التأثير الصحي لغاز الرادون

210_Pb يتكون 210_Pb من اضمحلال 222_Rn 222_Rn. هنا معدل ترسيب نموذجي يبلغ 210_Pb كما 210_Pb في اليابان كدالة للوقت، بسبب الاختلافات في تركيز الرادون.[4]

يُقاس تركيز الرادون في الغلاف الجوي عادةً بوحدات بيكريل لكل متر مكعب (Bq/m³)، وهي وحدة مشتقة من النظام الدولي للوحدات. كإطار مرجعي، يبلغ التعرض المحلي النموذجي حوالي 100 بيكريل/م³ في الداخل و10-20 بيكريل/م³ في الهواء الطلق. في الولايات المتحدة، غالبًا ما تُقاس تركيزات الرادون بوحدة بيكوكري لكل لتر (pCi/لتر)، مع 1 بيكوكوري/لتر = 37 بيكريل/م³.[5]

تقيس صناعة التعدين تقليديًا التعرض باستخدام مؤشر مستوى العمل (WL)، والتعرض التراكمي في أشهر مستوى العمل (WLM): 1 WL يساوي أي مجموعة من 222_Rn قصير الأجل222_Rn ذرية 222_Rn (218_Po 218_Po، 214_Pb 214_Pb، 214_Bi 214_Bi و214_Po 214_Po) في 1 لتر من الهواء يطلق 1.3 × 10⁵ MeV من طاقة ألفا المحتملة؛[5] WL واحد يعادل 2.08 × 10⁵ جول لكل متر مكعب من الهواء (J/m³).[1] يتم التعبير عن وحدة SI للتعرض التراكمي بالجول-ساعة لكل متر مكعب (J · h/m³). WLM واحد يعادل 3.6 × 10 ³ J · h / m ³. التعرض ل 1 WL لشهر عمل واحد (170 ساعة) يساوي 1 WLM التعرض التراكمي.

التعرض التراكمي 1 تعادل WLM تقريبًا العيش لمدة عام واحد في جو بتركيز غاز الرادون 230 بيكريل/م³.[6]

الرادون (222_Rn 222_Rn) المطلق في الهواء يتحلل إلى 210_Pb 210_Pb والنظائر المشعة الأخرى. مستويات 210_Pb يمكن قياس 210_Pb. معدل ترسب هذا النظائر المشعة يعتمد على الطقس.^{[بحاجة لمصدر]}

تركيز غاز الرادون بالقرب من منجم يورانيوم

تركيزات الرادون الموجودة في البيئات الطبيعية منخفضة للغاية بحيث لا يمكن اكتشافها بالوسائل الكيميائية: على سبيل المثال، 1000 يقابل تركيز Bq / m ³ (مرتفع نسبيًا) 0.17 بيكوغرام لكل متر مكعب. يبلغ متوسط تركيز غاز الرادون في الغلاف الجوي حوالي 6 ×10⁻²⁰ ذرة رادون لكل جزيء في الهواء، أو حوالي 150 ذرة في كل مل من الهواء.[7] يرجع نشاط الرادون بأكمله في الغلاف الجوي للأرض في أي وقت إلى بعض عشرات الجرامات من الرادون، والتي يتم استبدالها باستمرار بتآكل كميات أكبر من الراديوم واليورانيوم.[8] يمكن أن يختلف تركيزه بشكل كبير من مكان إلى آخر. في الهواء الطلق، تتراوح من 1 إلى 100 بيكريل/م³، حتى أقل (0.1 بكريل/م³) فوق المحيط. في الكهوف، المناجم المهواة، أو المساكن سيئة التهوية، يمكن أن يرتفع تركيزها إلى 20-2000 بكريل/م³.[9]

في سياقات التعدين، يمكن أن تكون تركيزات الرادون أعلى من ذلك بكثير. تحاول لوائح التهوية الحفاظ على التركيزات في مناجم اليورانيوم تحت «مستوى العمل»، وتحت 3 WL (546 pCi 222_Rn 222_Rn لكل لتر من الهواء؛ 20.2 كيلو بيكريل/م³ تم قياسها من 1976 إلى 1985) 95% من الوقت.[1] يبلغ متوسط التركيز في الهواء في معرض غاشتاين (غير المهوى) 43 kBq / m ³ (حوالي 1.2 nCi / L) بقيمة قصوى تبلغ 160 kBq / m ³ (حوالي 4.3 nCi / L).[10]

ينبعث الرادون بشكل طبيعي من الأرض ومن بعض مواد البناء في جميع أنحاء العالم، حيث توجد آثار لليورانيوم أو الثوريوم، وخاصة في المناطق التي تحتوي على تربة تحتوي على الجرانيت أو الصخر الزيتي، والتي تحتوي على تركيز أعلى من اليورانيوم. في كل 1 ميل مربع من التربة السطحية، أول 6 بوصة (150 مـم) (العمق) يحتوي على حوالي 0.035 أوقية من الراديوم (0.4 جم لكل كيلومتر ^مربع) الذي يطلق غاز الرادون بكميات صغيرة في الغلاف الجوي.[1] الرمل المستخدم في صناعة الخرسانة هو المصدر الرئيسي لغاز الرادون في المباني.[11]

على نطاق عالمي، تشير التقديرات إلى أن 2400 مليون كوري (91 TBq) من الرادون من التربة سنويًا. ليست كل مناطق الجرانيت عرضة لانبعاثات عالية من غاز الرادون. لكونه غازًا نبيلًا غير متفاعل، فإنه عادة ما يهاجر بحرية من خلال الصدوع والتربة المجزأة، وقد يتراكم في الكهوف أو المياه. نظرًا لعمرها النصفي الصغير جدًا (أربعة أيام مقابل 222_Rn 222_Rn)، ينخفض تركيزه بسرعة كبيرة عندما تزداد المسافة من منطقة الإنتاج.

يختلف تركيزه في الغلاف الجوي بشكل كبير حسب الموسم والظروف. على سبيل المثال، ثبت أنه يتراكم في الهواء إذا كان هناك انعكاس جوي ورياح قليلة.[12]

نظرًا لأن تركيزات غاز الرادون في الغلاف الجوي منخفضة جدًا، فإن الماء الغني بالرادون المعرض للهواء يفقد الرادون باستمرار عن طريق التطاير. وبالتالي، تحتوي المياه الجوفية عمومًا على تركيزات أعلى تبلغ 222_Rn 222_Rn من المياه السطحية، لأن الرادون يتجدد باستمرار عن طريق الاضمحلال الإشعاعي البالغ 226_Ra 226_Ra موجود في الصخور. وبالمثل، غالبًا ما تحتوي المنطقة المشبعة من التربة على نسبة أعلى من الرادون من المنطقة غير المشبعة بسبب الخسائر المنتشرة في الغلاف الجوي.[13][14] كمصدر للمياه تحت الأرض، تحتوي بعض الينابيع - بما في ذلك الينابيع الساخنة - على كميات كبيرة من الرادون.[15] مدن بولدر، مونتانا. ميساسا. يوجد في باد كرويتسناخ ودولة اليابان ينابيع غنية بالراديوم تنبعث منها غاز الرادون. لتصنيفها على أنها مياه غاز الرادون المعدنية، يجب أن يكون تركيز الرادون أعلى من 2 على الأقل nCi / L (7 بكريل / لتر).[16] يصل نشاط مياه الرادون المعدنية إلى 2000 بيكريل / لتر في ميرانو و4000 Bq / L في قرية لوريسيا في إيطاليا.[10]

يوجد الرادون أيضًا في بعض البترول. نظرًا لأن الرادون له منحنى ضغط ودرجة حرارة مماثل للبروبان، وتقوم مصافي النفط بفصل البتروكيماويات بناءً على نقاط غليانها، فإن الأنابيب التي تحمل البروبان المنفصل حديثًا في مصافي النفط يمكن أن تصبح مشعة جزئيًا بسبب جزيئات تحلل الرادون. غالبًا ما تحتوي بقايا صناعة النفط والغاز على الراديوم وبناته. يمكن أن يكون مقياس الكبريتات من بئر النفط غنيًا بالراديوم، بينما تحتوي المياه والنفط والغاز من البئر غالبًا على الرادون. يتحلل الرادون ليشكل نظائر مشعة صلبة تشكل طلاءات داخل الأنابيب. في معمل معالجة النفط، غالبًا ما تكون منطقة المصنع التي تتم فيها معالجة البروبان واحدة من أكثر المناطق تلوثًا، لأن الرادون لديه نقطة غليان مماثلة للبروبان.[17]

توزيع الرادون اللوغاريتمي النموذجي في المساكن

يبلغ التعرض المحلي النموذجي حوالي 100 بيكريل/م³ في الداخل، لكن خصائص البناء والتهوية تؤثر بشدة على مستويات التراكم؛ من المضاعفات الأخرى لتقييم المخاطر أن التركيزات في مكان واحد قد تختلف بعامل اثنين على مدى ساعة، ويمكن أن تختلف التركيزات بشكل كبير حتى بين غرفتين متجاورتين في نفس الهيكل.[1]

توزيع تركيزات الرادون منحرف للغاية: التركيزات الأكبر لها وزن أكبر بشكل غير متناسب. يُفترض عادةً أن تركيز الرادون الداخلي يتبع توزيعًا لوغاريتميًا طبيعيًا في منطقة معينة.[18] وبالتالي، يتم استخدام المتوسط الهندسي بشكل عام لتقدير «متوسط» تركيز الرادون في منطقة ما.[19]

يتراوح متوسط التركيز من أقل من 10 بيكريل/م³ إلى أكثر من 100 بيكريل/م³ في بعض الدول الأوروبية.[20] تتراوح الانحرافات المعيارية الهندسية النموذجية الموجودة في الدراسات بين 2 و3، مما يعني (بالنظر إلى القاعدة 68-95-99.7) أنه من المتوقع أن يكون تركيز الرادون أكثر من مائة ضعف متوسط التركيز في 2 إلى 3% من الحالات.

تم تسمية ما يسمى بـ «حادثة واتراس» في عام 1984 على اسم مهندس البناء الأمريكي ستانلي واتراس، وهو موظف في محطة طاقة نووية أمريكية، والذي أطلق أجهزة مراقبة الإشعاع أثناء مغادرته العمل على مدار عدة أيام - على الرغم من أن المحطة لم يتم تزويدها بالوقود بعد، وعلى الرغم من تطهير ووتر من التلوث وإرساله إلى المنزل «نظيفًا» كل مساء. وأشار ذلك إلى مصدر تلوث خارج محطة توليد الكهرباء، تبين أن غاز الرادون بلغ 100000 بيكريل/م³ (2.7 nCi / L) في قبو منزله. قيل له إن العيش في المنزل يعادل تدخين 135 علبة سجائر في اليوم، وقد زاد هو وعائلته من خطر الإصابة بسرطان الرئة بنسبة 13 أو 14 في المائة.[21] لقد أوضح الحادث حقيقة أن مستويات الرادون في مساكن معينة يمكن أن تكون أحيانًا أعلى من المعتاد.[22] سرعان ما أصبح الرادون مصدر قلق قياسي لمالك المنزل،[23] على الرغم من أن التعرض المحلي النموذجي أقل من مرتين إلى ثلاث درجات من حيث الحجم (100 بيكريل/م³، أو 2.5 بيكسل / لتر)،[24] مما يجعل الاختبار الفردي ضروريًا لتقييم مخاطر الرادون في أي مسكن معين.

يوجد الرادون في كل ولاية أمريكية، وحوالي 6% من المنازل الأمريكية بها مستويات مرتفعة. تم العثور على أعلى متوسط تركيزات الرادون في الولايات المتحدة في ولاية أيوا ومناطق جبال الأبلاش في جنوب شرق ولاية بنسلفانيا.[25] تم تسجيل بعض أعلى القراءات في مالو، مقاطعة كورك، أيرلندا. تمتلك ولاية أيوا أعلى متوسط لتركيزات الرادون في الولايات المتحدة بسبب التجلد الكبير الذي أدى إلى ترسب الصخور الجرانيتية من الدرع الكندي وترسبها كتربة تشكل الأراضي الزراعية الغنية بولاية أيوا.[26] اجتاز العديد من المدن داخل الولاية، مثل مدينة أيوا، متطلبات البناء المقاوم للرادون في المنازل الجديدة. في عدد قليل من المواقع، تم استخدام مخلفات اليورانيوم في مدافن النفايات وتم بناؤها لاحقًا، مما أدى إلى زيادة التعرض المحتمل لغاز الرادون.[1]

في أوائل القرن العشرين 210_Pb ذهب 210_Pb بالرصاص، من بذور الذهب التي استخدمت في العلاج الإشعاعي الذي يحتوي على 222_Rn 222_Rn، تم صهرها وتحويلها إلى عدد صغير من قطع المجوهرات، مثل الخواتم، في الولايات المتحدة[27][28]

قد يؤدي ارتداء مثل هذه الحلقة الملوثة إلى تعرض الجلد من 10 إلى 100 مليراد/يوم (0.004 إلى 0.04 ملي سيفرت/ساعة).[29]