Měření radonu - Radon

Vědecké poznatky o radonu

Rodina Curie

Většina prvků vyskytujících se v horninách a zeminách jsou prvky stabilními. V přírodě se však vyskytují i prvky radioaktivní, které se samovolně rozpadají na prvky stabilnější. Tento jev se nazývá radioaktivní přeměna. Z hlediska dopadu na lidské zdraví mají největší význam především izotopy rádia 226Ra, thoria 232Th a draslíku 40K, včetně jejich přeměnových řad. V interiérech budov přírodní radionuklidy zatěžují člověka dominantně prostřednictvím vdechovaného radonu, jeho produktů přeměny a složkou zevní expozice (záření gama), které se uvolňuje při přeměně radia ve stavebních materiálech.

První dopady účinku radonu byly pozorovány v souvislosti s těžbou rud v Krušných horách, která se rozvíjela od druhé poloviny 15. století. Agricola ve svém díle De Re Metallica (1556) popisuje mezi horníky vysokou úmrtnost na nezvyklé plicní choroby.

V roce 1789 německý chemik Martin Klaproth poprvé izoloval minerály uranu z krušnohorských dolů. Objev fenoménu radioaktivity uranu byl učiněn francouzským fyzikem Henri Becquerelem v roce 1896. Začíná tak období rozvoje oboru nazývaného jaderná fyzika. V letech 1898 až 1902 asistentka Henri Becquerela Marie Curie Sklodowská a její manžel Pierre objevují radioaktivní prvky polonium a rádium. V thoriové rozpadové řadě objevili roku 1900 Soddy a Rutherford thoron 220Rn. V roce 1901 Friedrich Ernst Dorn objevuje radon 222Rn [Mudd, 2008].

V roce 1901 bylo provedeno první měření koncentrace radonu v ovzduší dolu ve Schneebergu a v Jáchymově. Zjištěny byly velmi vysoké koncentrace 70 – 500 kBq/m3. Začíná se tušit souvislost mezi obsahem radonu v dolech a rakovinou plic. Celých dalších 50 let jsou však všechny pokusy o vysvětlení vzniku rakoviny plic inhalací samotného radonu neúspěšné.

Rentgen plic

V roce 1951 William F. Bale předkládá myšlenku, že příčinou rakoviny plic by mohly být produkty přeměny radonu (Po, Bi, Pb) . Nezávisle na něm k podobnému závěru dochází i F. Běhounek, tím se odstartovala řada studií. V roce 1956 Hultqvist publikuje výsledky prvních měření koncentrace radonu v domech. Jeho studie, která zahrnovala 225 švédských domů, ukázala, že v některých domech, které byly postaveny z lehkého betonu vyrobeného s použitím kamenečných břidlic, jsou vysoké koncentrace radonu. V roce 1960 byly zjištěny vyšší hodnoty dávkového příkonu záření gama v panelových domech (Petřiny, Stochov) postavených ze škvárobetonových panelů vyrobených ze škváry z elektrárny v Rynholci u Nového Strašecí.

Ve výroční zprávě UNSCEAR (United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation) jsou v roce 1977 publikovány výsledky měření radonu v domech v několika zemích. Potvrzuje se rozsáhlá variabilita úrovní radonu v domech, pokrývající rozpětí od několika Bq/m3 až po 100 kBq/m3. V letech 1978 až 1980 byly radiometricky proměřeny téměř všechny domy v Jáchymově a na základě tohoto byla zahájena příprava na celostátní řešení radonové problematiky v domech.

V roce 1987 vychází v tehdejší ČSSR první metodický pokyn hlavního hygienika, ministerstva stavebnictví a ministerstva zdravotnictví s cílem omezit hmotnostní aktivitu rádia ve stavebních výrobcích a stanovit limitní koncentrace radonu v domech. Legislativní proces se postupně vyvíjel až do současné podoby, kdy platí vyhláška Státního úřadu pro jadernou bezpečnost 499/2005 Sb. V roce 1995 vychází ČSN 73 0601 řešící ochranu staveb proti radonu [Jiránek, 2002].

Od roku 1991 vyhláškou (č. 76 Sb.) Ministerstva zdravotnictví České republiky vznikají požadavky na omezování ozáření z radonu a dalších přírodních radionuklidů. Proces vzniku radonu v geologickém podloží je v porovnání s délkou lidského života časově neomezeným jevem. Mateřské prvky radonu, uran i radium, mají natolik dlouhé poločasy přeměny, že se nikdy nedočkáme, aby se horniny „vyzářily“ a tak klesla jejich přírodní radioaktivita. Přírodní radioaktivita proto provází lidstvo po celou dobu existence. Značná část prvků v horninách a zeminách je stabilní povahy, což se nedá říct o přírodních radionuklidech. Jsou to prvky, jejichž jádra nejsou stabilní a samovolně se štěpí na stabilnější prvky. Tento jev, který v přírodě probíhá po celou geologickou historii Země, se nazývá radioaktivní přeměna. Jedním z přírodních radionuklidů, přítomných ve stopovém množství ve všech horninách, je uran (238U). Uran tvoří samostatné minerály např. uraninit, uranové slídy nebo je přítomen v horninotvorných minerálech jako biotit, zirkon a apatit. Jednotlivé skupiny hornin dělené podle způsobu vzniku se liší průměrným obsahem uranu. Obecně lze říci, že v průměru nejvyšší obsahy uranu jsou v horninách vyvřelých (magmatických) např. v durbachitech, či žulách, střední jsou v přeměněných (metamorfovaných) horninách např. pararulách a nejnižší v usazených (sedimentárních) horninách (např. pískovcích a jílovcích).

Charakter geologického podloží má významný vliv na množství uvolňovaného radonu a tím i na radonové riziko příslušného území. Podloží České republiky je z velké části tvořeno právě magmatickými a metamorfovanými horninami. Rozpadem uranu vznikají další prvky s postupně se zvyšující stabilitou jádra. Tyto prvky tvoří tzv. uranovou rozpadovou řadu, jejíž součástí je i radon. Kromě ní existují další rozpadové řady, např. thoriová s výchozím členem 232Th. Radioaktivní přeměna prvku probíhá buďto vyzářením částice α(jádra hélia 4He) nebo částice β (jeden elektron), čímž vznikají nové radionuklidy. Dobu, za kterou se rozpadne právě polovina původního množství radionuklidu, označujeme jako poločas přeměny. Poločasy přeměny radionuklidů v uranové rozpadové řadě se velmi liší, např. poločas rozpadu výchozího členu řady 238U je 4 470 000 000 let, pro 226Ra (radium) je tato hodnota 1 602 let, pro 222Rn (radon) je 3,82 dne, pro 218Po (polonium) je 3,11 minuty a pro 214Po (polonium) je 164 mikrosekund.

Rozklad Uranu

Radon patří do skupiny tzv. vzácných plynů jako neon, argon, krypton a xenon. Je také bez barvy a zápachu, což neusnadňuje identifikaci ve volné přírodě. Téměř nevytváří chemické sloučeniny. Ve vodě je špatně rozpustitelný, v organických látkách se rozpouští poměrně lépe. Tento radioaktivní plyn se při dýchání neakumuluje v lidském těle, nýbrž radioaktivní přeměnou vznikají tzv. dceřiné produkty radonu. Např. 218Po (polonium), 214Pb (olovo), 214Bi (vizmut). Dceřiné produkty radonu mají podstatně kratší poločas rozpadu (řádově v minutách) a jsou na rozdíl od radonu kovové povahy. To znamená, že se v atmosféře absorbují na povrchu prachových částic a aerosolů, které se při vdechování usazují na plicních tkáních a dlouhodobě ozařují organizmus, viz obrázek.

Podíl radonového ozáření na lidském těle je značný. Je obecně známo, že radioaktivní záření může v organizmu vyvolat karcinogenní změny. V případě dlouhodobého působení radonu se může projevit zvýšená četnost výskytu rakoviny plic. Je však velmi obtížné stanovit podíl radonu na vzniku rakoviny. Přesného dávkování radonu se používá při léčebných procedurách. Zdroje radonu jsou dva a to umělé nebo přírodní.

Umělé zdroje jaderného záření zasahují stále více do životního prostředí. K absorbovaným dávkám záření přispívají důlní činnosti, provoz elektráren na fosilní paliva, činnost spojená s palivoenergetickým cyklem radioaktivních surovin. Také k tomu přispívají zkoušky jaderných zbraní, umělá hnojiva, uplatnění radionuklidů v průmyslu, jaderná energetika a lékařská diagnostika.

Přírodní zdroje záření můžeme rozdělit podle původu. Jedním ze zásadních zdrojů je Země. Druhým zdrojem je Vesmír, kosmické záření. Ze Země i z Vesmíru proudí neomezené množství radioaktivního záření. Vztah výsledných účinků radiace přírodního prostředí a umělých zdrojů je závislý na místě a čase. Je zřejmé, že podíl přírodní radioaktivity z geologického podloží má významnou roli v celkovém ozáření organismu. Podle údajů UNSCEAR (United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation) je to až 55 %. Zbylá procenta jsou následkem kosmického záření (26 %), lékařské procedury (18 %) a ostatní (1 %). Zdrojem radonu je také podzemní voda. Pokud je tato voda zdrojem pitné vody, může přispět k celkovému ozáření člověka [Barnet, 1992].