Radon

Radon je součástí přírodní uranové řady U 238. Členy této řady jsou přírodní radionuklidy - prvky, jejichž jádra jsou nestabilní a samovolně se rozpadají na stabilnější prvky. Tomuto říkáme radioaktivní přeměna či radioaktivní rozpad. Radioaktivní přeměna probíhá buď vyzáření částice α (jádra hélia He4 nebo částice β (jeden elektron), čímž vznikají nové radionuklidy. Doba, za kterou se rozpadne právě polovina původního množství radionuklidu, označujeme jako poločas přeměny. Např. uran U238 má poločas přeměny T=4,47 miliard let, radium Ra226 T=1602 let, radon Rn222 T=3,82 dne, polonium Po218 T=3,11 minut.

Radon je plyn bezbarvý, bez zápachu, bez chuti, těžší než vzduch ρ=9,7kgm-3, ve vodě je špatně rozpustný, lépe v organických rozpouštědlech, má tři izotopy, které jsou rovněž radioaktivní a jsou součástí přírodních radioaktivních rozpadových řad. Jedná se o aktinon - Rn219 o T=3,92s rozpadové řady U235, thoron Th220 o T=55,3s z rozpadové řady Th232. S ohledem na jejich krátký poločas přeměny a s tím související migrační délka v pevném prostředí je pro průnik z geologického podloží d objektů významný pouze radon Rn222, který je předmětem měření a hodnocení.

Jaké jsou zdroje radonu?

Podíl radonu na celkovém ozáření lidského organismu je 49 %, přírodní radionuklidy v těle člověka je 9%m záření gama ze Země 17 %, kosmické záření 14 %, lékařské přístroje 11 %, spad Černobylu ?, ostatní 0,13 %.
Jako hlavní zdroj je jednoznačně určeno geologické podloží, Charakter geologického podloží má výrazný vliv na množství uvolňovaného radonu a tím i na stupeň radonového indexu příslušného území. Primárním zdrojem radonu v horninách je U238. uran tvoří samostatné minerály (uraninit, uranové slídy, atd.) nebo je přítomen v horninotvorných minerálech jako biotit, zirkon. Horniny se podle způsobu vzniku dělí na vyvřelé, přeměněné. (metamorfity) a usazené (sedimenty). Obecně lze říci, že v průměru jsou nejvyšší obsahy uranu v horninách vyvřelých (durbachity, žuly) dále v přeměněných (pararuly) a v sedimentárních (pískovce, jílovce). Protože je horninové podloží ČR tvořeno z velké části vyvřelými a přeměněnými horninami, je zřejmé, že podíl přírodní radioaktivity z podloží výrazně přispívá k celkovému ozáření organismu.

Prognózní mapa radonového indexu geologického podloží ČR

Dalším zdrojem je podzemní voda, která proniká puklinami v geologickém podloží. Zde dochází ke kontaminaci a radon v ní obsažený může přispět ke zvýšení celkového množství radonu pronikajícího do stavebního objektu.
Třetím zdrojem radonu uvnitř stavebního objektu jsou stavební materiály, jejichž základem jsou horniny a zeminy s obsahem uranu a následně vznikajícího rádia a radonu. Materiály obvykle nejsou používány v původní formě, ale jsou dále upravovány a v konečné fázi podléhají kontrole, při níž se měří jejich radioaktivita. při distribuci musí její obsah vyhovovat směrné hodnotě dané zákonem. Pokud jsou tyto materiály používány v surové formě - např. písek vzniklý zvětráním durbachitu je použitý na vnitřní omítky, podlahy, pojivo, mohou být v tomto případě zdrojem radonu v místnostech.

Jakým způsobem se radon dostává z geologického podloží do objektů?

Dostává se do difuzí a konvekcí:

Difuze - je jev způsobený tepelným pohybem molekul a atomů plynů, který vede k jejich přemísťování z míst s vyšší koncentrací do míst s nižší koncentrací. Migrace radonu Rn222 závisí na pórovitosti prostředí, uspořádání částic horniny, na nasycenosti pórů kapalinou a na teplotě. Z fyzikální podstaty jevu vyplývá, že vzdálenost i rychlost difuze je velmi malá, okolo cca cm s-1.
Konvekce - je způsobena např. pohybem podzemních vod, tlakovým a teplotním gradientem v geologickém prostředí, uzavřeností či otevřeností geologických struktur. Rychlost transportu radonu konvekcí je o několik řádů vyšší než difuzí. radon v tektonicky porušené hornině může migrovat na vzdálenost několika desítek metrů od zdroje.

Radon a zdraví

Radon se při vdechování neakumuluje v tkáních, ale na jejich povrchu a v převážné míře je vdechován zpět do atmosféry. Protože se jedná o radioaktivní prvek, přeměňuje se samovolně na dceřiné produkty radonu - polonium Po218, olovo Pb214, vizmut Bi214 polonium Po214. Při jejich vzniku dochází k uvolnění ionizujícího záření, které při vdechnutí radonu postihuje jemné vrstvy sliznice dýchacích cest. Usazují se na výstelce dýchacích cest, Po218, Pb214, Bi214 Po214 již pevné látky, posunují se spolu s hlenem k hltanu, kde je hlen spolknut. Při této cestě vysílají záření α a β, které mají ve tkáni krátký dolet, a proto nepostihnou žádné hlouběji uložené buňky tkáně. Vlivem nízké hustoty ionizací (nízké dávky záření), která je charakteristická pro inhalační expozici radonem, jsou ve sliznici postiženy jen ojedinělé buňky, a to poruchou nevedoucí k jejich zničení, ale měnící jejich vlastnosti mutací. Některé takto postižené buňky mohou po opětovném dělení zaniknout, jiné přežívají a může se vytvořit buněčný klon, který je prvním krokem k rozvíjení zhoubného bujení - rakoviny.
Na základě hygienicko-epidemiologické studie provedené v letech 1960-1999 v oblasti středočeského plutonu (příznivé geologické podmínky pro koncentraci radonu) bylo zjištěno zvýšení případů plicní rakoviny, což o 13 % přesahuje očekávaný počet na základě celostátní úmrtnosti. Riziko plicní rakoviny bylo statisticky významně asociováno s expozicí radonu. Odhad koeficientu rizika na jednotku expozice je 0,087, tzn. že při zvýšení expozice o 100 Bqm-3 se riziko rakoviny plic zvyšuje o 8,7 %.
Studie potvrdila, že riziko plicní rakoviny v důsledku expozice radonu v obydlích je nepochybné. Při snížení koncentrace radonu v obydlích o 100 Bqm-3lze očekávat 9% snížení výskytu plicní rakoviny (u nekuřáků dokonce o 13 %). Na základě odhadů vyplývajících ze studie by tak mohlo předejít přibližně 550 výskytům rakovin plic ročně.

Faktory ovlivňující migraci radonu

  • propustnost hornin a půd - propustnost půdy silně souvisí s migračními schopnostmi radonu. Průměrná hodnota OAR je vyšší v horninách s nízkým zastoupením jemnozrnných částic (tedy v horninách lépe propustných). Vlivem převažujícího subhorizontálního uspořádání zrn minerálů je obvykle vertikální propustnost nižší než horizontální, což může vést k migraci radonu prouděním do značné vzdálenosti od původního zdroje. Horniny se zvýšenou propustností (např. písky a štěrky) slouží jako bezproblémová cesta pro radon. Horniny se sníženou propustností (jíly) mohou migraci radonu zabránit, případně vytvořit radonovou bariéru, pod níž se bude radon hromadit.
  • teplota atmosféry a půdy, tlak vzduchu, srážky, rychlost větru - způsobují sezónní i krátkodobé variace OAR
  • tektonické porušení hornin - zlomy, mylonitizovaná pásma vytvářejí přirozenou cestu pro pronikání radonu k povrchu
  • vlhkost půdy, vertikální profil hornin, homogenita, nasycenost či nenasycenost horninového prostředí mineralizovanou vodou, atd.

Princip měření radonu

Je detekce ionizujícího záření. Částice α a β, které vznikají při radioaktivních přeměnách, vyvolávají ve speciálních látkách elektrický náboj nebo světelné jevy, které jsou zachycovány citlivým detektorem. Podle typu detektorů (polovodičové, stopové, termoluminiscenční, scintilační) ve spojení s vhodným zesilovačem měří energii záření, počet záblesků vznikající v detekční látce. Výstupem je OAR v Bqm-3