Экология городской среды - Александр Челноков

На территориях городов развитию карста способствует формирование значительных по размерам депрессионных воронок в районах водозабора, высокая кислотность поверхностного стока за счет химического загрязнения, повышенная фильтрационная способность насыпных грунтов, механическое разрушение материнских подстилающих пород при строительстве объектов.

Однако наиболее опасными и трудноустранимыми последствиями развития ОГП на городских территориях является поступление радона и радиоактивных веществ во внутреннюю среду зданий и сооружений.

В последнее время в мировой практике особое внимание уделяется проблемам защиты внутренней среды от облучения радона и его дочерних продуктов (ДПР), находящихся в воздухе жилых, общественных и других помещений. Известно, что до 50 % радиационного фона помещений обусловлено радоном и ДПР. Радон – естественный радиоактивный инертный газ без вкуса и запаха. Он непрерывно образуется в почве, строительных материалах и сырье, выделяясь в воздух жилых, общественных, производственных и других помещений. Сам радон химически инертен, но ионизированные продукты его распада (радионуклиды полония, висмута, свинца) сорбируются пылью и влагой, образуя альфа-радиоактивные аэрозольные частицы. Наиболее опасны аэрозоли субмикронных размеров, которые могут проникать в верхние дыхательные пути и оседать в них, создавая локальные источники альфа-облучения клеток. В определенной степени такие аэрозоли эквивалентны «горячим частицам» радиоактивной топливной пыли чернобыльских осадков.

Началом изучения радиационного воздействия на здоровье человека, вызванного радоном и продуктами его распада, следует считать 1970-е гг., когда на территории Хельсинки были обнаружены скважины с очень высокой концентрацией радона в воде. Там же при обследовании жилых домов в 1981 г. были обнаружены помещения с концентрациями радона, превышающими 10 000 Бк/м3. Тогда же было достоверно установлено, что при герметизации помещений с целью экономии энергии облучение населения от высокого содержания радона в воздухе увеличивается.

Аналогичные исследования проводятся и в странах СНГ. С 1989 г. ведется мониторинг радона в Украине. Очень высокий уровень активности этого газа (1000 Бк/м3 и выше) зарегистрирован в зданиях, расположенных в районах Украинского кристаллического массива. Эффективная доза облучения населения Украины естественными радионуклидами составляет в среднем 5,2 мЗв/год, из которых 4,2 мЗв/год приходится на радон и продукты его распада.

В настоящее время принято считать, что радон является причиной значительной доли регистрируемых в мире заболеваний раком легких. По данным Могилевского центра гигиены и эпидемиологии, заболеваемость раком легких в Могилевской области продолжает устойчиво занимать первое место в структуре онкологических заболеваний населения. По предварительной оценке годовые дозы облучения населения от радона и его продуктов распада составили для Могилевской области 1,4–2,6 мЗв, при среднем значении для населения земного шара 1,0 мЗв.

Радон считается предвестником землетрясений. Исходя из этого, Беларусь относили к радонобезопасной территории. Как показали последующие обследования, это далеко не так.

С геологической точки зрения, радоноопасными участками местности являются места геологических разломов. По последним литературным данным более 40 % территории Беларуси относится к разряду радоноопасных, что связано с неглубоким залеганием гранитов кристаллического фундамента, выделяющих радон, а также с широким развитием активных разломных зон и очагов разгрузки подземных минерализованных вод. Исследованиями геофизической экспедиции ПО «Беларусьгеология» аномально высокие содержания радона в почвенном воздухе надразломных зон установлены на Горецко-Шкловском и других участках области. При среднефоновых концентрациях около 1000 Бк/м3 содержание радона в почвенном воздухе зон активного разлома возрастало до 15 000-25 000 Бк/м3.

В Минске выявлено два разлома, пересекающих весь город. Первый – по линии Щемыслица – Уручье, проходящий примерно через Курасовщину, Минск-Южный, район тракторного завода, Степянку. Второй – параллельно линии Семково – Сосны, примерно через улицу Енисейскую, район улицы Кошевого, площадь Победы и вторая его часть – от площади Независимости вдоль улицы Тимирязева через Веснянку и далее.

Основной источник радона, поступающего в окружающую среду, – почва под зданием. Даже при обычных удельных активностях Ra226 в ней объемная активность радона в почвенном воздухе составляет десятки килобеккерелей (кБк). Из почвы под зданием и строительных материалов радон мигрирует по порам и трещинам. Происходящие при этом процессы обусловлены двумя основными механизмами:

• диффузией при наличии градиента концентрации радона в среде;

• конвекцией, вызванной разностью давлений между внутренним объемом здания и внешней атмосферой, различными частями здания.

В зданиях, где источником водоснабжения является артезианская скважина, расположенная в радоносодержащих горизонтах, потенциальным источником радона может являться вода, используемая для хозяйственных и бытовых нужд, так как при контакте ее с атмосферой помещения (особенно при разбрызгивании воды) активно выделяется в воздух растворенный в ней радон. Выделение радона из воды происходит интенсивнее при большей площади контакта с атмосферой и температуре воды.

Местом проникновения радона могут стать практически любые неплотности в оболочке здания, расположенные ниже уровня земли: трещины в перекрытиях, открытые участки почвы в подвальном помещении или подпольном пространстве, вводы труб и коммуникаций, стыки между плитами и блоками, поры в строительных материалах и др.

Источниками радиоактивного загрязнения городской среды также могут служить материалы и сырье для промышленного производства, горючесмазочные материалы, иные материальные ресурсы, загрязненные радионуклидами.

В связи с этим проблему обеспечения радоновой безопасности селитебной территории города следует решать комплексно.

Все проявления антропогенного нарушения геологической среды городов являются одним из основных факторов техногенного воздействия на биосферу в процессе техногенеза.

Техногенез – процесс изменения природных комплексов под воздействием производственной деятельности человека (Реймерс, 1990).

В геохимическом аспекте техногенез проявляется:

• в извлечении химических элементов из природной среды и их концентрации;

• перегруппировке химических элементов, изменении химического состава соединений, в которые эти элементы входят, а также создании новых веществ;

• рассеивании вовлеченных в техногенез химических элементов и веществ в окружающей среде.

Отрицательное действие техногенеза объединяется понятием загрязнение природной среды.

Техногенное воздействие на биосферу связано в основном с интенсивным перемещением веществ – техногенными миграционными потоками. Последствием этого являются нарушения в функционировании природно-территориальных комплексов, в том числе и урбанизированных территорий, в связи с изменением их геохимических характеристик и загрязнением продуктами техногенеза.

Интенсивность поступления того или иного химического элемента с техногенными потоками в биосферу определяется интенсивностью его использования в хозяйственной деятельности человека.

Химические элементы используются человечеством в зависимости от хозяйственной ценности по отношению к материальным потребностям; доступностью извлечения и способности элементов концентрироваться в земной коре. Например, алюминий и титан практически не использовались до начала XX в., так как технология извлечения их из минерального сырья была сложной и дорогой для того уровня развития техники. Тогда как руды других металлов образуют месторождения с большими запасами и широко использовались еще в древности.

Одним из существенных показателей использования химических элементов является распространенность, или их кларки в земной коре.

В 20-е гг. XX в. А.Е. Ферсман ввел в геохимию понятие кларка и выявил зависимость интенсивности использования элементов от их положения в Периодической системе Менделеева, т. е. зависимость интенсивности использования элементов от размеров атомов, ионов и их кларков. Им же разработаны таблицы кларков химических элементов в земной коре.

Кларк – числовая оценка среднего содержания какого-либо химического элемента в земной коре, гидросфере, атмосфере, Земле в целом, различных типах горных пород, космических объектах и др. Кларк может быть выражен в единицах массы (%, г/т и др.) либо в атомных процентах.