DE TTK 1949 FELSZÍN ALATTI IZEKBŐL SZÁRMAZÓ RADON GÁZ A TERMÉSZETES ÉS ÉPÍTETT KÖRNYEZETBEN Doktori (PhD) értekezés arga Klára Téavezető: Dr. sige István DEBREENI EGYETEM Terészettudoányi Doktori Tanács Fizika Doktori Iskola Debrecen, 2011 1
Ezen értekezést a Debreceni Egyete Terészettudoányi Doktori Tanács Fizika Doktori Iskola Fizikai ódszerek interdiszciplináris alkalazásokban prograja keretében készítette a Debreceni Egyete terészettudoányi doktori (PhD) fokozatának elnyerése céljából. Debrecen, 2011. január17.. arga Klára Tanúsíto, hogy arga Klára doktorjelölt 2002-2011 között a fent egnevezett Doktori Iskola Fizikai ódszerek interdiszciplináris alkalazásokban prograjának keretében irányításoal végezte unkáját. Az értekezésben foglalt eredényekhez a jelölt önálló alkotó tevékenységével eghatározóan hozzájárult. Az értekezés elfogadását javasolo. Debrecen, 2011. január 17... Dr. sige István 2
FELSZÍN ALATTI IZEKBŐL SZÁRMAZÓ RADON GÁZ A TERMÉSZETES ÉS ÉPÍTETT KÖRNYEZETBEN Értekezés a doktori (PhD) fokozat egszerzése érdekében a fizika tudoányágban Írta: arga Klára okleveles fizika szakos középiskolai tanár Készült a Debreceni Egyete Fizika Doktori Iskolája (Fizikai ódszerek interdiszciplináris alkalazásokban prograja) keretében Téavezető: Dr. sige István A doktori szigorlati bizottság: elnök: Dr. Koltay Ede...... tagok: Dr. Solai János...... Dr. sepura György...... A doktori szigorlat időpontja: 2009. február 02. Az értekezés bírálói: Dr....... Dr....... Dr....... A bírálóbizottság: elnök: Dr....... tagok: Dr....... Dr....... Dr....... Dr....... Az értekezés védésének időpontja: 20. 3
TARTALOMJEGYZÉK I. BEEZETÉS.7 II.IRODALMI ÁTTEKINTÉS...8 II.1. Az élő szervezetet érő ionizáló sugárzás jellezés.8 II.1.1. Sztochasztikus hatás jellezői 9 II.1.2.Törvényiszabályozás.11 II.1.2.1. A radonra vonatkozó nezetközi ajánlások.11 II.1.2.2. A radonra vonatkozó hazai ajánlások...11 II.1.2.3. Magyarországi és európai országok szabályozásának összehasonlítása 13 II.1.3. A radon keletkezése és jellezői 14 II.1.4. A radon és leányeleeinek egészségügyi hatásai.16 II.1.5. A radon elleni védekez...19 II.2. TÖRTÉNETI ÁTTEKINTÉ..21 II.2.1. Magyarország talajának rétegződése 21 II.2.1.1. A agyar edence geoterikus viszony 23 II.2.1.2. Felszín alatti hévíztárol..24 II.2.2. A élységi vizek összetétele, jellege és keletkezésüket eghatározó tényezők, folyaat.26 II.2.2.1. A vizek radioaktivitásának geokéiai erede 28 II.2.2.2. A vizek 222 Rn- és 226 Ra- tartalának eghatározására vonatkozó nezetközi érések.30 II.2.2.3. Hévízek alfa- radioaktivitása..31 II.2.2.4. A hazai hévizek radioaktivitása..33 II.3. MÉRÉSI HELYSZÍNEK BEMUTATÁSA..35 II.3.1. Eger földrajzi fekvése...35 II.3.1.1. Az egri gyógyforrások eredete, szárazása, földtani viszonyai 36 II.3.1.2. Egri vizek radioaktivitása...38 II.3.2. Miskolctapolca földrajzi fekvése...38 II.3.2.1. A iskolctapolcai gyógyforrások eredete, szárazása, földtani viszonyai...39 II.3.3. A Nyírség és a Szatár-Beregi síkság földrajzi fekvése..40 II.3.3.1. Júlia fürdő...41 II.4. ALKALMAZOTT MÉRÉSI MÓDSZEREK...43 II.4.1. HÉIZEK ALFA-RADIOAKTIITÁSÁNAK IZSGÁLATA SZILÁRDTEST - NYOMDETEKTORRAL...43 II.4.1.1. Szilárdtest-nyodetektorok 43 II.4.1.2. Nyokeletkezési odellek.44 II.4.1.3. A nyokeletkezés feltételei 46 4
II.4.1.4. A nyoüreg kialakulása és a nyofeltárás lehetőségei.47 II.4.1.5. ízinták össz alfa - radioaktivitásának eghatározásához alkalazott összefüggések...50 II.4.2. ízinták oldott radon tartalának eghatározása nyodetektoros technikával (eléleti összefoglaló) 51 II.4.2.1. A Radaon felépítése...51 II.4.2.2. Az alkalazott eszköz beutatása..52 II.4.2.3. A vízinták Rn tartalának eghatározásához szükséges összefüggések.54 III.SAJÁTIZSGÁLATOK...56 III.1. HÉIZEK ÖSSZ ALFA RADIO- AKTIITÁSÁNAK MEGHATÁROZÁSA..56 III.1.1. ízinták gyűjtése, előkészítése...57 III.1.2.Mérés enete...58 III.2. IZEK 222 RN AKTIITÁS-KONENTRÁIÓJÁNAK MÉRÉSE...59 III.2.1.Mintavételezés...59 III.2.2. Az egri Török fürdő Tükör- és Török edencéje vizének vizsgálata 60 III.2.3. A Bárány uszodában végzett érések..61 III.2.4. A kórházi épület központi gyógyedencéjének vizében oldott 222 Rn- tartalo eghatározása.61 III.2.5. A nyíregyházi Júlia fürdő vizei oldott radontartalának vizsgálata..62 III.2.6. Miskolctapolcán a Gyógy- és Barlangfürdő vizében végzett érések 63 III.3. A RADON GÁZ ÚTJÁNAK NYOMON KÖETÉSE A FORRÁSTÓL A MEDENÉKIG 64 III.3.1. A radon - forrástól a edencékig tartó - útjának vizsgálata az egri Török fürdőben lévő Török- és Tükör edencék vizében, valaint a edencéket tartalaz helyiség légterében.64 III.3.2. Hotel Flóra szálloda fürdőedencéi radon tartalának vizsgálata..66 III.3.3. A József-forrásból a forrásvízzel a rendszerbe belépő radon gáz útjának vizsgálata.66 I.MÉRÉSI EREDMÉNYEIM..73 I.1.A HÉIZEK ÖSSZ ALFA RADIOAKTIITÁSA..73 I.1.1. A vizsgált hévízkutak és azok vizeinek összehasonlító elezése. 73 I.1.1.1. Talpélység vízhőérséklet kapcsolata.75 I.1.1.2. Szárazanyagtartalo kapcsolata a vízhőérséklettel 76 I.1.1.3. Talpélység szárazanyagtartalo összefüggése 77 I.1.2. Hévízinták össz - alfa aktivitásának vizsgálata..79 I.1.2.1. Az össz alfa - aktivitás a hévizek hőérsékletének függvényében 80 5
I.1.2.2. Az össz - alfa - aktivitás a vizsgált kutak talpélységének függvényében.81 I.1.2.3. Össz alfa radioaktivitás kapcsolata a vízinta szárazanyagtartalával 82 I.1.2.4. A vízhőérséklet, a szárazanyagtartalo és a hévízkutak talpélységének összefüggése.83 I.1.2.5. A vízhőérséklet, az össz alfa - aktivitás és a hévízkutak talpélységének összefüggése.85 I.1.2.6. A vízhőérséklet, az össz alfa - aktivitás és a szárazanyagtartalo összefüggése 85 I.2. A RADON GÁZ ÚTJÁNAK IZSGÁLAT EREDMÉNYEI 86 I.2.1. Az egri Terálfürdőben és a Török fürdőben végzett érések eredényei...86 I.2.2. A Bárány uszoda I. sz. és II. sz. forrásvizének oldott 222 Rn aktivitáskoncentrációja 88 I.2.3. A kórház központi gyógyedencéje vízének oldott 222 Rn aktivitáskoncentrációja 88 I.2.4. A nyíregyházi Júlia fürdő edencéinek oldott 222 Rn aktivitás-koncentrációja.89 I.2.5. Miskolctapolca, Gyógy- és Barlangfürdő vizeinek oldott 222 Rn aktivitás-koncentrációja...90 I.2.6. A Török fürdőben végzett érések eredényei...91 I.2.6.1. A edence vize 222 Rn tartalának változása a helyiség szellőzési hozaának függvényében.94 I.2.6.2. A helyiség légcseréjének gázhozaa függvényében a légtér 222 Rn tartala 94 I.2.6.3. A 222 Rn aktivitáskoncentráció változása a edence vizében a 222 Rn párolgási tényezőjének függvényében...95 I.2.6.4. A 222 Rn aktivitáskoncentráció változása a helyiség légterében a 222 Rn párolgási tényezőjének függvényében..96 I.2.7. A radon útjának vizsgálata a Hotel Flóra fürdőben..97 I.2.7.1. A párolgási sebesség, a keverőtartály és a edencék vizének 222 Rn aktivitáskoncentrációja közötti összefüggés 99 I.2.7.2. A edencék és a keverőtartály vizében oldott 222 Rn aktivitáskoncentráció változása a József-forrásból való vízbetáplálás hozaának függvényében.101.összefoglalás..103 I.SUMMARY.106 II.IRODALOMJEGYZÉK 109 III.FÜGGELÉK..115 KÖSZÖNETNYILÁNÍTÁS...120 6
I. BEEZETÉS Terészetes és épített környezetünkben szátalan veszélyforrással találjuk szebe agunkat. Ezek közé tartozik az ionizáló sugárzás is, aelynek káros egészségi hatásai elleni védekezés a sugárvédele feladata. A lakosság terészetes forrásokból eredő sugárterhelésének körülbelül a fele szárazik a radon gáz rövidéletű bolásterékeinek a belégzéséből. A radon egy neesgáz, csak radioaktív izotópjai vannak. A terészetben a 222-es száú izotópja fordul elő legnagyobb értékben. A kőzetekben (talajokban) lévő rádiuból keletkezik. Közvetlen környezetünkben leggyakrabban a talajból kiszivárgó és lakások, épületek légterében feldúsuló radonnal kerülünk kapcsolatba. Ugyanakkor kieelkedően nagy radonkoncentrációk fordulhatnak elő földalatti unkahelyeken, bányákban, barlangokban, és egyes fürdőkben is. A élységi vizek radontartala gyakran igen jelentős lehet, és az ilyen vizeket közvetlenül hasznosító fürdők vizében, a vízzel érintkező zárt terek légterében is veszélyesen nagy radonkoncentrációk alakulhatnak ki. Ebben a unkában néhány hazai fürdőben (Eger, Török Fürdő; Miskolctapolca; Júlia Fürdő, Nyíregyháza) végzett vizsgálataink alapján beutato, hogy a radon gáz hogyan ozog a fürdőlétesítények víz- és gáztereiben, végigkövetve a radon útját a forrásoktól a kibocsátásokig. Beutato a sugárvédele szepontjából fontosabb besugárzási útvonalakat, és az esetlegesen indokolt beavatkozási lehetőségeket. Összefoglalo Szabolcs-Szatár-Bereg-egye és Hajdú-Bihar egye hévízkútjainak össz alfa - radioaktivitását. Ennek vizsgálata azért célszerű, ert a vizek nagy része fürdőhelyeken van, ahol szívesen töltjük szabadidőnket. 7
II. IRODALMI ÁTTEKINTÉS II.1. Az élő szervezetet érő ionizáló sugárzás jellezése Mint ár a bevezetőben elítette, többféle terészetes eredetű sugárzás ér bennünket. Ezek összességét háttérsugárzásnak nevezzük, aely nagyságát jelentősen befolyásolják a környezeti tényezők. Az ENSZ Atosugárzásokat izsgáló Tudoányos Bizottságának (UNSEAR) 2000. évi felérése szerint a Föld népességének átlagos sugárterhelése 2.8 Sv/év, elynek döntő többsége a terészetes eredetű háttérsugárzásból szárazik, 2.4 Sv/év. Ennek egoszlását utatja az 1. ábra. Terészetes eredetű sugárterhelés egoszlása [Sv/év] Földkérgi eredetű külső; 0,48 Kozikus sugárzás; 0,38 Földkérgi eredetű belső; 0,29 Kozogén radinuklidok; 0,01 Radon; 1,26 Radon Kozogén radinuklidok Kozikus sugárzás Földkérgi eredetű külső Földkérgi eredetű belső 1. ábra. A terészetes eredetű sugárterhelés egoszlása [SO-00] A dózisterhelés szepontjából az alapvető priordiális radionuklidok a 40 K, a 232 Th, az 238 U. Dozietriai szepontból jelentős ég a 232 Th, és az 238 U bolási sorában található radioizotópok többsége. Egyre több helyen vizsgálják a terészetes eredetű radioizotópokból szárazó gaa-sugárzás okozta sugárterhelést. A gaa sugárteljesítény nagy része az 238 U bolási sorában lévő 214 Pb és a 214 Bi, íg a 232 Th bolási sorban szereplő 208 Tl és 228 Ac 8
radioizotópoktól szárazik. A terresztriális gaa-sugárzásból szárazó külső sugárterhelés népességgel súlyozott világátlaga 0.48 Sv évente. Belső sugárterhelés szepontjából a 222 Rn izotópon kívül a táplálékláncban indig előforduló 40 K a legjelentősebb. Az élelefogyasztással és a légzéssel a szervezetbe kerülő földkérgi radionuklinok által okozta belső évi effektív dózis 0.29 Sv. Ebből 0.1 Sv az 238 U és a 232 Th radionuklidtól szárazik, a többi a 40 K- tól [SO-00]. A terészetes háttérsugárzás értéke a népességen belül is jelentős eltéréseket utat. Befolyásolja éves sugárterhelésünket a földrajzi hely, az időjárás, a lakóépületek, de ég olyan szokások is, hogy hányszor szellőztetünk, nyitott ablaknál alszunk-e, hol szoktunk üdülni - tengerparton vagy hegyekben. II.1.1. Sztochasztikus hatás jellezői Az élő szervezetet érő sugárzások hatása összetett. Fizikai, kéiai, ajd biokéiai, legvégül biológiai változások következnek be. Ezek hatására a szövetek, szervek részleges vagy teljes elhalása következik be. Az élőlényt ért sugárterhelés következtében fellépő károsodás két nagy csoportba osztható úgy, int deterinisztikus, illetve sztochasztikus hatásra. Az alfa-sugárzás által bekövetkező kedvezőtlen változások a sztochasztikus hatással vannak összefüggésben. A sztochasztikus hatás kis dózisú besugárzások esetén fordul elő. A sugárdózistól a egbetegedés gyakorisága és ne a súlyossága függ. Általában rosszindulatú daganatos egbetegedések forájában, de kisebb értékben genetikus károsodásként jelentkezik. A sztochasztikus statisztikai valószínűség szerint egjelenő hatások az alábbiakkal jelleezhetők: az elnyelt dózis növekedésével egyenes arányban nő a hatás valószínűsége, nincs küszöbdózisa. Ez azt jelenti, hogy inden dózis ellé rendelhető egy bizonyos valószínűség. Ezért a sugárterhelés értékét az ésszerűen elfogadható legalacsonyabb szintre kell szorítani [JU-87]. 9
2. ábra. Sztochasztikus hatás A végzett vizsgálatok arra az eredényre vezettek, hogy a dózis-hatás görbe lineáris (kis valószínűségek esetén csak nagy populáción végzett érések adnak egbízható eredényeket, ezért a görbe alsó szakaszának linearitása csak feltételezés). A görbe eredeksége az összes halálos egbetegedés kockázati tényezőjét adja, 2. ábra. Az 1. táblázatban összefoglalta, elyik betegség ilyen kockázati tényezővel fordul elő. A radon gáz lehet az oka több esetben a kialakuló tüdőráknak. 1. táblázat. A egbetegedések kockázati tényezője Megbetegedés Kockázati tényező (10-2 /Sv) Előrák 0.25 Tüdőrák 0.20 Fehérvérűség 0.20 sontdaganat 0.05 Pajzsirigyrák 0.05 Más rosszindulatú daganat 0.50 Öröklődő egészségkárosodás 0.40 Összesen 1.65 10
II.1.2. Törvényi szabályozás Nezetközi ajánlások, irányelvek határozzák eg a világ országai sugárvédeli szabályainak nagy részét. Nezetközi szervezetek adják ki az ajánlásokat úgy, int United Nation Scientific oittee on Effects on Radiation Protection (UNSEAR), International oission on Radiation Protection (IRP), International oission on Radiation Units and Measureents (IRU). Az IRP a legújabb eredényeket és tapasztalatokat eleezve és összesítve ajánlásokat tesz közé. Az International Atoic Energy Agency (IAEA) irányításával nezetközi összefogásban készülnek a gyakorlati bevezetéshez nélkülözhetetlen és konkrét technikai egoldásokat is tartalazó ajánlások. Ennek eredényeként jelentette eg 1995-ben az IAEA a biztonsági szabályzatát, illetve hazánk 1996-ban az atotörvényt és az ehhez kapcsolódó végrehajtási rendeletet [KA-96, IRP-65, E-97]. II.1.2.1. A radonra vonatkozó nezetközi ajánlások A potenciális alfaenergia koncentráció ne ás, int az egységnyi térfogatban lévő rövidéletű radon bolásterék atook potenciális alfaenergiáinak összege. Mértékegysége: 1 J -3. Egyensúly-ekvivalens bolásterék-aktivitáskoncentráció az az aktivitáskoncentráció, aely esetén az egyással radioaktív egyensúlyban lévő bolásterékek potenciális alfaenergia koncentrációja pontosan egyenlő a tényleges bolásterék keverék potenciális alfaenergia koncentrációjával. Egyensúlyi tényező az egyensúly-ekvivalens bolásterékaktivitáskoncentráció és a 222 Rn aktivitáskoncentráció hányadosa. Értéke általában 0.4 és 0.6 körüli. A potenciális alfaenergia sugárterhelés, azaz a radon sugárterhelés a potenciális alfaenergia koncentráció és az idő szorzata. Mértékegységei: 1 J -3 s, illetve 1 J -3 h. A radon sugárterhelések és a sugárvédeleben dóziskorlátozásokra használt ennyiségek összehasonlítása érdekében a radon sugárterheléseket 11
effektív dózissá száítják. Az IRP-65-ös száú közleénye alapján az átszáítás a következő: unkásokra: 1 J -3 h = 1.43 Sv, lakosságra: 1 J - 3 h = 1.1 Sv. A radonra vonatkozó ajánlott cselekvési színt lakóépületben 200 B/ 3, unkahelyeken pedig 1000 B/ 3. 7000 és 2000 óra tartózkodási időre vetítve, indkét területen 0.4 egyensúlyi faktort alkalazva 5 Sv, illetve 6 Sv becsült évi sugárterhelés adódik. A sugárterhelés becslése lakások esetén 1.1 Sv/Jh 3, íg unkahelyeknél 1.4 Sv/Jh 3 dóziskonverziós tényező felhasználásával történt [IRP-65]. Ezek aktivitáskoncentrációra vonatkoztatva lakóépületeknél 6.2 10-9 Sv/Bh -3, unkahelyeknél 7.9 10-9 Sv/Bh -3. A radon és leányeleeitől szárazó sugárterhelés száítása a következő összefüggés alapján történik: E Rn F t D, ahol E = éves effektív dózis [Sv/év], F = egyensúlyi faktor [dienzió nélküli], t = tartózkodási idő [h/év], D = unkahelyre vonatkozó IRP dózis konverziós tényező, aelynek értéke: [7.9 10-9 Sv/Bh -3 ]. Az IAEA biztonsági szabályzatában a radon leányeleeinek koncentrációját veszi figyelebe, 0.4 egyensúlyi faktort alkalazva. A sugárterhelés egyetlen évben se haladhatja eg az 50 Sv értéket, valaint öt egyás utáni év átlaga se lehet 20 Sv/év vagy annál több [IB-96]. Az Európai Unió szabályozása szintén a radon leányeleeinek koncentrációját veszi figyelebe. Munkahelyi cselekvési szintre ne ad eg határértéket, csak a dóziskonverziós tényezőt és a axiált unkahelyi sugárterhelést szabja eg, de eltérő dóziskonverziós tényezőt javasol lakásra és unkahelyre [IRP- 65, E-97]. 12
II.1.2.2. A radonra vonatkozó hazai ajánlások Magyarországon a végrehajtási rendelet cselekvési szintként levegőben 1000 B/ 3 radonkoncentrációt állapít eg. A sugárterhelés egyás utáni öt évre összegezve ne haladhatja eg a 100 Sv effektív dózist. Ez a rendelet azt is szabályozza, hogy egyetlen évben se lehet több az effektív dózis 50 Sv/év értéknél. A dózisbecsléshez szükséges egyensúlyi faktorra és dóziskonverziós tényezőre vonatkozó szabályok nincsenek. Az ajánlott 0.4-es egyensúlyi faktorral és a 7.9 10-9 Sv/Bh -3 (IRP által javasolt) dóziskonverziós tényezővel száolva 1000 B/ 3 es radonkoncentráció évi 6.3 Sv sugárterhelést jelent. II.1.2.3. Magyarországi és európai országok szabályozásának összehasonlítása Az európai országok zöében szabályozzák a lakások - és a unkahelyek légterének radontartalát (pl. Belgiu, Svédország, Néetország, Írország, Svájc, stb.). Ezekben az országokban a radonra vonatkozó cselekvési szint változó, 200-3000 B/ 3 között van. A legtöbb esetben a radon aktivitáskoncentrációra van axiuszint egállapítva, de pl. Roániában unkaszint az irányadó, és csak a földalatti unkára határoztak eg küszöbértéket. Lengyelországban dóziskorlát van, íg Belgiuban, Néetországban és Svédországban a földalatti unkahelyek esetén, a unkahelyen eltöltött órák száa határozza eg a egengedett radon-szintet. Több országban azt is eghatározzák, ikor, ilyen időközönként, ilyen eszközökkel, ennyi ideig végezhető a vizsgálat. A érés elvégzésére több esetben szabvány leírás is van [HS-05]. Magyarországon a egengedett légtéri radontartalo 1000 B/ 3. Nincs irányutatás a érés elvégzésének ódjára, ikor, ilyen ódszerrel kell érni a radon aktivitáskoncentrációt. A sugárterhelés becslésével kapcsolatban nincs útutatás az alkalazandó egyensúlyi faktor és dóziskonverziós tényezők értékéről. A agyar szabályozásból ne látszik, hogy 13
az adott radon-koncentráció adott területen ilyen sugárterhelésnek felel eg. Az se világos, ilyen tényezőket kell figyelebe venni a sugárterhelés becslése folyaán. II.1.3. A radon keletkezése és jellezői A terészetes környezetünkben jelenlévő radon a talajokban és a kőzetekben található rádiutól szárazik. A terészetben előforduló háro radioaktív bolási sor indegyikében szerepel a radon neesgáz egy-egy izotópja: radon ( 222 Rn), toron ( 220 Rn) és aktinon ( 219 Rn). Ezek tulajdonságainak összefoglalását tartalazza a 2. táblázat. 2. táblázat. A bolási sorok radon izotópokkal kapcsolatos jellezői [KO-87]. Bolási sor Urán Tóriu Aktíniu Töegszá kód 4n+2 4n 4n+3 Kiindulási ele és 238 U 232 Th 235 U felezési ideje 4,5 10 9 év 1,39 10 10 év 7,3 10 8 év Rádiu anyaele 226 Ra 224 Ra 223 Ra és felezési ideje 1622 év 3.64 nap 11.4 nap Radon leányele 222 Rn (radon) 220 Rn (toron) 219 Rn (aktion) és felezési ideje 3,82 nap 55,6 s 3,9 s Potenciális alfaenergia a rövidéletű bolási sorban 19,2 Me /ato 20,9 Me /ato 20,8 Me /ato Stabil végag 206 Pb 208 Pb 207 Pb Az aktion ne eredényez jelentős sugárterhelést, ert a terészetben az 235 U koncentrációja kicsi (a terészetes urán 0.71%-a), illetve annyira rövid a felezési ideje (3.9 s), hogy nagy része ár a keletkezés helyén 14
elbolik. Így csekély hányada kerül a légtérbe. A radon 220-as izotópját (toron) két angol tudós R. B. Owens és E. Rutherford fedezte fel 1899-ben. A toron által okozott egészségügyi probléa sokkal kevésbé kiterjedt és általában könnyebben kezelhető. A rövid, 55,6 ásodperces felezési idő iatt ne jut el a keletkezési helyétől nagyobb távolságokra, így a zárt terekben való feldúsulása is sokkal ritkábban fordul elő. Ha a talaj, a kőzet, vagy az építőanyag 232 Th koncentrációja nagy, akkor az eredényezhet jelentősebb dózisterhelést. A 222 Rn-t Halle-ban Friderich E. Dorn néet kéikus fedezte fel 1900- ban, aelyet a rádiu bolásterékeként (rádiu eanáció) nevezett eg. 1908-ban Rasay és Gray is izolálta. Ők nitonnak nevezték el. Ezt az izotópot 1923 óta nevezik radonnak. A radon neesgáz, színtelen, szagtalan. Rendszáa 82, olvadáspontja -71º, forráspontja - 62º. Különféle szerves vegyületekben és vízben oldódik. Szilárd és folyékony halazállapotban foszforeszkál radioaktivitása iatt. A 222 Rn felezési ideje 3.82 nap, a földkéregből laza talaj esetén 1-2 élységből feláraolhat, sőt előfordulhat, hogy jóval élyebbről is az eber közvetlen közelébe juthat [KA-96, KA-00]. A radon instabil ele, nincs stabil izotópja. Bolása alfa-bolás. Leányeleei sorozatos bolások eredényeként jönnek létre. Ezek szintén radioaktívak. A rövid élettartaú radioaktív izotópok, ún. bolásterékek különböző felezési idejű alfa-, béta- és gaa-sugárzók. A 222 Rn az 238 U bolási sorában található 226 Ra leányelee. Az 238 U bolási sora látható a 3. ábrán. 3. ábra. Az 238 U bolási sora 15
A radon közvetlenül a kőzetekben, valaint a talajban található rádiuból keletkezik. Ezért annak ennyiségét elsősorban az anyag 226 Ra aktivitáskoncentrációja határozza eg [KI-03]. A 222 Rn a 226 Ra ból alfa-sugárzással keletkezik, ennek séája a következő: 226 88 Ra 222 86 Rn + 4 2 He + (γ), ahol 4 2 He = alfa részecske, ely kilép a rádiu atoagjából, γ = a bolást kísérő gaa-sugárzás. A kőzetekben és a talajokban lévő rádiuatook a szilárd anyagokba épülnek be. A rádiuatookból keletkező radon csak akkor tud a nagyobb földtani terekbe vagy a felszínre jutni, ha ki tud lépni a szilárd anyagból a talaj szecséi és a kristályok pórusai közé. Az alfa-bolás alkalával keletkező radon ato visszalökődik az energia- és a lendület-egaradás törvényének egfelelően. Az ilyen visszalökődő radon ato kinetikus energiája 86 ke, átlagos úthossza levegőben 63 µ, vízben 100 n, íg kőzetszecsékben - azok fajtájától függően - 20-70 n. A rádiuatook vagy a kőzetszecsék térfogatában vagy a szecsék felületén helyezkednek el. A radon ato vagy egy kőzetszecsében vagy a szecsék közötti pórustérben áll eg attól függően, hogy a rádiuato hogyan helyezkedik el, illetve a visszalökődés iránya ilyen. Általában azoknak a radon atooknak sikerül a pórustérbe kilökődniük, aelyek a szecse felületéhez közel vannak és a rádiuato a szecse térfogatában van. De az is előfordul, hogy azokból a rádiuatookból kilépő radon atooknak is csekély része jut a pórustérbe, aelyek a szecsefelülethez közel, vagy a szecsefelületen helyezkednek el. Ha a pórusteret gáz tölti ki, akkor nagy a valószínűsége annak, hogy a pórustérbe kijutó radon ato egy szeközti szecsében nyelődik el. Ha viszont a pórusteret legalább részben víz tölti ki, akkor a radon atook nagy 16
valószínűséggel a pórustérben lévő pórusvízben állnak eg, ahonnan diffúzióval könnyen kijuthatnak a pórusgáz fázisba. A radon atook pórustérbe való kijutását szelélteti az 4. ábra. Ra Rn szecse levegő direkt visszalökődés szecse víz kioldódás vízzel visszalökődés vízbe szecse pórustérfogat 4. ábra. A 222 Rn-atook kiszabadulása a kőzetszecsékből a pórustérbe [KI-03]. A pórustérbe kijutott, és a kristályokban keletkezett összes radon atook hányadosa az ún. radonkibocsátási tényező. Ezt a hányadost az alábbiak befolyásolják: a rádiu atook elhelyezkedése a szecsék felületén és a szecsék térfogatában, a kőzet víztelítettsége (a pórustér ennyire töltött vízzel), illetve a kőzet szecseéret-eloszlása. A fentiekből következik, hogy a talajok, a kőzetek radonkibocsátási tényezője nagyon eltérhet egyástól. II.1.4. A radon és leányeleeinek egészségügyi hatásai Régóta vizsgálják a radon és leányeleeinek belégzéséből adódó sugárterhelés egészségkárosító hatását. Szén- és uránbányászok körében végzett epideiológiai vizsgálatok bebizonyították, hogy nagyobb sugárterhelés esetén a tüdőrák kialakulásának valószínűsége arányos a sugárterhelés értékével. A lakosság körében végzett hasonló vizsgálatok is ilyen eredényt utattak 17
[BE-88]. A belélegzett radon nagy része kilégzésre kerül, csak egy kicsi hányada bolik el a tüdőben. Ezzel szeben a leányeleek kötődnek a levegőben lévő aeroszol részecskékhez, így belélegezve azokat jelentős ennyiségben aradnak a tüdőben, lerakódva annak felületére. Tovább bolanak, ezáltal roncsolják a hásejteket. Az aeroszolok lerakódása a tüdőben függ a éretüktől, így az elnyelt dózis különböző értékű a tüdő ás-ás területein. A leírtakból is látszik, hogy a szervezetre elsősorban ne a radon, hane annak leányterékei a veszélyesebbek [A-00]. A terészetes eredetű háttérsugárzás okozta lakossági átlag sugárterhelés 1/3-a külső, 2/3-a belső sugárterhelésként jelentkezik. Az 1.55 Sv/év belső sugárterhelés két fontos besugárzási útvonalon jön létre. Belégzés által a 0.8 része és a táplálékláncon a 0.2 része jut a szervezetbe. Ha a becslést csak a környezeti radonra (és rádiura) vonatkoztatjuk, akkor a belégzési útvonal legalább tízszer olyan súllyal szerepel, int a táplálkozási, aelybe az ivóvíz-fogyasztás is beletartozik. A hazánkban jelenleg érvényben lévő MSZ 62/1-1989 száú szabványban [MSZ 62] lenyeléssel a szervezetbe kerülő 222 Rn és a rövid életidejű leányeleek ennyiségére vonatkozóan ég nincs érvényes korlát. A szabványban a 226 Ra eberi szervezetbe való kerülésére vonatkozóan az éves felvételi korlát (ÉFEK) értéke a lakosságra 7 10 3 B. Ivóvizekre átlagos 43 B/l-es 226 Ra-tartalat [SZE-99] és 730 liter/év-es szeélyenkénti vízfogyasztást feltételezve az éves felvétel 31.4 B 226 Ra-ra, ai az ÉFEK-nek indössze a 0.4%-a. A WHO 1993. évi ajánlása szerint [WHO-93] az a víz alkalas eberi fogyasztásra, elynek a fogyasztásából eredő lekötött effektív dózis évente ne haladja eg a 0.1 Sv értéket, ai a terészetes forrásokból szárazó átlagos évi sugárterhelés integy 5%-a. Az elfogyasztott vizekben a 226 Ra, valaint a terészetes urán jelentheti azokat az izotópokat, aelyeket a fenti értékelésnél célszerű figyelebe venni. 18
A WHO ajánlás szerinti 0.1 Sv lekötött effektív dózist, napi 2 liter vízfogyasztást alapul véve 623 B/l 226 Ra aktivitáskoncentráció eríti ki. Az eberiséget érő ionizáló sugárzás biológiai hatásainak vizsgálata napjainkban is folyik. Újabb kísérletek, epideiológiai tanulányok és odellszáolások eredényeinek a fényében újra és újra ódosítják a sugáregészségügyi ajánlásokat, és a ódosítások tendenciája a felső korlátok csökkentését utatja [KÁ-06]. II.1.5. A radon elleni védekezés A radon a talajból, a felszín alatti, valaint a felszíni vizekből bekerül a légtérbe. Itt transzportját a légáralásokkal való advekció, illetve a keveredési diffúzió befolyásolja. Ezek eredényeként aktivitáskoncentrációja a felszín közelében indössze 10-20 B/ 3, íg a talajgázé ennek 1000-szerese is lehet. Több érés eredénye azt utatja, hogy napszaknak egfelelően is változik a külső levegő Rn-koncentrációja a talajfelszíntől száított 1-2 agasságban. Nappal a talajfelszín a levegőhöz képest jobban felelegszik, így a hőkonvekciós áraok nagyobbak, ezért a radonkoncentráció kisebbnek adódik, int éjszaka. A lakásokban viszont - ivel azok zárt térnek inősülnek - feldúsulhat a radon, ezért is érni kell a radonkoncentrációt. Minden esetben javasolt a bőséges szellőztetés, a repedések és nyílások betöése, szigetelése. Magyarországon a egengedett radonkoncentráció a lakásokban 1 kb/ 3. Aennyiben ez az érték eelkedik, úgy bonyolultabb ódszerekkel védekezni kell a agasabb radonsugárzás ellen. Ennek több lehetősége van. Ezek közül egelítek kettőt. Pl. olyan eljárás vagy berendezés alkalazása, aely közvetlenül az épület alatt csökkenti a levegő nyoását. Ez történhet úgy, hogy az épület legalsó padlózatán csövet vezetnek át, aelyet azután falon vagy tetőn át a szabad levegőbe vezetnek tovább. A fal közelében, vagy inkább a falon kívül ventillátor szívja ki a levegőt a talaj épület alatti legfelső rétegéből. Attól 19
függően, hogy ilyen az épület alapjának kiképzése szükségessé válhat, hogy több ponton szívják a levegőt. Ennek vázlata látható az 5. ábrán. 5. ábra. Az épület alatti nyoás csökkentése. 1. ventillátor, 2. cső, 3. nyoásérő [FI-93] sökkenthető a lakásban, házban a radonszint ún. radonkúttal is. Ebben az esetben 4 élységű kutat fúrnak az épülettől körülbelül 10-60 távolságban, aelyből nagyteljesítényű ventillátor szívja ki a levegőt, ezáltal eglehetősen nagy térfogatban csökken a levegő nyoása. Ezt a egoldást utatja a 6. ábra. fedél cső ventillátor perforáció 6. ábra. Radon-kút [FI-93] 20
Ez a ódszer csak ott alkalazható, ahol az épület környezetében a talaj porózus (például esker). Ennek a ódszernek nagy előnye, hogy az épületek belsejében seiféle beavatkozásra nincs szükség [FI-93]. A légtéri radontartalo érésével úgy külföldön, int Magyarországon nagyon sokan foglalkoztak és foglalkoznak. Hazánkban, az 1970-es években Tóth Árpád kezdett el lakótéri radon vizsgálatokat végezni. Majd az 1980-as években az ATOMKI unkatársai (Paripas et.al., 1987) a radont és bolásterékeit érték lakószobákban. Ők végeztek először éréseket Mátraderecskén, eredényeiket 1994-ben isertették (ásárhelyi et al.). Közben az 1980-as évek végén az ATOMKI és az OSSKI közösen végeztek lakótéri radonéréseket 122 házban nyodetektoros technikával. izsgálták az eredényeket az építőanyag fajtája, a lakások elhelyezkedése (földszint, eelet, pincézetlen, alápincézett) alapján, sőt az évszakok szepontjából is. A RAD labor 1994 óta folyaatosan országszerte éri a lakótéri radonszintet. Magyarországon az utóbbi évtizedekben a KFKI, az ATOMKI, az ELTE Atofizika Tanszéke, az OSSKI és a veszpréi Egyete Radiokéia Tanszéke végez radonéréseket. Barlangok, gyógyfürdők, lakások légterének, vizek radontartalának, lakótéri radonszintek időbeli változásának vizsgálatát végezték el. Ugyancsak foglalkoztak hévizek, karsztvizek, ásványvizek, palackozott ásványvizek radon- és rádiutartalának érésével. Ásott kutakban, fürdőkben vizsgálták a radon transzportját (sige I., Baradács E., Hunyadi I., Hakl. J., ásárhelyi A., 1992-napjainkig) [HÁ-06]. II.2. TÖRTÉNETI ÁTTEKINTÉS II.2.1. Magyarország talajának rétegződése Magyarország területén a földtörténeti ókorban (570-235 illió év) hatalas hegység terült el, aelyet a szaktudoány ariscusi-hegység néven tart száon. Ez a hegységrendszer a földtörténeti ókor végére lepusztult és elsüllyedt. A szilárd kéreg ozgása következtében lesüllyedő variscusi tönköt tengerek öntötték el. A sok illió évig tartó tengeri elöntésből néhol több száz 21