Dawka inhalacyjna od radonu (Rn-222) i jego krótkożyciowych pochodnych w zależności od parametrów powietrza wewnętrznego

Abstract

Celem pracy było zbadanie wpływu parametrów powietrza wewnętrznego na dynamikę zmian wartości dawki inhalacyjnej od radonu i jego krótkożyciowych pochodnych (rozumianej jako roczna dawka skuteczna E od wniknięcia izotopów radonu i jego produktów rozpadu do płuc drogą oddechową). Dawka E była określona dla aktualnie wyliczanych wartości współczynnika równowagi F oraz współczynnika konwersji dawki DCF. W tym celu przeprowadzono pomiary stężenia radonu oraz stężenia frakcji wolnej i związanej jego produktów rozpadu. Dodatkowo wykonano pomiary stężeń ilościowych i masowych cząstek aerozoli obecnych w powietrzu wewnętrznym oraz pomiary parametrów klimatu wewnętrznego (temperatura, ciśnienie, wilgotność). Pomiary wykonano w auli Wydziału Inżynierii Środowiska Politechniki Lubelskiej (WIŚPL) - pomieszczeniu wyposażonym w zaawansowany system klimatyzacyjny. Obecność systemu klimatyzacji oraz zmiana jego trybów pracy pozwoliły sterować składem badanego powietrza (wyrażonym przez stopień recyrkulacji powietrza) oraz jego szybkością przepływu. Wpływ tych parametrów na zmianę wartości obliczanej dawki inhalacyjnej oraz na zmianę innych parametrów powietrza wewnętrznego (stężenia aerozoli, parametrów klimatu wewnętrznego) również został zanalizowany. Zbadano ponadto wpływ dodatkowych źródeł aerozoli, obecnych w życiu codziennym (np. dymu tytoniowego), na stężenia produktów rozpadu radonu, a tym samym na wartości dawki inhalacyjnej od radonu i jego krótkożyciowych pochodnych, otrzymywanej przez ludzi przebywających w pomieszczeniach. Na podstawie analizy danych zebranych i przedstawionych w pracy można wysnuć wnioski o konieczności prowadzenia pomiarów nie tylko stężenia radonu, ale również obu frakcji jego produktów rozpadu, w celu dokładnego wyznaczenia wartości dawki inhalacyjnej od tych izotopów. Tylko takie kompleksowe pomiary dadzą informację o rzeczywistych wartościach zarówno współczynnika równowagi F, jak i współczynnika konwersji dawki DCF. Przyjmowanie stałych wartości współczynników F i DCF (np. wartości podanych w raportach komisji ICRP) może prowadzić do niedoszacowań lub przeszacowań wartości dawki. W przypadku niemożności prowadzenia pomiarów stężenia pochodnych radonu powinno się stosować aktualnie przyjęte wartości współczynnika konwersji dawki DCF, wyznaczone w oparciu o stosowane modele dozymetryczne. Zarówno pomiary wykonane w klimatyzowanym pomieszczeniu auli WIŚPL, jak i w standardowym pomieszczeniu laboratoryjnym IFJ PAN pokazały, że różne tryby pracy układu klimatyzacji oraz obecność dodatkowych źródeł aerozoli atmosferycznych mogą znacząco wpływać na dynamikę zmian wartości stężenia radonu, a przede wszystkim obu frakcji jego produktów rozpadu. Tym samym znaczącym zmianom ulegają wartości dawki inhalacyjnej od tych izotopów. Bazując na przedstawionych w pracy wynikach, można zaproponować taki tryb pracy klimatyzacji, który będzie gwarantował użytkownikom pomieszczeń biurowych i mieszkalnych, wyposażonych w system klimatyzacji, jak najmniejsze narażenie na radon i jego produkty rozpadu. Takim trybem pracy klimatyzacji będzie tryb ciągły AC ON (klimatyzacja działa non-stop) z wyłączonym systemem recyrkulacji powietrza i możliwie jak najwyższym stopniem szybkości przepływu powietrza nawiewanego do auli. Stały dopływ powietrza zewnętrznego o niskiej zawartości stężenia radonu i jego pochodnych będzie gwarantował, że dawka inhalacyjna od tych izotopów będzie na możliwie najniższym poziomie, nawet w przypadku, gdy do pomieszczenia z zewnątrz dostaną się stosunkowo duże ilości aerozoli atmosferycznych. W przypadku, gdy ciągła praca układu klimatyzacji jest niekorzystna, np. z powodów ekonomicznych, należy zastosować jej mieszany tryb pracy AC ON/OFF (klimatyzacja działa w trakcie dnia i jest wyłączana na noc). Parametry recyrkulacji i szybkości przepływu powinny być ustawione jak w trybie ciągłym AC ON opisanym wyżej. Jak pokazały pomiary, wartości dawki inhalacyjnej od radonu i jego krótkożyciowych pochodnych są kilkukrotnie niższe w czasie dnia, gdy klimatyzacja pracuje,niż w czasie nocy, gdy jest wyłączona.

The aim of this study was to examine the influence of changes in indoor air parameters on the effective dose due to radon and its short-lived progeny inhalation - E. This dose was determined for currently calculated values of F and DCF coefficients. The measurements of radon and both fractions of its decay products were carried out in an auditorium at the Environmental Engineering Faculty (Lublin University of Technology, Poland). Additionally, the measurements of quantitative and mass concentrations of aerosol particles (present in the indoor air) as well as measurements of indoor climate parameters (temperature, pressure, humidity) were performed. The auditorium is equipped with an advanced air-conditioning system - AC. The presence of the air-conditioning system and the change of its operating modes made it possible to control the composition of the air tested (expressed by the degree of air recirculation) and air flow rate. The effect of these parameters’ changes on the calculated inhalation dose E and on the change of other indoor air parameters (aerosol concentration, indoor climate parameters) has been examined. Additionally, in the laboratory room at the Institute of Nuclear Physics PAN measurements of the impact of additional aerosol sources (eg tobacco smoke) on the increase of concentration of radon decay products, and thus the increase of dose E were made. The analysis of collected results lead to conclusion that there is a need to measure not only radon concentration, but also both fractions of its decay products, in order to accurately determine the effective dose E due to these isotopes inhalation. Such comprehensive measurements will give information about the actual values of both: F equilibrium factor and the DCF dose conversion factor. Assuming fixed constant values of F and DCF can lead to underestimates or overestimates of the values of dose E. If, for some reasons, measurements of radon progeny concentration aren’t possible, it is recommended to use the currently adopted values of the DCF coefficient, which are determined based on dosimetry modeling. Measurements in the air-conditioned auditorium showed that different modes of airconditioning operation and change of its parameters can significantly influence the dynamics of changes in the radon concentration values and, above all, both fractions of radon decay products and thus values of inhalation dose E due to these isotopes. Based on these results it is possible to propose an air-conditioning mode that will guarantee the users of the auditorium (or any other air-conditioning office or living room) the lowest possible exposure to radon and its decay products. In other words, the inhalation dose obtained due to these isotopes will be the lowest. This mode of AC operation will be the continuous mode – AC ON with the air recirculation system turned off and the highest possible value of the air flow rate supplied to the auditorium. The constant supply of external air with a low concentration of radon and its progeny will guarantee that the inhalation dose due to these isotopes will be as low as possible, even if relatively large amounts of atmospheric aerosols will enter the room from outside. In the case when the continuous mode of AC operation is unfavorable, eg for economic reasons, its mixed mode AC ON/OFF should be used (parameters related to recirculation and flow rate should be set at the same level as in the AC ON continuous mode described above). Measurements showed that the values of the effective dose E due to radon and its short-lived progeny inhalation are several times lower during the day when air-conditioning is working than during the night when AC is turned off.