12 października, 2014

Radon - radioaktywny gaz z kopalni i piwnic


Skoro jesteśmy już przy pierwiastkach z szeregu uranowo-radowego, warto omówić jeden z częściej występujących w naszym życiu izotopów, a mianowicie radon-222. W przeciwieństwie do większości znanych nam radioizotopów radon jest gazem, w dodatku szlachetnym, czyli niewchodzącym (teoretycznie*) w reakcje chemiczne. Powstaje jako efekt przemian promieniotwórczych radu-226, powstającego w wyniku wieloetapowego rozpadu naturalnego uranu-238, rozpoczynającego uranowo-radowy szereg promieniotwórczy. 
Rad zawarty jest w minimalnych ilościach w związkach uranu, a zatem i w minerałach zawierających uran, czyli m.in. w granicie. Zatem wszędzie, gdzie jest rad, pojawia się od razu radon, zwany kiedyś "emanacją" radu. Dawniej wszystkie izotopy radonu miały swoje osobne nazwy, utworzone od pierwiastków, z których powstały - Rn-222 - „radon”, symbol Rn (z radu-226), Rn-220 – „toron”, symbol Tn (z toru-232) i Rn-219 – „aktynon”, symbol An (z aktynu-227).

Dopiero w 1923 r. nazwę pierwiastka ustalono na „radon", od najtrwalszego izotopu. Spośród 27 izotopów 80 % stanowi radon-222 o czasie połowicznego rozpadu 3,8 doby. Nie jest to długożyciowy izotop, ale przy jego ciągłym powstawaniu stężenie utrzymuje się na względnie stałym poziomie, zwłaszcza że aktywność pochodzi też od krótkożyciowych produktów rozpadu radonu.

https://docplayer.pl/17172256-Wyznaczanie-promieniowania-radonu.html
Radon jest gazem cięższym od powietrza, zatem gromadzi się we wszelkiego rodzaju piwnicach, kopalniach, jaskiniach, szybach itp. Do piwnic przenika z gruntu poprzez różnego rodzaju szczeliny w podłogach i ścianach. Budynki, dzięki efektowi kominowemu (ogrzane powietrze unosi się), działają jak swego rodzaju pompy, zasysając radon z piwnic na wyższe kondygnacje. Również materiały budowlane użyte do budowy ścian nośnych mogą emitować radon, szczególnie jeśli wykonano je z granitu lub różnego rodzaju żużli, zawierających pierwiastki z szeregu uranowo-radowego. O radioaktywności popiołów z elektrowni i elektrociepłowni pisałem osobno - http://promieniowanie.blogspot.com/2015/09/promieniowanie-had-popiou-ec-siekierki.html 


Radon przenika do wód gruntowych oraz cieków wodnych przepływających np. przez kopalnie. Wody radoczynne są stosowane w lecznictwie w wielu polskich uzdrowiskach. Ich działanie opiera się na teorii hormezy radiacyjnej, zakładającej, że niewielkie dawki promieniowania pobudzają procesy naprawcze ludzkiego DNA. W obszarach o podwyższonej zawartości radonu w glebie, która wynika z budowy podłoża skalnego, zaobserwować można również podwyższenie stężenia radonu w wodzie studziennej. Używanie takiej wody prowadzi do zwiększonego narażenia na ten radioaktywny gaz. Poniżej mapa zawartości radu-226 w glebach na terenie Polski, na podstawie której można wstępnie oszacować stężenie radonu:


A jak Polska wygląda na tle innych państw świata?

http://www.przeglepidemiol.pzh.gov.pl/pobierz-artykul?id=2134

W czasach "radowego szaleństwa" używano inhalatorów z radonem jako środka przeciwko chorobom płuc. Promieniowanie alfa z radonu i jego produktów rozpadu zabijało bakterie odpowiedzialne za schorzenia, przez co pacjent odczuwał poprawę, jednak na krótko, gdyż  jednocześnie wywoływało zmiany nowotworowe,. Z kolei specjalne naczynia z uranową polewą, tzw. radium ore revigator, miały nasycać wodę radonem i nadawać jej "cudowne" właściwości. Pamiętajmy, że był to czas, kiedy substancje promieniotwórcze, głównie rad, ale też tor, uran czy radon, uważano za panaceum na wszelkie dolegliwości i stosowano bez opamiętania w medycynie, kosmetyce i różnego rodzaju gadżetach:

https://en.wikipedia.org/wiki/Radium_Ore_Revigator#/media/File:Revigorator.jpg

Inhalatorium radonowe - jedno z kilku na świecie - działało w Polsce w Kowarach, w dawnych kopalniach uranu [LINK]. Prowadzony pod kontrolą proces inhalacji powietrzem zawierającym niewielkie ilości radonu, a do tego wolnym od alergenów, ma działanie podobne do kąpieli w wodach radoczynnych, choć działa głównie na płuca. Więcej informacji na ten temat można znaleźć TUTAJ i TUTAJ.  Obecnie inhalatorium nie działa z powodu zawalenia się chodnika doprowadzającego radon.  Zerknijmy na archiwalne zdjęcia autorstwa Grażyny Rutowskiej ze zbiorów NAC:




Pomimo zastosowania w lecznictwie z radonem należy być ostrożnym. Radon emituje cząstki alfa, przez co stanowi poważne zagrożenie dla zdrowia w przypadku dłuższego narażenia. Zasięg tych cząstek w powietrzu jest niewielki, nie są też w stanie przeniknąć naskórka skóry, lecz w ich zasięg w tkance wynosi ok. 40-50 mikronów, czyli wystarczająco, aby uszkadzać struktury komórkowe, powodując zmiany nowotworowe. W dodatku produkty rozpadu radonu są ciałami stałymi, zatem jeśli akurat dany atom ulegnie rozpadowi w naszych płucach, to jego radioaktywne stałe produkty (polon, ołów, bizmut) osiądą w oskrzelach i pęcherzykach płucnych, napromieniowując je cząstkami alfa, beta oraz kwantami gamma. Przyjmuje się, że radon jest główną przyczyną raka płuc u osób niepalących i drugą z kolei u palaczy. Szerzej na temat wzrostu ryzyka traktuje ten artykuł [LINK]. Dla leniwych zamieszczam najistotniejsze informacje:

Połączenie wyników metaanalizy europejskiej (13 badań), chińskiej (2 badania) i amerykańskiej (7 badań) obejmujących łącznie 11 712 osób z rakiem płuca i 20 962 kontrole, wykazało zależność liniową „dawka - odpowiedź” bez obecności progu, poniżej którego ekspozycja na radon nie niosłaby żadnego ryzyka. Dla traktowanych oddzielnie metaanaliz wzrost dodatkowego ryzyka względnego raka płuca (ERR) na każde 100Bq/m³ wzrostu stężenia radonu, wynosił odpowiednio ERR = 8,4% (95% przedział ufności 3 - 16%), ERR = 13% (95% przedział ufności 1-36%) oraz ERR = 11% (95% przedział ufności 0-28%). Natomiast sumarycznie dla 3 badań zbiorczych oszacowano ERR = 10% (p = 0.007), uzyskując podwojenie wartości po uwzględnieniu czasowej „długoterminowej zmienności stężenia radonu w pomieszczeniach” w każdym z badań. Nie stwierdzono statystycznie znaczących różnic dla płci i wieku oraz w zależności od statusu palenia tytoniu. Statystycznie istotny wzrost ryzyka wykazano również w domach o stężeniu radonu poniżej 200Bq/m³ (poziom referencyjny w wielu krajach) ponadto ryzyko raka płuc było 20% wyższe (95% przedział ufności 3 - 30%) dla osób narażonych na stężenie radonu 100 - 199Bq/m³ w porównaniu do narażonych na stężenie poniżej 100Bq/m³ (poziom zalecany przez Światową Organizację zdrowia -WHO) (2).
[cyt. za Ewa Gawełek, Bogna Drozdzowska, Anna Fuchs RADON JAKO CZYNNIK RYZYKA RAKA PŁUCA [w:] Przegląd epidemiologiczny 2017;71(1): 90-98

Radon wykazuje również działanie synergiczne z paleniem tytoniu, zarówno aktywnym, jak i biernym:

Aktywne palenie tytoniu odpowiada za około 90% zachorowań na raka płuca (3). Badania wykazały synergistyczny wpływ ekspozycji na radon oraz palenia tytoniu na ryzyko rozwoju raka płuca (4). Według EPA w ciągu całego życia ekspozycja na radon na poziomie do 148 Bq/m³ spowoduje rozwój raka płuca u 7 / 1000 niepalących i aż 63 / 1000 palących tytoń (7). Według innych źródeł mieszkanie w domu ze stężeniem radonu 0, 100 lub 800 Bq/m³ jest związane z ryzykiem zgonu z powodu raka płuca dla osoby niepalącej (w wieku 75 lat) odpowiednio 4, 5 i 10 / 1000, porównując do osoby palącej 100, 120, 200 / 1000 (2), co stanowi około 25- krotny wzrost ryzyka. Potwierdzono również synergistyczny efekt ekspozycji środowiskowej na radon oraz palenia biernego (6,9). W jednym z badań łączna ekspozycja na radon (P = 200Bq/m³) oraz palenie bierne (1- 35 lat życia z osobą palącą) w stosunku do nienarażonych na palenie bierne wiązała się ze wzrostem ilorazu szans ryzyka raka płuca z OR = 1:99 do OR = 2:75 (6). [ibidem]

Dawka przyjmowana przez statystycznego mieszkańca Polski od radonu stanowi aż 1/3 łącznej dawki ze wszystkich źródeł naturalnych i sztucznych, zaś licząc tylko naturalne - aż połowę:
https://www.paa.gov.pl/aktualnosc-497-europejski_dzien_radonu.html

Jak zatem możemy przeciwdziałać narażeniu na radon Najprostsze jest po prostu częste wietrzenie pomieszczeń. Jeśli mieszkamy na terenach o podwyższonym stężeniu radonu, trzeba zadbać o uszczelnianie wszelkiego rodzaju szczelin i pęknięć w piwnicach oraz malowanie ścian specjalnymi farbami, tłumiącymi ekshalację z materiałów budowlanych. W przypadku wyraźnie zwiększonej koncentracji radonu niezbędne może być zastosowanie sztucznej wentylacji, usuwającej ten gaz poza budynek. 
Radon jest emitowany również przez wyroby zawierające farbę radową - farbę świecącą w zegarach, zegarkach, kompasach, wskaźnikach lotniczych itp. Pokryta radową farbą skala od radzieckiego rentgenometru DP-63A emituje go tyle, że miernik Pico-Rad, użyty do badań w CLOR, wskazuje aż 50.000 Bq/m3 (dla porównania w moim pokoju 18 Bq/m3 przy średniej dla powietrza 10 Bq/m3). Podobnie wysoka emisja występuje przy innych tego typu wyrobach, zatem nie należy przechowywać ich w miejscach zamieszkania. Zapakowanie w woreczek strunowy nie rozwiązuje sytuacji, gdyż radon pokonuje bez problemu takie zabezpieczenia,  tak samo jak uszczelnienia w zegarkach i zegarach lotniczych. Wysoką przenikliwość radonu można stwierdzić doświadczalnie [LINK].  Co więcej, radon absorbuje się w tworzywach sztucznych, a następnie powoli z nich uwalnia, stąd trudno skutecznie powstrzymać jego wydobywanie się. 

Pomiar radonu w powietrzu jest dość utrudniony z racji jego małego stężenia i niewielkiego zasięgu emitowanych cząstek alfa, ale można dokonać sorpcji na węglu aktywnym i po ok. 48 godzinach przeprowadzić pomiar, zalewając sorbent płynnym scyntylatorem i mierząc powstałe w ten sposób błyski światła (scyntylacje). Poniżej przykładowy detektor tego typu:


Nie jest to oczywiście jedyna metoda pomiaru radonu. Inną jest wykorzystanie detektorów śladowych, czyli specjalnych płytek z tworzywa, na których produkty rozpadu radonu zostawiają niewidoczne gołym okiem ślady. Ekspozycja trwa 3 miesiące. Po wytrawieniu w silnie alkalicznym roztworze ślady są zliczane: pod mikroskopem lub automatycznie.


Można użyć też czujników elektronicznych. Na polskim rynku najpopularniejsze są współpracujące z aplikacją na telefon detektory Airthings Wave [LINK], które oprócz stężenia radonu mierzą także temperaturę i wilgotność, nanosząc te dane na wykres:

 Dostępne są też prostsze czujki z odczytem na wyświetlaczu LCD, np. Corentium Home [LINK]:

Jeśli chcemy szybciej uzyskać wynik, możemy zastosować metodę Markowa, polegającą na zasysaniu powietrza przez specjalny filtr w ciągu 5 minut, a następnie, w odpowiednich odstępach czasowych, prowadzenie pomiarów aktywności produktów rozpadu osadzonych na filtrze. W sposób zautomatyzowany robi to radiometr RGR-11, wykorzystujący tzw. komorę Lucasa:


Temat radonu do niedawna był traktowany po macoszemu, jednak najnowsza nowelizacja Prawa Atomowego zwraca uwagę na problem zagrożenia radonowego.  Zawiera ono nowe regulacje w kwestii ekspozycji na radon. Dotyczą one narażenia w miejscu pracy (art. 23b) oraz w budynkach mieszkalnych (art. 23c). W przypadku miejsc pracy obowiązek pomiaru radonu dotyczy:
  • stanowisk na parterze i w piwnicach budynków stojących na terenach o podwyższonym stężeniu radonu, 
  • stanowisk pracy przy uzdatnianiu wody na tychże terenach,
  • przy pracach pod ziemią - bez względu na rodzaj terenu. 
Jeśli chodzi o budynki mieszkalne, to nabywca lub najemca może zażądać stosownych wyników pomiarów, przeprowadzonych przez akredytowane laboratorium. Przepisu nie stosuje się do wynajmujących nieprowadzących działalności gospodarczej. Więcej w tekście ustawy, m.in. art. 23e mówi o identyfikacji terenów narażonych na radon, którą prowadzi Główny Inspektor Sanitarny - https://www.lexlege.pl/prawo-atomowe/ Niestety na chwilę obecną brak ogólnokrajowego monitoringu radonu. Pewną pomocą może być podane w cytowanym wyżej Atlasie Radiologicznym Polski 2011 stężenie radu-226 w glebie [LINK, s. 35-38], choć oczywiście zawartość radonu w powietrzu zależy nie tylko od ilości radu w podłożu skalnym, ale od budowy geologicznej podłoża, przepuszczalność gruntu i innych czynników, wliczając w to nawet porę roku. 

Temat pomiarów radonu będzie jeszcze poruszany w kolejnych notkach. Tymczasem zapraszam na stronę Zuzanny, która od wielu lat zajmuje się problematyką radonu i z chęcią udzieli dodatkowych informacji - http://rncheck.com/. Polecam stronę firmy Radonova, która niedawno otworzyła swój oddział w Polsce - https://radonova.pl/ 

---------------------------------------------------------
* - Gazy szlachetne (helowce) znane są z tego, że nie tworzą żadnych związków chemicznych, gdyż nie mają wolnych orbitali elektronowych, które mogłyby umożliwić tworzenie wiązań. Jednakże w chwili obecnej udało się wytworzyć związki większości gazów szlachetnych, za wyjątkiem dwóch pierwszych - helu i neonu. Wymagało to użycia bardzo aktywnych reagentów (fluor) i niskich lub wysokich temperatur. Co ciekawe, najbardziej reaktywny okazał się radon, mający największą masę atomową. Znany jest fluorek i chlorek radonu, choć ulegają szybko rozpadowi z racji jego wysokiej radioaktywności. 

2 komentarze:

  1. Swego czasu bardzo dużo czytałem na ten temat. Oglądałem też youtube gdzie naukowcy wypowiadali się na ten temat. Radon jest z pewnością niebezpieczny, ale temat jest stanowczo za dużo rozdmuchany. W ameryce biznes radonowy liczy się w miliardy miliardów i to oto chyba tu chodzi. Strach jest tu dźwignią handlu. Gas ten może być tylko niebezpieczny jeżeli dostaje się do pomieszczeń niewietrzonych. Należy tu dodać, że szpara pod drzwiami do piwnicy, czy komórki to wentylacja.

    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. Zależy jeszcze, jaka piwnica, czy ma okna, wywietrzniki itp. W moim poprzednim domu korytarz był krótki i żadnego okna, długoterminowo wychodziło 70 Bq/m3, zaś w nowym, gdzie korytarz ciągnie się pod całym blokiem i są wejścia ze wszystkich klatek oraz okienka - tylko 40 Bq/m3. Pisałem o tym w recenzji czujki Airthings Wave.
      Radon na pewno stanowi zagrożenie w przypadku wyrobów z farbą radową, zatem najbardziej narażeni będą np. muzealnicy i kolekcjonerzy - jeden zegar lotniczy ma bardzo wysoką emisję, a co dopiero, jak jest ich cała tablica.

      Usuń

Jeśli znajdziesz błąd lub chcesz podzielić się opinią, zapraszam!

[komentarz ukaże się po zatwierdzeniu przez administratora]