Радиактивность мрамора и гранита
Одним из основных «аргументов», используемых производителями искусственных материалов в конкурентной борьбе с природным камнем, является утверждение, что камень, в отличие от имитаций, радиоактивен и, следовательно, опасен для человека.
Это утверждение с завидным постоянством появляется в СМИ и различной рекламе, «зомбируя» сознание потенциального потребителя. Мы неоднократно выступали против подобных утверждений. Здесь, в порядке контраргументов мы приводим несколько цитат из статей и высказываний ведущих отечественных и зарубежных специалистов в области строительных материалов.
Уровень природной радиации гранита
Радиоактивность – неустойчивость ядер некоторых атомов, проявляющихся в их способности к самопроизвольным превращениям (распаду), сопровождающимся испусканием ионизирующего излучения или радиацией. Далее мы будем говорить лишь о той радиации, которая связана с радиоактивностью.
Класс материала
Радиация, или ионизирующее излучение (НРБУ 97 радиация гранита) – это частицы и гамма-кванты, энергия которых достаточно велика, чтобы при воздействии на вещество создавать ионы разных знаков. Радиацию нельзя вызвать с помощью химических реакций.
Все магматические породы делятся на классы по содержанию кремниевой кислоты. Самую верхнюю ступень занимают граниты – кислые магматические породы, в которых содержание кварца более 75%. Причем этот кварц находится в них не только в качестве самостоятельного кварцевого минерала, но и в виде связанного кремнезема, входящего в другие материалы. Минимальное содержание кремнекислоты около 25% (в Габбро).
Очень характерно, что именно кислые горные магматические породы в качестве сопутствующих элементов, такие как церий, лантан и тому подобные редкоземельные элементы и их изотопы, которые характеризуются повышенной радиоактивностью. И, потому, радиоактивность свойственна только этим породам. Породы, где мало кварца и связанных с ним редкоземельных и прочих примесей, практически не радиоактивны (например: породы средней прочности и мрамор).
Класс принадлежности стройматериала чрезвычайно важен для потребителя, поскольку говорит о том, можно ли использовать материал для внутренних строительных и отделочных работ или только наружных, а то и вовсе вне жилых зон.
| Суммарная удельная активность Аэфф, Бк/кг | Возможные виды строительства |
|---|---|
| Аэфф < 370 | Строительство жилых и общественных зданий, все другие виды строительства без ограничения |
| Аэфф < 740 | Промышленное и дорожное строительство внутри помещений нежилых и общественных зданиях, для наружной облицовки жилых и промышленных зданий |
| Аэфф < 2800 | Дорожное строительство вне населенных пунктов, в пределах населенных пунктов – строительство подземных сооружений, покрытых грунтом толщиной более 0,5 м, где исключено пребывание людей |
| Аэфф < 3700 | Основания дорог, плотин и прочее вне населенных пунктов при условии низкоактивным материалов толщиной более 0,5 м |
| Аэфф > 3700 | Не должны использоваться строительными организациями |
Радиационный фон натурального камня определяется на стадии утверждения запасов месторождения. На этой же стадии определяется и механические характеристики, такие как истираемость и т.п. В результате в паспорт месторождения записывается, к какой группе по радиоактивности принадлежит гранит и где рекомендуется или не рекомендуется его применять.
Для определения уровня радиоактивности в массиве гранита бурятся скважины, в которые и опускается дозиметр. Именно эти показания и вписываются в паспорт месторождения. И только так, и не иначе. Почему? Наиболее достоверное значение радиоактивности дает именно массив гранита. Добыли блок из общего массива, и он уже может показать другое значение радиоактивности. И чем меньше масса, тем больше будут расходиться показания. А если из блока изготовить более тонкое изделие, например, плиту 10 мм, то значение может разойтись в 1,5–2 раза, но не более. Но и свойства гранита надо учитывать.
Согласно существующим нормам все природные материалы и граниты, в том числе, делятся не на три (упомянутые нами выше), а на пять. Просто две последние группы материалов обычно не упоминают, поскольку они к рядовому потребителю даже и попадать не должны.
В соответствии с ГОСТ 94479-98 п. 5.7, ЗАО ПО «Возрождение» использует граниты тех месторождений, которые относятся к классу 1 и только два месторождения гранита, такие как «Балтийское» и «Возрождение» относятся ко второму классу. Каждое месторождение имеет сертификат СЭ3.
Один из немаловажных факторов это то, что измерение гранитной продукции должны проводиться профессиональным дозиметром СРП, обязательно откалиброванным с единицами Бк/кг (требование Госстроя).
Какие источники радиации влияют на человека?
Это одна из многих сегодняшних проблем, которая приковывает к себе внимание огромного количества людей. Радиация действительно опасна: в больших дозах она приводит к поражению тканей живой клетки. Однако опасность представляется вовсе не те источники радиации, о которых больше всего говорят. Радиация связана с природным камнем – гранитом, составляет лишь малую долю. Существенную долю облучения население получает от других источников радиации: из космоса и от радиоактивных веществ, находящихся в земной коре, от применения рентгеновских лучей в медицине, во время полета на самолете, от каменного угля, сжигаемого в бесчисленном количестве различными котельными и т.д.
Сама по себе радиоактивность – явление не новое. Она существовала на Земле задолго до зарождения жизни. С тех пор как образовалась наша Вселенная (порядка 20 миллиардов лет назад), радиация постоянно наполняет космическое пространство. Многие удивляются, узнав, что человек, хотя в чрезвычайно малой мере, но тоже радиоактивен. В его мышцах, костях и других тканях присутствуют мизерные количества радиоактивных веществ.
Однако с момента открытия радиации как явление не прошло и ста лет. Так как основную часть дозы облучения население получает от естественных источников, то большинства из них избежать, просто не возможно.
Человек подвергается двум видам излучения: внешнему и внутреннему. Дозы излучения сильно различаются и зависят от того, где люди живут.
Источники внешнего излучения
Радиоактивный фон, создаваемый космическими лучами (0,3 м3в (миллизиверт) в год), дает чуть меньше всего внешнего излучения (0,65 м3в/год), получаемого населением. Нет такого места на Земле, куда бы ни проникали космические лучи. При этом надо отметить, что Северный и Южный полюса получают больше радиации, чем экваториальные районы. Происходит это из-за наличия у Земли магнитного поля, силовые линии которого входят и выходят у полюсов.
Однако более существенную роль играет местонахождение человека. Чем выше он поднимается над уровнем моря, тем сильнее становится облучение, ибо толщина воздушной прослойки и её плотность по мере подъема уменьшается, а, следовательно, падают защитные свойства.
Те, кто живет на уровне моря, в год получает дозу внешнего облучения приблизительно 0,3 м3в, на высоте 4000 метров – уже 1,7 м3в. На высоте 12 км доза облучения за счет космических лучей возрастает в 25 раз по сравнению с земной. Экипажи и пассажиры самолетов при перелете на расстояние 2400 км получают дозу облучения 10 мк3м (0,01 м3в или 1 мбэр), при полете из Москвы в Хабаровск эта цифра составит уже 40–50 мк3в. Здесь играет роль не только продолжительность, но и высота полета.
Земная радиация, дающая ориентировочно 0,35 м3в/год внешнего облучения, исходит в основном от тех пород полезных ископаемых, которые содержат калий-40, рубидий-87, уран-238, торий-232. Естественно, уровни земной радиации на нашей планете неодинаковы и колеблются большей частью от 0,3 до 0,6 м3в/год. Есть такие места, где эти показатели во много раз выше.
Внутреннее облучение человека
Внутреннее облучение населения от естественных источников на две трети происходит от попадания веществ в организм с пищей, водой и воздухом. В среднем человек получает около 180 м3в/год за счет калия-40, который усваивается организмом вместе с нерадиоактивным калием, необходим для жизнедеятельности. Нуклиды свинца-210, полония-210 концентрируются в рыбе и моллюсках. Поэтому люди, потребляющие много рыбы и другие дары моря, получают относительно большие дозы внутреннего облучения.
Жители северных районов, питающиеся мясом оленя, тоже подвергаются более высокому облучению, потому что лишайник, который употребляют олени в пищу зимой, концентрируют в себе значительные количества радиоактивных изотопов полония и свинца.
Недавно учение установили, что наиболее весомым из всех естественных источников радиации является радиоактивный газ радон – это невидимый, не имеющий ни вкуса, ни запаха газ, который в 7,5 раз тяжелее воздуха. В природе радон встречается в двух основных видах: радон-222 и радон-220. основная часть радиации исходит не от самого радона, а от дочерних продуктов распада, поэтому значительную часть дозы облучения человек получает от радионуклидов радона, попадающих в организм вместе с вдыханием воздуха.
Радон высвобождается из земной коры повсеместно, поэтому максимальную часть облучения от него человек получает, находясь в закрытом, непроветриваемом помещении нижних этажей здания, 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 первых.
Дерево, кирпич, бетон выделяют небольшое количество газа, а вот 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 (используемый в металлургии), зольная пыль (образуется при сжигании угля).
Другими источниками поступления радона в жилые помещения являются вода и природный газ. Надо помнить, что в сырой воде его намного больше, а при кипячении радон улетучивается, поэтому основную опасность представляет собой его попадание в легкие с парами воды. Чаще всего это происходит в ванной комнате при приеме горячего душа.
Точно такую же опасность радон представляет, смешиваясь под землей с природным газом, который при сжигании в кухонных плитах, отопительных и других нагревательных приборах попадает в помещение. Концентрация его сильно увеличивается при отсутствии хороших вытяжных систем.
Также нельзя забывать, что при сжигании угля значительная часть его компонентов спекается в шлак и золу. Где концентрируются радиоактивные вещества. Более легкая из них – зольная пыль – уносится в воздух, что также приводит дополнительному облучению людей. Из печек и каминов всего мира вылетает в атмосферу зольной пыли не меньше, чем из труб электростанции.
За последние десятилетия человек усиленно занимается проблемами ядерной физики. Он создал сотни искусственных радионуклидов, научился использовать возможности атома в самых различных отраслях – в медицине, при производстве электро- и тепловой энергии, изготовление светящихся циферблатов часов, множество приборов, при поиске полезных ископаемых и в военном деле. Все это, естественно, приводит к дополнительному облучению людей. В большинстве случаев дозы невелики, но иногда техногенные источники оказываются во много тысяч раз интенсивнее, чем естественные. Медицинские процедуры и методы лечения, связанные с применением радиоактивности, вносят основной вклад в дозу, получаемую человеком от техногенных источников. Так, при рентгенографии зубов человек получает разовое облучение 0,03 3в (3 бэр), при рентгенографии желудка – 0,3, при флюорографии – 3,7.
Ядерные взрывы тоже приносят свою лепту увеличение дозы облучения человека. Радиоактивные осадки от испытаний в атмосфере разносятся по всей планете, повышая общий уровень загрязненности. Испытания эти проходили в два периода:
- Первый (1954–1958 гг.), когда взрыв проводили Великобритания, США, СССР.
- Второй (1961–1962 гг.), – более значительный, когда взрывы проводили в основном США и СССР.
Всего ядерных испытаний в атмосфере произведено: Китаем – 193, СССР – 142, Францией – 45, США – 22, Великобританией – 21. После 1980 года взрывы в атмосфере практически прекратились, подземные же испытания продолжаются до сих пор.
Каждому понятно, что доза облучения радиации зависит от времени и расстояния. Чем дальше человек живет от АЭС, тем меньшую дозу он получает. Дело в том, что большинство радионуклидов, выбрасываемых в атмосферу, быстро распадаются, и поэтому они имеют только местное значение. Конечно, есть и долгоживущие, которые могут распространяться по всему земному шару и оставаться в окружающей среде практически бесконечно.
Другим источником загрязнения радиоактивными веществами служат рудники и обогатительные фабрики. В процессе переработки урановой руды образуется огромное количество отходов – «хвостов», которые остаются радиоактивными в течение миллиона лет. Они – главный долгоживущий источник облучения человека.
В промышленности и в быту из-за применения различных технических средств, люди получают дополнительное, хотя и небольшое, облучение. Например, работники, которые участвуют в производстве люминофоров с использованием радиоактивных материалов, на заводах стройиндустрии и промплощадках, где используются установки промышленной дефектоскопии. Под землей повышенные дозы получают шахтеры, рудокопы, золотодобытчики.
Самым распространенным бытовым облучателем являются часы со светящимся циферблатом. Они дают годовую дозу, в 4 раза превышающую ту, что обусловлена утечкой на АЭС. На расстоянии 1 метра от циферблата излучение, как правило, в 10000 раз слабее, чем в 1 сантиметре.
Источник рентгеновского излучения – цветной телевизор. При просмотре одного хоккейного матча человек получает облучение 0,1мк3в. Если смотреть передачи в течение года ежедневно по 3 часа, то доза облучения составит 5мк3в.
Таким образом, в современных условиях, при действующих технологических процессах каждый житель Земли ежегодно получает дозу облучения в среднем 2–3 м3в (200–300 мбэр).