2.1. A radon egy radioaktív nemesgáz
A radon egy színtelen, szagtalan, emberi érzékszervekkel nem érzékelhető, természetes eredetű radioaktív nemesgáz, amely a minket körülvevő környezetben - a talajban, kőzetekben, vizekben és levegőben - egyaránt jelen van. A természetes sugárterhelésünk legnagyobb részt a radon és annak bomlástermékeinek belélegzésétől származik. A radonnak 39 izotópja ismert. A „radon” alatt a legtöbbször a radon elem 222-es tömegszámú izotópját (222Rn) értik. Ez közülük a legstabilabb a 222Rn, amely az 1.622 év felezési idejű Ra-226 (rádium) alfa-bomlásából keletkezik, és a belőle keletkező 222Rn szintén alfa-sugárzás kibocsátásával bomlik tovább. Ezek az izotópok az U-238 (urán) bomlási sorához tartoznak és kb. a bomlási láncolat közepén helyezkednek el. A 222Rn felezési ideje 3,8 nap, ennyi idő alatt csökken az aktivitása a felére, és ennyi ideje van kijutnia a keletkezés helyéről, mielőtt tovább bomlik. A radon különlegessége, hogy a bomlási sorban minden más elem előtte és utána szilárd, egyedül a radon gáz halmazállapotú. Ezért tud megszökni a keletkezés helyéről és felhalmozódni más helyen.
A 222-es mellett a radon 220-as tömegszámú izotópja (220Rn) is megtalálható a környezetünkben. A radon ezen izotópját „toron”-nak szokás nevezni. A toron a szintén természetes eredetű tórium-232 (232Th) bomlási sorába tartozó 224-es tömegszámú rádium-izotóp (224Ra) bomlásának a terméke. A toron mennyisége a környezetünkben általában kisebb és jóval egyenetlenebb eloszlást mutat a zárt terekben. Ez azért van, mert a toron felezési ideje jóval rövidebb, csak 55,6 sec, vagyis kevesebb, mint 1 perc áll rendelkezésére megszökni a keletkezés helyéről és felhalmozódni más helyen. Emiatt az egészségkockázatunk szempontjából kisebb a jelentősége, mint a 222-es tömegszámú radon izotópé.
A radon viselkedését a környezetünkben a fizikai és kémiai tulajdonságai határozzák meg. Mivel gáz halmazállapotú, képes a keletkezés helyéről diffúzióval elmozdulni, így ki tud jutni a szilárd anyagból a levegőbe. Kémiailag a radon a nemesgázok közé tartozik, ezért nem lép kémiai reakcióba a környezetével és így, akadálytalanul, könnyen mozog a környezeti közegekben. A radon, mint említettük egy hosszabb radioaktív bomlási láncolat köztes eleme, a képződése után tovább bomlik szilárd halmazállapotú radioaktív elemre, amely a keletkezését követően rövid időn belül kitapad a környezetében lévő részecskék felületére. A radon a bomlása során egy nagy energiájú alfa-részecskét (egy hélium iont - He2+) bocsát ki, miközben polóniummá (218Po) alakul. A bomlási sor azonban nem áll meg a polóniumnál, hanem tovább folytatódik az ólom (Pb), bizmut (Bi) és újabb polónium (Po) izotópokon keresztül, miközben alfa-, béta- és gamma-sugárzás keletkezik. Ha a radon bomlása a levegőben történik, a keletkező polónium a levegőben lebegő porszemcsék (aeroszolok) felületére tapad ki. A belélegezett porszemcsék pedig kiülepednek a tüdő hörgők falára és a rajtuk lévő izotópok közvetlenül sugarazzák be a tüdő hámsejtjeit. A sugárterhelés legnagyobb részt ily módon a kitapadt radon bomlástermékitől (leányelemeitől) származik és csak kisebb részt a belélegzett radontól és annak a vérbe beoldódott mennyiségétől.
A radon, mivel nemesgáz, a szabadban könnyen eloszlik, ezért csak zárt terekben (helyiségekben) tud számottevő mennyiségben összegyűlni. A helyiségek légterében feldúsuló radon elsődleges forrásai az épület építőanyaga (falazat, aljzat, födém anyaga, stb.), illetve a talaj. Ehhez csak kis mértékben járul hozzá a vezetékes vízben és földgázban lévő radon kidiffundálása a levegőbe, valamint a külső térből a falon, ablakokon keresztül bejutó radon mennyisége. A radon koncentrációja a szabad térben általában 10 Bq/m3 alatti, az épületekben jellemzően kb. 20 és néhány száz Bq/m3 közötti, míg a talajban több tíz kBq/m3 is lehet, a vezetékes ivóvízben a legtöbbször 10 Bq/l alatti.
2.2. A történelmi múlt, a radon felfedezése
Ugyan a radont csak 1900-ban fedezték fel, de a hosszan tartó káros hatását mintegy 300 évvel korábban már leírták. Az 1520-as években Georgius Agricola német orvos és geológus szerint a helyi bányászok körében halálos kimenetelű tüdőbetegségek nagyon gyakoriak voltak.
Paracelsus svájci orvos és tudós a XVI. század elején tanulmányozta a kelet-európai Erz–hegység föld alatt dolgozó bányászait és azt találta, hogy sok bányász tüdőbetegségben halt meg. Arra a következtetésre jutott, hogy a munkások haláláért a bányákban jelen lévő por és gázok voltak a felelősek.
1879-ben két orvos, Harting és Hesse megállapította, hogy a halálozási arány Németországban és Csehszlovákiában dolgozó uránbányászok között a tüdőrákos megbetegedések aránya 75% -os volt. A több mint 10 évet dolgozó német bányászoknál kialakult az ún. Erz-hegyi betegség, amelyet később tüdőrákként azonosítottak. 1921-ben Margaret Uhlig volt az első, aki azt gyanította, hogy a rádium kibocsátása lehet az oka a tüdőrák kialakulásának.
1924-ben Ludewig és Lorenser úgy vélték, a bányászok tüdődaganatát a bányákban lévő radon gáz okozhatja. 1924-1932 között a csehországi Joachimstal és a németországi Schneeberg rádiumbányáiban megfigyelték, hogy gyakoriak a tüdődaganatos megbetegedések. Azt feltételezték, hogy a tüdődaganatok kialakulásának hátterében a radon koncentráció állhat.
Bale (1951) és Harley (1952) voltak az elsők, akik rámutattak arra, hogy a légutakban lerakódott radon bomlástermékek által kibocsátott alfa-sugárzás veszélyes, tüdődaganathoz vezethet.
1956-ban Bale és Shapiro meghatározták a belélegzett, és a tüdőben felgyülemlett radon bomlástemékek által indukált dózist. A radon mérések tehát egyre fontosabbá váltak.
Felhasznált irodalom
George, A C (2008) World History Of Radon Research And Measurement From The Early 1900's To Today AIP (American Institute of Physics) Conference Proceedings 1034, 20
2.3. Korábbi hazai országos radon felmérések
A magyarországi lakások radon-szintjének vizsgálatára korábban két nagyobb volumenű felmérést végeztek. Nikl István, az OSSKI (Országos "Frédéric Joliot-Curie" Sugárbiológiai és Sugáregészségügyi Kutató Intézet) munkatársa, 1993 és 1994 között 998 lakásban végzett egy egyéves időtartamú radon-koncentráció mérést. A felmérés eredménye azt mutatta, hogy a lakásokban mért átlagos radon-koncentráció 128 Bq/m3 volt. A 200 Bq/m3-nél magasabb radon-koncentrációjú épületek aránya 16 % volt és a vizsgált helyszínek 1,5 %-ában mért 600 Bq/m3-nél magasabb radon szintet. Az épület típusok, az emeleti szintek és a lakók arányát figyelembe vevő súlyozott átlag 107 Bq/m3-nek adódott.
Tóth Eszter és munkatársai 1994 és 2004 között 424 település 15°277 földszintes épületének radon-koncentrációját határozták meg. Vizsgálatuk eredményeként kapott átlagos radon-koncentráció érték 133 Bq/m3 volt, 97 Bq/m3-es medián érték mellett. Statisztikai elemzésük alapján a 400 Bq/m3-es szintet meghaladó lakások száma nagyvárosokban 0,5%, közepes méretű városokban kb. 1%, kistelepüléseken 1,6 % volt. Az utóbbi felmérés eredményeit később Minda Mihály és munkatársai geológiai információkkal vetették össze, kapcsolatot teremtve a földtani formációk (talaj- és kőzet típusok) -, mint elsődleges természetes potenciális radon források - és a mért beltéri radon-koncentrációk között. A 2009-ben közzétett elemzésben a várható radon-koncentrációk alapján az ország területét 21 geológiai egységre különítettek el. Ezek közül kiemelkedő radon potenciálú területként azonosították az Északi-középhegység vulkánikus eredetű képződményeit, a Mórágyi- és Velencei-röghegységet és Alföld egy kis, negyedidőszaki üledékes területét.
Az Európai Bizottság (European Commission, EC) Egyesült Kutatási Központjának (Joint Research Center, JRC) Környezeti Radiológiai Monitoring csoportja (Radioactivity Environmental Monitoring, REM) kezdeményezte, hogy készüljenek európai szintű atlaszok, amelyek a környezetünk természetes radioaktivitását mutatják be. Az európai szintű, beltéri radon-koncentrációkat bemutató atlasz létrehozása 2006-ban kezdődött el. Az egységes ábrázolási mód megteremtéséhez Európa területét 10×10 m-es rácshálózattal fedték le. Ebből Magyarország területe 1.036 db cella területén oszlik el bele értve a határvonalon átnyúló cellákat is.
A JRC REM által készített európai atlaszok legutóbbi állapota letölthető kép, kiadvány és on-line térkép formájában az alábbi linken keresztül érhetők el:
https://remon.jrc.ec.europa.eu/About/Atlas-of-Natural-Radiation
A RAD Labor eredményeinek a fentiek szerinti ábrázolása az OKSER 2006. évi jelentéséből származik.
Magyarország beltéri radon-koncentráció térképe 2007-ben
Az új országos beltéri radon felmérést megelőzően összegyűjtésre került az intézet jogelődjei által, hasonló célból végzett vizsgálatok eredményei. Az összegyűjtött eredményekből az alábbi térkép készült 2020-ban.
Felhasznált irodalom
Nikl I., Köteles Gy. (2000) A radon-koncentráció, a környezeti dózis és az eredő sugárterhelés mértéke hazai óvodákban és bölcsődékben. Egészségtudomány, 44, pp. 42-48.
Hámori K., Tóth E., Köteles Gy., Pál L. (2004) A magyarországi lakások radonszintje (1994–2004), Egészségtudomány 48 pp 283-299
2.4. Miért nem állandó a beltéri radon-koncentráció?
A kialakuló beltéri radon-koncentráció nagyságát több, időben akár változó tényező alakítja egyidejűleg. Egyrészt a radon folyamatosan keletkezik a talajban, illetve az építőanyagokban található radioaktív izotópok bomlásakor, másrészt távozik az épület természetes és mesterséges szellőztetésével, pl. a nyílászárók résein keresztül, valamint mennyisége csökken a radioaktív bomlása következtében. Időjárási tényezők is befolyásolják a radon koncentrációt, mint például a légnyomás és páratartalom változása, a csapadék és a szél erőssége. A fentiekből következően a radon szintje napszakos és évszakos változást is mutat. Megfelelő mértékű huzat segítségével a radon szintje gyorsan lecsökkenthető, mivel a külső levegő radon-koncentrációja alacsony.
Fontos szerepe van az ajtók, ablakok szoros vagy hézagos illeszkedésének és a szellőztetés gyakoriságának a helyiségek légcseréjében és ezen keresztül a beltérben kialakuló radon-koncentrációk szempontjából. A kintről jövő alacsonyabb radon-koncentrációjú levegő felhígítja a belsőt. Nem várható magas radon-koncentráció azokban az épületekben, ahol a szellőztetést folyamatosan fenntartják friss levegő bejuttatásával. Tartósan magas radon-koncentráció csak ott alakulhat ki, ahová sok radon jut be, és ahol alacsony a levegő kicserélődési sebessége.
A radon-koncentráció egy épületen belül emeleti szintenként is különbözhet. A radon általában az épület alacsonyabban fekvő helyiségeiben halmozódik fel jelentősebb koncentrációban. A második emelet feletti lakásokban rendszerint nem mérhető magas radon-koncentráció. Ha a ház alatt van pinceszint, akkor a radon elsődlegesen itt dúsul fel és csak kisebb mennyiség jut be a földszinten lévő helyiségek légterébe, de gyakran előfordul az is, hogy a földszinten magasabb radon-koncentráció mérhető, mint alatta a jól szellőző pinceszinten. Külföldi tapasztalatok alapján a magasabban lévő helyiségekben is kialakulhat emelkedett radon szint, ha a radon szabad áramlással fel tud jutni födém áttörési pontok, pl. csővezetékek mentén.
A Magyarországon uralkodó kontinentális éghajlat mellett rendszerint ősszel és télen lehet a legmagasabb, tavasszal alacsonyabb és nyáron a legalacsonyabb átlagos radon szinteket mérni. A nyáron mért átlag érték az őszi átlagérték töredéke is lehet a sokkal gyakoribb és erőteljesebb szellőztetésnek köszönhetően. A napi minimum és maximum értékek között nem ritka a 2-5-szörös különbség.
A rövidebb idejű (3-5 napos) műszeres mérések során szerzett tapasztalat alapján azokban az épületekben, ahol az ajtók és ablakok zárva tartásával a szellőzés minimalizált volt, a levegő radon-koncentrációja egy kezdeti emelkedő szakasz után - általában legfeljebb 3 napon belül - egy kvázi egyensúlyi állapotba jutott és utána már csak ezen érték körül ingadozott. Ez alapján azt mondhatjuk, hogy a rövid idejű radonmérések javasolt minimális időtartama 3 nap lezárt épületek esetén is.
Gyakran tapasztalt jelenség, hogy azon épületekben, amelyek fala salakbetonból készült és/vagy a födémje, aljzata tartalmaz salakfeltöltést, magasabb radon-koncentráció mérhető, mint egy hasonló adottságú, salak nélküli épületben. Ez azzal magyarázható, hogy a salakokban található természetes radioaktív izotópok mennyisége gyakran magasabb, mint az átlagos építőanyagé és ezért több radon szabadul fel belőle.
2.5. Hogyan kerül a radon az épületbe?
A radon a ház helyiségeinek levegőjébe a talajból az aljzaton, valamint a talajfelszín alatti alagsori és szuterén részek falán keresztül és az építőanyagból közvetlenül tud bejutni. A talajfelszín alatti részeknél a radon a szerkezeti anyagok pórusain, illetve repedésein át jut az épületbe. A vezetékes víznek is van radon tartalma. A vízben oldott radon legnagyobb része használat közben (pl. zuhanyzáskor, mosogatáskor), szabad levegővel érintkezve kidiffundál a levegőbe. Egy csekély dózist a vízben oldott radon lenyelésétől is elszenvedünk, azonban ennek mértéke elhanyagolható a belégzésből származó dózishoz képest. Valamekkora radon-koncentrációja a vezetékes földgáznak is van.
Ábra: A radon épületbe jutásának lehetséges útvonalai
Forrás: https://www.elftsv.hu/svonline/docs/V14i2/Hom_V14i2.pdf
A talaj, mint radon forrás
Több tényező is befolyásolja egyszerre azt, hogy a talajból az épületbe mennyi radon jut be. Meghatározó a talaj, illetve a kőzet összetétele, porozitása, radioaktivitása, permeábilitása, nedvesség tartalma. Ezektől függ a talajszemcsék közötti pórustérben kialakuló radon-koncentráció. Egyes talaj típusok (pl. a homokos, löszös talajok) a levegő számára könnyebben átjárhatók, míg a tömörebbek (pl. az agyagos talajok) nehezebben. A két tényező (a pórustérben lévő radon mennyisége és a talaj átjárhatósága a levegő számára) együttesen határozza meg a talaj radon potenciált (másként „geogén radon potenciált, GRP”).
A radon a talajból az épületbe legkönnyebben a nagyobb réseken keresztül (pl. repedések mentén, csővezetékek belépési, fal áttörési pontjánál) szabad áramlással, ún. konvekcióval, a kisebb repedéseken, pórusokon keresztül lassabban, diffúzióval jut be. A diffúzió hajtóereje az épület alatti talaj és a beltéri levegő közötti léghőmérséklet és légnyomáskülönbség. Rendszerint az épületben alacsonyabb légnyomás van, ami egy szívó hatást eredményez a talaj irányából az épület belseje felé.
Felhasznált irodalom:
Homoki Zs., Szigeti Á., Rövid idejű beltéri radon mérések tapasztalatai és javaslat az értékelés módszerére, Sugárvédelem, XIV. 2. pp 1-15 (2021)