 дней. Его первые четыре продукта (исключая схемы маргинального распада ) очень недолговечны, а это означает, что соответствующие распады указывают на начальное распределение радона. Его распад происходит в следующей последовательности:

• ²²² Rn, 3,82 дня, альфа-распад до...
• ²¹⁸ По , 3.10 минут, альфа распадается до...
• ²¹⁴ Pb , 26,8 минут, бета-распад до...
• ²¹⁴ Би , 19,9 минут, бета затухает до...
• ²¹⁴ Po, 0,1643 мс, альфа-распад до...
• ²¹⁰ Pb, период полураспада которого гораздо дольше — 22,3 года, бета-распадает до...
• ²¹⁰ Би, 5,013 дня, бета-распад до...
• ²¹⁰ По, 138,376 дней, альфа-распад до...
• ²⁰⁶ Пб, стабильный.

Коэффициент равновесия радона представляет собой соотношение между активностью всех короткопериодических дочерних элементов радона (которые ответственны за большую часть биологических эффектов радона) и активностью, которая находилась бы в равновесии с родительским радоном.

Если замкнутый объем постоянно снабжается радоном, концентрация короткоживущих изотопов будет увеличиваться до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие, при котором общая скорость распада продуктов распада равна скорости самого радона. Коэффициент равновесия равен 1, когда обе активности равны, что означает, что продукты распада оставались близко к родительскому радону достаточно долго, чтобы достичь равновесия, в течение нескольких часов. В этих условиях каждый дополнительный пКи/л радона увеличивает воздействие на 0,01 рабочего уровня (WL, мера радиоактивности, обычно используемая в горнодобывающей промышленности). Эти условия не всегда выполняются; во многих домах коэффициент равновесия обычно составляет 40%; то есть на каждый пКи/л радона в воздухе будет приходиться 0,004 WL дочерних элементов. ²¹⁰ Pb требуется гораздо больше времени (десятилетия), чтобы прийти в равновесие с радоном, но, если окружающая среда допускает накопление пыли в течение длительных периодов времени, ²¹⁰ Pb и продукты его распада также могут способствовать повышению общего уровня радиации.

Из-за своего электростатического заряда дочерние частицы радона прилипают к поверхностям или частицам пыли, тогда как газообразный радон этого не делает. Приставка удаляет их из воздуха, в результате чего коэффициент равновесия в атмосфере обычно становится меньше 1. Коэффициент равновесия также снижается за счет циркуляции воздуха или устройств фильтрации воздуха и увеличивается за счет переносимых по воздуху частиц пыли, включая сигаретный дым. Коэффициент равновесия, обнаруженный в эпидемиологических исследованиях, составляет 0,4.

История и этимология

Аппарат, используемый Рамзи и Уитлоу-Греем для выделения радона. М представляет собой [[Капиллярную трубку]], где примерно 0,1 мм. ³ были изолированы. Радон в смеси с водородом поступал в откачанную систему через сифон А ; ртуть показана черным цветом.

Радон был открыт в 1899 году Эрнестом Резерфордом и Робертом Б. Оуэнсом в Университете Макгилла в Монреале . Это был пятый радиоактивный элемент, открытый после урана, тория, радия и полония. В 1899 году Пьер и Мария Кюри заметили, что газ, выделяемый радием, оставался радиоактивным в течение месяца. Позже в том же году Резерфорд и Оуэнс заметили различия при попытке измерить излучение оксида тория. Резерфорд заметил, что соединения тория непрерывно выделяют радиоактивный газ, который остается радиоактивным в течение нескольких минут, и назвал этот газ «эманацией» (от латинского : emanare — вытекать, и emanatio — истечение). а позже «эманация тория» («Th Em»). В 1900 году Фридрих Эрнст Дорн сообщил о некоторых экспериментах, в которых он заметил, что соединения радия выделяют радиоактивный газ, который он назвал «эманацией радия» («Ra Em»). В 1901 году Резерфорд и Гарриет Брукс продемонстрировали, что эманации радиоактивны, но приписали открытие этого элемента Кюри. В 1903 году аналогичные эманации актиния наблюдал Андре-Луи Дебьерн . и получили название «эманация актиния» («Ac Em»).

Вскоре для трех эманаций было предложено несколько сокращенных названий: exradio , exthorio и actinio в 1904 году; радон (Ро), торон (То) и актон или актон (Ао) в 1918 г.; радеон , тореон и актинеон в 1919 году, и, наконец, радон , торон и актинон в 1920 году. (Название радон не связано с именем австрийского математика Иоганна Радона .) Сходство спектров этих трех газов со спектрами аргона, криптона и ксенона, а также их наблюдаемая химическая инерция побудили сэра Уильяма Рамзи предположить в 1904 году, что «Эманации» могут содержать новый элемент семейства благородных газов.

В 1909 году Рамзи и Роберт Уитлоу-Грей выделили радон и определили его температуру плавления и приблизительную плотность . В 1910 году они определили, что это самый тяжелый из известных газов. Они написали, что « L’expression l’émanation du radium est fort incommode » («выражение «эманация радия» очень неуклюже») и предложили новое название нитон (Nt) (от nitens латинского — сияющий), чтобы подчеркнуть радиолюминесценцию. свойство, а в 1912 году он был принят Международной комиссией по атомным весам . В 1923 году Международный комитет химических элементов и Международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) выбрали в качестве названия элемента название наиболее стабильного изотопа — радона. Позднее изотопы торон и актинон были переименованы. ²²⁰ Рн и ²¹⁹ Рн. Это вызвало некоторую путаницу в литературе относительно открытия элемента, поскольку, хотя Дорн открыл изотоп радон, он не был первым, кто открыл радон.

Еще в 1960-х годах этот элемент также называли просто эманацией . Первое синтезированное соединение радона — фторид радона — было получено в 1962 году. Даже сегодня слово радон может относиться либо к самому элементу, либо к его изотопу. ²²² Rn, а Торон по-прежнему используется как краткое название для ²²⁰ Rn, чтобы устранить эту двусмысленность. Название актинон ​ ²¹⁹ Rn сегодня встречается редко, вероятно, из-за короткого периода полураспада этого изотопа.

Опасность высокого воздействия радона в шахтах, где уровень воздействия может достигать 1 000 000 Бк /м. ³ , давно известно. В 1530 году Парацельс описал изнуряющую болезнь горняков — мала металлорум , а Георг Агрикола рекомендовал вентиляцию в шахтах, чтобы избежать этой горной болезни ( Бергсухт ). В 1879 году это состояние было идентифицировано как рак легких Хартингом и Гессе при исследовании горняков из Шнеберга, Германия. Первые крупные исследования радона и здоровья произошли в контексте добычи урана в регионе Иоахимсталь в Богемии . В США исследования и меры по смягчению последствий были проведены только после десятилетий последствий для здоровья горнодобывающих компаний на юго-западе США, работавших в начале холодной войны ; стандарты не применялись до 1971 года.

В начале 20 века в США золото было заражено дочерним радоном. ²¹⁰ Pb вошел в ювелирную промышленность. Это было получено из золотых семян для брахитерапии, которые хранились ²²² Rn, которые были расплавлены после распада радона.

Присутствие радона в воздухе помещений было зарегистрировано еще в 1950 году. Начиная с 1970-х годов были начаты исследования по изучению источников радона в помещениях, факторов, определяющих концентрацию, воздействия на здоровье и подходов к смягчению последствий. В США проблема радона в помещениях получила широкую огласку и усиленное расследование после широко разрекламированного инцидента в 1984 году. Во время планового мониторинга на атомной электростанции в Пенсильвании было обнаружено, что рабочий был заражен радиоактивностью. Причиной инцидента впоследствии была признана высокая концентрация радона в его доме.

Происшествие

См. Также: Радий и радон в окружающей среде.

Единицы концентрации

²¹⁰ Pb образуется в результате распада ²²² Рн. Вот типичная скорость осаждения ²¹⁰ Pb, наблюдаемый в Японии, как функция времени из-за изменений концентрации радона.

Все обсуждения концентрации радона в окружающей среде относятся к ²²² Рн. В то время как средний темп производства ²²⁰ Rn (из ряда распада тория) примерно такой же, как у ²²² Рн, количество ²²⁰ Рн в окружающей среде значительно меньше, чем у ²²² Rn из-за короткого периода полураспада ²²⁰ Рн (55 секунд против 3,8 суток соответственно).

Концентрацию радона в атмосфере обычно измеряют в беккерелях на кубический метр (Бк/м ³ ), производная единица СИ . Другая единица измерения, распространенная в США, — пикокюри на литр (пКи/л); 1 пКи/л = 37 Бк/м ³ . Типичное внутреннее облучение в среднем составляет около 48 Бк/м. ³ внутри помещений, хотя этот показатель сильно варьируется и составляет 15 Бк/м. ³ на открытом воздухе.

В горнодобывающей промышленности риск традиционно измеряется в рабочем уровне (WL) и совокупном уровне риска в месяце рабочего уровня (WLM); 1 WL равен любой комбинации недолговечных ²²² Р-н дочери( ²¹⁸ Po, ²¹⁴ Пб, ²¹⁴ Би, и ²¹⁴ По) в 1 л воздуха, выделяющего 1,3×10 ⁵ МэВ потенциальной альфа-энергии; 1 WL эквивалентен 2,08 × 10 ⁻⁵ джоули на кубический метр воздуха (Дж/м ³ ). Единица СИ совокупного воздействия выражается в джоулях-часах на кубический метр (Дж·ч/м ³ ). Один WLM эквивалентен 3,6 × 10 ⁻³ Дж·ч/м ³ . Воздействие 1 WL в течение 1 рабочего месяца (170 часов) равно совокупному риску 1 WLM. Совокупное воздействие 1 WLM примерно эквивалентно проживанию в течение одного года в атмосфере с концентрацией радона 230 Бк/м. ³ .

²²² Rn распадается на ²¹⁰ Pb и другие радиоизотопы. Уровни ²¹⁰ Pb можно измерить. Скорость осаждения этого радиоизотопа зависит от погоды.

Концентрации радона, обнаруженные в естественной среде, слишком малы, чтобы их можно было обнаружить химическими методами. А 1000 Бк/м ³ (относительно высокая) концентрация соответствует 0,17 пикограмм на кубический метр (пг/м ³ ). Средняя концентрация радона в атмосфере составляет около 6 × 10 ⁻¹⁸ молярный процент , или около 150 атомов в каждом миллилитре воздуха. Радоновая активность всей атмосферы Земли возникает всего лишь из нескольких десятков граммов радона, последовательно замещаемых распадом более крупных количеств радия, тория и урана.

Натуральный

Концентрация радона рядом с урановой шахтой

Радон образуется в результате радиоактивного распада радия-226, который содержится в урановых рудах, фосфоритах, сланцах, магматических и метаморфических породах, таких как гранит, гнейс и сланец, и, в меньшей степени, в обычных горных породах, таких как известняк. Каждая квадратная миля поверхности почвы на глубину 6 дюймов (2,6 км2) ² на глубину до 15 см) содержит около 1 грамма радия, который в небольших количествах выделяет в атмосферу радон. По оценкам, ежегодно во всем мире из почвы выделяется 2,4 миллиарда кюри (90 ЭБк) радона. Это эквивалентно примерно 15,3 кг (34 фунта).

Концентрация радона может сильно различаться от места к месту. На открытом воздухе она колеблется от 1 до 100 Бк/м. ³ , даже меньше (0,1 Бк/м ³ ) над океаном. В пещерах, вентилируемых шахтах или плохо вентилируемых домах его концентрация возрастает до 20–2000 Бк/м. ³ .

Концентрация радона может быть намного выше в условиях горнодобывающей промышленности. Правила вентиляции предписывают поддерживать концентрацию радона в урановых рудниках на уровне «рабочего уровня», с уровнем 95-го процентиля почти до 3 WL (546 пКи). ²²² Рн на литр воздуха; 20,2 кБк/м ³ , измеренное с 1976 по 1985 год). Концентрация в воздухе (невентилируемой) Галереи исцеления Гастайна составляет в среднем 43 кБк/м. ³ (1,2 нКи/л) с максимальным значением 160 кБк/м ³ (4,3 нКи/л).

Радон чаще всего появляется в ряду радий/ уран (цепочка распада) ( ²²² Rn) и незначительно с ториевым рядом ( ²²⁰ Рн). Этот элемент естественным образом выделяется из земли и некоторых строительных материалов по всему миру, везде, где обнаруживаются следы урана или тория, и особенно в регионах с почвами, содержащими гранит или сланец , которые имеют более высокую концентрацию урана. Не все гранитные регионы склонны к высоким выбросам радона. Будучи редким газом, он обычно свободно мигрирует по разломам и фрагментированным грунтам и может накапливаться в пещерах или воде. Из-за очень короткого периода полураспада (четыре дня для ²²² Rn), концентрация радона очень быстро снижается по мере удаления от производственной зоны. Концентрация радона сильно варьируется в зависимости от сезона и атмосферных условий. Например, было показано, что он накапливается в воздухе при метеорологической инверсии и слабом ветре.

Высокие концентрации радона можно обнаружить в некоторых родниковых водах и горячих источниках. Города Боулдер, Монтана ; Мисаса ; Бад-Кройцнах , Германия; и в Японии есть богатые радием источники, выделяющие радон. Чтобы классифицироваться как радоновая минеральная вода, концентрация радона должна быть выше 2 нКи/л (74 кБк/м2). ³ ). Активность радоновой минеральной воды достигает 2 МБк/м. ³ в Мерано и 4 МБк/м ³ в Лурисии (Италия).

Концентрация естественного радона в атмосфере Земли настолько мала, что богатая радоном вода, контактирующая с атмосферой, будет постоянно терять радон в результате улетучивания . Следовательно, грунтовые воды имеют более высокую концентрацию ²²² Rn, чем поверхностные воды , поскольку радон постоянно образуется в результате радиоактивного распада ²²⁶ Ра присутствует в камнях. Аналогично, насыщенная зона почвы часто имеет более высокое содержание радона, чем ненасыщенная зона, из-за диффузионных потерь в атмосферу.

В 1971 году Аполлон-15 пролетел на высоте 110 км (68 миль) над плато Аристарх на Луне и обнаружил значительный рост альфа-частиц, который , как предполагалось, был вызван распадом ²²² Рн. Наличие ²²² Rn был сделан позже на основе данных, полученных с помощью спектрометра альфа-частиц Lunar Prospector .

Радон содержится в некоторых нефти . Поскольку радон имеет аналогичную кривую давления и температуры, что и пропан , а нефтеперерабатывающие заводы разделяют нефтехимические продукты в зависимости от их температуры кипения, трубопроводы, по которым поступает свежевыделенный пропан на нефтеперерабатывающих заводах, могут загрязняться из-за распада радона и его продуктов.

Остатки нефтяной и газовой промышленности часто содержат радий и его дочерние элементы. Сульфатные отложения нефтяной скважины могут быть богаты радием, тогда как вода, нефть и газ из скважины часто содержат радон. Радон распадается с образованием твердых радиоизотопов, которые образуют покрытия на внутренней стороне трубопроводов.

Накопление в зданиях

Типичное логарифмически нормальное распределение радона в жилых домах

Прогнозируемая доля домов в США, в которых концентрация радона превышает рекомендуемый EPA уровень действий в 4 пКи/л.

Высокие концентрации радона в домах были случайно обнаружены в 1985 году после того, как строгие радиационные испытания, проведенные на новой в Лимерике, атомной электростанции показали, что Стэнли Уотрас , инженер-строитель станции, был загрязнен радиоактивными веществами, хотя реактор никогда не работал. был подпитан. Типичное бытовое облучение составляет примерно 100 Бк/м. ³ (2,7 пКи/л) в помещении. Некоторый уровень радона можно обнаружить во всех зданиях. Радон в основном попадает в здание непосредственно из почвы через самый нижний уровень здания, соприкасающийся с землей. Высокий уровень радона в системе водоснабжения также может повысить уровень радона в воздухе внутри помещений. Типичными местами проникновения радона в здания являются трещины в прочном фундаменте и стенах, строительные швы, щели в подвесных полах и вокруг инженерных труб, полости внутри стен и системы водоснабжения. Концентрации радона в одном и том же месте могут отличаться в два/половину за час. Также концентрация в одном помещении здания может существенно отличаться от концентрации в соседнем помещении. Характеристики почвы жилищ являются наиболее важным источником радона на первом этаже, а более высокая концентрация радона в помещениях наблюдается на нижних этажах. Большинство высоких концентраций радона наблюдалось в местах вблизи зон разломов ; следовательно, существование связи между скоростью выдоха из разломов и концентрацией радона в помещениях очевидно.

Распределение концентрации радона обычно различается в разных комнатах, а показания усредняются в соответствии с нормативными протоколами. Обычно предполагается, что концентрация радона в помещениях имеет логарифмически нормальное распределение на данной территории. Таким образом, среднее геометрическое обычно используется для оценки «средней» концентрации радона на территории.

Средняя концентрация колеблется от менее 10 Бк/м. ³ до более 100 Бк/м ³ в некоторых европейских странах.

Некоторые из самых высоких радоновых опасностей в США наблюдаются в Айове и в горных районах Аппалачей на юго-востоке Пенсильвании. В Айове самая высокая средняя концентрация радона в США из-за значительного оледенения , которое смолило гранитные породы Канадского щита и отложило их в виде почв, составляющих богатые сельскохозяйственные угодья Айовы. Многие города штата, такие как Айова-Сити , приняли требования по строительству новых домов, устойчивых к радону. Вторые по величине показатели в Ирландии были обнаружены в офисных зданиях в ирландском городе Мэллоу, графство Корк , что вызвало у местных опасения относительно рака легких.

В некоторых местах урановые хвостохранилища использовались для захоронения отходов , а затем застраивались, что привело к возможному увеличению воздействия радона.

Поскольку радон — бесцветный газ без запаха, единственный способ узнать, сколько его содержится в воздухе или воде, — это провести тесты. В США наборы для тестирования на радон доступны в розничных магазинах, например в магазинах бытовой техники, для домашнего использования, а тестирование можно провести у лицензированных специалистов, которые часто являются домашними инспекторами . Усилия по снижению уровня радона в помещениях называются смягчением воздействия радона . В США Агентство по охране окружающей среды рекомендует проверять все дома на наличие радона. В Великобритании в соответствии с Системой оценки здоровья и безопасности жилья (HHSRS) владельцы недвижимости обязаны оценивать потенциальные риски и опасности для здоровья и безопасности в жилой недвижимости.

Промышленное производство

Радон получают как побочный продукт переработки урансодержащих руд после перевода в 1%-ные растворы соляной или бромистоводородной кислот . Газовая смесь, выделенная из растворов, содержит H
₂ , ​
₂ , He, Rn, CO
₂ , Ч
₂ O и углеводороды . Смесь очищают, пропуская ее через медь при температуре 993 К (720 ° C; 1328 ° F), чтобы удалить H.
₂ и О
₂ , а затем КОН и P
₂2О
₅ используются для удаления кислот и влаги путем сорбции . Радон конденсируют жидким азотом и очищают от остаточных газов сублимацией .

Коммерциализация радона регулируется, но он доступен в небольших количествах для калибровки ²²² Системы измерения Rn по цене в 2008 году почти 6000 долларов США (что эквивалентно 8491 доллару США в 2023 году) за миллилитр раствора радия (который в любой момент содержит всего около 15 пикограммов фактического радона). Радон производится раствором радия-226 (период полураспада 1600 лет). Радий-226 распадается за счет испускания альфа-частиц, образуя радон, который собирается над образцами радия-226 со скоростью около 1 мм. ³ /день на грамм радия; равновесие достигается быстро, и радон образуется в устойчивом потоке с активностью, равной активности радия (50 Бк). Газообразный ²²² Rn (период полураспада около четырех дней) выходит из капсулы путем диффузии .

Шкала концентрации

Бк/м 3	пКи/л	Пример возникновения
1	~0.027	Концентрация радона на берегах крупных океанов обычно составляет 1 Бк/м. 3 . Следовые концентрации радона над океанами или в Антарктиде могут быть ниже 0,1 Бк/м. 3 .
10	0.27	Средняя континентальная концентрация на открытом воздухе: от 10 до 30 Бк/м. 3 . По данным серии исследований, средняя глобальная концентрация радона в помещениях оценивается в 39 Бк/м. 3 .
100	2.7	Типичное бытовое воздействие в помещении. В большинстве стран принят уровень концентрации радона 200–400 Бк/м. 3 для воздуха в помещении в качестве уровня действия или эталонного уровня. Если тестирование показывает уровень радона менее 4 пикокюри на литр воздуха (150 Бк/м 3 ), то никаких действий не требуется. Суммарное воздействие 230 Бк/м. 3 концентрации газа радона в течение 1 года соответствует 1 WLM.
1,000	27	Очень высокие концентрации радона (>1000 Бк/м 3 ) были обнаружены в домах, построенных на почвах с высоким содержанием урана и/или высокой проницаемостью грунта. Если уровни радона составляют 20 пикокюри на литр воздуха (800 Бк/м 3 ) или выше, домовладельцу следует рассмотреть возможность какой-либо процедуры для снижения уровня радона в помещении. Допустимые концентрации на урановых рудниках составляют примерно 1220 Бк/м. 3 (33 пКи/л)
10,000	270	Концентрация в воздухе (невентилируемой) Галереи исцеления Гастайна составляет в среднем 43 кБк/м. 3 (около 1,2 нКи/л) с максимальным значением 160 кБк/м 3 (около 4,3 нКи/л).
100,000	~2700	Около 100 000 Бк/м 3 (2,7 нКи/л) было измерено в подвале Стэнли Уотраса.
1,000,000	27000	Концентрации, достигающие 1 000 000 Бк/м 3 можно найти в невентилируемых урановых шахтах.
~5.54 × 10 19	~1.5 × 10 18	Теоретический верхний предел: газ радон ( 222 Rn) при 100% концентрации (1 атмосфера, 0 °С); 1,538 × 10 5 кюри/грамм; 5.54×10 19 Бк/м 3 .

Приложения

Медицинский

Основная статья: Радиоактивное шарлатанство

начала 20-го века Одной из форм шарлатанства было лечение болезней в радиотории . Это была небольшая герметичная комната, в которой пациенты подвергались воздействию радона из-за его «лечебного эффекта». Канцерогенная природа радона вследствие его ионизирующего излучения стала очевидна позднее. Радиоактивность радона, повреждающая молекулы, использовалась для уничтожения раковых клеток. но это не увеличивает здоровье здоровых клеток. Ионизирующее излучение вызывает образование свободных радикалов , что приводит к повреждению клеток , вызывая рост заболеваемости, включая рак .

Было высказано предположение, что воздействие радона смягчает аутоиммунные заболевания, такие как артрит, посредством процесса, известного как радиационный гормезис . В результате в конце 20-го и начале 21-го веков в Басине, штат Монтана , были созданы «рудники здоровья», привлекавшие людей, ищущих облегчения от таких проблем со здоровьем, как артрит, за счет ограниченного воздействия радиоактивной шахтной воды и радона. Такая практика не рекомендуется из-за хорошо задокументированных пагубных последствий высоких доз радиации на организм.

Радиоактивные водяные ванны применялись с 1906 года в Яхимове (Чехия), но еще до открытия радона они использовались в Бад-Гаштайне (Австрия). Богатые радием источники также используются в традиционных японских онсэнах в Мисасе , префектура Тоттори . Питьевая терапия применяется в Бад-Брамбахе , Германия, и в начале 20-го века воду из источников, содержащую радон, разливали в бутылки и продавали (к тому времени, когда она попала к потребителям, в этой воде практически не было радона из-за короткого содержания радона) -жизнь). Ингаляционная терапия проводится в Гаштайнер-Хайльстоллене , Австрия; Сверадув-Здруй , Чернява-Здруй , Ковары , Лендек-Здруй , Польша; Харгита Бай , Румыния; и Боулдер, Монтана . В США и Европе есть несколько «радоновых спа», где люди сидят в течение нескольких минут или часов в атмосфере с высоким содержанием радона, например, в Бад-Шмидеберге , Германия.

Радон производился в промышленных масштабах для использования в лучевой терапии, но по большей части был заменен радионуклидами, полученными в ускорителях частиц и ядерных реакторах . Радон использовался в имплантируемых семенах, сделанных из золота или стекла, которые в основном использовались для лечения рака, известного как брахитерапия .Золотые семена были изготовлены путем заполнения длинной трубки радоном, накачиваемым из источника радия, а затем трубка была разделена на короткие секции путем обжима и разрезания. Слой золота удерживает радон внутри и отфильтровывает альфа- и бета-излучение, позволяя при этом гамма-лучам уйти (которые убивают больные ткани). Активность может варьироваться от 0,05 до 5 милликюри на семя (от 2 до 200 МБк). Гамма-лучи производятся радоном и первыми короткоживущими элементами его цепи распада ( ²¹⁸ Po, ²¹⁴ Пб, ²¹⁴ С, ²¹⁴ Po).

После 11 периодов полураспада (42 дня) радиоактивность радона достигает 1/2048 от исходного уровня. На этом этапе преобладающая остаточная активность затравки обусловлена ​​продуктами распада радона. ²¹⁰ Pb, период полураспада которого (22,3 года) в 2000 раз больше, чем у радона и его потомков. ²¹⁰ Би и ²¹⁰ Po.

Научный

Выделение радона из почвы варьируется в зависимости от типа почвы и содержания урана на поверхности, поэтому концентрации радона на открытом воздухе можно использовать для отслеживания воздушных масс в ограниченной степени . Этот факт был использован некоторыми учеными-атмосферниками ( Радоновый шторм ). Из-за быстрой потери радона в воздухе и сравнительно быстрого распада радон используется в гидрологических исследованиях, изучающих взаимодействие между грунтовыми водами и ручьями . Любая значительная концентрация радона в ручье является хорошим индикатором локального поступления подземных вод.

Концентрация радона в почве использовалась экспериментальным способом для картирования погребенных близко расположенных геологических разломов, поскольку концентрации радона обычно выше над разломами. Точно так же он нашел ограниченное применение при поиске геотермических градиентов .

Некоторые исследователи исследовали изменения концентрации радона в грунтовых водах для прогнозирования землетрясений . Повышение уровня радона отмечалось еще до Ташкентской катастрофы 1966 г. и 1994 Миндоро землетрясения. Период полураспада радона составляет примерно 3,8 дня, а это означает, что его можно обнаружить только вскоре после того, как он образовался в цепочке радиоактивного распада. По этой причине была выдвинута гипотеза, что увеличение концентрации радона происходит из-за образования новых подземных трещин, которые позволят увеличить циркуляцию грунтовых вод, вымывая радон. Небезосновательно можно предположить, что образование новых трещин предшествует сильным землетрясениям. В 1970-х и 1980-х годах научные измерения выбросов радона вблизи разломов показали, что землетрясения часто происходили без сигнала радона, а радон часто обнаруживался без последующего землетрясения. Затем многие отвергли его как ненадежный индикатор. исследовало его как возможного предшественника По состоянию на 2009 год НАСА .

Радон является известным загрязнителем, выбрасываемым геотермальными электростанциями , поскольку он присутствует в материале, выкачиваемом из глубоких подземных зон. Он быстро рассеивается, и в различных исследованиях не было выявлено никакой радиологической опасности. Кроме того, типичные системы повторно закачивают материал глубоко под землю, а не выбрасывают его на поверхность, поэтому его воздействие на окружающую среду минимально. Однако то же самое можно сказать и о тривиальных выбросах действующих атомных электростанций .

В 1940-х и 1950-х годах радон использовался для промышленной рентгенографии . Другие источники рентгеновского излучения, которые стали доступны после Второй мировой войны, быстро заменили радон для этого применения, поскольку они были дешевле и имели меньшую опасность альфа-излучения .

Риски

Основная статья: Влияние радона на здоровье

В шахтах

Продукты распада радона-222 классифицированы Международным агентством по изучению рака как канцерогенные для человека. и как газ, который можно вдыхать, рак легких вызывает особую озабоченность у людей, подвергающихся воздействию повышенного уровня радона в течение длительного времени. В 1940-е и 1950-е годы, когда стандарты безопасности, требующие дорогостоящей вентиляции в шахтах, не были широко внедрены, Воздействие радона было связано с раком легких среди некурящих шахтеров урана и других твердых пород на территории нынешней Чешской Республики, а затем и среди горняков на юго-западе США. и Южная Австралия . Несмотря на то, что об этих опасностях было известно еще в начале 1950-х годов, этот профессиональный риск оставался плохо управляемым на многих шахтах до 1970-х годов. В этот период несколько предпринимателей открыли для широкой публики бывшие урановые рудники в США и рекламировали предполагаемую пользу для здоровья от дыхания радоном под землей. Заявленные преимущества для здоровья включали облегчение боли, проблем с носовыми пазухами, астмы и артрита. но они оказались ложными и правительство запретило такую ​​рекламу в 1975 году.

С тех пор в наиболее пострадавших шахтах, которые продолжают работать, использовались системы вентиляции и другие меры для снижения уровня радона. В последние годы среднегодовое воздействие на шахтеров урана упало до уровней, аналогичных концентрациям, вдыхаемым в некоторых домах. Это снизило риск профессионального рака, вызываемого радоном, хотя проблемы со здоровьем могут сохраняться как у тех, кто в настоящее время работает на пострадавших шахтах, так и у тех, кто работал там в прошлом. Поскольку относительный риск для майнеров снизился, уменьшилась и способность выявлять избыточные риски среди этого населения.

Источником радона также могут быть остатки переработки урановой руды. Радон, образующийся из-за высокого содержания радия в открытых отвалах и хвостохранилищах, может легко выбрасываться в атмосферу и поражать людей, живущих поблизости.

Помимо рака легких, исследователи предположили, что из-за воздействия радона может повыситься риск развития лейкемии . Эмпирическая поддержка исследований среди населения в целом противоречива, а исследование шахтеров урана выявило корреляцию между воздействием радона и хроническим лимфоцитарным лейкозом .

Шахтеры (а также рабочие по переработке и транспортировке руды), работавшие в урановой промышленности США в период с 1940-х по 1971 год, могут иметь право на компенсацию в соответствии с Законом о компенсации за радиационное воздействие (RECA). Выжившие родственники также могут подать заявление в случае смерти бывшего работавшего лица.

Не только урановые рудники страдают от повышенного уровня радона. Особенно страдают угольные шахты, поскольку уголь может содержать больше урана и тория, чем коммерчески действующие урановые рудники.

внутреннем

Длительное воздействие более высоких концентраций радона связано с увеличением заболеваемости раком легких. С 1999 года во всем мире проводятся исследования методов оценки концентрации радона. Только в Соединенных Штатах средний показатель составил не менее 40 Бк/м. ³ . Штек и др. провел исследование различий между радоном внутри и снаружи помещений в Айове и Миннесоте. Более высокая радиация была обнаружена в населенном регионе, а не в незаселенных регионах Центральной Америки в целом. В некоторых округах на северо-западе Айовы и юго-западе Миннесоты концентрации радона на открытом воздухе превышают средние по стране концентрации радона в помещениях. Несмотря на более высокий средний показатель, показатели Миннесоты и Айовы были исключительно близкими, независимо от расстояния. Точные исследования воздействия радона необходимы для дальнейшего понимания проблем, которые воздействие радона может иметь для общества. Текущие исследования подтверждают связь между воздействием радона и плохими последствиями для здоровья (т.е. повышенным риском рака легких), но дальнейшие исследования могут поддержать более строгие ограничения на радон как внутри, так и за пределами жилых домов.

Воздействие радона (в основном дочерних элементов радона) было связано с раком легких в многочисленных исследованиях «случай-контроль», проведенных в США, Европе и Китае. Ежегодно в США происходит около 21 000 смертей (0,0063% населения в 333 миллиона человек) из-за рака легких, вызванного радоном. В Словении, стране с высокой концентрацией радона, ежегодно от радона умирают около 120 человек (0,0057% населения в 2,11 миллиона человек). Одно из наиболее полных исследований радона, проведенное в США эпидемиологом Р. Уильямом Филдом и его коллегами, выявило увеличение риска рака легких на 50% даже при длительном воздействии при уровне действия EPA 4 пКи/л. Объединенные анализы Северной Америки и Европы еще раз подтверждают эти выводы. Однако дискуссия об противоположных результатах все еще продолжается. особенно ретроспективное исследование риска рака легких в 2008 году, которое показало существенное снижение заболеваемости раком при концентрациях радона от 50 до 123 Бк/м. ³ .

Большинство моделей воздействия радона в жилых помещениях основаны на исследованиях шахтеров, и более желательны прямые оценки рисков, которым подвергаются домовладельцы. Из-за трудностей измерения риска, связанного с радоном по сравнению с курением, в моделях его воздействия часто использовались именно они.

Агентство по охране окружающей среды считает радон второй по значимости причиной рака легких и ведущей экологической причиной смертности от рака, причем первой из них является курение . Другие пришли к аналогичным выводам в отношении Соединенного Королевства. и Франция. Воздействие радона в домах и офисах может быть вызвано некоторыми подземными горными породами, а также некоторыми строительными материалами (например, некоторыми гранитами). Наибольший риск воздействия радона возникает в зданиях, которые герметичны, недостаточно вентилируются, имеют негерметичность фундамента, пропускающую воздух из грунта в подвалы и жилые помещения.

Торон ( ²²⁰ Rn) измерялся в сравнительно высоких концентрациях в зданиях с земляной архитектурой, таких как традиционные фахверковые дома и современные дома с глиняной отделкой стен. Из-за короткого периода полураспада торон в качестве источника встречается только вблизи земляных поверхностей, тогда как его потомство можно обнаружить в воздухе помещений таких зданий. Таким образом, радиационное облучение происходит в любом месте внутри таких домов. Исследование обнаружило, что в различных жилищах с земляной архитектурой в Германии годовые дозы внутреннего облучения из-за вдыхания торона и его потомков достигают нескольких миллизивертов .

Уровень действий и эталонный уровень

ВОЗ представила в 2009 г. рекомендуемый референтный уровень (национальный референтный уровень) 100 Бк/м. ³ , по радону в жилых домах. В рекомендации также говорится, что там, где это невозможно, 300 Бк/м2. ³ должен быть выбран как самый высокий уровень. Национальный эталонный уровень не должен быть пределом, а должен представлять собой максимально допустимую среднегодовую концентрацию радона в жилом помещении.

Допустимая концентрация радона в доме варьируется в зависимости от организации, выполняющей рекомендации, например, Агентство по охране окружающей среды рекомендует принимать меры при концентрациях всего 74 Бк/м. ³ (2 пКи/л), а Европейский Союз рекомендует принять меры, когда концентрация достигает 400 Бк/м. ³ (11 пКи/л) для старых домов и 200 Бк/м ³ (5 пКи/л) для новых. 8 июля 2010 года Агентство по охране здоровья Великобритании выпустило новую рекомендацию, устанавливающую «целевой уровень» в 100 Бк/м. ³ сохраняя при этом «Уровень действия» 200 Бк/м. ³ . Аналогичные уровни (как в Великобритании) публикуются Норвежским управлением по радиационной и ядерной безопасности (DSA). при этом максимальный лимит для школ, детских садов и новых жилых домов установлен на уровне 200 Бк/м. ³ , где 100 Бк/м ³ устанавливается как уровень действия. Во всех новых домах следует принимать профилактические меры против накопления радона.

Вдыхание и курение

Результаты эпидемиологических исследований показывают, что риск рака легких увеличивается при воздействии радона в жилых помещениях. Хорошо известным примером источника ошибки является курение, основной фактор риска рака легких. По оценкам, в США курение сигарет является причиной от 80% до 90% всех случаев рака легких.

По данным EPA, риск рака легких для курильщиков значителен из-за синергетического воздействия радона и курения. В этой группе населения около 62 человек из 1000 умрут от рака легких по сравнению с 7 людьми из 1000 среди людей, которые никогда не курили. Не исключено, что риск некурящих в первую очередь следует объяснять действием радона.

Радон, как и другие известные или предполагаемые внешние факторы риска рака легких, представляет угрозу для курильщиков и бывших курильщиков. Это было продемонстрировано европейским объединенным исследованием. Комментарий В объединенном исследовании говорилось: «Неуместно говорить просто о риске, связанном с радоном в домах. Риск связан с курением, усугубляемым синергическим эффектом радона на курильщиков. быть незначительным».

Согласно европейскому объединенному исследованию, существует разница в риске гистологических подтипов рака легких и воздействия радона. Мелкоклеточная карцинома легких , которая имеет высокую корреляцию с курением, имеет более высокий риск после воздействия радона. Для других гистологических подтипов, таких как аденокарцинома , тип, который в первую очередь поражает некурящих, риск воздействия радона оказывается ниже.

Исследование лучевой после мастэктомии терапии показывает, что необходимо разработать простые модели, которые ранее использовались для оценки комбинированных и отдельных рисков от радиации и курения. Это также подтверждается новым обсуждением метода расчета, линейной беспороговой модели , которая обычно используется.

Исследование 2001 года, в котором приняли участие 436 некурящих с раком легких и контрольная группа из 1649 некурящих без рака легких, показало, что воздействие радона увеличивает риск рака легких у некурящих. Группа, которая подвергалась воздействию табачного дыма дома, имела гораздо более высокий риск, в то время как у тех, кто не подвергался пассивному курению, не было выявлено какого-либо повышенного риска с увеличением воздействия радона.

Проглатывание

Эффекты радона при попадании в организм неизвестны, хотя исследования показали, что его биологический период полураспада колеблется от 30 до 70 минут, при этом 90% выводится за 100 минут. США В 1999 году Национальный исследовательский совет исследовал проблему радона в питьевой воде. Риск, связанный с проглатыванием, считался практически незначительным. Вода из подземных источников может содержать значительное количество радона в зависимости от условий окружающей породы и почвы, тогда как вода из поверхностных источников обычно этого не делает.

Воздействие

Основная важность понимания ²²² Поток Rn из океана означает, что увеличение использования радона также циркулирует и увеличивается в атмосфере. Концентрации на поверхности океана обмениваются внутри атмосферы, вызывая ²²² Рн увеличить за счет интерфейса воздух-море. Хотя протестированные районы были очень мелководными, дополнительные измерения в самых разных прибрежных режимах должны помочь определить природу ²²² - заметил Рн. Радон не только попадает в организм с питьевой водой, но и выделяется из воды при повышении температуры, понижении давления и при аэрации воды. Оптимальные условия для выделения и воздействия радона создавались во время принятия душа. Вода с концентрацией радона 10 ⁴ пКи/л может увеличить концентрацию радона в воздухе внутри помещений на 1 пКи/л при нормальных условиях.

Тестирование и смягчение последствий

Основная статья: Смягчение воздействия радона

Цифровой детектор радона

Набор для тестирования радона

Существуют относительно простые тесты на радон. В некоторых странах эти тесты методично проводятся в районах известных систематических опасностей. Устройства обнаружения радона имеются в продаже. Цифровые детекторы радона обеспечивают постоянные измерения, выдавая на цифровой дисплей как ежедневные, еженедельные, краткосрочные, так и долгосрочные средние значения. Устройства для кратковременного тестирования радона, используемые для целей первоначального скрининга, недороги, а в некоторых случаях бесплатны. Существуют важные протоколы проведения краткосрочных тестов на радон, и их строгое соблюдение необходимо обязательно. В комплект входит коллектор, который пользователь подвешивает на самом нижнем жилом этаже дома на срок от двух до семи дней. Затем пользователь отправляет коллектор в лабораторию для анализа. Также доступны долгосрочные комплекты, рассчитанные на сбор средств на срок до одного года и более. Тестовый комплект для открытой местности может проверить выбросы радона с земли до начала строительства. Концентрация радона может меняться ежедневно, и точные оценки воздействия радона требуют долгосрочных средних измерений радона в местах, где человек проводит значительное количество времени.

Уровни радона колеблются естественным образом из-за таких факторов, как временные погодные условия, поэтому первоначальный тест может не дать точной оценки среднего уровня радона в доме. Уровни радона максимальны в самую прохладную часть дня, когда перепады давления самые большие. Таким образом, высокий результат (более 4 пКи/л) оправдывает повторение теста, прежде чем предпринимать более дорогостоящие проекты по снижению выбросов. Измерения между 4 и 10 пКи/л требуют проведения долгосрочного теста на радон. Измерения выше 10 пКи/л требуют только проведения еще одного краткосрочного теста, чтобы меры по снижению выбросов не были неоправданно отложены. Покупателям недвижимости рекомендуется отложить покупку или отказаться от нее, если продавцу не удалось снизить уровень радона до 4 пКи/л или ниже.

Поскольку период полураспада радона составляет всего 3,8 дня, удаление или изоляция источника значительно снизит опасность в течение нескольких недель. Еще один метод снижения уровня радона — изменить вентиляцию здания. Как правило, концентрация радона в помещении увеличивается по мере снижения интенсивности вентиляции. В хорошо вентилируемом месте концентрация радона имеет тенденцию соответствовать значениям на открытом воздухе (обычно 10 Бк/м2). ³ , в диапазоне от 1 до 100 Бк/м ³ ).

Четыре основных способа уменьшения количества радона, накапливающегося в доме:

• Разгерметизация подплиты (подсос грунта) за счет увеличения вентиляции под полом;
• Улучшение вентиляции дома и недопущение переноса радона из подвала в жилые помещения;
• Установка радоновой системы отстойников в подвале;
• Установка системы принудительной вентиляции или системы принудительной приточной вентиляции.

По данным Агентства по охране окружающей среды, метод снижения радона «...в основном используется система вентиляционных труб и вентилятор, который вытягивает радон из-под дома и выбрасывает его наружу», что также называется разгерметизацией подплиты, активной разгерметизацией грунта или всасыванием грунта. . Обычно уровень радона в помещениях можно уменьшить за счет разгерметизации подпанелей и выведения такого насыщенного радоном воздуха на улицу, вдали от окон и других проемов зданий. «[Агентство по охране окружающей среды] обычно рекомендует методы, предотвращающие попадание радона. Например, всасывание почвы предотвращает попадание радона в ваш дом, вытягивая радон из-под дома и выпуская его через трубу или трубы в воздух над домом. дома, где он быстро разбавляется» и «EPA не рекомендует использовать только герметизацию для снижения уровня радона, потому что само по себе герметизация не продемонстрировала значительного или постоянного снижения уровня радона».

Системы вентиляции с положительным давлением можно комбинировать с теплообменником для рекуперации энергии в процессе обмена воздуха с наружным воздухом, и простое выведение воздуха из подвала наружу не обязательно является жизнеспособным решением, поскольку это может фактически привести к попаданию радона в жилище. Дома, построенные на подвале, могут извлечь выгоду из коллектора радона, установленного под «радоновым барьером» (листом пластика, закрывающим подвал). В отношении подвальных помещений Агентство по охране окружающей среды заявляет: «Эффективный метод снижения уровня радона в домах с подвальными помещениями включает в себя покрытие земляного пола пластиковым листом высокой плотности. Вентиляционная труба и вентилятор используются для вытягивания радона из-под листа и его вентиляции. Эта форма всасывания почвы называется подмембранным всасыванием, и при правильном применении она является наиболее эффективным способом снижения уровня радона в подвальных помещениях домов».

См. также

• Международный радоновый проект
• клетка Лукаса
• Плеохроическое гало (также известное как Радиоореол)
• Закон о компенсации за радиационное воздействие

Внешние ссылки

• Радон в Агентстве по охране окружающей среды США
• Службы национальной радоновой программы , организованные Университетом штата Канзас
• Карты радона Великобритании
• Информация о радоне от Службы общественного здравоохранения Англии
• Радон в Периодической таблице видео (Ноттингемский университет)
• Радон и здоровье легких от Американской ассоциации легких
• Влияние радона на ваше здоровье – Ассоциация легких
• Геология радона , Джеймс К. Оттон, Линда К.С. Гундерсен и Р. Рэндалл Шуман.
• Руководство покупателя и продавца жилья по радону Статья Международной ассоциации сертифицированных жилищных инспекторов ( InterNACHI )
• Токсикологический профиль радона , проект для общественного обсуждения, Агентство по регистрации токсичных веществ и заболеваний, сентябрь 2008 г.
• Последствия воздействия радона на здоровье : BEIR VI. Комитет по рискам воздействия радона для здоровья (BEIR VI), Национальный исследовательский совет, доступен онлайн.
• Доклад НКДАР ООН за 2000 год Генеральной Ассамблее с научными приложениями: Приложение B: Воздействие естественных источников радиации.
• Стоит ли измерять концентрацию радона в доме? , Филип Н. Прайс, Эндрю Гельман , в «Статистика: Путеводитель по неизведанному» , январь 2004 г.
• Радон в доме – невидимый убийца Насколько серьезным может быть высокий уровень радона в доме? Кевин Витали