Методы и средства обеспечения радоновой безопасности населения в градостроительном комплексе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.16, кандидат технических наук Чичиров, Константин Олегович

• Чичиров, Константин Олегович
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Чичиров, Константин Олегович

Введение.

Глава 1. Современное состояние исследований радиационного фона объектов строительного комплекса и окружающей среды, обусловленного радоном (литературный обзор).

1.1. Источники облучения населения.

1.2. Источники поступления радона в помещения.

1.3. Пространственное распределение радона в атмосферном воздухе, эманирование 222Rn из пород и концентрация радона в воде.

1.4. Активность радона и дочерних продуктов его распада в помещениях.

1.411. Эксхаляция радона.

1.4.2. Коэффициенты эманирования радона в строительных ф материалах.

1.5. Методы снижения уровня облучения, обусловленного радоном и ДПР.

Выводыs по главе 1.

Глава 2. Исследования активности радона в объектах окружающей среды и строительного комплекса.

2.1. Организация исследований.

2.2. Радоновыделение с поверхностей почв.

2.3. Концентрация радона в атмосферном воздухе.

2.4. Концентрация радона в помещениях.

2.4.1 Концентрация радона в помещениях, построенных из различных строительных материалов.

2.4.2 Изменение OA радона в помещениях в течение года.

2.4.3 Концентрация радона в жилых помещениях различного назначения.

Выводы по главе 2.

Глава 3. Методы управления радиационным контролем и снижения уровня облучения, обусловленного радоном и ДПР.

3.1 Контроль радоновыделения из почв, горных пород и материалов.

3.2 Подбор строительных материалов с учетом эффективной удельной активности радия.

3.3 Материалы для снижения поступления радона в помещение.

3.4 Снижение поступления радона в помещения из почвы под зданием.

3.5 Вентиляция помещений.

3.6 Управление радиационным контролем и ограничением дозовых нагрузок населения.

Выводы по главе 3.

Глава 4. Экономические аспекты снижения воздействия активности ЕРН, радона и ДПР на население.

4.1 Денежный эквивалент снижения радиационной нагрузки.

4.2 Экономическая оценка управленческих решений по снижению воздействия активности ЕРН на население.

Выводы по главе 4.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «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 290300 «Промышленное и гражданское строительство», 290600 «Производство строительных материалов», 330200 «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.

Заключение диссертации по теме «Экология», Чичиров, Константин Олегович

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 регионах; от 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 450000 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 450000 руб/(чел*3в).

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Чичиров, Константин Олегович, 2004 год

1. Радиация. Дозы, эффекты, риск. Пер. с англ. —М.: Мир, 1990. —79 с.

2. Крисюк Э.М. Радиационный фон помещений. М.: Энергоатомиздат, 1989. -120 с.

3. Сидельникова О.П. Радиационный контроль в строительной индустрии. М.: Изд. АСВ, 2002.-207 с.

4. Шемьи-Заде А.Э. Радон и солнечная активность //Природа, 1992, №2, с. 31 -35.

5. Микаэлян Л.А. Радон в нашем доме // Природа, 1992, №2, с. 20-26

6. Кольтовер В.К. Радоновая радиация: источники, дозы, биологические эффекты // Вестник российской академии наук, 1996, том 66, №2, с. 114-119.

7. Protection against Radon-222 at Ноше and at Work Annals of the ICPR, № 65. Oxford: Pergamon, 1994.

8. Scmier H., Koenig K., Schmitt-Hanning A., Schwibach J. Results of radon measurements in buildings and recommended action in the Federal Republic of Germany// High Levels of Natural Radiation. Vienna: IAEA, 1993, P. 353-363.

9. Ионизирующее излучение: источники и биологические эффекты. Доклад НКДАР ООН, 1982, Т. 1-2.

10. Источники и действия ионизирующей радиации: Доклад НКДАР ООН за 1977 г. на Генеральной Ассамблее. Нью-Йорк: НКДАР ООН, 1978, Т. 1-3.

11. Временные критерии для принятия решения и организации контроля: Ограничения облучения населения от природных источников ионизирующих излучений. М.: № 43-10/796, 1990.

12. Постановление Правительства РФ от 6.07.94 г. № 809. М. «О федеральной целевой программе снижения уровня облучения населения России и производственного персонала от природных радиоактивных источников на 1994-1996 годы»

13. Федеральный закон «О радиационной безопасности населения». Сборник законодательства РФ, 1995 г., №3.14