Оценка геогенного радонового потенциала с использованием активации адвективного потока воздуха из грунта

Прогнозирование радоноопасности и обоснование мер по снижению объемной активности радона в зданиях требует изучения закономерностей переноса радона из грунта. В статье описан подход к оценке геогенного радонового потенциала площадки на основе исследования зависимости потока радона из грунта от градиента давления. На примере экспериментального полигона выполнена апробация метода измерения плотности потока радона при искусственной активации контролируемого адвективного потока воздуха из грунта в накопительную камеру. Измерительная установка состояла из накопительной камеры большого объема (200 л), системы помп, расходомеров и дифференциального манометра. По результатам измерений в 12 точках полигона получены ряды значений, включающие адвективную плотность потока радона в зависимости от разности давлений между измерительной камерой и атмосферой (в диапазоне 4–20 Па), объемную активность радона в почвенном воздухе, сопротивление потоку воздуха в системе грунт-измерительная камера. Показано, что на исследованном полигоне потенциальная адвективная плотность потока радона значительно превосходит диффузионную плотность потока радона, соответствующие диапазоны значений составляют 23–870 мБк/(м²·с) и 5,5–7,0 мБк/(м²·с). Сопротивление потоку воздуха в системе грунт-измерительная камера изменяется в зависимости от метеоусловий в диапазоне значений 93–2400 кПа/(м³·с^-1). В среднем при сухих условиях сопротивление потоку воздуха в 4,8 раза ниже, чем при дожде. Величина объемной активности радона в почвенном воздухе варьируется в диапазоне от 0,6 до 3,2 кБк/м³ при среднем арифметическом 1,4 кБк/м³. Зависимость адвективной плотности потока радона, нормированной на разность давления 1 Па, от сопротивления потоку воздуха подчиняется закону Дарси. Эта зависимость с учетом объемной активности радона в почвенном воздухе характеризует геогенный радоновый потенциал на площадке. Проанализированы преимущества и недостатки метода оценки геогенного радонового потенциала на основе искусственной активации градиента давления в измерительной системе.

1. Neznal M., Neznal M., Matolín M. et al. The new method for assessing the radon risk of building sites. Czech Geological Survey Special Papers 16. Prague: Czech Geological Survey, 2004. 48 p. URL: http://www.radon-vos.cz/pdf/metodika.pdf (Дата обращения: 10.06.2024).

2. Bossew P., Cinelli G., Ciotoli G. et al. Development of a Geogenic Radon Hazard Index—Concept, History, Experiences // International Journal of Environmental Research and Public Health. 2020. Vol. 17, 4134. DOI: 10.3390/ijerph17114134.

3. Miklyaev P.S., Petrova T.B., Shchitov D V. et al. Radon transport in permeable geological environments // Science of The Total Environment. 2022. Vol. 852, 158382. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2022.158382.

4. Маренный А.М., Цапалов А.А., Микляев П.С., Петрова Т.Б. Закономерности формирования радонового поля в геологической среде. М.: Издательство "Перо", 2016. 364 с.

5. Petermann E., Meyer H., Nussbaum M., Bossew P. Mapping the geogenic radon potential for Germany by machine learning // Science of The Total Environment. 2021. Vol. 754. 142291. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.142291.

6. Жуковский М.В., Ярмошенко И.В. Радон: измерение, дозы, оценка риска. Екатеринбург: УрО РАН, 1997. 231 c.

7. Киселев С.М., Жуковский М.В., Стамат И.П., Ярмошенко И.В. Радон: От фундаментальных исследований к практике регулирования. М.: Изд-во «ФГБУ ГНЦ ФМБЦ им. А.И. Бурназяна ФМБА России», 2016. 432 с.

8. Matolin M., Neznal M. Experience from radon in soil gas comparison measurements held in Czech Republic and in other countries, 1992–2022 // Journal of the European Radon Association. 2024. DOI: 10.35815/radon.v5.9545. DOI: 10.35815/radon.v5.9545.

9. Neznal M., Neznal M., Šmarda J. Assessment of radon potential of soils —a five year experience // Environment International. 1996. Vol. 22. P. 819–828. DOI: 10.1016/S0160-4120(96)00189-4.

10. Kemski J., Klingel R., Siehl A., Valdivia-Manchego M. From radon hazard to risk prediction-based on geological maps, soil gas and indoor measurements in Germany // Environmental Geology. 2008. Vol. 56. P. 1269–1279. DOI: 10.1007/s00254-008-1226-z.

11. Font L., Baixeras C., Moreno V., Bach J. Soil radon levels across the Amer fault // Radiation Measurements. 2008. Vol. 43. P. S319-S323. DOI: 10.1016/j.radmeas.2008.04.072.

12. Bossew P. Mapping the Geogenic Radon Potential and Estimation of Radon Prone Areas in Germany. Radiation Emergency Medicine. 2015. Vol. 4. P. 13–20.

13. Cinelli G., Tollefsen T., Bossew P. et al. Digital version of the European Atlas of natural radiation. Journal of Environmental Radioactivity. 2019. Vol. 196. P. 240–252. DOI: 10.1016/j.jenvrad.2018.02.008.

14. Павлов И.В. Математическая модель процесса эксгаляции радона с поверхности земли и критерии оценки потенциальной радоноопасности территории застройки // АНРИ. 1997. № 5 (11). С. 15-26.

15. Lei B., Zhao L., Girault F. et al. Overview and large-scale representative estimate of radon-222 flux data in China // Environmental Advances. 2023. Vol. 11. 100312. DOI: 10.1016/j.envadv.2022.100312.

16. Gavriliev S., Petrova T., Miklyaev P., Karfidova E. Predicting radon flux density from soil surface using machine learning and GIS data // Science of The Total Environment. 2023. Vol. 903. 166348. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.166348.

17. МАГАТЭ. Measurement and calculation of radon releases from NORM residues. Technical reports series, no. 474. STI/DOC/010/474. International Atomic Energy Agency, 2013.

18. Жуковский М.В., Донцов Г.И., Шориков А.О., Рогатко А.А. Модификация метода накопительной камеры для измерения плотности потока радона с поверхности почвы // АНРИ. 1999. № 3 (18). C. 9-20.

19. Tsapalov A., Kovler K., Miklyaev P. Open charcoal chamber method for mass measurements of radon exhalation rate from soil surface // Journal of Environmental Radioactivity. 2016. Vol. 160. P. 28–35. DOI: 10.1016/j.jenvrad.2016.04.016.

20. Ryzhakova N.K., Stavitskaya K.O., Plastun S.A. The problems of assessing radon hazard of development sites in the Russian Federation and the Czech Republic // Radiation Measurements. 2022. Vol. 150. 106681. DOI: 10.1016/j.radmeas.2021.106681.

21. Demoury C., Ielsch G., Hemon D. et al. A statistical evaluation of the influence of housing characteristics and geogenic radon potential on indoor radon concentrations in France // Journal of Environmental Radioactivity 2013. Vol. 126. P. 216–225. DOI: 10.1016/j.jenvrad.2013.08.006.

22. Petermann E., Bossew P., Hoffmann B. Radon hazard vs. radon risk – On the effectiveness of radon priority areas // Journal of Environmental Radioactivity. 2022. Vol. P. 244– 245. 106833. DOI: 10.1016/j.jenvrad.2022.106833.

23. Zhukovsky M., Yarmoshenko I., Kiselev S. Combination of geological data and radon survey results for radon mapping // Journal of Environmental Radioactivity. 2012. Vol. 112. P. 1–3. DOI: 10.1016/j.jenvrad.2012.02.013.

24. Yarmoshenko I., Malinovsky G., Vasilyev A. Comments to special issue geogenic radiation and its potential use for developing the geogenic radon map // Journal of Environmental Radioactivity. 2017. Vol. 172. P. 143–144. DOI: 10.1016/j.jenvrad.2017.03.023.

25. Yarmoshenko I., Malinovsky G., Vasilyev A., Zhukovsky M. Method for measuring radon flux density from soil activated by a pressure gradient // Radiation Measurements. 2018. Vol. 119. P. 150–154. DOI: 10.1016/j.radmeas.2018.10.011.

26. Ярмошенко И.В., Малиновский Г.П., Васильев А.В., Жуковский М.В. Метод измерения плотности потока радона из грунта, активированного градиентом давления // АНРИ. 2018. № 2(93). С. 48-55.

27. Yarmoshenko I., Malinovsky G., Vasilyev A., Zhukovsky M. Reconstruction of national distribution of indoor radon concentration in Russia using results of regional indoor radon measurement programs // Journal of Environmental Radioactivity. 2015. Vol. 150. P. 99-103. DOI: 10.1016/j.jenvrad.2015.08.007.