Радиационная безопасность строительных материалов

3.5. Экологическая оценка строительных материалов по показателям их радиационной безопасности (радиационная гигиена)

Радиационная безопасность является одним из важнейших гигиенических критериев экологической безопасности материала и представлена в медицине в разделе радиационной гигиены человека.

Так как человек большую часть своей жизни проводит в здании, то помимо природного радиоактивного излучения он испытывает и нагрузки от техногенно измененной среды обитания и, в первую очередь, от строительных материалов, которые использованы при строительстве зданий. Наглядно о нагрузках на человека строительных материалов, из которых сделаны стены здания, можно судить по нижеприведенным данным. Например, при проживании в течение года в различных домах человек получает следующие дозы излучения от стен:

• в кирпичном доме — от 50 до 100 мбэр;

• в бетонном доме — от 70 до 100 мбэр;

• в деревянном доме — от 30 до 50 мбэр.

Для сравнения человек за год получает также дозу природного излучения:

• от космических лучей — 45 мбэр;

• от почвы — 15 мбэр;

• от воды, пищи, воздуха — 25 мбэр;

• от рентгеновской диагностики (флюорография) — 370 мбэр;

• при перелете самолетом на расстояние 2 400 км — 1 мбэр;

• ежедневный в течение года 3-часовой просмотр ТВ — 0,5 мбэр(1.

При рассмотрении приведенных выше данных и учитывая, что согласно нормам радиационной безопасности (НРБ-76/87) для работающих в контакте с радиоактивными излучениями установлена предельно допустимая доза за год 5 бэр, видно, что перечисленные в примере нагрузки находятся в пределах естественного радиационного фона. Среди зданий по этому показателю благоприятно выделяется деревянный дом.

Превышение фона можно выявить, если просуммировать радиационные нагрузки от использованных в здании материалов с другими перечисленными выше нагрузками. Особую осторожность надо проявлять при выборе строительных материалов минерального состава, избегая использования строительного материала с повышенной радиационной активностью.

Радиоактивность материала может быть связана с его месторождением или получена дополнительно с использованием сырья из каменоломен, карьеров и т.п., расположенных вблизи зон техногенного радиационного загрязнения литосферы. Таким образом, радиационное загрязнение строительных материалов может быть обусловлено не только его происхождением, но и привнесением в него из окружающей среды радиоактивных веществ-загрязнителей. В каждом случае это отрицательное свойство можно диагностировать по химическому составу материала. Например, следует избегать применения строительных материалов, содержащих тяжелые металлы и др. Поэтому уже при проектировании нужно знать характеристики радиационной опасности материала и при выборе строительных материалов стараться избегать использование СМ с высокими показателями радиационной активности, в первую очередь для жилых и общественных зданий.

Рост требований к экологически безопасному строительству связан не просто с созданием комфортной среды проживания в доме, но и с обеспечением полной безопасности жилища для здоровья человека. Установление класса материала по радиационной безопасности в настоящее время сводится только к определению эффективной удельной активности естественных радионуклидов (ЕРН). Однако ЕРН не в полной мере характеризует, например, опасность радоновыделения. Материалы, относящиеся к безопасным по ЕРН, могут оказаться крайне опасными по радону за счет его высокой эманирующей способности.

Для полной экологической оценки строительных материалов по показателю их радиационной безопасности следует знать и понимать физическую сущность явления радиоактивности.

Радиация — поток корпускулярной (альфа-, бета-, гамма-лучей, поток нейтронов) и/или электромагнитной энергии, исходящей от материала, совершенно безопасной для человека, если она находится в пределах естественного природного радиационного фона.

На человеческий организм могут воздействовать одновременно несколько источников облучения:

• естественный радиационный фон — космические лучи и естественные радионуклиды (ЕРН), содержащиеся в горных породах и почве. Их принято считать источниками внешнего облучения. Вещества, содержащие 40К 14С

220Rn, 222Rn, 210Po, 226Ra, 228Ra, 230Th,232Th, которые постулают в организм с пищей, водой и воздухом, являются источниками внутреннего облучения;

• техногенно измененный радиационный фон от ЕРН обусловлен, в основном, строительными материалами и минеральными удобрениями, содержащими повышенное количество ЕРН;

• глобальные выпадения радиоактивных веществ при испытании ядерного оружия, авариях на АЭС и т.п.;

• облучение в медицинских целях;

• газоаэрозольные и жидкие сбросы ядерного топливного цикла (АТЦ) и т.д. Облучение от естественных источников ионизирующего излучения в зависимости от местных условий, в среднем, составляет 200 мбэр. Средняя доза естественного излучения (фоновое облучение за год) в различных местах колеблется и, например, для Москвы составляет 100-120 мбэр, г. Нью-Йорка - 100 мбэр, г. Парижа - 120 мбэр, Штата Керала, Индия - 400 мбэр.

1) Термины «бэр» и «миллибар» (1/1 000) бэр широко используются для измерения эквивалентной дозы излучения. Перевод других единиц представлен в Приложении III .3 этой главы.

Первоисточник:

Экология. Основы реставрации. В.П. Князева М., 2005

BBCode-ссылка: HTML-ссылка:

Что мы знаем о радиоактивных строительных материалах?

Мы все немало времени проводим внутри помещений – отдыхаем и работаем дома, трудимся в офисе или на производстве, расслабляемся в культурных заведениях. Наше самочувствие и здоровье во многом зависят от того, насколько безопасен внутренний микроклимат помещения. В частности, не использовались ли при возведении и ремонте здания радиоактивные строительные материалы. Иногда это влияет и на продолжительность жизни, а это уже серьезно.

Что такое естественная радиоактивность материалов

Естественная радиация в природе существовала всегда. Один из ее источников – излучение земной коры. В ее толще залегают породы, из которых производят многочисленные строительные материалы. Многие из них до сих пор хранят следы радиоактивного прошлого нашей планеты.

К наиболее вредным строительным материалам причисляют:

гранит
кварцевый диорит
графит
туф
пемзу

Все они выделяют достаточно большое количество радона, поэтому для внутренней отделки перечисленные материалы лучше не использовать. Кирпич, бетон и дерево в этом смысле считаются сравнительно безопасными. Причем радиоактивность силикатного кирпича ниже, чем красного.

Относительно невысока удельная активность радионуклидов у карбонатных горных пород – мрамора и известняка. Средним уровнем естественной радиоактивности отличаются песок и гравий. Уровень радиации стекловолокна, фосфогипса обычно находится в допустимых пределах, но ради собственной безопасности стоит проверять и их.

Распространенные заблуждения о радиоактивности некоторых стройматериалов

Радиоактивность древесины выше, чем кирпича. Это заблуждение появилось после того, как люди начали измерять уровни радиационного фона внутри домов, построенных из этих материалов. При этом самыми высокими оказались показатели, снятые в деревянных строениях. На самом деле причина этого в том, что большинство деревянных домов – малоэтажные, то есть комнаты там расположены близко к земле, которая считается основным естественным источником радона.

Бетон – опасный радиоактивный материал. Мнение о высокой радиоактивности бетона распространилось после серии статей о повышенном радиационном фоне в панельных домах. На самом деле это не так. Радиоактивность этого материала многократно ниже, чем у кирпича. К тому же, основная его часть обычно сконцентрирована в фундаменте дома. Еще один аргумент: на крупных предприятиях по производству бетона безопасность продукции контролируют, а в качестве сырья используют щебень, добытый из сертифицированных мест.

Но тем не менее опасность, связанная с радиоактивностью наполнителей для изготовления этого строительного материала существует. Поэтому, если вы замешиваете бетон самостоятельно, желательно проверить используемый для этого щебень и песок дозиметром. Это поможет убедиться в том, что данный материал можно использовать при строительстве жилых зданий. Проверка требуется в основном гранитному щебню, так как гравийный материал в зону риска практически не входит.

В чем опасность радиоактивных строительных материалов

Радиоактивность некоторых используемых в строительстве материалов может нанести вред здоровью. При распаде радионуклидов, входящих в их состав (радия-226, калия-40, тория-232), выделяется радиоактивный газ радон. Его объемная активность в воздухе непроветриваемых помещений (подвалов, подземных станций метро), бывает в 10 и более раз выше, чем в открытой атмосфере.

Радон выделяется в воздух в два этапа. Сначала он проникает из материала в поры элементов строительного объекта. Затем постепенно распространяется через микрощели и трещины. При этом часть его распадается и попадает в воздух помещения. Больше всего радона скапливается на первых этажах зданий.

Опасность радиоактивных строительных материалов в том, что исходящее от них излучение может значительно ухудшать экологию помещения. Вследствие этого людей беспокоят:

головные боли,
аллергия,
плохое самочувствие.

Более того, поступая в легкие, радон распадается с выбросом альфа-частиц. Это может вызывать микроожоги тканей и их злокачественное перерождение.

Как проверить стройматериал на радиоактивность

Уровень природной радиоактивности строительных материалов ограничивается нормами радиационной безопасности (НРБ –99/2009). Этот нормативный документ устанавливает три класса стройматериалов с разной величиной эффективной удельной активности природных радионуклидов (Аэфф). Так, для строительства и ремонта жилых и общественных зданий допускается использовать материалы с Аэфф не более 370 Бк/кг.

К сожалению, сегодня никто не может гарантировать, что приобретаемые вами стройматериалы, а также обои, керамическая плитка, краска, штукатурка безопасны и ничего не излучают. Если вы покупаете материалы по цене ниже средней и не можете сказать, что уверены в поставщике на все 100 %, проверьте их точным дозиметром, например RADEX RD1008. Он оснащен двумя детекторами радиации, один из которых измеряет не только бета- и гамма-излучение, но фиксирует также альфа-лучи.

Дозиметр поможет вам аргументированно отклонить даже выгодное предложение о покупке вредных строительных материалов, которые иногда поступает от недобросовестных продавцов и поставщиков. Кроме того, с этим прибором вы легко проверите свою квартиру, офис, производственное помещение на предмет радиационной безопасности.

3.5.1. Строительные материалы как источник излучения

Большинство строительных материалов непосредственно являются природными компонентами экосистемы и поэтому имеют свои специфические радиационные свойства. Например, все строительные материалы минерального состава содержат в различном количестве химические элементы(1, изотопы которых радиоактивны. Наиболее опасными в этом отношении могут быть строительные материалы из природного камня и материалы на основе минеральных вяжущих. Кроме того, необходимо знать, что для одного и того же вида материала показатели по радиоактивности могут отличаться в зависимости от местоположения месторождения, поэтому возможен некоторый разброс данных от средних фоновых значений. Радиационную активность СМ можно прогнозировать по их химическому составу и содержанию в них называемых элементов тяжелых металлов, изотопы которых наиболее радиационно активны. Составить представление о сравнительной радиационной опасности некоторых строительных материалов из природного камня, которые в последние годы особо популярны и широко используются при новом строительстве и реконструкции старого жилья, можно по сопоставлению данных об их радиационной активности, приведенной в табл. 3.15.-3.18(2.

Радиоактивность всех горных пород обусловлена присутствием в них долго-живущих (т.е. имеющих очень большие периоды полураспада) радионуклидов, принадлежащих семействам урана — 238, тория — 232 и калия — 40. Среднее содержание (кларки) в земной коре этих радионуклидов составляет: 238U — 2,1*10-4%, 232Th - 7,0*10-4%, 40К - 1,8%.

Таблица 3.15. Удельная активность 40К, 238 U , 232 Th в обычных горных породах и соответствующая мощность поглощенной дозы в воздухе на высоте 1 м от поверхности земли

Вид камня по происхождению (тип породы)	Удельная активность, мБк/г	Мощность поглощенной дозы в воздухе, мкГр/г
40К	238U	232Th
Вулканические
Кислые (граниты)	1000	60	80	0,12
Промежуточные (диориты)	700	20	30	0,06
Магматические (базальты)	240	10	10	0,02
Ультроосновные (дюриты)	150	0,4	25	0,02
Осадочные
известняки	90	30	7	0,02
карбонаты	-	27	8	0,02
песчаники	370	19	10	0,03
сланцы	700	44	45	0,008

Таблица 3.16 Средние концентрации радиоактивных элементов в магматических породах

Группа пород	Породы	К,%	U 10-4, %	Th 10-4, %	Th/U
Основные	габро, лабрадорит	1,0	0,6	1,8	3,0
базальт, диабаз	1,0	0,7	2,3	3,2
Средние	диорит	1,8	1,8	6,0	3,3
андезит	1,7	1,2	4,0	3,3
Кислые	плагиогранит	2,5	2,7	9,6	4,0
гранит, гранодиорит	2,3-4,0	2,1-7,0	8,3-40,0	4,0-5,6

Таблица 3.17 Средние концентрации радиоактивных элементов в метаморфических породах

Породы	К, %	U 10-4, %	Th 10-4, %	Th/U
мрамор, мраморизованный известняк	0,2	1,1	2,2	2,0
кварцит	0,6	0,8	3,1	3,9
кристаллический сланец	3,1	2,6	10,0	3,8
полевошпатный гнейс	3,4	3,5	15,0	4,0
гранитогиейс	3,6	3,2	16,1	5,0

Таблица 3.19 Концентрация калия, урана и тория в осадочных породах

Породы	К, %	U 10-4, %	Th 10-4, %	Th/ U
известняк	0,3	1,6	1,8	1,1
доломит	0,4	3,7	2,8	0,8
гипс	0,02	1,0	1,0	1,0
песчаник	1,7	2,9	10,4	3,6
кварцевый конгломерат	1,2	6,3	31,0	5-10

С введением ГОСТ 30108-94 «Материалы и изделия строительные. Определение удельной эффективной активности естественных радионуклидов» и Санитарных Правил «По ограничению облучения населения г. Москвы от природных источников ионизирующих излучений в строительных материалах» №18 от 11.03.1999 г. обязательно проводятся исследования образцов строительных материалов на удельную эффективную активность естественных радионуклидов Радия-226, Тория-232 и Калия-40. Критерием оценки является удельная эффективная активность (Аэфф.), по которой устанавливается принадлежность материала к 1, 2 или 3 классу и определяются возможные области его использования. Эти характеристики указываются в гигиенических сертификатах на строительные материалы.

В последние годы наметилась положительная тенденции к указанию радиационной активности в технической документации на строительные материалы камнедобывающей и обрабатывающей отраслей. Так, например, для строительных материалов из гранита(3 — слебов, окантованных облицовочных плит, изделий малых архитектурных форм из карельского гранита в техническую информацию на материал, наряду с эксплуатационно-техническими показателями — плотностью, водопоглощением, истираемостью, морозостойкостью, пределом прочности при сжатии, — включен показатель радиоактивности. Для торговых марок месторождений гранита «кашина гора», «винга», «сюскюянсаари», «габбро», «мансуровское», «амфиболит», «сибирское», «граносиенит», «немецкая гора» величина радиоактивности не превышает 200 единиц, «возрождение» — до 180, «колгувара» — до 165, «сопка бунтина» — до 300.

Привозные каменные материалы из других стран также маркируются, например, для мрамора «Индиан Грин» - А эфф. = 11,5Бк/кг (индийское месторождение); гранита «Жиоро Венец» - А эфф.= 146,6 Бк/кг (бразильское месторождение).

Естественно, что при выборе камня с повышенным фоном радиации радиационный фон будет повышаться и в доме. В этом случае необходимо подсчитать суммарный уровень радиационного фона от всех возможных источников и не допускать, чтобы сумма нагрузок превысила показатель природного фона.

Наиболее системно информация о радиационной активности материалов представлена в монографии Пархоменко В.И. В табл. 3.19 для предварительной оценки радиационных свойств материалов приведен радиевый эквивалент для основных из них (пКи/г), полученный при исследовании образцов из разных регионов страны(4.

Таблица 3.19 Радиевый эквивалент ряда минеральных материалов и строительных материалов на их основе (по данным Пархоменко В.И.)

Материал	Радиевый эквивалент, пКи/г
строительный камень	0,9-15,9
бетон	0,5-10,1
глина	1,4-6,7
кирпич глиняный (красный)	2,2-7,0
цемент	0,8-4,3
щебень известняковый	0,1-3,2
известь	0,1-2,6
песок	0,2-5,6
кирпич силикатный	0,3-2,8
отходы промышленности и изделия на их основе	0,9-11,6
шлак, пепел и фосфогипс (по данным, полученным в Польше )	до 60

В таблице приведены данные по концентрации следующих изотопов: 40К, 226Ra, 232Th (данные представлены по результатам исследования более чем 2 500 образцов строительных материалов).

Для строительных работ радиационная безопасность регламентируется для щебня, гравия из плотных горных пород и песка по ГОСТ 8267-93 (табл. 3.20), в котором устанавливаются требования для этапа производства из них строительных материалов на основе минеральных вяжущих — бетона, строительного раствора в соответствии с областями их применения.

Таблица 3.20 Радиационно-гигиеническая оценка и требования к материалам по ГОСТ при их производстве

Материал	Удельная эффективная активность естественных радионуклидов, Аэфф	Класс безопасности	Установленная область применения
щебень, гравий, песок	до 370 Бк/кг	1	во вновь строящихся жилых и общественных зданиях
щебень, гравий, песок	свыше 370 до 740 Бк/кг	2	для дорожного строительства в пределах территории населенных пунктов и зон перспективной застройки, а также при возведении производственных зданий и сооружений
щебень, гравий, песок	свыше 740 до 1 350 Бк/кг	3	в дорожном строительстве вне населенных пунктов

Следует соблюдать осторожность при выборе новой строительной продукции, так как специальных требований к этим материалам еще нет. Например,

сегодня не предъявлены требования к многочисленным вариантам сухих смесей для штукатурных и других подготовительных работ под окончательную отделку фасадных поверхностей и поверхностей внутри помещений, несмотря на то, что для их изготовления практически всегда применяют песок (в документации на продукт нет характеристик радиоактивности материала).

В такой ситуации при выборе материалов, пока не будет регламентирована радиационная безопасность при их производстве, целесообразен оперативный контроль радиационных свойств практически всех перечисленных в табл. 3.20 материалов и, в первую очередь, материалов, полученных с использование отходов — шлаков, золы, фосфогипса и др.

1) См. в Приложении III .3 к этой главе таблицы 1, 2.

2) Лукутцова Н.П. Строительные материалы в экологическом аспекте. - Брянск: БГИТА, 2001.

3) Проспект на продукцию ООО «Карельский гранит».

4) Пархоменко В.И. Радиоактивность различных строительных материалов, используемых в СССР// Радиационная гигиена.— Ленинград, 1980. — №9. — С. 22—24 .

Радиационный контроль строительных материалов

21.10.2016

Строительные материалы и конструкции, используемые при строительстве, реконструкции и отделке помещений зданий могут содержать повышенные уровни естественных (Ra226, Th332, K 40 ) радионуклидов и представлять опасность дополнительного облучения населения, как внешнего за счет гамма-излучения естественных радионуклидов (ЕРН), так и внутреннего облучения за счет эманации радона из строительных материалов в воздух. Соблюдение нормативов во всех материалах, используемых при строительстве зданий, гарантирует соблюдение нормативов мощности эквивалентной дозы гамма-излучения в этих зданиях, установленных СанПиН 2.6.1.2523-09 (НРБ-99/2009) «Нормы радиационной безопасности», а также значительно снижает выход Rn222 из строительного материала.

В целях контроля и предупреждения этого дополнительного облучения все строительные материалы, изделия, минеральное сырье, отходы производства проходят радиационную экспертизу на соответствие требований к классу материала по показателям радиационной безопасности в соответствии с НРБ-99/2009,

В радиологических лабораториях г.Тулы и г.Новомосковска исследования строительных материалов проводятся на современном гамма-спектрометрическом оборудовании, которое регулярно обновляется, как в программном обеспечении, так и усовершенствуется сам спектрометрический комплекс, что позволяет с высокой достоверностью определять содержание радионуклидов в строительных материалах и минеральном сырье. В III квартале 2016г. проведена очередная модернизация одного из спектрометрических комплексов с заменой детектирующего устройства.

За последние 5 лет (2012г. - 9 мес. 2016г.) исследовано 704 партий строительных материалов и минерального сырья. Все исследованные пробы по результатам гамма-спектрометрических исследований не превышают допустимый уровень 370 Бк/кг, отнесены к I классу применения по удельной эффективной активности природных радионуктидов и могут использоваться без ограничения в строительстве объектов жилого и общественного назначения.

Строительные материалы имеют отличную друг от друга характеристику по содержанию естественных радиоактивных элементов.

Самые распространенные строительные материалы - бетон, цемент, песок, известняковый щебень содержат относительно небольшое количество естественных радионуклидов Аээф.= 20 ÷ 100 Бк/кг. Более высокие уровни (Аээф.= 150 ÷ 350 Бк/кг) определяются в глине, керамическом и шлакоблочном кирпичах, керамзите. Некоторые разновидности глин по содержанию ЕРН близки к магматическим породам, у них наблюдается высокая эффективная удельная активность радия-226. Гораздо большей эффективной удельной активностью обладает гранит. Кроме того, в получивших широкое распространение в строительстве различных отходах производства (мертель, шамот, шлак, зола), может определяться довольно высокое содержание ЕРН.

За последние годы в Тульской области при проведении экспертизы таких материалов регистрировалось максимальное значение Аээф.=308 Бк/кг в гранитном щебне и Аээф.=350 Бк/кг в отходах производства.

Лабораторный контроль показателей радиационной безопасности в строительных материалах – один из важных разделов работы службы, т. к. позволяет оценить возможность их применения в зданиях различного назначения и, тем самым, минимизировать дозу облучения населения от ЕРН, содержащихся в строительных материалах.