Методы и средства обеспечения радоновой безопасности населения в градостроительном комплексе

Актуальность проблемы. В последнее время при проектировании и строительстве жилых и общественных зданий уделяется повышенное внимание к радиационным характеристикам строительных конструкций и материалов. По существующим нормативам при проектировании новых зданий жилищного и общественного назначения должно быть предусмотрено, чтобы среднегодовая эквивалентная равновесная объемная активность (ЭРОА) радона и торона в воздухе помещений не превышала 100 Бк/м3. В эксплуатируемых зданиях среднегодовая ЭРОА радона в воздухе жилых и общественных помещений не должна превышать 200 Бк/м3. Превышение этих нормативов приводит к необратимым изменениям в организме человека. Поскольку население промышленно развитых стран мира большую часть времени (около 80%) проводит внутри зданий, необходимо контролировать и исследовать дозу облучения, обусловленную наличием радона в помещении, эманацию радона из почвы территорий и эксхаляцию радона из строительных материалов.

Выделяемый строительными конструкциями и строительными материалами здания радон, поступающий в окружающую среду в том числе и с вентиляционными выбросами, повышает эффективную дозу, что приводит к негативным изменениям в растительном и животном мире.

Проблема обеспечения радоновой безопасности в градостроительном комплексе может быть решена на основе исследований радиационных характеристик строительного сырья, материалов, территорий, атмосферного воздуха, а также концентраций радона в воздухе жилых, общественных и производственных зданий каждого региона (области).

Таким образом, актуальным является исследование объемной активности радона, факторов, влияющих на ее изменение и разработка методов снижения радоновыделения в помещениях строящихся и эксплуатируемых зданий.

Работа выполнялась в соответствии с «Единой Федеральной целевой программой ядерной и радиационной безопасности России на период до 2005 года», утвержденной Постановлением Правительства РФ № 149 от 22.02.2000, а также тематическим планом научно-исследовательских работ в области охраны окружающей среды Пензенского государственного университета архитектуры и строительства.

Цель работы. Снижение радоновой опасности в градостроительном комплексе посредством разработки методов и средств уменьшения активности и выбросов радона и его дочерних продуктов распада в атмосферу при строительстве и производстве строительных материалов.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

— оценка влияния выбросов радона из строительных конструкций в окружающую среду на изменение радиационного фона;

— выявление факторов и закономерностей образования радиационного фона, обусловленного радоном, в окружающей среде, помещениях жилых и общественных зданий;

— разработка методов и средств снижения активности радона и его дочерних продуктов распада (ДПР) при добыче минерального сырья, производстве строительных материалов, при строительстве зданий и сооружений (на примере Пензенской области) — выявление закономерностей отклонения активности радона и ДПР в зависимости от геолого-геофизических характеристик мест застройки;

Основная идея работы состоит в разработке экологически обоснованных проектных решений по строительным и конструктивным характеристикам зданий и размещению объектов строительства для снижения радиационной нагрузки, обусловленной радоном и ДПР.

Методы исследований включали: аналитическое обобщение известных научных и технических результатов, натурные исследования и обработку экспериментальных данных методами математической статистики с применением ЭВМ.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснована применением классических положений теоретического анализа, планированием необходимого объема экспериментов, подтверждающих удовлетворительную сходимость полученных результатов исследований, выполненных в натурных условиях, с результатами других авторов.

Научная новизна работы состоит в том, что:

— установлены закономерности распределения радона в окружающей среде и помещениях в зависимости от влияния различных факторов (применяемых материалов, конструктивных характеристик здания, времени года, тектонических участков современной геологической структуры Русской платформы и т. д.) — установлена экспериментальная зависимость, характеризующая эффективную удельную активность радия в сырье, позволяющая прогнозировать ее конечное значение в изготавливаемых строительных материалах, конструкциях и объем выбросов радона в атмосферу;

— экспериментально определены усредненные годовые эффективные дозы облучения населения, обусловленные радоном и ДПР (на примере Пензенской области);

— установлены закономерности отклонения активности радона и ДПР в зависимости от геолого-геофизических характеристик мест застройки.

Практическое значение работы.

• - разработан метод расчета удельной активности радона в строительных материалах, минеральном сырье, позволяющий прогнозировать объем выбросов радона в окружающую среду;

— получены районированные данные плотностей потока радона и ДПР из почв территорий, отведенных под застройку, и составлена карта эффективных удельных активностей радия месторождений строительного сырья Пензенской области;

— разработана схема организации мониторинга концентрации радона в атмосферном воздухе, почве и на объектах строительного комплекса;

— разработана номенклатура отделочных материалов, позволяющих снизить радоновыделение в окружающую среду.

Реализация результатов работы.

— результаты выполненных исследований внедрены и используются ОАО ^ «Стройиндустрия» при проектировании и строительстве зданий;

— результаты диссертационной работы используются кафедрами инженерной экологии и строительных материалов Пензенского государственного университета архитектуры и строительства при подготовке инженеров по специальностям 290 300 «Промышленное и гражданское строительство», 290 600 «Производство строительных материалов», 330 200 «Инженерная защита окружающей среды».

На защиту выносятся:

— закономерности распределения радона в окружающей среде и помещениях в зависимости от влияния различных факторов (применяемых материалов, конструктивных характеристик здания, времени года, тектонических участков современной геологической структуры Русской платформы и т. д.);

— экспериментальная зависимость, характеризующая эффективную удельную активность радия в сырье, позволяющая прогнозировать ее конечное значение в изготавливаемых строительных материалах, конструкциях и выбросы радона в атмосферный воздух;

— экспериментально определенные усредненные годовые эффективные дозы облучения населения, обусловленные радоном и ДПР (на примере Пензенской области);

— закономерности отклонения активности радона и ДПР в зависимости от геолого-геофизических характеристик мест застройки.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и результаты исследований докладывались и получили одобрение на: XXXII Всероссийской научно-технической конференции (Пенза, 2003 г.) — международной научно-технической конференции «Техносферная безопасность» (Ростов-на-Дону, 2003 г.) — научно-практической конференции «Современные новейшие строительные материалы» (Пенза, 2003 г.) — международной научно-технической конференции «Экологическая безопасность регионов России и риск от техногенных аварий и катастроф» (Пенза, 2004) — II международной научно-технической конференции «Экология: образование, наука, промышленность и здоровье» (Белгород, 2004) — международной конференции «Композит — 2004» (Саратов, 2004) — 1-й региональной конференции «Муниципальный экологический контроль» (Заречный, 2004).

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в десяти работах.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, списка литературы и приложений. Общий объем работы 159 страниц, в том числе: 105 страниц — основной текст, содержащий 36 таблиц на 45 страницах, 17 рисунков на 15 страницах, список литературы из 143 наименований на 14 страницах, 8 приложений на 39 страницах.

Выводы по главе 4.

1. Выполнены расчеты денежного эквивалента руб/(чел*3в) в зависимости от удельной активности ЕРН в строительных материалах и плотности потоков радона с поверхностей стен, при использовании разных видов отделочных материалов.

2. Установлено, что денежный эквивалент с учетом радиационной безопасности зависит: от разности удельных активностей ЕРН, находящихся в исходных и альтернативных строительных материалах, используемых в регионахот разности.

Г| в исходном материале и материале, подвергнутом обжигу при более высокой.

222 температуре и разности плотностей потоков Rn с поверхностей стен, при использовании различных видов отделочных материалов. С уменьшением этой разницы уменьшаются необходимые затраты, применяемые для снижения дозы облучения.

3. Предложен принцип экономической оценки влияния управления на снижение радиационного фона в помещениях. Величина уменьшения затрат на мероприятия по снижению радоновыделения в помещениях, достигнутая при реализации разработанной схемы мониторинга в Пензенской области, составляет в денежном эквиваленте около 450 000 руб/(чел*3в).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В диссертационной работе дано решение актуальной задачи по снижению радоновой опасности в градостроительном комплексе и окружающей среде посредством разработки методов и средств снижения активности радона и его дочерних продуктов распада при строительстве и производстве строительных материалов.

На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Установлены закономерности распределения радона в помещениях и окружающей среде в зависимости от влияния различных факторов — применяемых строительных материалов, конструктивных характеристик здания, геолого-геофизических характеристик мест застройки. Установлено, что в многоэтажных зданиях концентрация радона для верхних этажей (начиная со второго) в 1,5—3 раза ниже, чем для первых.

2. Получена экспериментальная зависимость, устанавливающая связь между средним значением ЭРОА радона и этажом здания, температурой наружного воздуха по периодам года, плотностью потока радона с поверхности почв.

3. Определена экспериментальная зависимость, характеризующая эффективную удельную активность радия Ar3 в сырье при известной плотности потока радона из грунта или материала, позволяющая прогнозировать ее значение в изготавливаемых строительных материалах, конструкциях и эманирование в окружающую среду.

4. Экспериментально определены усредненные годовые эффективные дозы облучения населения, обусловленные радоном и ДПР (на примере Пензенской области), и установлены закономерности отклонения их активности в зависимости от геолого-геофизических характеристик мест застройки.

5. Разработан метод расчета удельной активности радона в минеральном сырье, материалах и помещениях, позволяющий прогнозировать конечное значение активности радия в строительных материалах и объем выбросов радона в окружающую среду.

6. Разработана номенклатура отделочных материалов, позволяющих снизить радоновыделение в помещениях.

7. Разработана и внедрена схема организации мониторинга концентрации радона на объектах строительного комплекса и окружающей среды.

8. Величина уменьшения затрат на мероприятия по снижению радоновыделе-ния в помещениях, достигнутая при реализации разработанной схемы мониторинга в Пензенской области, составляет в денежном эквиваленте около 450 000 руб/(чел*3в).