بخشی از مقاله
چکیده
رادون یک عنصر گازی پرتوزا بیرنگ و نامرئی است که میتواند از انواع سنگهای آذرین درونی و بیرونی نیز تولید و ساطع گردد و از طریق منافذ به سطح زمین برسد. نفوذ گاز رادون بستگی به خصوصیات فیزیکی و مکانیکی خاک از قبیل تخلخل و نفوذپذیری و خواص موئینهای آن دارد مواد آتشفشانی و خاکسترهای آنها و رسوبات ولکانوژنیکی بویژه در تولید گاز رادون حساسیت فوق العاده از خود نشان میدهند رادون از طریق خاک، معادن فسفات، و واپاشی اورانیم و احتراق زغال وارد طبیعت میشود و به آسانی قابلیت انحلال در آب را دارد گاز رادون یک گسیلنده آلفاست که از طریق تنفس وارد مجاری تنفسی شده و به خاطر نیم عمر کوتاه سریعا واپاشیده و به عنصری جامد تبدیل میشود تجمع این جامدات پرتوزا در ششها میتواند سبب بروز بیماری ریوی و سرطان مجاری تنفسی شود. قوانین محیطزیست تا حدودی کیفیت هوای محیط باز را بهبود بخشیده اما به مشکلات فضای بسته توجه زیادی نشده است. هدف از این مطالعه مقایسه سرعت نسبی واپاشی و سرعت نفوذ و نشر گاز رادون به داخل فضاهای بسته و معادن و همچنین ارائه روشهایی جهت کنترل و کاهش تراکم این گاز در محیطهای سرپوشیده کار و زندگی میباشد.
واژههای کلیدی: گاز رادون ، پرتوگیری طبیعی ، سرطانهای تنفسی ، پیشگیری نفوذ ، واپاشی اورانیوم
مقدمه
گاز رادون از جمله مهمترین و خطرناک ترین گازهای موجود در محیطهای مسکونی و کاری است. طبق گزارشهای سازمان جهانی بهداشت، این گاز بعد از سیگار، دومین عامل سرطان شش در جامعه محسوب میشود. نسبت موارد ابتلا به سرطانهای ریه ناشی از رادون با توجه به غلظت آن در کشورهای مختلف و نحوه محاسبات، از 3 تا 14 درصد تخمین زده شده است.[1] نتایج تحقیقاتحاکی از آن است که کارگرانی که در معادن اورانیوم با غلظت بالایی از این گاز مواجهه دارند، ریسک ابتلا به سرطان ریه در آنها بالا است. مطالعات در اروپا، امریکای شمالی و چین تایید کرده است که غلظت کمتر رادون در محیط های مسکونی نیز خطراتی برای سلامتی دارد و اساساً در بروز سرطانهای ریه در سراسر جهان تاثیرگذار است.[ 2]
طبق بررسیهای صورت گرفته، گاز رادون هر سال مسئول 21000 مرگ ناشی از سرطان ریه در امریکا میباشد.[3]خطر گاز رادون برای افراد سیگاری به مراتب بیشتر از افراد غیرسیگاری است. به طوری که نتایج مطالعات نشان میدهد خطر ابتلا به سرطان ریه برای افراد سیگاری که در معرض غلظتهای بیش از حد رادون هستند، تقریباً 25 برابر بیشتر از افراد غیر سیگاری است.[4] بررسی محققان نشان میدهد که زندگی در خانهای که میانگین غلظت رادون 1/5 Pci/L باشد، خطر مرگ در اثر سرطان را 0/3 درصد افزایش میدهد. طبق گزارش دانشمندان انگلیسی ارتباط معنیداری بین مقدار رادون در محیطهای بسته و وقوع سرطان در کودکان وجود دارد. تقریباً می توان گفت رادون یکی از خطرناک ترین موادی است که هر روزه افراد را مورد تهدید قرار می دهد.[5]
رادون - Rn222 - یک گاز پرتوزای طبیعی بدون بو، مزه و رنگ، با نقطه میعان -62 درجه سانتیگراد و چگالی 8 برابر هوا است. این گاز محصولی از سری واپاشی طبیعی U238 ، U235 و Th323 است - شکل.[6] - 1 بر طبق گزارش کمیسیون بینالمللی حفاظت در برابر پرتوها - ICRP - ، رادیو ایزوتوپ Rn222 تولید شده از واپاشی U238 منبع، اصلی - تقریباً 50 درصد - تابشهای داخلی در زندگی بشر بوده و بیش از نیمی از دوز جذبی طبیعی در افراد ناشی از رادون میباشد - [7]شکل. - 2 بطور کلی عنصر رادون با عدد اتمی 86 دارای 27 نوع ایزوتوپ میباشد که از رادون 200 شروع و به رادون 226 ختم میگردد. با توجه به اینکه اغلب آنها ناپایدار هستند، فرصت رسیدن به سطح زمین و تجمع در محیطهای بسته را پیدا نمیکنند.
اما رادون 222 با نیمه عمر 3/82 روز که محصول واپاشی اورانیوم 238 میباشد، فرصت رسیدن به سطح زمین و تجمع در منازل و سایر محیطهای بسته را پیدا میکنند. با توجه به اینکه رادون گازی شکل است میتواند از طریق تنفس وارد ریه میشود. در جریان تنفس، به علت کوتاه بودن زمان توقف هوا در ریهها، در اثر بازدم، 75 تا 80 درصد از رادون هوا-تقریباً بدون آسیب رساندن به بدن خارج میشوند؛ اما محصولات واپاشی20 تا 25 درصد دیگر آن، یعنی Po218، Pb214، Po 214 وBi214 عامل اصلی خطر میباشند، که در میان آنها Po214 و Po218 مهمتر هستند.[8] این عناصر پرتوزا که همه جامدند، هنگامی تولید در ریه به جدار آن میچسبند و ممکن است حتی وارد خون شوند.[9]
محصولات واپاشی برای رسیدن به حالت پایداری، از خود ذرات آلفا ساطع میکنند. انرژی ذرات آلفای ساطع شده در حجم کوچکی از نسوج متمرکز میشود و باعث شکستن پیوندهای شیمیایی، یونش، تشکیل بنیانهای آزاد و آسیب رساندن به مولکولهای DNA میگردد. در هر حال، تغییراتی که در سلولها پدیدار میشوند، ممکن است برگشتپذیر و یا برگشتناپذیر باشند. تغییرات برگشتناپذیر ممکن است موجب سرطان در ریه شوند.[10]بیشترین مواجهه انسان با رادون در منازل مسکونی رخ میدهد. به طور معمول ورود گاز رادون به منازل از مسیرهای مختلف صورت میگیرد که خاک و سنگهای پوسته زمین در زیر ساختمان عموماً منبع اصلی تولید و ورود رادون به محیطهای مسکونی است.
در واقع اولین منبع اصلی گاز رادون در درجه اول اورانیوم و سپس توریوم موجود در خاک و سنگ میباشد. بسته به زمین شناسی منطقه، میزان رادونی ورودی از این طریق به خانهها متفاوت است. بدین معنی که گاز رادون تولید شده توسط آنها در بسترهای زیرین زمین براحتی از میان خاکها به بالا نفوذ کرده و به فضای آزاد راه مییابد. مقدار متوسط اورانیوم در پوسته زمین برای سنگ 3ppm و برای خاک 2/1 ppm و درکل برای پوسته زمین 2/7 ppm برآورد شده است.[11] اگر چه اورانیوم و به تبع آن رادیوم در تمام سنگها وخاکها وجود دارد، ولی مقدار آن با توجه به منطقه و نوع سنگ متغیر است. به طور معمول میزان اورانیوم در سنگهای آذرین اسیدی مثل گرانیت، شیلهای سیاه و بعضی از سنگهای دگرگونی مثل گنایس و شیست بیشتر از سنگهای دیگر میباشد.
بعنوان مثال، مقدار متوسط آن در سنگ گرانیت که دارای غلظت بالای اورانیوم میباشد، حدود 4/7 ppm بوده و در بعضی از گرانیتها به ppm 20-40 هم میرسد. بر عکس میزان اورانیوم در سنگهای آذرین بازی مثل بازالت، سنگهای رسوبی فاقد فسفاتها و بعضی از سنگهای دگرگونی مثل مرمر و کوارتز معمولاً اندک است. ثلاًم مقدار اورانیوم در بازالت در حدود 0/9 ppm برآورد شده است.[12] به دلیل وجود اورانیوم و توریوم در اغلب سنگ و خاکهای که مصالح ساختمانی از آنها ساخته میشوند مصالح ساختمانی از عوامل دیگر ورود این گاز به داخل ساختمانها میباشند. روی هم رفته، مصالح ساختمانی در محیط، آهنگ دز را 40 تا 50 درصد افزایش میدهند.[13]
این نسبت به پارمترهای ساختاری منازل مسکونی مانند نوع مصالح، میزان کاربرد و نحوه به کارگیری از آنها بستگی دارد. همچنین رادون از طریق آب بویژه آبهای زیرزمینی، گاز طبیعی و نفت وارد ساختمانها میشود که مقدار آن از این مسیرها در مقایسه با رادون آزاد شده از پوسته زمین بسیار ناچیز است.[14]گاز رادون با توجه به منبع تولیدی از طریق ترکهای موجود در کف ساختمان، اتصال دیوارها به کف، ترک دیوارها، حفرههای کف ساختمان از قبیل چاهکها و زهکشها، حفرههای مابین بلوکهای بتونی که پر نشدهاند، قطعیها و بریدگیهایی که جهت انقباض و انبساط در نظر گرفته شدهاند، حفرههای اطراف لولهکشی سرویسهای بهداشتی و حفرههای داخل دیوار به تدریج وارد ساختمان شده و بسته به جریان و فشار هوا و دیگر شرایط ساختاری ساختمان در آن تجمع مییابد.[4]
درکل مهمترین منبع ورود گاز رادون نشت آن از پی ساختمانها به داخل ساختمان است که این پدیده در اثر نوسان فشار رخ میدهد. فشار پایین در داخل یک ساختمان - فشار منفی - موجب خروج گاز رادون از خاکهای پی و نفوذ آن به داخل ساختمان میشود. این نوسان فشار بر اثر عواملی مختلفی نظیر بالا بودن هوای داخل ساختمان، هوای مصرفی توسط بخاری، اجاق و مشعل و غیره و نیز تهویه مکانیکی یا هوای تخلیه شده به بیرون توسط هواکش داخل آشپزخانه، حمام و دستشویی رخ میدهد. مجموع این عوامل باعث افت فشار و در نتیجه ایجاد فشار منفی گردیده و میزان آزادسازی گاز رادون را افزایش میدهد.[13]
در مجموع غلظت رادون در زیر زمینها بیشتر است و در طبقه همکف ساختمانها به طور متوسط 50 درصد بیش از طبقه اول است.[10] با توجه به اینکه در ساختمانهای جدید به منظور کاستن از اتلاف انرژی گرمایی، نسبت به خروج هوای داخل بهتر عایقکاری میشوند و معمولاً تهویه آنها ضعیفتر است، میزان تجمع رادون در آنها اغلب اندکی بیشتر از دیگر ساختمانها است.[15]مقدار گاز رادون داخل ساختمان در طول شبانهروز متفات است، بهطوریکه در شب افزایش و در روز کاهش مییابد؛ علاوه بر این در روز به سبب باز و بسته شدن درها، مقداری از رادون تجمع یافته تخلیه میشود. غلظت رادون در فصلهای مختلف سال نیز تغییر پذیر است: در تابستان که تبادل هوا از طریق پنجرهها و کولرها بخوبی انجام میشود، غلظت آن کمتر خواهد بود. بهطور کلی هر اقدامی که باعث کاهش فشار هوا در داخل ساختمان شود به ورود رادون از پوسته زمین - پی ساختمان - به ساختمان کمک خواهد کرد.[12]
بهطور معمول برای بیان میزان غلظت رادون در هوا از واحد بکرل یا کوری استفاده میشود. حد مجاز پیشنهاد شده توسط سازمان حفاظت از محیط زیست آمریکا 148 - 4Pci/L - EPA - بکرل بر متر مکعب - است که در محدوده بیش از این مقدار بایستی عملیات احتیاطی صورت گیرد و هنگامی که میزان آن به 8 Pci/L رسید بایستی اقدامات پیشگیرانه انجام گیرد.[3] همچنین سازمان جهانی بهداشت - WHO - حد مبنا برای کاهش خطرات ناشی از مواجهه با گاز رادون را 100 بکرل در متر مکعب را در نظر گرفته است. در
