Радон

Радон — это химический элемент 18-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы восьмой группы) шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 86. Обозначается символом Rn. При нормальных условиях представляет собой радиоактивный, бесцветный, не имеющий запаха и вкуса инертный газ. Радон является одним из самых тяжёлых газов (плотность около 9,73 кг/м³ при 0 °C) и наиболее стабильным изотопом обладает периодом полураспада 3,8235 суток. В природе встречается в виде смеси нескольких изотопов, входящих в радиоактивные ряды урана-238, тория-232 и урана-235. Наибольшую опасность для здоровья человека представляет накопление радона в закрытых помещениях, так как его дочерние продукты распада, вдыхаемые с воздухом, могут вызывать рак лёгких.

История открытия

Радон был открыт в 1900 году немецким физиком Фридрихом Эрнстом Дорном, который обнаружил, что при распаде радия выделяется газообразное радиоактивное вещество. Дорн назвал его «эманация радия». Независимо от него в 1899 году канадские учёные Роберт Оуэнс и Эрнест Резерфорд наблюдали подобное явление при изучении радиоактивности тория, назвав выделяющийся газ «эманация тория» (торон). В 1903 году французские химики Андре Дебьерн и Мария Кюри установили, что эманация радия является химическим элементом. В 1908 году Уильям Рамзай и Роберт Уитлоу-Грей выделили радон в чистом виде, определили его плотность и установили, что он относится к группе инертных газов. Название «радон» (от лат. radius — «луч») было предложено в 1918 году Международной комиссией по атомным весам.

Физические и химические свойства

Физические свойства

Радон является одноатомным газом без цвета, запаха и вкуса. Он обладает самой высокой плотностью среди всех газов при нормальных условиях (в 7,5 раз тяжелее воздуха). Температура плавления радона составляет −71 °C, температура кипения −61,8 °C. При охлаждении радон переходит в жидкое состояние, а затем в твёрдое. Твёрдый радон светится ярко-жёлтым или оранжевым светом за счёт собственной радиоактивности.

Химические свойства

Как и другие инертные газы, радон химически малоактивен, однако является наиболее реакционноспособным среди них. Он способен образовывать соединения с фтором, например, дифторид радона (RnF₂), который был впервые синтезирован в 1962 году. Также известны гидраты радона — клатратные соединения, в которых молекулы радона включаются в кристаллическую решётку воды. В обычных условиях радон не вступает в реакции с кислородом, водородом, азотом и другими элементами.

Радиоактивность

Радон — радиоактивный элемент. В природе встречаются три основных изотопа:

• Радон-222 (²²²Rn) — продукт распада радия-226, входит в ряд урана-238. Период полураспада 3,8235 суток. Это наиболее долгоживущий и распространённый изотоп.
• Радон-220 (²²⁰Rn, торон) — продукт распада тория-228, входит в ряд тория-232. Период полураспада 55,6 секунды.
• Радон-219 (²¹⁹Rn, актинон) — продукт распада актиния-227, входит в ряд урана-235. Период полураспада 3,96 секунды.

Все изотопы радона испускают альфа-частицы. Сами атомы радона быстро распадаются, превращаясь в короткоживущие дочерние продукты — изотопы полония, висмута, свинца и таллия, которые также являются радиоактивными и испускают альфа- и бета-частицы.

Распространение в природе

Радон постоянно образуется в земной коре в результате радиоактивного распада урана и тория, содержащихся в горных породах и почвах. Наибольшие концентрации радона наблюдаются в районах с гранитными и глинистыми почвами, а также вблизи месторождений урановых руд. В атмосферу радон поступает из почвы, воды и строительных материалов. Концентрация радона в открытом воздухе обычно невелика (от 1 до 10 Бк/м³), однако в закрытых помещениях, особенно в подвалах и на первых этажах зданий, она может возрастать в десятки и сотни раз. Основными источниками поступления радона в жилые дома являются:

• почва под зданием (до 80–90 % поступления);
• строительные материалы (бетон, кирпич, гранит, пемза, глинозём);
• вода из артезианских скважин;
• природный газ (при сжигании).

Влияние на здоровье человека

Механизм воздействия

Основную опасность представляет не сам радон, а его дочерние продукты распада — изотопы полония, висмута и свинца. Эти твёрдые частицы, адсорбируясь на пыли и аэрозолях, вдыхаются человеком и оседают в лёгких. Испуская альфа-частицы, они повреждают эпителий бронхов и лёгочной ткани, что может приводить к развитию рака лёгких. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), радон является второй по значимости причиной рака лёгких после курения. В России, по оценкам Федерального медико-биологического агентства, до 10–15 % случаев рака лёгких могут быть связаны с воздействием радона.

Нормирование

В России действуют гигиенические нормативы, устанавливающие предельно допустимые уровни радона в помещениях. Согласно СанПиН 2.6.1.2523-09 «Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009)», среднегодовая эквивалентная равновесная объёмная активность радона (ЭРОА) в эксплуатируемых зданиях не должна превышать 200 Бк/м³. Для вновь строящихся зданий норматив жёстче — не более 100 Бк/м³. При превышении этих значений требуются противорадоновые мероприятия.

Меры защиты

Основные способы снижения концентрации радона в помещениях включают:

• герметизацию подвалов и фундаментов;
• устройство вентиляционных систем с принудительной вытяжкой из подпольного пространства;
• регулярное проветривание помещений;
• использование специальных мембран и покрытий, препятствующих проникновению газа из почвы;
• контроль концентрации радона с помощью дозиметров и радиометров.

Применение

Несмотря на опасность, радон находит ограниченное применение в науке и медицине.

Медицина

В начале XX века радоновые ванны и ингаляции применялись для лечения ряда заболеваний (артрит, кожные болезни, нервные расстройства). В настоящее время этот метод используется крайне редко из-за доказанного канцерогенного эффекта. В некоторых странах (Германия, Чехия, Россия) сохраняются специализированные радоновые лечебницы, например, в курортном городе Бад-Кройцнах (Германия) или в Белокурихе (Россия). Однако эффективность такого лечения остаётся спорной, а его безопасность требует строгого контроля доз.

Научные исследования

Радон используется в качестве радиоактивного индикатора для изучения геологических процессов, в частности, для поиска подземных вод, разломов земной коры и месторождений урана. Метод радоновой съёмки применяется в геофизике для прогноза землетрясений (аномальное повышение концентрации радона в почвенном воздухе может предшествовать сейсмическим событиям). Также радон используется в лабораторных исследованиях свойств инертных газов и ядерной физике.

Технические применения

В прошлом радон применялся для изготовления светящихся красок (например, для циферблатов часов), однако из-за высокой радиационной опасности от этого отказались. В настоящее время его использование в промышленности сведено к минимуму.

Интересные факты

• В 1903 году Мария и Пьер Кюри заметили, что пробирки с радием нагреваются. Это явление объясняется выделением тепла при распаде радона и его дочерних продуктов.
• Радон — самый тяжёлый из известных газов. Его плотность более чем в 7 раз превышает плотность воздуха.
• В некоторых регионах мира (например, в Швеции, Финляндии, Чехии) проблема радона в жилых домах стоит особенно остро из-за геологических особенностей.
• В 1980-х годах в США был зафиксирован случай, когда в доме в штате Пенсильвания концентрация радона превышала норму в 1000 раз.
• Радон является единственным радиоактивным газом, который можно получить в чистом виде в лабораторных условиях.

Источники

• Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009). СанПиН 2.6.1.2523-09.
• Всемирная организация здравоохранения. Радон и здоровье. Информационный бюллетень, 2021.
• Радиационная гигиена: учебное пособие / под ред. Л. А. Ильина. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010.
• Химическая энциклопедия: в 5 т. / гл. ред. И. Л. Кнунянц. — М.: Советская энциклопедия, 1995. — Т. 4.
• Гусев Н. Г., Белова Н. А. Радиоактивные выбросы и их влияние на окружающую среду. — М.: Энергоатомиздат, 1988.