Взаимодействие продуктов распада радона с аэрозольными частицами и аналитическими фильтрами Петрянова
|
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 2
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ 5
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 6
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 20
Список литературы 21
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ 5
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 6
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 20
Список литературы 21
Актуальность темы исследования
Аэрозоли окружают человека всю его жизнь, поэтому вопросы, связанные с образованием и поведением аэрозолей, их свойствами, методами исследований, их воздействием на окружающую среду и человека, всегда представляли большой теоретический и практический интерес. Наиболее фундаментальными обзорными работами, посвященными основам физики и механики аэрозолей, несомненно, являются работы Н. А. Фукса не потерявшие своей актуальности и по сей день.
Особое место в физике аэрозолей занимают радиоактивные аэрозоли. Размерное распределение аэрозолей по активности может существенно отличаться от распределения аэрозолей по количеству частиц, их удельной поверхности или массе. Наличие в составе аэрозолей радиоактивных веществ повышает диапазон аналитических средств измерений недоступных для стандартных методов, используемых для нерадиоактивных аэрозолей.
Особое место в изучении поведения радиоактивных аэрозолей занимают исследования свойств дочерних продуктов распада (ДПР) изотопов радона 222Кп и 220Кп (торон). За счет ингаляционного продуктов распада радона создается более половины общей дозы облучения населения от природных источников излучения.
До настоящего времени нет достаточной информации по характеристикам бытовых источников аэрозольных частиц, начиная от традиционных источников, до относительно новых источников, таких как электронные сигареты или устройства ТрОБ.
Существует широкий ассортимент аэрозольных фильтров, не до конца изучены характеристики проницаемости данных фильтров (в первую очередь для радиоактивных аэрозолей) в зависимости от типа фильтра и условий отбора проб. Особый интерес представляет отбор проб ДПР радона, поскольку для них характерен мультимодальное распределение активности в широком диапазоне размеров аэрозольных частиц.
Отдельную задачу представляет разработка средств измерения размерного распределения активности аэрозолей, позволяющих одномоментно определять мультимодальное распределение активности в широком диапазоне, соответствующем респирабельной фракции аэрозолей (0,5 нм - 20 мкм) без предварительной информации о дисперсности радиоактивных аэрозолей.
Степень разработанности темы исследования
Сегодня имеется хорошее понимание физики аэрозолей и процессов их взаимодействия со взвешенными частицами, газовой фазой, поверхностями и т. д. Созданы фильтрующие материалы, позволяющие эффективно улавливать аэрозольные частицы. Разработаны средства измерения размерного распределения радиоактивных аэрозолей в различных диапазонах респирабельной фракции от 0,51 нм до 20-30 мкм. Вместе с тем имеется ряд задач, требующих более глубокой научной проработки.
Так, отсутствует детальная информация по характеристикам бытовых источников аэрозолей, оказывающих влияние на человека. Кроме того, существует их радиационное воздействие вследствие взаимодействия аэрозольных частиц с ДПР радона, присутствующих в любой атмосфере. Также нет достаточной информации по эффективности улавливания радиоактивных аэрозолей фильтрами Петрянова в условиях мультимодального распределения активности. Существующие средства измерений размерного распределения радиоактивных аэрозолей имеют ограниченные диапазоны регистрации и в ряде случаев требуют дополнительной предварительной информации об ожидаемом размерном распределении радиоактивных аэрозолей.
Объектом исследования является газовоздушная смесь, содержащая газ 222Рп ™*р-Г1ПТ1^П'Ж*ТуГРТПТТТуГР ТТПП ТТЛЛк’Т'Т-.Т АГА ПЯРТТЯТТЯ 21^Рр 214Щ'1 214R-| /214Пр тг тг р о IZTIJO игг р тхтт, короткоживущие продукты его распада тги, тги, тэт ( i о) и неактивные
аэрозольные частицы в широком диапазоне их концентраций и размеров.
Предметом исследования являются радиоактивные и нерадиоактивные аэрозоли, аналитические аэрозольные фильтры, технические устройства для определения размерного распределения радиоактивных аэрозолей.
Цель работы
Цель исследования состоит в установлении закономерностей образования и динамики поведения нерадиоактивных аэрозолей, их взаимодействия с продуктами распада радона, а также процессов их регистрации.
Задачи исследования
1. Изучение размерного распределения и динамики изменения концентрации частиц и их характеристик во время работы различных источников аэрозолей и после прекращения их работы аэрозольных частиц
2. Анализ взаимодействия аэрозолей от искусственных источников с продуктами распада радона для оценки распределения активности ДПР радона по размерам;
3. Определение доминирующих размеров частиц от искусственных источников, вносящих максимальный вклад в радиационную и токсическую нагрузку на человека.
4. Изучение взаимодействия радиоактивных аэрозолей ДПР радона с материалами аэрозольных фильтров при мультимодальном распределении активности и различных режимах фильтрации.
5. Разработка универсального устройства, позволяющего определить размерное распределение радиоактивных аэрозолей без предварительной информации об их источниках и характеристиках (задача «черного ящика»)...
Аэрозоли окружают человека всю его жизнь, поэтому вопросы, связанные с образованием и поведением аэрозолей, их свойствами, методами исследований, их воздействием на окружающую среду и человека, всегда представляли большой теоретический и практический интерес. Наиболее фундаментальными обзорными работами, посвященными основам физики и механики аэрозолей, несомненно, являются работы Н. А. Фукса не потерявшие своей актуальности и по сей день.
Особое место в физике аэрозолей занимают радиоактивные аэрозоли. Размерное распределение аэрозолей по активности может существенно отличаться от распределения аэрозолей по количеству частиц, их удельной поверхности или массе. Наличие в составе аэрозолей радиоактивных веществ повышает диапазон аналитических средств измерений недоступных для стандартных методов, используемых для нерадиоактивных аэрозолей.
Особое место в изучении поведения радиоактивных аэрозолей занимают исследования свойств дочерних продуктов распада (ДПР) изотопов радона 222Кп и 220Кп (торон). За счет ингаляционного продуктов распада радона создается более половины общей дозы облучения населения от природных источников излучения.
До настоящего времени нет достаточной информации по характеристикам бытовых источников аэрозольных частиц, начиная от традиционных источников, до относительно новых источников, таких как электронные сигареты или устройства ТрОБ.
Существует широкий ассортимент аэрозольных фильтров, не до конца изучены характеристики проницаемости данных фильтров (в первую очередь для радиоактивных аэрозолей) в зависимости от типа фильтра и условий отбора проб. Особый интерес представляет отбор проб ДПР радона, поскольку для них характерен мультимодальное распределение активности в широком диапазоне размеров аэрозольных частиц.
Отдельную задачу представляет разработка средств измерения размерного распределения активности аэрозолей, позволяющих одномоментно определять мультимодальное распределение активности в широком диапазоне, соответствующем респирабельной фракции аэрозолей (0,5 нм - 20 мкм) без предварительной информации о дисперсности радиоактивных аэрозолей.
Степень разработанности темы исследования
Сегодня имеется хорошее понимание физики аэрозолей и процессов их взаимодействия со взвешенными частицами, газовой фазой, поверхностями и т. д. Созданы фильтрующие материалы, позволяющие эффективно улавливать аэрозольные частицы. Разработаны средства измерения размерного распределения радиоактивных аэрозолей в различных диапазонах респирабельной фракции от 0,51 нм до 20-30 мкм. Вместе с тем имеется ряд задач, требующих более глубокой научной проработки.
Так, отсутствует детальная информация по характеристикам бытовых источников аэрозолей, оказывающих влияние на человека. Кроме того, существует их радиационное воздействие вследствие взаимодействия аэрозольных частиц с ДПР радона, присутствующих в любой атмосфере. Также нет достаточной информации по эффективности улавливания радиоактивных аэрозолей фильтрами Петрянова в условиях мультимодального распределения активности. Существующие средства измерений размерного распределения радиоактивных аэрозолей имеют ограниченные диапазоны регистрации и в ряде случаев требуют дополнительной предварительной информации об ожидаемом размерном распределении радиоактивных аэрозолей.
Объектом исследования является газовоздушная смесь, содержащая газ 222Рп ™*р-Г1ПТ1^П'Ж*ТуГРТПТТТуГР ТТПП ТТЛЛк’Т'Т-.Т АГА ПЯРТТЯТТЯ 21^Рр 214Щ'1 214R-| /214Пр тг тг р о IZTIJO игг р тхтт, короткоживущие продукты его распада тги, тги, тэт ( i о) и неактивные
аэрозольные частицы в широком диапазоне их концентраций и размеров.
Предметом исследования являются радиоактивные и нерадиоактивные аэрозоли, аналитические аэрозольные фильтры, технические устройства для определения размерного распределения радиоактивных аэрозолей.
Цель работы
Цель исследования состоит в установлении закономерностей образования и динамики поведения нерадиоактивных аэрозолей, их взаимодействия с продуктами распада радона, а также процессов их регистрации.
Задачи исследования
1. Изучение размерного распределения и динамики изменения концентрации частиц и их характеристик во время работы различных источников аэрозолей и после прекращения их работы аэрозольных частиц
2. Анализ взаимодействия аэрозолей от искусственных источников с продуктами распада радона для оценки распределения активности ДПР радона по размерам;
3. Определение доминирующих размеров частиц от искусственных источников, вносящих максимальный вклад в радиационную и токсическую нагрузку на человека.
4. Изучение взаимодействия радиоактивных аэрозолей ДПР радона с материалами аэрозольных фильтров при мультимодальном распределении активности и различных режимах фильтрации.
5. Разработка универсального устройства, позволяющего определить размерное распределение радиоактивных аэрозолей без предварительной информации об их источниках и характеристиках (задача «черного ящика»)...
1. Использование бытовых источников аэрозолей (термическая обработка пищи, курение, свечи и др.) приводит к увеличению счетной концентрации аэрозольных частиц более, чем на порядок преимущественно за счет генерирования ультрадисперсных аэрозолей с d < 200 нм (СМД 64-92 нм, СГО 1,45-1,84). В распределении по массе доминируют частицы с d от 2 до10 мкм при максимуме распределения в области 2-5 мкм. Данные частицы, преимущественно откладывающиеся в верхних дыхательных путях, вносят основной вклад в токсическое действие аэрозолей.
2. Для аэрозольных частиц от бытовых источников присоединение ДПР радона к аэрозолям обусловлено ультрадисперсными частицами с d < 200 нм. Медианный диаметр X(d) при функционировании высокотемпературных источников аэрозолей в среднем составляет d ~ 130 нм, что несколько выше, чем для амбиентных аэрозолей, присутствующих в воздухе (d ~ 90-105 нм). Данные частицы, преимущественно откладывающиеся в бронхиальных путях и альвеолярном отделе легких, вносят основной вклад в радиационное действие аэрозолей.
3. Использование продуктов распада радона с характерным только для этих аэрозолей мультимодальным распределением позволяет изучать проницаемость аэрозольных фильтров в области АМТД 1-20 нм, практически недоступной для других методов. Частицы, относящиеся к моде Айткена (АМТД ~20 нм) и начальному участку моды аккумуляции обладают существенно более высокой проницаемостью, чем неприсоединенные продукты распада радона (АМТД ~1 нм), что необходимо учитывать при измерении аэрозолей, содержащих ДПР радона.
4. При интерпретации результатов радиометрических измерений ОА ДПР радона необходимо учитывать в сдвиг равновесия между продуктами распада отдельно для неприсоединенных продуктов распада радона и для продуктов распада, ассоциированных с аэрозольными частицами.
5. Разработана комбинированная система для изучения распределения радиоактивных аэрозолей по размерам с широким диапазоном размеров частиц от 0,5 нм до 20 мкм. Система продемонстрировала работоспособность при концентрациях аэрозольных частиц от 5• 102 до 4-104- см-3.
Перспективы дальнейшей разработки темы
Дальнейшая разработка данной темы может быть продолжена по следующим направлениям: исследование новых модификаций фильтров Петрянова; проведение экспериментов по изучению функций проницаемости фильтров и устройств для определения размерного распределения аэрозолей с использованием монодисперсных радиоактивных и нерадиоактивных аэрозольных частиц; проведение измерений размерного распределения радиоактивных аэрозолей в реальных условиях с использованием разработанной универсальной измерительной системы.
2. Для аэрозольных частиц от бытовых источников присоединение ДПР радона к аэрозолям обусловлено ультрадисперсными частицами с d < 200 нм. Медианный диаметр X(d) при функционировании высокотемпературных источников аэрозолей в среднем составляет d ~ 130 нм, что несколько выше, чем для амбиентных аэрозолей, присутствующих в воздухе (d ~ 90-105 нм). Данные частицы, преимущественно откладывающиеся в бронхиальных путях и альвеолярном отделе легких, вносят основной вклад в радиационное действие аэрозолей.
3. Использование продуктов распада радона с характерным только для этих аэрозолей мультимодальным распределением позволяет изучать проницаемость аэрозольных фильтров в области АМТД 1-20 нм, практически недоступной для других методов. Частицы, относящиеся к моде Айткена (АМТД ~20 нм) и начальному участку моды аккумуляции обладают существенно более высокой проницаемостью, чем неприсоединенные продукты распада радона (АМТД ~1 нм), что необходимо учитывать при измерении аэрозолей, содержащих ДПР радона.
4. При интерпретации результатов радиометрических измерений ОА ДПР радона необходимо учитывать в сдвиг равновесия между продуктами распада отдельно для неприсоединенных продуктов распада радона и для продуктов распада, ассоциированных с аэрозольными частицами.
5. Разработана комбинированная система для изучения распределения радиоактивных аэрозолей по размерам с широким диапазоном размеров частиц от 0,5 нм до 20 мкм. Система продемонстрировала работоспособность при концентрациях аэрозольных частиц от 5• 102 до 4-104- см-3.
Перспективы дальнейшей разработки темы
Дальнейшая разработка данной темы может быть продолжена по следующим направлениям: исследование новых модификаций фильтров Петрянова; проведение экспериментов по изучению функций проницаемости фильтров и устройств для определения размерного распределения аэрозолей с использованием монодисперсных радиоактивных и нерадиоактивных аэрозольных частиц; проведение измерений размерного распределения радиоактивных аэрозолей в реальных условиях с использованием разработанной универсальной измерительной системы.
Взаимодействие продуктов распада радона с аэрозольными частицами и аналитическими фильтрами Петрянова
