RADONPOTENCIÁL BECSLÉS MÓDSZEREINEK ÖSSZEHASONLÍTÁSA VASADON

Átírás

1 Eötvös Loránd Tudományegyetem Természettudományi Kar Környezettudományi Centrum RADONPOTENCIÁL BECSLÉS MÓDSZEREINEK ÖSSZEHASONLÍTÁSA VASADON SZAKDOLGOZAT Készítette: VÁRADI ESZTER KÖRNYEZETTAN ALAPSZAKOS HALLGATÓ Témavezetı: DR. HORVÁTH ÁKOS egyetemi docens ELTE Atomfizikai Tanszék Budapest 2013.

2 Tartalomjegyzék 1. Bevezetés A radon környezeti fontossága A természetes radioaktivitás A radon elıfordulása a természetben Radon a vizekben Radon a talajokban Radon a levegıben A radonpotenciál A radon egészségügyi fontossága A radonpotenciál fogalma Eddigi radonpotenciál vizsgálatok A mérési módszerek áttekintése Vizek radontartalmának meghatározása A folyadékszcintillációs méréstechnika TriCarb 1000 TR mőködése Vízben oldott radontartalom meghatározása Talajok radioaktivásának mérése gamma-spektroszkópiával HPGe detektor A spektrum kiértékelése Talajminta radonexhalációjának mérése A mérés menete Radonkoncentárció számítása A talajgáz radontartalmának és permeabilitásának mérése Talajgáz mintavétel menete Talaj permeabilitásának mérése Szobalevegı radontartalmának mérése Mérési eredmények és kiértékelésük Mérési helyszín A vizek radontartalmának térbeli és idıbeli eloszlása A vizsgált fúrt kutak RV kút BV kút EV kút

3 PV kút A fúrt kutak mérési eredményének bemutatása A talajminták radioaktivitása és radonexhalációja A talajminták elıkészítése R1TG R2TG B1TG B2TG E1TG A gamma-spektroszkópia eredménye Az exhalációs együttható meghatározása Beltéri radontartalom eloszlások A talajgáz radontartalmának és permeabilitásának eredménye Talajgáz radontartalma Permeabilitás Radonpotenciál számítása Diszkusszió A beltéri radontartalom és a talaj radioaktivitása közötti összefüggések Radonpotenciál meghatározási módszerek összevetése Összefoglalás Köszönetnyilvánítás Irodalomjegyzék Mellékletek sz. melléklet: A két fı mintavételezési pont eredményei sz. melléklet: A vizsgált E1 és R1 fúrt kút csapja sz. melléklet: A mintavételi pontok elhelyezkedése Vasad területén

4 1. Bevezetés Jelen dolgozat során célkitőzésünk Vasad község területének radioaktivitás szempontjából történı jellemzése. Egy új lakóház építésénél felmerülhet a kérdés, hogy az épülı házban mekkora lesz a kialakuló radonkoncentráció. A kialakuló koncentrációt számtalan környezeti feltétel módosíthatja, így a terület geológiai adottságai is. Dolgozatom célja a geológiai adottságok mennyiségi megfogalmazása, a terület radioaktivitásának különbözı módszerekkel történı felmérése, ezek közötti összefüggések keresése és a radonpotenciál számítása. Kutatásaink elsı lépése a felszín alatti vizekbıl, fúrt kutakból vett vízminták radontartalmának megállapítása, a talajok radioaktivitásának megállapítása gammaspektroszkópiával, a talajgáz radontartalmának vizsgálata, a talaj radonexhaláció, illetve a szobalevegı radon- és torontartalmának megállapítása. A második lépés, hogy ezekbıl következtessünk többféle módon a radonpotenciál értékére. A vizsgált terület kiválasztásában fontos volt, hogy Vasad területén ilyen jellegő mérést még nem végeztek, illetve nagy szerepet játszott, hogy vasadi lakosként saját és családtagjaim ismeretségi köre sokat segített a mintavételi pontok, kutak, házak elérésében. Természetesen az otthonom radioaktivitás szempontjából történı vizsgálatának eredményei iránti kíváncsiság is vezérelt a helyszín kiválasztásában. 2. A radon környezeti fontossága 2.1. A természetes radioaktivitás Életünk során folyamatosan radioaktív sugárzásnak vagyunk kitéve, ami származhat természetes és mesterséges forrásból. A Földön található természetes eredető radioaktivitásnak két forrását különböztetjük meg. A természetes sugárzás kozmikus vagy földi eredető lehet. A kozmikus sugárzás a világőrbıl származik, részben a Naprendszerbıl és részben a galaxisunkból érkezik. A földi eredető sugárzás a bolygónk alkotóelemei között található, a Föld életkorával összemérhetı felezési idejő radioaktív anyagokból származik. Természetes úton négy radioaktív család létezhet. Ezek a 4n alakú tömegszámmal jellemzett tórium sor, a 4n+1 típusú neptúnium-sor (a Föld korához képest kicsiny felezési ideje (2.14 millió év) miatt már lebomlott), a 4n+2 tulajdonságú urán-sor és a 4n+3 alakba írható tömegszámú aktínium-sor. A radioaktív családok izotópjai jelen vannak a Föld felszíni kérgében, vulkáni kızetekben és ásványokban. Összesen a természetes eredető sugárzások emberre gyakorolt 3

5 dózisegyenértéke átlagosan 2,6 msv évente. A természetes sugárzások közül a radon és leányelemeinek dózisa a legjelentısebb átlagosan 1,3 msv/év (KISS Á. TASNÁDI P. 2012) A radon elıfordulása a természetben A radon természetben elıforduló izotópjait a 222 Rn (radon), a 220 Rn (toron) és a 219 Rn (aktínion). A radon nemesgáz, a VIII. fıcsoportban helyezkedik el, 86-os rendszámmal. A nemesgázok zárt elektronhéjuk miatt nem (vagy kevéssé) képesek kémiailag kötıdni más elemekkel, vegyületekkel. A radon három izotópjának fontosabb tulajdonságait az 1.táblázat mutatja. 1. táblázat. A radon izotópjainak fontosabb tulajdonsága. Bomlási sor Anyaelemének Név Izotóp Felezési idı anyaeleme aránya (%) Radon 222 Rn 3.82 nap 238 U 99,28 Toron 220 Rn 55.6 s 232 Th 100,00 Aktínion 219 Rn 4 s 235 U 0,72 Az aktínion rövid felezési ideje és az anyaelem kicsiny aránya miatt elhanyagolható a különbözı sugárhatások szempontjából. A leghosszabb felezési idejő radon-izotóp a 222 Rn. Környezetvédelmi és közegészségügyi szempontból elsısorban ennek a hatása jelentıs. A radon a természetben elıforduló legnehezebb gáz. A 222 Rn diffúziós úthossza szilárd kızetekben néhány cm-tıl néhányszor tíz méterig változhat. A radonnak vízben való oldékonysága viszonylag nagy, ezért nemcsak a légtérben, talajban, kızetekben, de a vizekben, oldott állapotban is megtalálható (RAD leírás). A radon közvetlenül az 1622 év felezési idejő 226 Ra-ból keletkezik alfa-bomlással, majd szintén alfa-részecske kibocsátásával bomlik tovább a 218 Po-ra. Az 238 U bomlási sora az 1. ábrán látható. 4

6 1. ábra. Az 238 U bomlási sora (forrás: NAI mérésleírás) Radon a vizekben A felszín alatti vizek aktivitása a talaj és a kızetek urán, vagy tórium tartalmának következménye. A felszíni vizek radioaktivitása általában jóval kisebb, mint a felszín alattiaké, ennek oka, hogy a felszíni vizekbıl hamar kidiffundál a radon. A vizek radioaktivitását elsısorban a víztároló kızet típusa illetve a hidrológiai ciklussal való kapcsolata határozza meg, de befolyásolja a vizek hımérséklete is. A magasabb hımérséklető vizek több ásványi anyagot tudnak kioldani a vizekbıl (ANGYAL ZS. et al. 2012) Radon a talajokban A talaj teljes aktivitásszintje elsı sorban az urán, a tórium, rádium és a kálium tartalmától függ. Az alapkızet összetétele, mállása, a talajképzıdési folyamat jellege, a környezeti tényezık és meteorológiai paraméterek befolyásolják a talaj természetes radioaktivitását. Laza, homokos talajokban általában kisebb a radioaktív elemek mennyisége, mint a kötött talajokban. A talajok felsı rétegének radontartalma függ az évszaktól és a hımérséklettıl. Télen és ısszel van a talajok radontartalmának a minimuma és nyáron a maximuma. 5

7 Radon a levegıben A természetes légköri radioaktivitás egyik forrása a földfelszínen és a vizekben lévı rádiumizotópok bomlástermékeként keletkezı radon. A gáz halmazállapotú radon, kiszabadulva a kızetekbıl, a kızetek pórusaiba diffundálva, több nap alatt könnyen a felszínre tud érni. Törésvonalak mentén a diffúziója könnyebb, ott a különféle nyomáskülönbségek okozta áramlások miatt megnıhet a migrációs útja. A keletkezési helyétıl való eltávolodása függ a kızet porozitásától, a geológiai és meteorológiai jellemzıktıl. (ANGYAL ZS. et al. 2012) 3. A radonpotenciál 3.1. A radon egészségügyi fontossága Mivel az embert érı természetes háttérsugárzás jelentıs részét a radon teszi ki, egészségügyi szempontból fontos lehet ismernünk a környezetünkben lévı koncentrációját. Nyílt tereken a radon gyorsan felhígul, eloszlik, veszélyt csak zárt térben (barlangokban, épületekben, lakásokban) jelent a radon bomlásából és bomlástermékeibıl származó sugárterhelés. Az épületek radonkoncentrációja fıként a talajokból származik. Nagyobb részét a nyomáskülönbség által beszívott talajlevegı hozza repedéseken, vezetékeken, csatornákon keresztül illetve kisebb része diffúzióval kerül a légtérbe (HÁMORI K.- HORVÁTH F. 2000). A radon épületbe való bejutásának lehetıségeit a 2. ábra mutatja. A pincékben és a lakások padlószintjén, illetve éjjel, zárt ajtóknál győlik össze leginkább a radon. Télen a szellıztetés hiánya és a magasabb belsı hımérséklet miatti áramlások megindulása miatt, nagyobb a radon és leányelemeinek koncentrációja az épületekben. 6

8 2. ábra. A radon épületekbe való bejutásának lehetıségei (forrás: A lakótérben felgyülemlett radont a levegıvel együtt belélegezzük, de nemesgáz lévén ki is lélegezzük. Problémát csak akkor jelent, ha éppen a tüdıben bomlik le, ezzel alfa-sugárzást közölve a tüdı szöveteivel. Ezzel szemben viszont a radon bomlástermékei szilárd fémionok, amik ütközések útján a levegıben lévı aeroszol részecskékhez hozzátapadnak és belélegezve rátapadnak a tüdı falára. Ez elsısorban a hörgık elágazásaiban történik, ahol a radon bomlástermékei fel tudnak halmozódni. A radon leányelemi szintén alfabomlók. Az alfa-sugárzás hatótávolsága igen kicsi, a tüdıbe bejutva nagy energiát képes közölni a szövettel, ionizálja azt, aminek következtében a kromoszómák mutálódhatnak, vagy a sejtek el is pusztulhatnak. A besugárzott sejt vagy regenerálódik, vagy elpusztul, illetve daganatos sejt képzıdhet belıle. A radon felgyülemlése ellen intenzív szellıztetéssel lehet védekezni. A radon táplálékkal és vízben oldott formában is bekerülhet a szervezetben. A gyógyvizek és ásványvizek kisebb-nagyobb mennyiségben tartalmaznak radon. Kis mennyisében pozitív egészségügyi hatásai is lehetnek A radonpotenciál fogalma Egy adott területen épült ház veszélyeztetettségét mutatja a radonpotenciál. Ez alapján megbecsülhetjük egy lakótérben a várható átlagos radontartalmat. A radonból származó kockázat építkezés elıtti becsléséhez nyújt információt (KEMSKI J. et al. 7

9 2001). Mértékének megállapításához mérhetjük a radont a talajban, talajgázban, vizekben, belterekben. A radon épületekbe való bejutása függ a talaj permeabilitásától. A talajok és kızetek permeabilitása az egyik fı paraméter az épületek helyének radonkockázati szempontból történı osztályozásában. A radonpotenciál meghatározásához a talajban lévı radonkoncentrációt és a talaj permeabilitását mértük. A talajban mért radonkoncentráció alapján a talajok három csoportba sorolhatók: Magas kockázatú zóna, ahol a talaj radonkoncentrációja nagyobb, mint 50 kbq/m 3. Ide sorolhatóak a gazdag urántartalmú altalajjal, illetve a nagy permeabilitású talajjal rendelkezı területek. A közepes kockázatú zónában a talaj radonkoncentrációja kbq/m 3. Ide az átlagos permeabilitású talajok sorolhatóak. A kis kockázatú zóna talajának radonkoncentrációja kisebb, mint 10 kbq/m 3, illetve a talaj kis permeabilitású (ANGYAL ZS. et al. 2012) Eddigi radonpotenciál vizsgálatok A radonpotenciál meghatározására több európai országban végeztek már kutatásokat, illetve Magyarországon is folyik a radonpotenciál térképezés. A radonpotenciál besorolási kategóriái az egyes országokban eltérı. Németországi tanulmányok során a talajgáz radon aktivitás-koncentrációja és a vizsgált terület geológiai adottságai alapján határozták meg az adott terület radonpotenciálját, figyelembe véve a házak típusát és az életviteli körülményeket is (KEMSKI J. et al. 2001). A vizsgálatok során megállapították, hogy idısebb paleozoos gránitos területen nagyobb talajgáz radon-aktivitáskoncentráció várható. Az Egyesült Államokban még több változót vizsgáltak, figyelembe vettek felszíni radiometrikus méréseket és légi gamma adatokat is (GUNDERSEN L. C. S. et al. 1992). Csehországban a radonpotenciált három kategóriába osztják (kis, közepes és nagy). Magyarországon is folyik a geológiai radonpotenciál térképezés. Célja a földtani formációk jellemzése a radon szempontjából, illetve geogén radonpotenciál térkép készítése. Eddig Közép-Magyarország egyes részei, Pest-megye, és Nógrád megye nyugati részét térképezték fel, elsı sorban Szabó Katalin Zsuzsanna (ELTE Litoszféra Research Group) munkái nyomán. A mérési pontokat lakott területen vették, 10x10 km háló alapján, cellánként átlagos három méréssel. A térkép szerint kis és közepes kockázatú területek találhatóak Pest-megyében, így az általam vizsgált területen is. Ez 8

10 azonban nem jelenti azt, hogy nem lehet nagy a beltéri radonkoncentráció a vizsgált területen, hiszen szerepet játszik a radonkoncentráció kialakulásában a talaj permeabilitása és a vizsgált házak szerkezeti sajátossága is (SZABÓ K. Zs. 2009). 4. A mérési módszerek áttekintése 4.1. Vizek radontartalmának meghatározása A folyadékszcintillációs méréstechnika A felszín alatti vizek érintkeznek a természetes radioaktív izotópokkal, a vizek radioaktivitását általában a felszín alatti kızetek urán- vagy tórium tartalma adja. A nemesgáz szerkezető radon beoldódhat a vizekbe, így vizeink természetes módon radioaktívak lehetnek. A szcintillációs méréstechnika alapját az adja, hogy a radioaktív sugárzás a folyadékon áthaladva gerjeszti annak részecskéit. A szcintillátoron áthaladva a részecskék a gerjesztési energiájukat látható fény kibocsátásával vesztik el. Az egy bomlást követıen pillanatszerően felvillanó fotonok számát fényhozamnak nevezzük. Ha a közeg (detektoranyag) folyadék, akkor folyadék-szcintillációról beszélünk. A szcintillátor anyaga többkomponenső. Méréseim során OptiFluor O koktélt használtam. A folyadék-szcintillációnak nagy elınye, hogy a vízminta jól keveredik a szcintilláló anyaggal, így a mikrométeres hatótávolságú alfa-bomlások is észlelhetıek. A felvillanó fotonok detektálására fotoelektron-sokszorozót használnak, amely a fotonokat elektromos jellé alakítja. Mőködésének lényege, hogy a keletkezett fotonokat egy vékony fémmel bevont üvegablakra irányítják, és a fémbıl foto-effektussal elektront löknek ki. A keletkezett elektronokat néhány 100 V feszültséggel felgyorsítják és egy dinódára fókuszálják, ahol az elektronok becsapódnak és újabb elektronokat löknek ki. Egy becsapódó elektron 3 lassabb, kisebb energiájú elektront lök ki. Ezeket az elektronokat újra felgyorsítják, dinódára vezetik, így már 9 elektron fog kilökıdni, és így tovább, 8-12 dinódát alkalmazva akár egymillió elektront is létrehozhatunk. Az így keletkezett elektronok egy ellenálláson áthaladva áramimpulzust hoznak létre, amit már detektálni lehet TriCarb 1000 TR mőködése A minták mérésére TriCarb 1000 típusú folyadékszcintillációs spektrométert használtam. A mőszer két fotoelektron-sokrszorozót tartalmaz. A küvettákba helyezett 9

11 koktélban keletkezı felvillanásokat számolja a mőszer és meghatározza a percenkénti detektált bomlások számát CPM-ben (Counts Per Minute), a beállított fényhozam tartományban (25 kevee 900 kevee). A mőszert erre a tartományra kell programozni, hogy a radon alfa-sugárzásának legjobban megfeleljen (6-os protokoll). A mőszer egy számítógéphez, valamint egy nyomtatóhoz van kapcsolva, így a mérési adatokat print formájában rögzíti Vízben oldott radontartalom meghatározása A vizek radontartalmának aktiviáskoncentrációját a percenkénti beütésszámból (CPM) tudjuk kiszámolni. Ez nem felel meg a percenkénti bomlásszámnak (DPM), mivel a detektornak lehet 100%-nál kisebb hatásfoka is (TRI mérésleírás). A mérés során felhasználjuk egy korábbi mérés eredményét, ahol ismert aktivitású radonos oldatok CPM-ét határozták meg. Ezen kalibrációs mérés eredménye a kalibrációs görbe, ami a CPM és a minta aktivitását összeköti. Az aktivitás-koncentrációt Bq/l-ben mérjük. A kalibráció eredménye a következı lett: CPM 12,1 c = 1,98 Az exponenciális bomlástörvény felhasználásával, a mintavétel és a mérés között eltelt idı, illetve a radon bomlási állandójának ismeretében meghatározható a mintavétel idejében a mintát jellemzı aktivitáskoncentráció: Bq l c(méréskor) = c(mintavételkor) e ahol t, a mérés és a mintavétel között eltelt idı Talajok radioaktivásának mérése gamma-spektroszkópiával HPGe detektor A talajminták különbözı energiájú sugárzásainak azonosítását gammaspektroszkópia módszerrel, HPGe detektorral végeztük. A detektor egy nagy tisztaságú germánium félvezetı detektor. Benne a gamma-foton teljes energiája leadódhat fotoeffektussal, egyszeres vagy többszörös Compton szórással, ill. a párkeltést követı annihilációs folyamatban keletkezett mindkét 511 kev energiájú foton megfogásával. A detektorra nagyfeszültség van kapcsolva ( V), hogy az elekton-lyuk párok ne tudjanak rekombinálódni. Szükséges a detektor folyamatos hőtése, amit az alatta található folyékony nitrogén biztosít. A detektor egy rézrúd felsı végére van helyezve, λt, 10

12 az alsó vége pedig a folyékony nitrogénben van. A berendezést vastag ólomfal veszi körül, hogy a külsı gamma-sugárzás ne juthasson be, a mérésünket ne zavarja. A detektorra ismert tömegő és térfogatú mintát helyeztem, alumíniumkamrában. A detektor jelét egy spektroszkópiai erısítı erısíti fel és formázza meg. Az egyes energiákhoz tartozó beütésszámokat az amplitudóanalizátor számolja össze. Ezek számítógép segítségével digitálisan ábrázolhatóak, így energiaspektrum alakul ki. Az egyes fotonokhoz rendelt elektromos jelek nem pontosan egyformák, a hozzájuk rendelt csatornaszámok kis mértékben eltérhetnek, csúcsok alakulnak ki. Így egy adott energiájú fotonok teljes számának meghatározásakor a keletkezett csúcs területét kell kiszámítani A spektrum kiértékelése A mérés után az egyes spektrumok kiértékelését spill.exe programmal végezzük, amely a kalibrációra is alkalmas. A betöltött spektrumon kalibrációt végzünk, két ismert energiájú csúcs, a 40 K (1461 kev) és a 232 Th (2614 kev) segítségével, így leolvashatóvá válik az egyes csúcsokhoz tartozó energiák. Külön-külön minden spektrum kiértékelhetı, az egyes csúcsok területével együtt. Ezek alapján kiszámítható az aktivitáskoncentráció. A mérési idı minden esetben 24 óra volt, illetve felhasználtunk egy régebben lemért, 72 órás háttért is, aminek alapján a mintától származó tényleges beütésszámokból levonjuk a háttérben azonos energián mért beütésszámokat. A csúcsok területének felhasználásával, kiszámolható az aktivitás: N A =, ε *η * t ahol A az aktivitás (Bq/kg), N a nettó csúcsterület, t a mérési idı (24 óra), ε a csatornaarány (relatív intenzítás táblázat alapján), η a mérés hatásfoka. A 238 U bomlási sorából származó elemeket vizsgáltuk. Az egyes bomlási folyamatból keletkezett leánymagok valamilyen gerjesztési energiával is rendelkeznek, ezeket gamma-fotonok formájában adja le. Az egyes energiákhoz hozzárendeltük az energiaszintnek megfelelı izotópokat: 186 kev 226 Ra 609 kev 214 Bi 1461 kev 40 K 2614 kev 232 Th ( 208 Tl) 11

13 A mérésünk célja, hogy kiszámítsuk a 226 Ra a 214 Bi a 40 K és a 232 Th koncentrációját. A koncentráció arányos a csúcsterülettel, de figyelembe kell venni a minta energiafüggı önelnyelıdését és a detektor energiafüggı hatásfokát. A minta önárnyékolása függ a minta összetételétıl (átlag-rendszámától), ezért ezt a faktort minden minta esetén újra kell számolni. Ezt a feladatot a Monte-Carlo program végzi. A program figyelembe veszi a minta geometriai viszonyaiból eredı veszteséget. Véletlenszerő helyen és irányban elindít egy adott energiájú gamma-sugárzást, és követi ennek az anyaggal történı kölcsönhatását az adott geometriának megfelelıen, és végigszámolja az elnyelıdés gyakoriságát. A programot Deák Ferenc fejlesztette az Atomfizikai Tanszéken Talajminta radonexhalációjának mérése A mérés menete A talajminták radonkibocsátásának mértékét radonkamrás módszerrel tudjuk meghatározni. Mérés elıtt fontos, hogy megvárjuk, amíg a szemcsékben lévı rádium és a kamra levegıjében lévı radon között beáll a szekuláris egyensúly. Ennek érdekében a henger alakú randonkamrák (belsı átmérı 7 cm, magasság 7 cm) tetején lévı két csapot a minta behelyezése után lezártuk. Szekuláris egyensúly akkor alakul ki, amikor a leányelemek aktivitása eléri az anyaelem aktivitását, ekkor ugyanannyi radon keletkezik, mint amennyi elbomlik. Jó közelítéssel ez a leányelemek közül a legnagyobb felezési idejő elem felezési idejének ötszöröse, tehát a 222 Rn 3,82 napos felezési idejének ötszöröse, ami kb. 3 hét. A mintákat RAD7 detektorral mértük le, ami egy hordozható alfa-spektrométer, melyben egy pumpa keringeti a levegıt. A mőszer belsı térfogata 0,7 dm 3, egy Si szilárdtest félvezetı detektor található benne, ezzel alakítja át a sugárzás energiáját elektromos jellé. A lezárt kamra két csapját mőanyag csövekkel, illetve egy közbeiktatott páralekötıvel kötöttük össze a detektorral (3. ábra). 12

14 3.ábra. Radonexhaláció mérés vázlatos képe (REX mérésleírás alapján saját Radonkoncentárció számítása szerkesztés). A radonkoncentrációt a leányelemei alapján határozzuk meg RAD7 detektorral. A mőszer a 218 Po és a 214 Po bomlásait detektálja, energiájuk alapján megkülönbözteti ıket és a beütéseiket más-más csatornán detektálja. A mőszert sniff-módban használjuk, amikor a radonkoncentrációt csak a 218 Po beütései alapján állapítja meg. A minták exhalációjának mérése elıtt minden esetben háttérmérést is végeztünk. A radonkamrában felhalmozódott aktivitáskoncentráció a kamra kinyitásával felhígul, a számolásához szükséges a detektortér, a csövek illetve a minták térfogata. A rendszerben található radonatomokat összeszámolva: c lev V V = det det cm 1 + ch V, ahol net Vnet c lev a kamrában lévı radontartalom a mérés elıtt (Bq/m 3 c m a mért eredmény c h a mért háttérkoncentráció, a detektorban lévı levegı radontartalma V det a detektor térfogata a csövekkel együtt V net a kamra nettó térfogata, a minta térfogatának levonása után. Az aktivitás Bq-ben vett értékéhez a kapott eredményt megszorozzuk a kamra nettó térfogatával: A = c V, ahol lev lev V lev a detektor és a kamra nettó térfogata együttesen. Ezután ahhoz, hogy megkapjuk a fajlagos radonexhalációt szükséges a minta kg-ban mért tömegével (m) leosztani: E M =. m 13

15 4.4. A talajgáz radontartalmának és permeabilitásának mérése Talajgáz mintavétel menete A talajgáz radioaktivitásának megállapítása érdekében a talaj pórusaiban lévı levegı radonaktivitás-koncentrációját mértük meg. A méréshez RAD7 detektort használtunk. A mintavételi eszköz egy talajszonda volt, amivel a talajlevegı mőszerbe jutását biztosítottuk (4. ábra). A szonda egy 100 cm hosszú üreges acél csı, melyet a 80 cm mélységig a talajba leütöttünk. Fontos, hogy a szonda a leütés során ne tömıdjön el, mert abban az esetben a mérésünk pontatlan lesz. (ÓVÁRI et al. 2012). A szonda végére egy mőanyag csövet csatlakoztatunk illetve egy páralekötıt, így csatlakoztattuk a detektorhoz. A mérés során a talaj pórusaiban lévı levegı a RAD7 mőszer pumpájának segítségével a detektorba kerül, és így annak radon koncentrációja meghatározható lesz. Esetünkben két helyszínen mértünk radon koncentrációt, mindkét esetben sniffüzemmódban. 4.ábra. Talajlevegı mintavételezéséhez, valamint a radon koncentrációjának méréséhez szükséges berendezés (Készítette Papp Botond (BBTE), szerk.: ANGYAL ZS. et al 2012) Talaj permeabilitásának mérése A talaj permeabilitását RADON-JOK készülékkel mértük. A talajgáz permeabilitása, áteresztı képessége a kızet tulajdonságától függ, elsısorban a pórusok minıségének, méretének és megoszlásának függvénye. Számunkra azért fontos, mert minél nagyobb, annál nagyobb valószínőséggel tud a talajból kidiffundálni a radon, segítségével megbecsülhetı az adott terület radonpotenciálja. 14

16 A RADON-JOK egy hordozható készülék, mellyel in situ megállapítható a talaj permeabilitása. A készüléket egy csı segítségével csatlakoztattuk az elızıleg 80 cm-re leütıt és 5 cm-re visszahúzott acélcsıhöz. A készülék elve, hogy visszaszívja a talajlevegıt, egy 1 kg-os súly negatív nyomásának segítségével. A visszaszívott levegı egy speciális gumizsákot mozgat. A süllyedési idıt mértük. Az alábbi egyenlet segítségével kiszámolható a permabilitás (RADON-JOK mérésleírás): k Q = F * * p, ahol µ Q [m 2 /s] az átáramló levegı sebessége a gumizsákon F [m] alak-(shape-)faktor k [m 2 ] a talajgáz permeabiltása µ [Pa*s] a levegı dinamikus viszkozitása (10 C-on µ=1,75*10-7 m 3 /s) p (kpa) a nyomás különbség (1 súly esetén 2,126 kpa) A shape faktort külön ki kell számolni, függ a szonda keresztmetszetétıl és alakjától: 2 F = 2 * π * L / ln{2 * L[(4D L) /(4D + L)] 1/ / d}, ahol d [m] a mért terület átmérıje L [m] a szonda feje és a mért terület közti távolság D [m] a felszín alatti mélység 4.5. Szobalevegı radontartalmának mérése A lakások radon-koncentrációja fıként a talajból származik. A radon kisebb hányada érkezik diffúzióval, a nagyobb hányadot, a radon mintegy felét általában a talajlevegı hozza magával nyílásokon keresztül, repedéseken, csatornákon, villanyvezeték mentén a nyomáskülönbségek hatására. Nyomdetektoros módszerrel megállapítható közvetlenül, a helyszínen a szobalevegı radontartalma. Ezzel a módszerrel a radonból származó alfa-részecske kerül detektálásra. A mérés során Vasadon 10 ház lakótérében, 2 hónapos szakaszokra kiraktuk a detektort. Ha tartozott a házhoz pince, akkor a pincében, egyéb esetben azokban a helyiségekben mértük a radonkoncentrációt, ahol a lakók az idejük legnagyobb részét töltötték. Minden esetben felakasztva, a faltól 5-15 cm-es távolságba, rögzített helyzetbe raktuk ki a 4 detektort tartalmazó szettet. A 4 detektor közül 2 a körülbelül 1 perc felezési idejő toron átdiffundását is lehetıvé teszi, a másik kettı csak a radonét. A detektor dobozokban az érzékeny anyag a CR-39 típusú szilárdtest 15

17 nyomdetektor volt. A 4 detektor közül 2 kiértékelését a Pannon Egyetem, Radiokémiai és Radioökológiai Intézetében végezték. Mi ezen eredményeket használtuk fel. A CR-39 egy szerves anyagú, poliallil-diglikol-karbonát nyomdetektor. A nyomdetektorokat besugárzáskor diffúziós kamrában (detektor-doboz) helyezik el. A kamra feladata, hogy a nem kívánt leányelemeket illetve radon izotópokat ( 220 Rn és 219Rn) távol tartsa a detektoranyagtól. A detektor folyamatosan győjti a radontól és leányelemeitıl származó alfanyomokat. A mérés elve, hogy az alfa-részecskék nyomot hagynak a detektor anyagán, a töltött részecske a detektorban haladva a pályája mentén ionizálja a detektoranyag molekuláit. A nyomokat kémiai maratás segítségével teszik kiértékelhetıvé, mivel egyébként a részecske és a CR-39 detektoranyag kölcsönhatása során kialakuló úgynevezett látens nyom szabad szemmel nem látható. A kémiai maratást szerves anyagú nyomdetektorok esetében NaOH-val szokták végezni. A maratólúg roncsolja a sérült polimerláncokat. A maratást elegendı ideig végezve a nyom már optikai mikroszkóppal is látható. Az egységnyi felületen levı nyomok száma arányos a radonaktivitás-koncentrációval (KOVÁCS S. 2009). 5. Mérési eredmények és kiértékelésük 5.1. Mérési helyszín Vasad község Pest megyében, a Közép-magyarországi régióban található. A Duna-Tisza közi homokhátság északi határán helyezkedik el, a legközelebbi természetvédelmi terület a Csévharaszti borókás ( Vasad sík területének nagy részét futóhomok borítja, csak néhány helyen találhatóak magasabb homokhalmok. A futóhomok üledékes kızeteken keletkezik, a szél által osztályozott homokos üledék (STEFANOVICS P. et al 2010). Mivel a talaj meghatározó része a homok frakcióba tartózik nincs olyan alkotó, amely eltömhetné a nagyobb szemcsék közti pórusokat, így a porozitás nagy lesz. A futóhomoknál a szemcsék függetlenek, egymáson elmozdulnak, nincs struktúrájuk (SZALAI Z.-JAKAB G. 2011) A vizek radontartalmának térbeli és idıbeli eloszlása A vizsgált fúrt kutak Vasad területén 4 fúrt kútból háromszor vettem mintát. Minden esetben a kutak csappal voltak ellátva, így a méréshez csak egy fecskendıt használtam. Mérés elıtt 1-1,5 percet kinyitva hagytam a csapot, hogy friss vizet tudjak mérni. A fecskendıbe 10 16

18 ml vizet szívtam fel, közvetlen a csapból. A mintát a 10 ml OptiFluor-O-val teli küvettába fecskendeztem, majd gyorsan lezártam, illetve ha lehetısége volt rá parafilmmel körbe is tekertem a küvetta nyakát a kisebb radon veszteség érdekében. A kutak elhelyezkedését az 5. ábra mutatja. 5..ábra. A fúrt kutak elhelyezkedése Vasad területén. Piros- RV kút; Lila-BV kút; Kék- EV kút; Zöld- PV kút (forrás: alapján saját szerkesztés) R V k ú t A Rákóczi utca 1. szám alatt található a kút. Mivel nem a mostani tulajdonos (Szüleim) volt az elsı lakó, így csak nagyjából tudjuk, hogy a kút körülbelül 20 méter mély és az 1990-es években fúrták. A kút a hideg évszakban téliesítve van, az év többi idıszakában pedig rendszeres vízkivétel történik belıle. A meleg évszak beálltával átlagosan naponta 200 liter vizet használnak öntözésre illetve állatok itatására B V k ú t A kutat 2006-ban fúrták, a Bem utca 80 szám alatt található kertes háznál. A kút körülbelül 17 méter mély, állandó használatban van. Télen is naponta használják az állatok itatására. 17

19 E V k ú t Kertes családi ház udvarán található, a Szabadság utca 29/a szám alatt (A Rákóczi út 1. szemben lévı szomszédjában). Az EV jelő kút folyamatos használatban van. A házba is a kút vize van bevezetve, így ivó-, fürdı- és öntözıvíznek is ezt a vizet használják. Mélysége 36 méter. A kutat 1974-ben fúrták, a tulajdonos elmondása szerint úgynevezett iszapdöngöléses technikával P V k ú t A Kossuth Lajos utca 52. szám alatt található családi ház kertjében van a kút. A kút a hideg évszak beálltával téliesítve szokott lenni, de az év többi részében rendszeres vízkivétel történik belıle. Az állatok itatására, illetve mint öntözıvíz használják a kút vízét. A kutat 15 méteres mélységbe fúrták (mosatták), az 1970-es években A fúrt kutak mérési eredményének bemutatása A fúrt kutak radonkoncentráció vizsgálatának eredményei, hibái illetve a koncentrációk átlaga az alábbi, 2. táblázatban láthatóak. A táblázatban látható, hogy nem minden kút esetében hiánytalan az adatsor. Ennek oka az RV kútnál, hogy az adott, mérési napon a kút szivattyúja meghibásodott, így nem tudtunk mérni. A BV jelő kútnál sajnos nem tudtuk elérni a kút tulajdonosát, így februárban nem tudtam mintát venni belıle. 2. táblázat. Fúrt kutakból vett vízminták radonkoncentráció értékei, mérési bizonytalanságai és azok átlaga. RV BV EV PV Bq/l Hiba Bq/l Hiba Bq/l hiba Bq/l Hiba ,85 2,18 10,68 2,24 2,48 1, ,12 1,95 11,90 2,95 11,43 2, ,78 2,08 6,88 1,96 12,20 2,32 11,99 2,04 Átlag 12,31 2,13 5,00 1,95 11,59 2,50 11,71* 2,47 Az eredményekbıl jól látszik, hogy az RV, EV kutaknál a koncentrációk nagyjából azonos értéket adtak. A PV kútnál megfigyelhetı, hogy a februári mérés során a többi eredményhez képest jelentısen alacsonyabb koncentráció értéket kaptunk. Ennek oka az lehet, hogy épp a mérés napján nyitották ki a kutat újra, a téliesítés után. Valószínősíthetı, hogy a szivattyú, még nem mőködött rendesen, nem kapta fel a 18

20 mélybıl a vizet, és csak a kút alján maradt úgynevezett nyugalmi vízszint mélységébıl tudtunk mérni. A kiugróan alacsony érték miatt ezt a vízmintát nem a felszín alatti vizet reprezentáló mintának azonosítottuk, ezért az átlagba nem számoltuk bele (*). A BV kútnál mindkét mérés esetében a többi kúthoz képest alacsonyabb értéket kaptunk. Ennek oka vagy a víz valósan kisebb radioaktivitása, de elképzelhetı, hogy a mintavételi veszteség jelentıs volt ebben az esetben, a kinyert vízminta még a mélyben a levegıvel érintkezett, a radon kipárolgott. A 6. ábrán látható a 4 mintavételi pontokban mért radonkoncentrációk idıfüggése. Az x tengelyen elsı pontja a február 1-jei idıpontot jelzi. Radonkoncentráció (Bq/l) 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 Koncentráció idıfüggése RV BV EV PV 0,00 15,00 30,00 45,00 60,00 75,00 90,00 Eltelt idı (nap) 6. ábra. Vasadi fúrt kutak mintavételi pontjaiban mért radonkoncentrációk idıfüggése. Az ábrán jól látszik, hogy a PV kút elsı mérési napján mért koncentráció és a BV kút koncentrációja nagymértékben eltér a többi kúttól. Megfigyelhetı, hogy a kutak koncentrációja a napok változásával csak kismértékben növekszik, a koncentrációk idıben majdnem állandóak. Ugyanis a 2. táblázatban bemutatott értékekre igaz, hogy az átlagoktól való átlagos eltérések (empírikus szórás) a mérési bizonytalanságnál kisebbek A talajminták radioaktivitása és radonexhalációja A talajminták elıkészítése Talajmintát három háznál vettünk, két háznál két különbözı ponton is, így összesen öt mintát készítettünk elı. A mérési helyszíneket a 7.ábra mutatja. A talajmintákat ásóval vettük a talaj felsı rétegében, a takaró növényzet eltávolítása után. 19

21 Mintavételezés után a mintákat kissé kiszárítottuk, majd radonkamrába helyeztük ıket. Kamrába helyezés elıtt a minták pontos tömegét lemértük. A kamrákba további 6 hétig pihentettük a mintákat, hogy beálljon a szekuláris egyensúly. A kamrákat elıször HPGe detektorral mértük le, hogy beazonosíthassuk a talajmintában lévı különbözı leányelemek aktivitását, majd RAD7 detektorral a kamrákban felhalmozódott radonkoncentrációját mértük le pontosan ugyanannak a mintának R 1 T G A talajmintát a Rákóczi utca 1. szám alatt vettük, március 2-án, a talaj 15 cm-es mélységébıl. A talajt nem borította fő, így közvetlen tudtunk mintát venni a mintavételezési zacskóba R 2 T G Az R1TG-vel megegyezı helyszínen vettem a mintát, de közvetlen a talaj felszínérıl, alig 5 cm mélységbıl. Azért volt szükség két rétegbıl is mintát venni, mert a talaj felsı rétegét a tulajdonos lefedte fekete termıtalajjal B 1 T G A B1TG talajmintát a Bem utca 73-as szám alatt vettük. A helyszín nem egyezik meg a vízminta vétel helyszínével (BV), ennek oka, hogy a 73-as szám alatt lévı kút szivattyúja nem mőködött. A B1TG-t a telken kívül, erdıs részen vettük, 10 cm mélyrıl B 2 T G A helyszín a B1TG-vel megegyezı, de a telken belül vettük a mintát, az erdıs résztıl távol. A talajmintát 10 cm-es mélységbıl vettük. A felszínt növényzet borította, így a mintavételezés elıtt azt eltávolítottuk E 1 T G A mintát a Szabadság utca 29/a szám alatt vettük, az EV jelő kúttól 2 méterre. A felszínt nem borította növényzet, 10 cm mélységbıl vettük a mintát. 20

22 7. ábra. Talajminták vételezési pontja Vasad területén. Piros- R1TG, R2TG; Sárga- B1TG; Lila- B2TG; Kék- E1TG (forrás: alapján saját szerkesztés) A gamma-spektroszkópia eredménye A mintákban vizsgáltuk a 226 Ra, a 232 Th, a 40 K, illetve a 238 U bomlási sorába tartozó, nagy gyakoriságú 214 Bi aktivitását. A fajlagos aktivitás és annak abszolút hibája az 3. táblázatban látható. Az alsó sorban az 5 talajminta kálium, tórium, rádium és bizmut átlagos fajlagos aktivitása látható. Számításaim során a rádium effektív intenzitásának nem a 226 Ra saját értékét a 0,0328 vettem, hanem 0,0591-et. Ennek oka, hogy a 186 kev-es csúcs összetett csúcs. A 235 U és radioaktív sorának legnagyobb relatív gyakoriságú γ-sugárzása szintén 186 kev-nél van. Mivel az aktíniumsor és az uránsor γ-vonalai ugyanolyan energiájúak a radioaktív egyensúly fennállása esetén a kettı aránya meghatározható. A 235 U relatív gyakorisága 57,24%, míg a 226 Ra 3,28% a 186 kev-es csúcson, az izotópok felezési idejei ismertek, és a hatásfok a két esetre azonos, hiszen azonos energiájúak a fotonok. Így kiszámolható, hogy radioaktív egyensúlyban ε eff =0,

23 3. táblázat. A talajminták fajlagos aktivitásai, azok mérési bizonytalansága és az átlaguk. Kálium Tórium Rádium Bizmut Bq/kg Hiba Bq/kg Hiba Bq/kg Hiba Bq/kg Hiba R1TG 210,36 5,39 11,22 0,94 19,78 2,16 12,63 0,53 R2TG 229,67 5,57 9,26 0,84 22,35 2,08 10,77 0,49 B1TG 182,53 5,22 4,42 0,80 11,36 2,23 8,02 0,50 B2TG 210,48 5,06 7,42 0,79 15,07 1,87 10,18 0,46 E1TG 174,46 4,41 7,23 0,66 9,87 1,65 6,58 0,38 Átlag 201,50 5,13 7,91 0,81 15,68 2,00 9,64 0,47 A kapott értékekbıl látható, hogy a kálium 40-es izotópja minden mintában a többi értékhez képest magas koncentrációban jelen van. Ez nem meglepı, hiszen szinte minden talajmintában kimutatható a radioaktív kálium jelenléte. A fontosabb rádium, és tórium fajlagos aktivitás koncentrációjának eloszlását a 8. ábra mutatja. 25,00 A rádium és a tórium fajlagos aktivitásának aránya tórium rádium 20,00 aktivitás (Bq/kg) 15,00 10,00 5,00 0,00 R1TG R2TG B1TG B2TG E1TG minta neve 8. ábra. A fajlagos aktivitás aránya a rádium és tórium esetében a különbözı talajmintákban. Az eloszlásból jól látszik, hogy a rádiumtartalom minden esetben magasabb, mint a tóriumtartalom. Az R1TG és az R2TG magasabb rádium értékét okozhatja az, hogy a mintavétel helyszínéül szolgáló kertben a talaj felsı rétege le van fedve a vasadi futóhomoktól eltérı talajjal. A talajok radioaktivitásának ezen szintjei az átlagos fajlagos aktivitások alatt maradnak. 22

24 Az exhalációs együttható meghatározása A radon talajból való exhalációját a már korábban ismertetett módon, RAD7 detektorral határoztuk meg. A mérések elıtt minden esetben (6x5 perc) háttért is mértünk, hogy biztosítsuk a mérés pontosságát. Végül a mintákat 4x15 percig mértük (R1TG esetén 6x15 percig). A számítások során az elsı 15 percet minden esetben elhagytuk. A fajlagos exhaláció értékeit a 4. táblázatban látni. Továbbá szintén a 4. táblázatban a fajlagos exhaláció (REX) és a fajlagos aktivitás (GAM) alapján meghatároztam a talajra jellemzı exhalációs együtthatót. Az exhalációs együttható (ε) megadja, hogy a 226 Ra-ból keletkezı 222 Rn hány százaléka tud kijutni a talajmintából a pórustérbe. 4..táblázat. A talajminták fajlagos exhalációja, fajlagos aktivitása, és exhalációs együtthatója. Fajalgos Fajlagos exhaláció aktivitás ε R1TG Bq/kg 7,66 Bq/kg 19,78 39% R2TG Bq/kg 7,15 Bq/kg 22,35 32% B1TG Bq/kg 5,05 Bq/kg 11,36 44% B2TG Bq/kg 0,98 Bq/kg 15,07 7% E1TG Bq/kg 5,04 Bq/kg 9,87 51% Jól látható, hogy a B2TG minta exhalációja, illetve az abból adódó exhalációs együtthatója nagyon kicsi, ez adódhat a pontatlan mérésbıl. A 9.ábrán az exhalációs együtthatók arányát ábrázoltam a fajlagos exhaláció és a fajlagos aktivitás mellett. 25,00 Exhalációs együttható arány M:fajlagos exhaláció (Bq/kg) Fajlagos aktivitás (Bq/kg) Exhalációs együttható 20,00 aktivitás 15,00 10,00 5,00 0,00 R1TG R2TG B1TG B2TG E1TG Minta neve 9.ábra. A minták fajlagos rádium aktivitása, a fajlagos exhaláció és az exhalációs együttható aránya. 23

25 A B1TG esetén a legnagyobb az exhalációs együttható, a talajszemcsékben keletkezı radon 51%-a jut ki a szemcsék közül Beltéri radontartalom eloszlások Méréseim során 10 házba nyomdetektort is tettem. A detektorokat minden esetben a faltól 5 cm távolságba rögzítettem. A szobalevegı toron és radon koncentrációját mértük. Az 5. táblázatban a kapott eredmények láthatóak Bq/m 3 -ben. Pest-megyében az 5000 fı kevesebb lakosú községeknél 96 Bq/m 3 a várható radon koncentráció (TÓTH. 1999). A szettek december közepétıl, illetve január elejétıl március végéig voltak kint, így a téli idıszakról kaptunk képet. Ez azért fontos mert télen a szellıztetés hiánya miatt magasabb a radontartalom. A főtött szoba könnyebb levegıje felemelkedik, a kéményen kiáramló levegı miatt a szobában lecsökken a légnyomás és így több radon fog a talajból beáramlani. 5. táblázat. Vasad megvizsgált házainak radon illetve toron koncentrációi. szett # Radon koncentráció Toron koncentráció [Bq/m 3 ] [Bq/m 3 ] utca, házsz. VE VE Rákóczi utca 1, kisház Rákóczi utca 1, nagy ház nappali VE Bem utca, kis ház VE Szabadság utca. VE VE VE Szabadság utca, üzlet Szabadság utca, pince Szabadság utca, kisház VE Petıfi út, pince VE VE Szabadság utca eleje nappali Kossuth Lajos utca, nappali 24

26 A VE8-as házat mintegy raktárnak használják a telken lakók, alig szoktak bejárni. Jól látszik, hogy a zárt házban mennyivel magasabb a radon koncentráció. Kiemelkedik még a VE12-es ház a magas radon koncentrációval, ennek oka fıként a szellıztetés hiánya lehet. A télen is gyakran szellıztetett VE2-es és VE3-as háznál a radon koncentráció jóval alacsonyabb, mint a többi esetben. Mivel a mérés nem egész éves ezért nem tudjuk összehasonlítani az éves radonszintekre meghatározott határértékekkel, de egy szellızetlen szobának átlag 100 Bq/m 3 a radon koncentrációja, a hazai lakásokban pedig 58 Bq/m 3 (HÁMORI K et al., 2006a). A toron koncentráció a legtöbb esetben 0, vagy nagyon alacsony. Kiemelkedik viszont a VE2-es ház, ami 2009-ben épült, így valószínőleg az építıanyagból származtatható a magas toron koncentráció A talajgáz radontartalmának és permeabilitásának eredménye Talajgáz radontartalma Két helyszínen megmértük a talaj pórusaiban lévı radon tartamát. Elsı esetben a Rákóczi utca 1 kertjében a kerti asztal alatt mértünk 2x48 órát a koncentrációt (R1TR). A radon koncentráció átlaga: 1506,48±108,26 Bq/m 3. A 10. ábrán a koncentráció napi változását lehet látni. Ezután a Szabadság utca 29/a szám alatt mértünk 2x10 percet a veteményes kert mellett (E1TR), az eredmény 2220±370 Bq/m 3 lett. Mivel a VE2 jelő háznál a szobalevegı toron tartalma magas volt, ezért megvizsgáltuk, hogy a talaj pórusaiban milyen a toron tartalom. A toron kalibrációjához Tóth Balázs 2007-es sukorói talajminták alapján számolt toron kalibrációját használtuk: Toron _ kalibráció 4,4043*. 15,4 = B csat beütés A radon és a toron koncentrációk hányadosát a 10. ábrán láthatjuk. A zöld résszel jelölt görbét úgy vettük, hogy az elsı 24 órában még nem állt be az egyensúly. A görbére illesztett trendvonal is mutatja, hogy a koncentrációk majdnem konstansak voltak. 25

27 A koncentrációk arányának napi ingadozása koncentrációk aránya 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, eltelt órák 10 ábra. A toron illetve a radon koncentrációjának hányadosa, az eltelt napok függvényében a Rákóczi utca 1-ben. A 11 ábrán a toron és a radon koncentrációjának egymáshoz való viszonyát látjuk. Az a tény, hogy a toron koncentráció jóval alacsonyabb, mint a radon koncentráció, megerısíti azt a feltételezést, miszerint a VE2 jelő háznál a magasabb toron koncentrációt az építıanyag okozza Toron, radon napi ingadozása Toron Radon 2000 koncentráció (Bq/m 3 ) eltelt órák 11. ábra. A toron és a radon koncentráció napi ingadozása, jelezve a radon hibasávja. 26

28 Permeabilitás A permabilitást a 3. fejezetben ismert módszer szerint számoltam. A 6. táblázat mutatja a számolásnál használt adatokat. Két ponton mértem meg a permeabilitást. A pontok megegyeznek az R1TR és az E1TR mérési pontokkal. A talajgáz radontartalmnak mérése után a szondát nem húztuk ki, hanem 5 cm-es visszahúzás mellett közvetlenül megmértük a permeabilitást. Az R1TR pont permeabilitását k1-gyel, az E1TR pont permeabilitását k2-vel jelöljük. 6. táblázat. A permeabilitás számításához szükséges adatok. Talaj permabilitása F (m) 0, A (m2) 0,0247 s (m) 0,0775 µ (Pa*s) 1,75E-05 p (Pa) 2160 t (s)1 10,89 t(s) 2 10,58 k1 (m 2 ) 9,18E-12 k2 (m 2 ) 9,45E-12 Átlag (m 2 ) 9,32E-12 A permeabilitás értékeit nagyságuk szerint, a mérési adatok eloszlása alapján, korábbi kutatások beszámolói 3 kategóriába osztották (KEMSKI J., 2001, NEZNAL M., 2004): Magas permeabilitás k>4,0*10-12 m 2 Közepes permabilitás 4,0*10-12 m 2 > k >4,0*10-13 m 2 Alacsony permabilitás k<4,0*10-13 m 2 Tehát a két helyszínen a permeabilitás magas Radonpotenciál számítása A radonpotenciált a permabilitás és a talaj pórusaiban lévı radon koncentráció alapján tudjuk számolni, az alábbi képlettel: c GRP =, ahol log 10 k 10 k a talaj permabilitása, c a talajgáz radonkoncentrációja (NEZNAL M. 2004). 27

29 7. táblázat. A számításhoz szükséges adatok és a kiszámított értékek. Rákóczi utca 1 Szabadság utca 29/a K (m 2 ) 9,2E-12 9,4E-12 c (kbq/m 3 ) 1,51 2,22 GRP 1,46 2,17 A geológiai radonpotenciált is kategoriákba osztjuk Matej és Marton Neznal munkái nyomán: Kicsi GRP<10 Közepes 10<GRP<35 Nagy GRP>35 nagy Eszerint Vasadon a két vizsgált háznál a radonpotenciál értéke kicsi (7. táblázat). Vagyis kicsi a veszély arra nézve, hogy az emberek D 1 átlagos dózisnál többet kapnak, és tüdırákosak lesznek. 6. Diszkusszió Vasad községben 10 háznál mértünk 2 hónapos téli beltéri radontartalom értékeket. Ezeket egy-egy házra átlagolva a következı 5 átlagot kapjuk: 108 Bq/m 3 (R1), 93 Bq/m 3 (B1), 187 Bq/m 3 (E1), 196 Bq/m 3, 216 Bq/m 3. Ezen átlagok átlaga 160 Bq/m 3. A tíz házból kettı esetén mértük meg a talaj-radontartalmat és a permeabilitást, így ezeknél tudtunk folytonos (nem csak kategóriákat megadó) radonpotenciál változót meghatározni. Ezek GRP = 1,5 (R1) és 2,2 (E1) A beltéri radontartalom és a talaj radioaktivitása közötti összefüggések A beltéri radontartalom elsı sorban a talaj radonkibocsátó képességétıl függ, ami többek között a talajgáz radontartalmát határozza meg. Ha egy olyan mennyiséggel próbálunk becsülni, ami laboratóriumban mérhetı csak, és helyszíni mintavételezésen alapul, akkor a legközvetlenebb paraméter a fajlagos radonexhaláció. Ezt három ház esetén 20%-os bizonytalanság mellett határoztuk meg a kerti felszínközeli talajokból. A kapott eredmények a következık: R1: 7,3 Bq/kg, E1: 5,0 Bq/kg, B1: 5,0 Bq/kg. A kapott értékek különbségei nagyjából a mérési bizonytalansággal egyeznek meg. Ez alapján a terület átlagos radonexhalációját 5,8±1,2 Bq/kg-nak lehet becsülni. Ehhez képest a házak téli beltéri radontartalma között van egy kb. 2-es faktor 28

30 különbség. Ez a szellıztetési szokásokkal és házak eltérı építési idejével, így építési technológiaival magyarázhatók. Az R1 ház modernebb jóval (2009-ben épült) az E1 háznál (1970-ben épült), a szigetelések is modernebbek, és az amortizáció is kevésbé tette áteresztıvé a felszín alatti részeket. Az E1 ház esetében az is fontos szempont lehet, hogy a pincében van egy kazán elhelyezve, ami jó hatásfokkal indítja be télen a meleg levegı feláramlását, ezzel a talaj radontartalmát beszívja a beltéri légtérbe. Ez a megoldás az R1 és B1 házakban nincs alkalmazva. A B1 ház különleges eset, mert vályogház 1940-bıl. Az azonos exhaláció melletti különbözı beltéri radonszintet az építési technológiával magyarázzuk. A talaj radioaktivitását jellemzı a beltéri radontartalommal összefüggı paraméter a kutak vizének radontartalma. Az exhalációhoz hasonlóan az R1-E1 házak kútjainak radontartalma is hibán belül megegyezett. A B1 ház melletti kút radonszintje kisebbnek adódott, melynek okát adatainkból nem tudjuk meghatározni. Talaj fajlagos exhaláció (Bq/kg) 8. táblázat. A talaj radioaktivitását jellemzı paraméterek és a beltéri radonkoncentrációk összehasonlítása. Kútvíz átlagos radontartalma (Bq/l) Talajgáz radontartalom (max) (kbq/l) Beltéri radonkoncentráció (tél) (Bq/m 3 ) GRP (relatív egység) E1 5,0 12 2, ,1 B1 5, R1 7,3 12 2, ,5 átl 6,1 12 2, ,8 Ugyan nem végezhetünk az egész településre érvényes átlagolást, de a két ház esetében, ahol a legtöbb paramétert problémamentesen meg tudtuk mérni, a megfelelı értékeket átlagolhatjuk. Ezek alapján ezen homokos talajon a kútvizek radontartama 12 Bq/l értékéhez 2,1 kbq/l felszín közeli talajgáz radontartalom tartozik, ami kb. a 6-od része a víz aktivitáskoncentrációjának, pedig ugyanabból a talajból veszi fel a radont. A különbség a mélységben rejlik. Ezekhez az értékekhez átlagosan 147 Bq/m 3 radonszint tartozik a belterekben. Ez az éves átlagra becsülve az országos átlag alatt marad. Mindezek alapján az alacsony radonpotenciál kategória érvényes a területre Radonpotenciál meghatározási módszerek összevetése A radonpotenciál kiszámítása mellett a talajgáz radontartalmát megbecsülı módszereket is elvégeztem. Ehhez az alábbi képletet használtam: c pot M * ρ =, p téli 29

31 ahol M a talajmintákra kiszámolt fajlagos exhaláció, ρ a talajminták sőrősége, p pedig a porozítás, amit egységesen homokos talajra vett átlagként 0,3-nak vettünk, mérési lehetıség hiányában. Sőrőségként a radonkamrákban mért sőrőséggel számoltunk annak ellenére, hogy nem bolygatatlan talajmintákat vettünk. Ez a sőrőséget alulról becsüli, és a talajban közvetlenül az igazi sőrőség értéke ennél valamivel nagyobb. Az így kapott értékeket összevetettem a kútvizek radonkoncentrációjával illetve a talajlevegı (80 cm mélyen mért) radonkoncentrációjával (9. táblázat). 9. táblázat. Talajradon becslı módszerek összevetése a kapott értékekkel. A kapott értékekbıl látható, hogy a talajlevegı fajlagos exhalációjából számolt becslés szerint a vizek radontartalmának a mért érték nagyjából kétszeresének kellene lennie. A talajlevegı radonkoncentrációjának pedig a tízszerese. Az eltérések oka lehet, hogy a talajok sőrősége függ a mélységtıl, míg a vízmintákat az átlagosan 20 méter mély kútból vettük, a talajlevegı radonkoncentrációját 80 cm-en mértük, addig a talajlevegı fajlagos exhalációját a felszínen mértük. A futóhomok porozitása és permeabilitása igen nagy, így a radon könnyen kidiffundálhat a talajunkból, még ekkora mélységben is. 80 cm-en nem veszi fel a nagy mélységekben mérhetı értéket a talajgáz radontartalma. A vizek nem veszik fel a becsült lehetséges maximális radonkoncentráció értéket, de egy kb. 2-es faktoron belül jó becslést adtunk erre a paraméterre. c pot (Bq/l) Vizek radonkoncentrációja (Bq/l) Talajlevegı radonkoncentrációja (kbq/m3) R ,5 B E ,2 30