Методы оценки радоновой опасности как составляющая курса "Основы безопасности жизнедеятельности"

* иллюстративный материал, который может включать схемы, плакаты, слайды, планшеты, карты, символьные изображения и многое другое. Очень часто эти средства обучения на занятиях по курсу ОБЖ бывают просто незаменимы, так как позволяют показать недоступные процессы или явления, раскрыть их особенности, сконцентрировать внимание на наиболее важных моментах;

* диафильмы, диапозитивы, кододиапозитивы, слайды и т. п. используются практически на всех занятиях по ОБЖ, так как просты, доступны и очень эффективны, позволяя всесторонне продемонстрировать различные явления, процессы и объекты.

В то же время следует отметить, что визуальные средства обучения без словесного пояснения неэффективны, поэтому они, как правило, служат основой для комментария учителя или ученика. Очень важным является тот факт, что визуальные средства обучения служат своеобразным мостиком между умственным и чувственным познанием. Зачастую только они способны показать объекты, явления и процессы в условиях учебного занятия, наглядно раскрыть их особенности, продемонстрировать многое, вплоть до тактильных ощущений. Без них на занятиях по ОБЖ невозможно достичь большинства учебных целей. Латчук В.Н., Миронов С.К., Мишин Б.И. Основы безопасности жизнедеятельности: планирование и организация занятий в школе. 5-11 кл. М. 2006. С. 19.

К сожалению, большинство учебных заведений в недостаточной мере оснащены средствами обучения такого рода. В этом случае можно изготовить их самостоятельно или использовать отслужившие положенный срок образцы.

Использование визуальных средств обучения на занятиях по ОБЖ должно быть дидактически правильно организовано.

Во-первых, они обязаны соответствовать содержанию учебного материала, опираться на ранее приобретенные знания и возбуждать познавательный интерес у обучаемых.

Во-вторых, обеспечивать необходимый уровень восприятия из любой точки учебного помещения (средства малых форм могут демонстрироваться последовательно или быть в количестве, достаточном для одновременной работы всех учащихся).

В-третьих, исключать возможность неправильного толкования при их демонстрации.

В-четвертых, позволять преподавателю фиксировать реакцию обучаемых и поддерживать обратную связь.

В-пятых, быть оптимальными по количественным и временным показателям.

Аудиовизуальные средства обучения сочетают в себе достоинства вербальных и визуальных средств обучения. К ним относится учебное телевидение, получившее в последнее время достаточно широкое распространение, учебные видеофильмы и кинофильмы, видеозаписи, сделанные по сюжетам различных телевизионных программ, озвученные компьютерные презентации и многое другое.

Некоторые преподаватели ОБЖ, используя технические средства обучения, заранее наговаривают текст, который затем проигрывается одновременно с показом кододиапозитивов, слайдов, диафильмов и т. п.

Заранее озвученный и записанный на магнитофон текст можно использовать при демонстрации различного иллюстративного материала. Такой прием позволяет избежать случайных оговорок, дает возможность преподавателю больше времени уделить наблюдению за учащимися, их реакцией на учебный материал, более точно рассчитывать время и т. д.

Технические средства обучения (ТСО) появились сравнительно недавно, но показали свою высокую эффективность и, не заменяя других средств обучения, заняли достойное место в арсенале современной школы. В ряде случаев они стали просто незаменимыми. К ним относятся приборы и устройства, используемые в процессе обучения.

ТСО делают обучение политехническим, так как обучаемые знакомятся с применением сложных технических устройств.

ТСО повышают эффективность и качество учебной работы, например, они могут сэкономить время, интенсифицировать учебный процесс, освободить от тяжелого рутинного труда, например, при проверке контрольных работ. Некоторые ТСО требуют предварительного обучения учащихся работе на них. ТСО можно использовать для:

* передачи информации;

* контроля качества усвоения учебного материала;

* отработки учебных действий, в том числе виртуально;

* повторения и закрепления пройденного материала.

Технические средства обучения, как правило, сопутствуют определенным методам обучения. ТСО, с одной стороны, выступают как материальное обеспечение тех или иных приемов и методов работы, с другой стороны, они требуют владения особой методикой использования их в учебном процессе.

Методика применения ТСО:

* перед применением ТСО необходимо объяснять, что и как делать, например, после просмотра видеофрагмента быть готовым ответить на вопросы, обратить внимание на порядок действий;

* длительный экранный показ без другой учебной работы нежелателен, так как учащиеся ничего не записывают, а следовательно, не запоминают;

* необходимо заранее давать пояснения, что и в какой форме записать в рабочие тетради, а затем предоставить для этого время, еще лучше делать это по команде: «а это запишите!»

* перед началом демонстрации сделать вступительное слово, а после демонстрации провести собеседование по итогам просмотра;

* избегать длительного показа учебных фильмов: в младших классах - не более 10 минут, в старших - 20-25 минут;

* при демонстрации сложного фильма следует делать паузы для комментирования учителя и записи учениками информации.

2.4 Современные информационные средства обучения

Электронные учебники - одно из наиболее перспективных направлений развития данных средств обучения. Требования к ним еще окончательно не сформулированы. Но они ни в коем случае не должны дублировать печатные учебные издания. Латчук В.Н. и др. ОБЖ. М. 2000. С. 71. В качестве примера можно сослаться на учебник по ОБЖ, подготовленный по инициативе Федерального центра науки и высоких технологий ВНИИ ГО ЧС МЧС России, который был одним из первых изданий МЧС.

Дистанционное обучение приобретает все большее значение в современных условиях.

Обучающие компьютерные программы с разными уровнями сложности имеют большие перспективы, так как обладают одним огромным преимуществом - учащийся имеет возможность выбирать темп прохождения учебного материала в соответствии со своими индивидуальными возможностями.

Персональные мультимедийные компьютеры при использовании их в ходе обучения могут значительно активизировать учебно-познавательную деятельность учеников на уроке, сделать ее дифференцированной.

Электронные интерактивные классные доски. Известная всем классная доска также претерпела значительные изменения: она стала белой, на ней пишут не мелом, а разноцветными фломастерами, а стирают написанное не мокрой тряпкой, а специальной губкой, после которой не остается разводов. Леднев В.С. Содержание образования: сущность, структура, перспективы. М. 1991. С. 38.

2.5 Возможная тематика в школьном курсе «ОБЖ» по радонозащите

Из всего выше сказанного следует, что в школьном курсе «ОБЖ» не рассматриваются темы, связанные с радоновой опасностью и радонозащитой, но, на мой взгляд, они должны обязательно быть введены в курс ОБЖ, чтобы дать учащимся представления о видах облучения, путях попадания источников ионизирующего облучения в окружающую среду, рассказать об их влиянии на среду и организм человека, о методах защиты от радиоактивного излучения, о вреде и пользе радона, являющегося самым радиоактивным газом из существующих.

Данные вопросы предлагается рассматривать в курсе ОБЖ за 8 класс, по причине того, что в 8 классе рассматриваются вопросы «Аварии на радиационно-опасных объектах и их возможные последствия» и «Обеспечение радиационной безопасности населения» в теме «ЧС техногенного характера и защита населения», рассчитанной на 4 урока. Эти две лекции непосредственно связаны с вопросами радонозащиты, т.к. в них также ведется речь об ионизирующем излучении, вреде, который оно наносит, а также используется схожая терминология (радиоактивность, ионизирующее излучение, радиационный фон) и единицы измерений (рентген, зиверт, грей, рад, кюри, беккерель). Но сам урок на тему «Радон и защита от него» я бы предложил включить в другой тему, рассчитанную на 5 уроков: «Нарушение экологического равновесия». Это связанно с тем, что эта тема изучается по времени позднее темы «ЧС техногенного характера и защита населения», и поэтому ученики уже будут ознакомлены с необходимыми терминами и будут иметь уже какое-либо представление об изучаемой теме, а также с тем, что газ радон имеет все же большее отношение к природной, нежели техногенной составляющей курса.

Уроки 15-17. Нарушение экологического равновесия

Учебные вопросы.

1. Состояние природной среды и жизнедеятельность человека.

2. Изменение состава атмосферы (воздушной среды).

3. Изменение состояния гидросферы (водной среды).

4. Изменение состояния суши (почвы).

5. Показатели предельно допустимых воздействий на природу.

Цель: По окончании изучения темы учащиеся должны знать правила поведения при нарушении экологического равновесия в местах проживания.

Основное содержание урока.

1.Понятие об антропогенных изменениях в природе. Две категории антропогенных изменений в природе преднамеренные преобразования, попутные изменения. Формы воздействия человека на природу изменение структуры земной поверхности; изменение энергетического и теплового баланса, изменение состава биосферы, круговорота и баланса входящих в нее веществ; изменения, вносимые в биологическое разнообразие мира. Источники загрязнения окружающей среды и их классификация. Понятие о токсичности. Основные категории доз и концентраций, максимально и минимально допустимые. Классификация загрязнений по воздействию на компоненты окружающей среды. Экологические последствия хозяйственной деятельности человека.

2.Атмосфера, как важный элемент окружающей среды для всех биологических форм жизни на Земле. Функции воздуха в жизнедеятельности человека. Неблагоприятное воздействие изменения состава и свойств воз душной среды на организм человека

Изменение климата и прозрачности атмосферы. Понятие о климате и климатообразовании. Влияние хозяйственной деятельности человека на различные компоненты климата. Проблема потепления климата и причины этого. Парниковый эффект вследствие загрязнения атмосферы мелко дисперсной пылью. Меры по борьбе с изменением климата.

Разрушение озонового экрана. Озон и его характеристика. Факторы, разрушающие озоновый фон Земли. Поступление хлоросодержащих веществ в атмосферу. Фреоны и их опасность. Образование «озоновых дыр».

Кислотные осадки, причины их образования и опасность для здоровья человека. Последствия кислотных осадков (дождей).

Выбросы вредных веществ в атмосферу, их источники и последствия. Основные компоненты выбросов. Меры по борьбе с выбросами вредных веществ.

3.Вода в жизнедеятельности человека. Физико-химические свойства воды и ее органолептические свойства. Причины ухудшения качества природных вод. Сточные воды и их опасность для здоровья человека. Классификация сточных вод (бытовые, атмосферные, произведет венные) и их свойства. Загрязнение подземных и поверхностных вид.

4.Почва, как важнейший элемент биосферы. Состав почвы и ее функции. Загрязнение почвы и причины этого. Деградация почвы. Нерациональное использование земельных ресурсов - основная причина деградации почвы. Влияние сокращения сельхозугодий на деградацию почвы. Эрозия почвы, опустынивание, загрязнение тяжелыми металлами, химическими и органическими веществами, заражение почвы в результате антисанитарного состояния.

5.Промышленные и бытовые отходы. Твердые и жидкие отходы, их характеристика. Состав твердых бытовых отходов. Наиболее токсичные производственные отходы. Классификация отходов по опасности для людей. Классификация отходов различных видов промышленности по воздействию на окружающую среду.

Нормативы предельно допустимых воздействий на природу. Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ -- главный критерий качества окружающей природной среды.

Предельно допустимая концентрация вредных веществ в атмосфере. Виды ПДК: максимальная, низовая, среднесуточная. ПДК некоторых загрязняющих веществ в атмосфере.

Нормы качества воды. Токсикологические показатели, характеризующие химический состав воды. ПДК химических веществ в воде.

Нормирование химического загрязнения почв. Понятие предельно допустимая концентрация почв и химических веществ в почве.

Основные рекомендации по снижению влияния вредных экологических факторов на здоровье человека в местах проживания.

Для освоения этой темы учащиеся и педагоги располагают учебным пособием «Основы безопасности жизнедеятельности», которое содержит информацию для углубленного изучения вопросов защиты от техногенных катастроф, позволяет учителю свободно варьировать материалом в зависимости от цели уроков и возможностей учащихся.

Вместе с тем возникает задача выбора методик и объема материала, необходимого и доступного для восьмиклассников, еще слабо подготовленных в данной области.

Для решения этой задачи предлагаем воспользоваться специальным алгоритмом, позволяющим на основе учебного пособия самостоятельно структурировать материал и дифференцировать его объем в зависимости от подготовленности аудитории.

В данной теме школьники должны будут вспомнить следующие понятия: «радиоактивность, ионизирующее излучение, радиационный фон», а также единицы измерений (рентген, зиверт, грей, рад, кюри, беккерель). Поэтому, накануне изучения раздела, преподавателю необходимо выполнить три подготовительных операции:

1. Диагностическое тестирование.

2. Адаптация специальных терминов и определений.

3. Минимизация новой научно-технической информации.

Диагностическое тестирование проводится в конце урока ОБЖ, предшествующего изучению темы. Для этого преподаватель раздает ученикам карточки с вопросами.

Карточки тестирования.

1. Радиоактивность -- это: а) активность радиостанций в эфире; б) свойство распада атомных ядер: в) продолжительность работы радиопередатчика в сутки.

2. Ионизирующее излучение -- это: а) излучение ионов; б) излучение при поглощении ионов; в) излучение, образующее ионы.

3. Радиация представляет собой: а) опасное излучение; б) развитие радиовещания; в) сильнодействующие ядовитые вещества.

4. Дезактивация -- это: а) нанесение упреждающего удара; б) очистка от радиоактивных веществ; в) извлечение запала из гранаты.

5. Дозиметрический контроль -- это: а) измерение дозы радиоактивного облучения; б) предзимний метеопрогноз; в) контроль наркотической дозы.

6. Период полураспада -- это: а) пятидесятипроцентное разрушение конструкции; б) время, необходимое для разложения половины органической массы; в) время уменьшения количества радиоактивных частиц в 2 раза.

7. Лучевое поражение -- это: а) результат действия лазера (бластера); б) следствие сильного пожара; в) действие ионизирующего излучения.

8. Атом -- это: а) совокупность нуклонов и электронов; б) термоядерный заряд; в) основная неделимая часть вещества.

По окончании тестирования ученики сдают карточки с ответами преподавателю. Педагог подсчитывает количество правильных ответов и заносит их в таблицу, по которой затем оценивает результаты тестирования.

Выявив при помощи тестирования уровень знаний учащихся, преподаватель формулирует общую цель системы уроков по этому разделу и конкретную -- каждого урока. Под них выбирает метод проведения урока, содержание учебного материала и средства обучения.

Например, общими целями могут быть: понимание перспективности изучения радона и методов и средств защиты от него; воспитание нравственности, гуманизма, бережного отношения к природе. Конкретными целями отдельного урока может быть: умение оперировать современными терминами и понятиями в области ядерной энергетики; приобретение навыков распознания и оценки негативного воздействия радиации; получение знаний в области защиты от воздействия радиации и т.п.

Педагог выбирает содержание уроков, руководствуясь результатами диагностического тестирования. Если правильных ответов (S) до 20%, рекомендуется выбрать вариант «А»; до 50% -- «Б», а если их больше половины -- «В»(смотреть ниже).

Каждому варианту серии уроков соответствует свой набор терминов и определений, которые нужно пояснить учащимся. Вот их перечень для первого урока:

Вариант «А»:

атом, радиоактивное излучение, радиоактивное загрязнение; радиоактивность, радиоактивные вещества, натуральные радиоактивные вещества -- радий, уран, плутоний, радон; дозиметрический контроль -- измерение дозы облучения с помощью специальных приборов, а также определение термина «доза».

Практика показывает, что особое внимание необходимо обратить на рассказ о воздействии ионизирующих излучений на организм человека.

Вариант «Б»:

естественный радиоактивный фон, ионизирующее излучение. Радиоактивные вещества -- вещества, обладающие свойством радиоактивности; период полураспада; уровни радиации (уровни - фона) -- показатель интенсивности радиоактивного излучения, измеряется в рентгенах; лучевое поражение, лучевая болезнь. Зиверт, бэр, кюри. Адсорбенты -- медицинские средства (например, активированный уголь) способствующие выводу из организма радиоактивных веществ. После этого учащимся излагается краткий обзор по теме «Радон и защита от него», при этом главное внимание уделяется именно приборам, с помощью которых регистрируется количество содержания радона в веществах и материалах и способам защиты от облучения.

Вариант «В»:

Радон, его вред и польза; рентгеновское излучение; доза облучения, дозиметры.

Далее педагог строит свою работу по алгоритму. В соответствии с выбранным вариантом. Преподаватель готовит учебный материал на основе учебного пособия путем минимизации (сокращения) или адаптации (упрощения до уровня возрастного восприятия) информации.

Данный материал рассматривается в 3 главе нашей работы, которая и является информационной базой для проведения урока по заявленной теме.

Сказанное выше позволяет предложить некоторые подходы в обеспечении учащихся общеобразовательных учреждений с целью повышения знаний и умений в области защиты от радиоактивного облучения и расширения их осведомленности об опасности, которую представляет газ радон.

Глава 3. Природные источники радона. Радон и методы оценки радоновой опасности

3.1 Ионизирующие излучения

Ионизирующие излучения - потоки фотонов, а также заряженных или нейтральных частиц, взаимодействие которых с веществом среды приводит к его ионизации. Ионизация играет важную роль в развитии радиационно-индуцированных эффектов, особенно в живой ткани. Средний расход энергии на образование одной пары ионов сравнительно мало зависит от вида ионизирующих излучений, что позволяет судить по степени ионизации вещества о переданной ему энергии ионизирующих излучений. Для регистрации и анализа ионизирующих излучений инструментальными методами также используют ионизацию.

Отличительным свойством радионуклидов является радиоактивность, т.е. спонтанное испускание ионизирующего излучения нестабильными атомными ядрами в результате ядерного распада или квантового перехода на более низкий энергетический уровень. Скорость радиоактивного распада, характеризующая активность радионуклида, равна числу радиоактивных превращений в единицу времени.

В качестве единицы радиоактивности Международной системой единиц (СИ) определен беккерель (Бк); 1 Бк равен одному распаду в секунду. На практике применяется также внесистемная единица активности кюри (Ки); 1 Ки равен 3,7x10¹⁰ распадов в секунду, т.е. 3,7x10¹⁰Бк. В результате радиоактивных превращений возникают заряженные и нейтральные частицы, формирующие поле ионизирующие излучения.

По виду частиц, входящих в состав ионизирующих излучений, различают альфа-излучение, бета-излучение, гамма-излучение, рентгеновское излучение, нейтронное излучение, протонное излучение и др. Рентгеновское и гамма-излучение относят к фотонным, или электромагнитным ионизирующим излучениям, а все остальные виды - к корпускулярным. Фотоны - это «порции» (кванты) электромагнитных излучений. Их энергия выражается в электрон-вольтах. Она в десятки тысяч раз превосходит энергию кванта видимого света.

Альфа-излучение представляет собой поток альфа-частиц, или ядер атомов гелия, несущих положительный заряд, равный двум элементарным единицам заряда. Альфа-частицы относятся к сильно ионизирующим частицам, быстро теряющим свою энергию при взаимодействии с веществом. По этой причине альфа-излучение является слабопроникающим и используется в медицинской практике, например, когда альфа-излучающий радионуклид вводится непосредственно в патологический очаг при внутритканевой лучевой терапии.

Бета-излучение - поток отрицательно заряженных электронов или положительно заряженных позитронов, испускаемых при бета-распаде. Бета-частицы относятся к слабоионизирующим частицам; однако по сравнению с альфа-частицами при одинаковой энергии они имеют большую проникающую способность.

Нейтронное излучение - поток электрически нейтральных частиц (нейтронов), которые возникают в некоторых ядерных реакциях при взаимодействии высокоэнергетических элементарных частиц с веществом, а также при делении тяжелых ядер. Нейтроны передают часть своей энергии ядрам атомов вещества среды и инициируют ядерные реакции. В результате в облученном нейтронным потоком веществе возникают заряженные частицы различного вида, ионизирующие вещество среды, могут также образовываться радионуклиды. Свойства нейтронного излучения и характер его взаимодействия с живой тканью определяются энергией нейтронов.

Некоторые виды ионизирующих излучений возникают в ядерно-энергетических и ядерно-физических установках, ядерных реакторах, ускорителях заряженных частиц, рентгеновских аппаратах, в также созданных с помощью этих средств искусственных радионуклидов.

Протонное излучение генерируется в специальных ускорителях. Оно представляет собой поток протонов - частиц, несущих единичный положительный заряд и обладающих массой, близкой к массе нейтронов. Протоны относятся к сильно ионизирующим частицам; будучи ускоренными до высоких энергий, они способны сравнительно глубоко проникать в вещество среды. Это позволяет эффективно использовать протонное излучение в дистанционной лучевой терапии.

Электронное излучение генерируется специальными ускорителями электронов (например, бетатронами, линейными ускорителями), если пучок ускоренных электронов выводится наружу. Эти же ускорители могут быть источником тормозного излучения - разновидности фотонного излучения, возникающего при торможении ускоренных электронов в веществе специальной мишени ускорителя. Рентгеновское излучение, используемое в медицинской радиологии, представляет собой также тормозное излучение электронов, ускоренных в рентгеновской трубке.

Гамма-излучение - поток фотонов высоких энергий, испускаемых при распаде радионуклидов; широко применяется при лучевой терапии злокачественных новообразований.

Различают направленное и ненаправленное ионизирующие излучения. Если все направления распространения ионизирующих излучений равноценны, то говорят об изотропном ионизирующем излучении. По характеру распространения во времени ионизирующие излучения может быть непрерывным и импульсным.

Для описания поля ионизирующих излучений используют физические величины, определяющие пространственно-временное распределение излучения в веществе среды. Важнейшими характеристиками поля ионизирующих излучений являются плотность потока частиц и плотность потока энергии. В общем случае плотность потока частиц - это число частиц, проникающих за единицу времени в элементарную сферу, отнесенное к площади поперечного сечения этой сферы. Плотность потока энергии ионизирующих излучений является синонимом распространенного на практике термина «интенсивность излучения». Она равна плотности потока частиц, умноженной на среднюю энергию одной частицы, и характеризует скорость переноса энергии ионизирующих излучений. Единицей измерения интенсивности ионизирующих излучений в системе СИ является Дж/м ^х.

3.2 Источники радона

Все источники радиации можно условно разделить на два вида:

1.Естественные источники радиации.

2.Источники, созданные человеком.

К естественным источникам радиации относятся, например, космические лучи.

В космосе формируется и достигает Земли космическое излучение - корпускулярные потоки ионизирующего излучения. Первичное космическое излучение состоит из заряженных частиц и фотонов, отличающихся высокой энергией. В атмосфере Земли первичное космическое излучение частично поглощается и инициирует ядерные реакции, в результате которых образуются радиоактивные атомы, сами испускающие ионизирующее излучение, поэтому космическое излучение у поверхности Земли отличается от первичного космического излучения. Различают три основных вида космического излучения: галактическое космическое излучение, солнечное космическое излучение и радиационные пояса Земли. Галактическое космическое излучение является наиболее высокоэнергетической составляющей корпускулярного потока в межпланетном пространстве и представляет собой ядра химических элементов (преимущественно водорода и гелия), ускоренных до высоких энергий; по своей проникающей способности этот вид космического излучения превосходит все виды ионизирующего излучения, кроме нейтрино. Для полного поглощения галактического космического излучения потребовался бы свинцовый экран толщиной около 15 м. Солнечное космическое излучение представляет собой высокоэнергетическую часть корпускулярного излучения Солнца и возникает при хромосферных вспышках днем. В период интенсивных солнечных вспышек плотность потока солнечного космического излучения может в тысячи раз превысить обычный уровень плотности потока галактического космического излучения. Солнечное космическое излучение состоит из протонов, ядер гелия и более тяжелых ядер. Солнечные протоны высоких энергий представляют наибольшую опасность для человека в условиях космического полета. Радиационные пояса Земли сформировались в околоземном пространстве за счет первичного космического излучения и частичного захвата его заряженной компоненты магнитным полем Земли. Радиационные пояса Земли состоят из заряженных частиц: электронов в электронном поясе и протонов - в протонном. В радиационных поясах устанавливается поле ионизирующих излучений повышенной интенсивности, что учитывают при запуске пилотируемых космических кораблей. Радиационный фон, создаваемый космическими лучами, дает чуть меньше половины внешнего облучения, получаемого населением от естественных источников радиации. Космические лучи в основном приходят к нам из глубин Вселенной, но некоторая их часть рождается на Солнце во время вспышек. Они взаимодействуют с атмосферой Земли, порождая вторичное излучение и приводя к образованию различных радионуклидов.

Основные радиоактивные изотопы, встречающиеся в горных породах Земли, - это калий-40, рубидий-87 и члены двух радиоактивных семейств, берущих начало соответственно от урана-238 и тория-232 - долгоживущих изотопов, включившихся в состав Земли с самого ее рождения. Средняя эффективная эквивалентная доза, которую человек получает за год от земных источников радиации, составляет примерно 350 мкЗв.

В среднем примерно 2/3 эффективной эквивалентной дозы облучения, которую человек получает от естественных источников радиации, поступает от радиоактивных веществ (калий-40, свинец-210, полоний-210 и пр.), попавших в организм с пищей, водой и воздухом.

Источники ионизирующего излучения, созданные человеком:

- источники, использующиеся в медицине.

Средняя индивидуальная доза за счет этого источника во всем мире составляет ~ 400 мкЗв на человека в год. Таким образом, коллективная эффективная эквивалентная доза для всего населения равна примерно 1600000 чел-Зв в год.

- ядерные испытания.

Наиболее опасны воздушные взрывы. Часть радиоактивного материала выпадает неподалеку от места испытания, какая-то часть задерживается тропосфере (самом нижнем слое атмосферы), подхватывается ветром и перемещается на большие расстояния, оставаясь примерно на одной и той же широте. Находясь в воздухе в среднем около месяца, радиоактивные вещества во время этих перемещений постепенно выпадают на землю. Однако большая часть радиоактивного материала выбрасывается в стратосферу - следующий слой атмосферы, лежащий на высоте 10-50 км, где он остается многие месяцы, медленно опускаясь и рассеиваясь по всей поверхности земного шара.

Вносят весьма незначительный вклад в суммарное облучение населения АЭС. При нормальной работе ядерных установок выбросы радиоактивных материалов очень невелики.

3.3 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 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 (²²²Rn) имеет период полураспада 3,8 суток.

Схема распада радона

Входит в состав радиоактивных рядов ²³⁸U ²³⁵U и ²³²Th. Ядра радона постоянно возникают в природе при радиоактивном распаде материнских ядер. Равновесное содержание в земной коре 7х10^-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 четырех природных изотопов радона является ²²²Rn, 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.

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.).

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 силикогелем.

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.

«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 = 2, 4, 6. Так, дифторид радона RnF₂ является белым нелетучим кристаллическим веществом. Фториды радона могут быть получены также под действием фторирующих агентов (например, фторидов галогенов). При гидролизе тетрафторида RnF₄ и гексафторида RnF₆ образуется оксид радона Кп0₃. Получены также соединения с катионом RnF⁺.

В природе радона очень мало - его можно отнести к числу наименее распространенных на нашей планете химических элементов. Содержание радона в атмосфере оценивается цифрой 7х10^-17 % по весу. В земной коре его также очень мало - он же образуется преимущественно из сверхредкого радия. Тем не менее, эти немногочисленные атомы очень заметны, с помощью специальных приборов, разумеется.

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

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

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

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

3.4 Вред и польза радона

Сначала - о худшем: среди радиоактивных ядов радон - один из самых опасных.

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

Лишь недавно ученые выяснили, что наибольший вклад в радиоактивное облучение человека вносит именно радон. Он ответственен за 3/4 годовой дозы облучения, получаемой людьми от земных источников радиации и примерно за половину этой дозы от всех природных источников. Установлено, что основная часть облучения происходит от дочерних продуктов распада радона - изотопов свинца, висмута и полония.

Радон высвобождается из земной коры повсеместно, поэтому максимальную часть облучения от него человек получает, находясь в закрытом, непроветриваемом помещении нижних этажей зданий, куда газ просачивается через фундамент и пол. Концентрация его в закрытых помещениях обычно в 8 раз выше, чем на улице, а на верхних этажах ниже, чем на первом. Дерево, кирпич, бетон выделяют небольшое количество газа, а вот гранит и железо - значительно больше. Очень радиоактивны глиноземы. Относительно высокой радиоактивностью обладают некоторые отходы промышленности, используемые в строительстве, например, кирпич из красной глины (отходы производства алюминия), доменный шлак (в черной металлургии), зольная пыль (образуется при сжигании угля).

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

Продукты распада радона попадают в легкие человека вместе с воздухом и задерживаются в них. Распадаясь, выделяют альфа-частицы, поражающие клетки эпителия. Распад ядер радона в легочной ткани вызывает микроожоги, а повышенная концентрация газа в воздухе может привести к раку. Также альфа-частицы вызывают повреждения в хромосомах клеток костного мозга человека, что увеличивает вероятность развития лейкозов.

К сожалению, наиболее уязвимы для радона самые важные клетки - половые, кроветворные и иммунные. Частицы ионизирующей радиации повреждают наследственный код и, притаившись, никак себя не проявляют, до тех пор, пока «больной» клетке не настанет время делиться или создавать новый организм - ребенка. Тогда речь может идти о мутации клеток, приводящей к сбоям в жизнедеятельности человека.

Радон и рак. Основные факты:

* Радон является второй по значимости причиной развития рака легких во многих странах.

* По оценкам, радон вызывает от 3% до 14% всех случаев рака легких в зависимости от среднего уровня концентрации радона в воздухе в разных странах.

* С наибольшей вероятностью радон вызывает рак легких у курильщиков, а среди некурящих людей он является основной причиной развития рака легких. Зелинская Д.И. О состоянии здоровья детей России / Школа здоровья. Т. 2. № 2. М. 1995. С. 5.

* Вызываемые радоном случаи рака легких развиваются, главным образом, при низких и средних, а не при высоких уровнях его концентрации. Это связано с тем, что большое число людей подвергается воздействию радона в домах с такими низкими уровнями концентрации.

* Чем ниже уровень концентрации радона в доме, тем меньше риск, так как пороговый уровень, ниже которого воздействие радона не представляет опасности, неизвестен.

Основные свойства радиоактивного распада радона и торона, существенные для радиационной защиты. Журнал «Атомная стратегия» № 23, июль 2006 г.

Радон является химически инертным природным радиоактивным газом, не имеющим запаха, цвета и вкуса. Он образуется в процессе природного радиоактивного распада урана, который обнаруживается в каменных породах и почве. Радон может также присутствовать в воде.

Радон легко выделяется из почвы в воздух, где он распадается на недолговечные продукты, называемые дочерними продуктами радона. При распаде эти дочерние продукты радона выделяют радиоактивные альфа-частицы и прикрепляются к аэрозолям, пылинкам и другим частицам, содержащимся в воздухе. Когда мы дышим, дочерние продукты радона осаждаются в клетках, выстилающих дыхательные пути, где альфа-частицы могут повредить ДНК и потенциально привести к развитию рака легких.

Уровни концентрации радона в открытом воздухе обычно очень низкие. Средний уровень концентрации радона в открытом воздухе колеблется от 5 до 15 Бк/м³. Внутри помещений уровни концентрации радона выше, а самые высокие уровни отмечаются в таких местах, как рудники, пещеры и водолечебницы.

Во многих странах радон является второй по значимости причиной развития рака легких после курения. Доля случаев рака легких, вызванных радоном, оценивается от 3% до 14%. Значительные последствия для здоровья наблюдаются среди работников урановых рудников, подвергающихся воздействию радона в высоких концентрациях. Однако исследования, проведенные в Европе, Северной Америке и Китае, подтвердили, что низкие уровни концентрации радона, такие как уровни в домах, также представляют риски для здоровья и в значительной мере способствуют заболеваемости раком легких во всем мире.

При возрастании концентрации радона на 100 Бк/м³ риск развития рака легких увеличивается на 16%. Соотношение доза-ответ является линейным, то есть риск развития рака легких возрастает прямо пропорционально возрастанию воздействия радона. Вероятность того, что радон приведет к развитию рака легких, у курильщиков гораздо выше.

Большинство людей подвергается самому большому воздействию радона в домах. Концентрация радона в воздухе в домах зависит от таких аспектов, как:

* количество урана, содержащегося в камнях и почве под домом;

* пути проникновения радона в дом;

* уровень обмена между воздухом внутри помещений и наружным воздухом, который зависит от конструкции дома, применяемой практики проветривания и герметичности окон.

Радон проникает в дома через:

* трещины в бетоне в местах соединения пола и стен;

* щели в полах;

* небольшие поры в стенах из пустотелых блоков;

* сточные и дренажные трубы.

Уровни концентрации радона обычно выше в подвалах, погребах и других помещениях, прилегающих к почве.

Концентрация радона в прилегающих друг к другу домах может быть разной, а его концентрация в одном и том же доме может изменяться каждый день и даже каждый час. Из-за таких колебаний для определения среднегодового уровня концентрации радона в воздухе внутри помещений необходимо измерять средние уровни концентрации радона, как минимум, в течение трех месяцев.

Многие страны приняли концентрацию радона в воздухе внутри помещений, равную 200-400 Бк/м³, в качестве контрольного уровня, выше которого необходимо принимать меры по снижению концентрации.

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

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

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

3.5 Радонозащита

Доза облучения, которую ежегодно получают люди, складывается из воздействия различных источников ионизирующего излучения как природного, так и техногенного характера. Согласно данным Научного Комитета ООН по действию атомной радиации, 85,5% среднемировой годовой эффективной эквивалентной дозы люди получают от природных источников и лишь 0,01% обусловлена воздействием объектов атомной энергетики и ядерного топливного цикла. В этом заключается важная социальная проблема - недопонимание обществом роли природной компоненты (и главным образом - радоновой: 50% среднемировой годовой дозы от природных источников обусловлено ингаляцией радона и короткоживущих дочерних продуктов его распада) в облучении населения и переоценка значимости влияния АЭС.

Для России характерно заметное различие в структуре доз, получаемых населением различных регионов. Все регионы можно условно разделить на две категории по величине вклада радона в индивидуальную среднегодовую дозу: благополучные и неблагополучные. Пример такого условно благополучного региона - Ханты-Мансийский АО, где вклад ингаляции радона в среднегодовую дозу составляет 35,6%. Пример условно неблагополучного региона - Европейская АО, в которой вклад ингаляции радона составляет 76,8%.

Карта потенциальной радоноопасности территории Ленинградской области

Условные обозначения

1). Цветом обозначены площади с повышенной концентрацией радона:

2). Ярко-коричневый - Повышенного риска.

3). Светло-коричневый - Опасные.

4). Желтый - Потенциально опасные.

5). Серый - Площади с невысокой концентрацией радона.

6). Черный квадрат - Повышенное содержание радона в воздухе жилых и производственных помещений.

7). Черные линии - Горные породы (углеродистые, диктионемовые сланцы, фосфориты) с повышенным содержанием урана. www.who.int/ru/

Подавляющую часть дозы от ингаляции радона человек получает находясь в помещениях, особенно мало или плохо проветриваемых. Таким образом, представляется весьма важной задача качественной и количественной оценки факторов, влияющих на потенциальную радоноопасность территорий застройки.

Радон - это инертный тяжелый газ (в 7,5 раз тяжелее воздуха), который высвобождается из почвы повсеместно или выделяется из некоторых строительных материалов (например, гранита, пемзы, кирпича из красной глины).

Продукты распада радона - радиоактивные изотопы свинца, висмута, полония - не менее опасны, поскольку образуют аэрозоли - мельчайшие твердые частицы, взвешенные в воздухе, которые могут попадать в легкие и оседать там. Поэтому радон и вызывает у человека поражения легких и лейкемию. Поскольку радон - это газ, самой подверженной тканью оказывается легочная. При вдыхании воздуха с повышенной концентрацией радона намного увеличивается риск заболеть раком легких. Многие ученые считают радон второй по значимости (после курения) причиной рака легких у человека.

Радон особенно активно выделяется в так называемых «зонах разломов», которые представляют глубокие трещины в верхней части земной коры. Радон также входит в состав наружного воздуха, природного газа, используемого для бытовых целей, в водопроводной воде. Наиболее высокие концентрации радона отмечаются в Северо-западном регионе на Карельском перешейке, в Ленинградской области, а также в Карелии, на Кольском полуострове, Алтайском крае, районе Кавказских минеральных вод, Уральском регионе.

Дозиметрическими приборами зафиксировано, что на территории Санкт-Петербурга существуют радоноопасные территории, крупнейшая из которых захватывает южные районы города (Красное Село, Пушкин, Павловск).



Схема тектонических разломов в г. Санкт-Петербурге.

Радон тяжелее воздуха, поэтому, поднявшийся из глубин, он может скапливаться в подвалах зданий, проникая оттуда и на нижние этажи. Характерная особенность зданий в период отопления - понижение давления в помещениях относительно атмосферного. Этот эффект может приводить не просто к диффузионному поступлению радона в помещения, а к отсосу зданием радона из грунта. Расположение зданий в пределах разломов приводит к возникновению повышенной концентрации радона. Повышенные концентрации радона в помещениях зачастую связано с качеством строительных и отделочных материалов, использованных при постройке или ремонте дома (квартиры). Радон выделяют полы и стены, а причина - радиоактивность строительных материалов, наличие в них повышенных концентраций Ra²²⁶.

Это представляет опасность для людей, а также для технологических процессов, так как концентрация радона в этих случаях увеличивается в сотни раз. Известно много случаев когда радон вызывал заболевания людей или мешал работе оборудования.

Радон не имеет ни запаха, ни цвета, а значит, его не обнаружить без специальных приборов - радиометров. Этот газ и продукты его распада излучают весьма опасные альфа - частицы, которые разрушают живые клетки.

Эксперты Международной комиссии по радиационной защите полагают, что наиболее опасно воздействие радона на детей и молодых людей в возрасте до 20 лет. Во всех развитых странах мира уже проведено или ведется в настоящее время картографирование территории с целью определения зон с высокими концентрациями радона. Причиной такого интереса специалистов и властей является опасность, которую представляет для здоровья человека повышенное содержание в воздухе помещений радона и продуктов его распада. Специалисты утверждают, что наибольший вклад в коллективную дозу облучения россиян обеспечивает газ радон.

Основную часть дозы облучения от радона человек получает в закрытом помещении (кстати, в зимний период содержание радона в помещении, как показали измерения, значительно выше, чем летом; и это понятно, т.к. условия проветривания зимой значительно хуже). В регионах с умеренным климатом, по оценкам специалистов, концентрация радона в закрытых помещениях в среднем примерно в 5 - 8 раз выше, чем в наружном воздухе.

Основными профилактическими мероприятиями, предупреждающими проникновение в помещение и накопление там радона, являются, прежде всего, герметизация пола и стен подвальных и полуподвальных помещений с одновременной организацией эффективного их проветривания.

В целях защиты от выделения радиоактивного газа радона применяют специальные магнезиальные растворные смеси, которые служат для устройства износоустойчивого монолитного покрытия пола (стяжек пола) по бетонному основанию. В отличие от усадочных материалов на цементной основе, в магнезиальных составах практически отсутствуют микропоры и микротрещины. Это связано с особенностью затвердевшего магнезита, в котором присутствуют кристаллизующиеся в виде сплетенных волокон оксихлориды магния.

Для обнаружения радона в помещениях, в атмосферном воздухе и на поверхности земли используются измерители-индикаторы, которые обнаруживают радиоактивное загрязнение и одновременно измеряют или достаточно точно оценивают значения мощности дозы или дозы гамма-излучения. Для отображения информации в сигнальных измерителях-индикаторах применяют стрелочные приборы, аналоговые или цифровые индикаторы (дисплеи).

В дозиметрических приборах и в документации к ним для удобства восприятия уровней сигнализации и показаний параллельно приводят значения в мкЗв/ч и мкР/ч. В ряде приборов диапазон измерения в мкЗв/ч подобран таким образом, чтобы пользователь мог с помощью дополнительного переключателя, кнопки или просто не обращая внимания на запятую на дисплее провести отсчет показаний в более удобных и привычных ему единицах - мкР/ч.

Измерители-индикаторы со стрелочными приборами или аналоговой шкалой наиболее наглядно отображают измерительную информацию. Кроме того, пользователь по прибору с аналоговой шкалой визуально лучше воспринимает тенденцию изменения радиационной обстановки.

В стрелочных приборах сектор шкалы, соответствующий мощности дозы до 0,6 мкЗв/ч (60 мкР/ч), обычно окрашивают в зеленый цвет, в диапазоне от 0,6 мкЗв/ч (60 мкР/ч) до 1,2 мкЗв/ч (120 мкР/ч) - в желтый, а сектор, соответствующий значениям свыше 1,2 мкЗв/ч (120 мкР/ч), в красный или розовый цвет. Таким же образом используют цветовое отображение информации в аналоговых дисплеях со светодиодными индикаторами.

Для исключения ручного переключения поддиапазонов в некоторых приборах применены логарифмические шкалы или обеспечено автоматическое переключение поддиапазонов.

В настоящее время разработано несколько десятков дозиметрических приборов для населения, из которых отобраны наиболее удачные модели, и освоен их серийный выпуск.