A RADONTARTALOM ÉS LEHETSÉGES FORRÁSAINAK ÖSSZEHASONLÍTÁSA MA- GYARORSZÁGI KARSZTOSODÓ KŐZET- BEN KÉPZŐDÖTT KORRÓZIÓS ÉS ERÓ- ZIÓS BARLANGOKBAN

Eötvös Loránd Tudományegyetem Természettudományi Kar

A RADONTARTALOM ÉS LEHETSÉGES FORRÁSAINAK ÖSSZEHASONLÍTÁSA MAGYARORSZÁGI KARSZTOSODÓ KŐZETBEN KÉPZŐDÖTT KORRÓZIÓS ÉS ERÓZIÓS BARLANGOKBAN

Szakdolgozat

Készítette: BEZSENYI ANIKÓ EÖTVÖS LORÁND TUDOMÁNYEGYETEM TERMÉSZETTUDOMÁNYI KAR BIOLÓGIA-KÖRNYEZETTAN SZAK

Témavezető: DR. HORVÁTH ÁKOS EÖTVÖS LORÁND TUDOMÁNYEGYETEM TERMÉSZETTUDOMÁNYI KAR ATOMFIZIKAI TANSZÉK

Budapest, 2006.

Köszönettel tartozom Dr. Kiss Ádámnak, az ELTE Atomfizikai Tanszék vezetőjének, aki lehetőséget adott arra, hogy a szakdolgozatomat a tanszéken írhassam. Szeretném külön megköszönni Dr. Horváth Ákosnak, az ELTE Atomfizikai Tanszék docensének az áldozatos munkáját, amellyel e dolgozat megírását segítette. Továbbá köszönöm Kiss Attilának, a Pálvölgyi-barlang vezetőjének a szakmai tanácsokat, a barlanggal kapcsolatos információkat, és a lehetőséget, hogy a barlangban méréseket végezhettünk. Köszönöm Dr. Szabó Csabának, az ELTE Kőzettan-Geokémiai Tanszék docensének a földtani és kőzettani kérdésekben nyújtott ismereteket. Végül, de nem utolsó sorban köszönöm Kövér Andrásnak a közös munkát, a néha könnyed, néha nehéz perceket és azt, hogy nem kell szégyellnem, ha eltévedek egy turisták számára kiépített barlangban.

TARTALOMJEGYZÉK

BEVEZETÉS…………………………………………………………………………………………..1 I. A RADON ÉS JELENLÉTE A BARLANGOK LÉGTERÉBEN I.1. A RADONRÓL………………………………………………………………………………………….….2 I.1.1. FIZIKAI-KÉMIAI TULAJDONSÁGOK……………………………………….…………………….2 I.1.2. A RADON GEOLÓGIAI EREDETE ÉS MEGJELENÉSE KÖRNYEZETÜNKBEN………………3 I.1.3. A RADON ÉS LEÁNYELEMEI ÉLETTANI HATÁSA………………………………………...…..4 I.1.4. RADONRA VONATKOZÓ NEMZETKÖZI AJÁNLÁSOK ÉS A MAGYARORSZÁGI SZABÁLYOZÁS……………………………………………………………………………………………………..7 I.2. RADON A BARLANGOK LÉGTERÉBEN……………………………………………………………….8 1.2.1. A BEFOGADÓ KŐZET ÉS A BARLANGI SZILÁRD KITÖLTÉSEK SZEREPE A RADONKONCENTRÁCIÓ KIALAKÍTÁSÁBAN………………………………………………………………….8 1.2.2. A VÍZ SZEREPE A RADON-KONCENTRÁCIÓ KIALAKÍTÁSÁBAN…………………………..9 1.2.3. LÉGMOZGÁS A JÁRATOKBAN, A BARLANGOK SZELLŐZÉSE………………….…………..9

II. A VIZSGÁLT BARLANGOK ÉS KELETKEZÉSÜK GEOLÓGIAI ÁTTEKINTÉSE II.1. KORRÓZIÓS ÉS ERÓZIÓS BARLANGOK KELETKEZÉSE KARSZTOSODÓ KŐZETEKBEN..…11 II.1.1. TISZTÁN HÉVIZES OLDÁSSAL KIALAKULÓ BARLANGOK (SÁTORKŐPUSZTAIBARLANG)………………………………………………………………………………………..………13 II.1.2. KEVEREDÉSI KORRÓZIÓ (BUDAI-BARLANGOK)…………………………………..……….14 II.1.3. ERÓZIÓS BARLANGKÉPZŐDÉS (BRADLA-BARLANG)……………………………………..16 II.2. FÖLDTÖRTÉNETI ÁTTEKINTÉS AZ ADOTT TERÜLETEKRŐL…………………………………..17 II.3. A TERÜLETEK FÖLDTANI LEÍRÁSA………………………………………………………...………20 II.3.1. PILIS-HEGYSÉG…………………………………………………………………………...………20 II.3.2. BUDAI-HEGYÉG……………………………………………………………………..……………22 II.3.3. AGGTELEKI KARSZT…………………………………………………………………………….25 II.4. A VIZSGÁLT BARLANGOK KELETKEZÉSE, FELÉPÍTÉSE ÉS GEOLÓGIAI HELYZETE………29 II.4.1. A SÁTORKŐPUSZTAI-BARLANG……………………………………………………………….29 II.4.2. A PÁL-VÖLGYI-BARLANG………………………………………………………………………31 II.4.3. A BARADLA-BARLANG………………………………………………………………………….34

III. A LEVEGŐ RADONTARTALMÁNAK MEGHATÁROZÁSI MÓDSZEREI III.1. SZILÁRDTEST-NYOMDETEKTOROS MÓDSZER………………………………………...………..36 III.2. RAD7 DETEKTOR MŰKÖDÉSE……………………………………………………...………………37 III.3. ALPHA GUARD DETEKTOR MŰKÖDÉSE………………………………………………………….39 III.4. RADONKAMRÁS EXHALÁCIÓ MÉRÉSEK LEÍRÁSA……………………………………………..41

IV. A MÉRÉSI EREDMÉNYEK ÉS DISZKUSSZIÓJUK IV.1. A SÁTORKŐPUSZTAI-BARLANG………………………………………………………..………….43 IV.1.1 A MÉRÉSI EREDMÉNYEK ÁTTEKINTÉSE………………………………………………...…..43 IV.1.2. DISZKUSSZIÓ……………………………………………………………..……………………...44 IV.2. A PÁL-VÖLGYI-BARLANG…………………………………………………………………………..44 IV.2.1. A MINTÁK, MINTAVÉTELI HELYEK LEÍRÁSA……………………………………………...45 IV.2.2. A RADONEXHALÁCIÓS MÉRÉSEK EREDMÉNYEI………………………………………….47 IV.2.3. A BARLANGLEVEGŐ RADONMÉRÉSI EREDMÉNYEI………………………………….…..50 IV.2.4. DISZKUSSZIÓ…………………………………………………………………………………….55 IV.3. A BARADLA-BARLANG……………………………………………………………………...………56 IV.3.1. A RADONEXHALÁCIÓS MÉRÉSEK EREDMÉNYEI………………………………………….56 IV.3.2. A BARLANGLEVEGŐ RADONMÉRÉSI EREDMÉNYEI……………………………...………57 VI.3.3. DISZKUSSZIÓ……………………………………………………………………………...……..59 IV.4. AZ EREDMÉNYEK ÖSSZEHASONLÍTÁSA…………………………………………………...…….59

V. A RADON TÉMAKÖR FELDOLGOZÁSA A KÖZÉPISKOLAI OKTATÁSBAN I. EGYSÉG – AZ OKTATÓCSOMAG BEMUTATÁSA 1. AJÁNLÓ……………………………………………………………………………………………………….62 2. A RADON TÉMAKÖR FELDOLGOZÁSA TANTÁRGYAKBA INTEGRÁLT KÖRNYEZETTAN OKTATÁS ESETÉN……………………………………………………………………………………………...….….63 2.1 KÉMIA…………………………………………………………………………………………………...63 2.1.1. AZ TANANYAG ELSAJÁTÍTÁSÁHOZ, MEGÉRTÉSÉHEZ SZÜKSÉGES TÁRGYI ISMERETEK TÉMAKÖRÖK SZERINT…………………………………………………………………….....63 2.1.2. A TÉMAKÖR, AMELYNEK RÉSZEKÉNT FELDOLGOZHATÓAK A RADONNAL KAPCSOLATOS ISMERETEK …………………………………………………..…………………….……..64 2.1.3. AJÁNLOTT FEJEZETEK ……………………………………………………………………...….64 2.2. FIZIKA…………………………………………………………………………………………………..64 2.2.1. AZ TANANYAG ELSAJÁTÍTÁSÁHOZ, MEGÉRTÉSÉHEZ SZÜKSÉGES TÁRGYI ISMERETEK TÉMAKÖRÖK SZERINT………………………………………...……………………………..….64 2.2.2. A TÉMAKÖR, AMELYNEK RÉSZEKÉNT FELDOLGOZHATÓAK A RADONNAL KAPCSOLATOS ISMERETEK…………………………………………………………………………..…………65 2.2.3. AJÁNLOTT FEJEZETEK ……………………………………………………………………...….65 2.3. BIOLÓGIA, EGÉSZSÉGTAN MODUL………………………………………………………………..65 2.3.1. AZ TANANYAG ELSAJÁTÍTÁSÁHOZ, MEGÉRTÉSÉHEZ SZÜKSÉGES TÁRGYI ISMERETEK TÉMAKÖRÖK SZERINT …………………….………………..………………….……………….65 2.3.2. A TÉMAKÖR, AMELYNEK RÉSZEKÉNT FELDOLGOZHATÓAK A RADONNAL KAPCSOLATOS ISMERETEK…………………………………………………………………………………..…66 2.3.3. AJÁNLOTT FEJEZETEK…………………………………………………………………...……..66 2.4. FÖLDRAJZ…………………...…………………………………………………………………………66

2.4.1. AZ TANANYAG ELSAJÁTÍTÁSÁHOZ, MEGÉRTÉSÉHEZ SZÜKSÉGES TÁRGYI ISMERETEK TÉMAKÖRÖK SZERINT…………………………………………………………………….…….66 2.4.2. A TÉMAKÖR, AMELYNEK RÉSZEKÉNT FELDOLGOZHATÓAK A RADONNAL KAPCSOLATOS ISMERETEK…………………………………………………………………………………..…67 2.4.3. AJÁNLOTT FEJEZETEK……………………………………………………………………...…..67 3. A RADON TÉMAKÖR FELDOLGOZÁSA ÖNÁLLÓ KÖRNYEZETTAN TANTÁRGY OKTATÁSA ESETÉN………………………………………………………………………………………………………..…67 II. EGYSÉG – A RADON 1. BEVEZETÉS………………………………………………………………….……………………………….69 2. FIZIKAI-KÉMIAI TULAJDONSÁGOK……………………………………………………….……………..69 3. HONNAN SZÁRMAZIK A RADON?..............................................................................................................69 4. DOZIMETRIAI ALAPFOGALMAK………………………………………………………………………….71 5. GEOLÓGIAI-TALAJTANI HÁTTÉR………………………………………………………………….……..71 6. MILYEN TERÜLETEKEN SZÁMÍTHATUNK RADON-FELDÚSULÁSRA…...…………………………74 7. RADON AZ ÉPÜLETBEN………………………………………………………………...………………….74 7.1. A LÉGNYOMÁS-KÜLÖNBSÉG A TALAJ ÉS A HÁZ BELSEJE KÖZÖTT…………………….…74 7.2. A LÉGKONDICIONÁLÓ RENDSZER...……………………………………………………………...75 7.3. A HÁZ ALATTI TALAJ, ALAPKŐZET………………………………………………………………75 7.4. AZ ÉPÍTŐANYAG…………………………………………………………………………………...…76 7.5. AZ ÉPÜLETSZERKEZET……………………………………………………………………………...76 7.6. A VÍZ……………………………………………………………………………………………………77 7.7. A FÖLDGÁZ…………………………………………………………………………………………....77 7.8. A LAKÓK VISELKEDÉSE………………………………………………………………………...…..78 7.9. A LEHETSÉGES FORRÁSOK ÖSSZEFOGLALÁSA………………………………………………...78 8.VÉDEKEZÉS, RADONMENTESÍTÉS………………………………………………………………………..79 8.1. IDŐVÉDELEM………………………………………………………………………………………….79 8.2. SZELLŐZTETÉS…………………………………………………………………………….…………79 8.3. REPEDEZÉS-MENTESÍTÉS, SZIGETELÉS……………………………………………………...…..79 8.4. LÉGKONDICIONÁLÁS……………………………………………………………………………..…79 8.5. RADONGYŰJTŐ ZSOMP, ILLETVE CSERÉPALAGCSŐ-RENDSZER……………………..……..79 8.6. RADONKÚT……………………………………………………………………………………………80 8.7. GÁZTALANÍTÁS…………………………………………………………………………………..…..81 8.8. ÉPÜLETTERVEZÉS ÉS VÁSÁRLÁS…………………………………………………………………81 9. ÉLETTANI HATÁSOK, EGÉSZSÉGÜGYI KÖVETKEZMÉNYEK…………………………………….….81 10. A RADON HASZNOSSÁGÁRÓL…………………………………………………………………………..83 10.1. SZÉNDIOXID SZÁRAZFÜRDŐ………………………………………………………………......…83

10.2. BARLANGTERÁPIA………………………………………………...………………………...……..84 10.3. TÖRÉSVONALAK KUTATÁSA………………………………………………………….………….84 10.4. BARLANGKUTATÁS……………………………………………………………………………..….84 10.5. NYOMJELZÉS…………………………………………………………………………………….…..84 III. EGYSÉG - FELADATLAP 1. FELADATLAP…………………………………………………………………………………………...……85 2. MEGOLDÁSOK………………………………………………………………………………………….……92 IV. EGYSÉG – MÓDSZERTANI LEHETŐSÉGEK 1. KISELŐADÁSOK SZERVEZÉSE……………………………………………………………………………94 1.1. ÖNÁLLÓ KÖRNYEZETTAN TANTÁRGY OKTATÁSA ESETÉN…………………………………...94 1.2. TANTÁRGYAKBA INTEGRÁLT KÖRNYEZETTAN OKTATÁS ESETÉN………………………….94 2. PROJEKTMUNKA………………………………………………………………………….…………………95 2.1. ÖNÁLLÓ KÖRNYEZETTAN TANTÁRGY OKTATÁSA ESETÉN…………………………….……..95 2.2. TANTÁRGYAKBA INTEGRÁLT KÖRNYEZETTAN OKTATÁS ESETÉN……………………….…95 3. HÁZI FELADAT, SZORGALMI FELADAT…………………………………………………………………96 3.1. ÖNÁLLÓ KÖRNYEZETTAN TANTÁRGY OKTATÁSA ESETÉN……………………………….…..96 3.2. TANTÁRGYAKBA INTEGRÁLT KÖRNYEZETTAN OKTATÁS ESETÉN……………………….…96 4. CSOPORTMUNKA……………………………………………………………………………………………97 4.1. ÖNÁLLÓ KÖRNYEZETTAN TANTÁRGY OKTATÁSA ESETÉN…………………………………...97 4.2. TANTÁRGYAKBA INTEGRÁLT KÖRNYEZETTAN OKTATÁS ESETÉN……………………….…97 IRODALOMJEGYZÉK………………………………………………...………………………………………98 FÜGGELÉK……………………………………………………………………………………...…………….102

BEVEZETÉS

Az elmúlt 25 évben számtalan tanulmány született a barlangok légterének radonszintvizsgálataival kapcsolatban. A radon aktivitás-koncentráció változásának mérésével sikeresen térképezték fel több barlang levegődinamikáját, sőt járatok addig ismeretlen összeköttetéseit, kapcsolatait. A debreceni ATOMKI kutatói - közöttük Hakl József – többször rendszerezte az évek során felgyűlt ismereteket, és több radonszint-változással kapcsolatos kérdésre választ talált. Sajnos a radon forrásával, esetleg forrásaival kapcsolatban korántsem ilyen gazdag a szakirodalom. Ez a szakdolgozat az ismeretek más alapú osztályozásával próbál közelebb jutni a még megválaszolatlan kérdésekhez. Az eddigi barlangmorfológiai és -szerkezeti összehasonlításokat felhasználva, a hazai karsztbarlangok eredete szerint próbálom meg rendszerezni az ismereteket, új összefüggéseket keresve. A hazai karsztosodó kőzetekben képződött barlangok három alaptípusát hasonlítom össze egy-egy példán keresztül. A tisztán hévizes oldással kialakuló barlangokat a Sátorkőpusztai-barlang, a keveredési korrózióval kialakultakat a Pál-völgyi-barlang, az erróziós barlangokat pedig a Baradla-barlang képviseli a témakörön belül. Az eredet szerinti összehasonlítás egy másik szempontrendszert takar valójában. A képződési különbségeket esetlegesen tükrözhetik a potenciális radonforrások, ugyanis a behordott és a helyben képződő kitöltések aránya változik a barlang kialakulásától függően, és a barlangban megjelenő különböző eredetű vizek is befolyásolhatják a barlangok radonszintjét. A három barlang közül a Pál-völgyi-barlang területéről rendelkezem saját adatokkal. A másik két barlangban Hakl József és munkatársai végeztek méréseket. A Pál-völgyibarlangban 2002 óta folytatunk vizsgálatokat Horváth Ákossal, Papp Botonddal és Kövér Andrással, akikkel közösen róttam újra meg újra a barlang járatait. A méréseket részben a barlangban, részben az ELTE Atomfizikai Tanszéken végeztük.

1

I. A RADON ÉS JELENLÉTE A BARLANGOK LÉGTERÉBEN I.1. A RADONRÓL

I.1.1. FIZIKAI-KÉMIAI TULAJDONSÁGOK A radon színtelen, szagtalan nemesgáz. Fagypontja alá hűtve foszforeszkál előbb sárga, majd narancsos színben. A VIII. oszlop utolsó eleme, azaz a „legnehezebb” a nemesgázok között. A rendszáma 86, standard atomtömege 222,0176 g/mol, forráspontja -62°C, olvadáspontja 71°C. Kémiailag közel inaktív, ami azt jelenti, hogy vegyületet ritkán képez, csupán néhány komplexe és egy fluorid-vegyülete ismert (Chang 1991). Vízoldékony szobahőmérsékleten (deformálható elektronfelhő), szerves vegyületekben azonban sokkal jobban oldódik. A természetben három radioaktív radon-izotóp fordul elő, a 220

Rn (toron) és az

219

Th bomlási sorában, a

Rn (radon), a

Rn (aktinon). A három természetes radioaktív bomlási sor

mindegyikében megjelenik egy-egy izotópja. A 232

222

219

Rn az

235

222

238

Rn az

U bomlási sorában, a

220

Rn a

U bomlási sorában keletkezik. Az izotópok természetes

környezetbeli gyakorisága a felézési idejük függvénye. Az aktinon nem okoz jelentősebb sugárterhelést, mivel felezési ideje nagyon rövid (3,9 s), ezért keletkezési helyén elbomlik, vagy csak elenyésző hányada kerül a légtérbe. A sugárterheléshez való csekély hozzájárulás másik oka, hogy az 235U a természetes urán 0,71%-a csupán, így környezetünkben nem fordul elő számottevő koncentrációban. A toron felezési ideje 55s. Ugyan a tórium nagyobb koncentrációban van jelen a természetben, mint az

235

U, és a toron felezési ideje az aktinon

felezési idejénél egy nagyságrenddel nagyobb, még így is túl rövid az élettartama és ritka izotóp ahhoz, hogy jelentős sugárterhelést okozzon. Jelentősebb dózisterhelést csak akkor okozhat, ha a kőzet, talaj, vagy az építőanyag magas

232

Th-koncentrációjú. A

222

Rn a 3,8

napos felezési idejével a legjelentősebb izotóp. A szűkebb értelemben vett radon név alatt ezt az izotópot értjük. A 3,8 napos felezési idő elegendő ahhoz, hogy ez az izotóp a földkéregből, talajból, építőanyagokból a légtérbe kerüljön, és zárt terekben felhalmozódjon. A természetes ionizáló sugárzások emberi szervezetre gyakorolt biológiai hatásának (dózisnak) 52%-a származik a különböző radon-izotópoktól, és ennek csupán 4%-a a torontól, a fennmaradó 48% a 222-es tömegszámú izotóp hozzájárulása. Tehát a

222

Rn a természetes háttérsugárzás

legfontosabb forrásának tekinthető. (Pálfi et al. 1997)

2

I.1.2. A RADON GEOLÓGIAI EREDETE ÉS MEGJELENÉSE KÖRNYEZETÜNKBEN Mivel a különböző radonizotópok a természetes radioaktív bomlási sorok tagjai, így megjelenésük minden olyan környezetben várható, ahol a bomlási sorok anyaelemei (235U, 238

U, 232Th) előfordulhatnak. Az izotópok felezési ideje és az 235U ritka előfordulása alapján, a

232

Th és az

238

U (1.ábra) érdemel esetünkben nagyobb figyelmet. Az U-Th sor elemei

ásványok alkotói, így a talaj és a különböző kőzetek szinte minden esetben tartalmaznak uránt, tóriumot, vagy rádiumot. Az U-Th sor elemei a leggyakrabban a következő ásványokban fordulnak elő: cirkon (ZrSiO4), monacit (CePO4), xenotim (YPO4), zirkelit [Ca, Fe)(Zr, Ti, U)2O5], allanit [ (Ca, Ce, La)2(Al, Fe3+, Fe2+)3(SiO4xSi2O7xOxOH)] (Burján et al. 2002, Palotai et al. 2005). A radon közvetlenül a kőzetekben és a talajban lévő 226Ra izotópból keletkezik, ezért mennyiségét elsősorban a forrás

226

Ra aktivitás-koncentrációja határozza

meg. A 226Ra alfa-bomlása során keletkezik radon:

A bomlást 3%-ban gamma-sugárzás kíséri. A bomlás során a rádiumtartalmú ásványokból a képződő radon kiléphet a talaj pórusterébe, a kőzetek repedéshálózatába (emanáció). Természetesen a folyamatot több tényező befolyásolja, ezek a következők: a befoglaló közeg sűrűsége,

szemcseméret,

nedvességtartalom, porozitás,

rádium-eloszlás.

A

talajból,

kőzetekből a radon a légtérbe kerülhet (exhaláció). Az exhaláció az emanációhoz hasonlóan több tényezőtől függ. Az exhalációt befolyásolja a pórustér radon-koncentrációja, a talaj / kőzet gázpermeábilitása, nedvességtartalma, a szemcsék méreteloszlása, az emanációs hatékonyság és különböző földrajzi-meteorológiai tényezők (időjárási viszonyok, napszak, évszak, árapály effektus). (Balogh et al. 1994) A légkörben megjelenő radon zárt, rosszul szellőző helyeken felhalmozódhat. Megemelkedett radon-koncentráció alakulhat ki bányákban, alagutakban, fürdőkben, földalatti vasutak folyosóin, barlangokban és gyakran lakóépületekben is. A lakások megemelkedett radon-koncentrációjának forrása nem kizárólagosan a talaj, vagy az alapkőzet, bár e két tényező a lakásokba bejutó radon 60%-áért felelős. Fontos forrásnak tekinthetők a különböző építőanyagok, és néhány esetben a légkör. Bizonyos esetekben az ivóvíz és a földgáz is hozzájárulhat a radontól származó sugárterhelés kialakításához. (Marx 1996) A radon belépésére számtalan lehetőséget nyújt egy lakóépület, az ablakok, ajtók körüli hézagoktól kezdve, az aljzat repedésein át az elektromos és vízvezetékek illesztékéig. A házon belül uralkodó alacsony nyomás elősegíti a radon bejutását a belső térbe. A gáz

3

áramlása a lakásban elsődlegesen a belső és külső légnyomás-különbségtől függ. Télen, a fűtés hatására a nyomáskülönbség kifejezettebbé válik. Ez a mechanizmus elősegíti a radon belépését a lakótérbe a talajgázból.

1. ábra: Az urán-238 radioaktív bomlási sora

I.1.3. A RADON ÉS LEÁNYELEMEI ÉLETTANI HATÁSA A radon élettani hatása nem csak közvetlenül magának a radonnak köszönhető, hanem leányelemeinek. A radonhoz köthető sugárterhelés 98%-át a rövidéletű bomlástermékeinek belégzése okozza. Az 5-7 MeV-es alfa-részecskék hatótávolsága élő szövetben néhányszor 10 µm, így az epidermisz elhalt sejtjei felfogják az alfa-sugárzás jelentős részét. A légköri radon leginkább belélegezve, a tüdőre jelent veszélyt. A leányelemek közül a rövid felezési idejű elemek fontosak, hiszen bomlásukkal ezek okoznak jelentős sugárterhelést a tüdő szöveteiben, így a

214

Po és a

218

Po tekinthető a legfontosabb, és egyben a legveszélyesebb

izotópnak. A tüdő radonhoz kapcsolódó sugárterhelése három forrásból származik. A tüdőben elbomló radon-atomokból keletkező bomlástermékeken kívül a belélegzett levegőben is jelen vannak ezek a leányelemek. A belélegzett leányelemek 90%-a a levegő aeroszolra adszorbeált, a fennmaradó részük szabadon fordul elő. Különösen a kisebb méretű részecskékhez kötött és a részecskékhez nem kötött leányelemek veszélyesek, mert ezek a tüdő mélyebb részeire is lejutnak, ahonnan csak hosszabb idő (órák akár) múlva kerülnek csak ki. Ezzel szemben a belélegzett radon nagy valószínűséggel kilégzésre kerül, csak kb. 3%-a 4

bomlik el a tüdőben. A radon leányelemei között alfa- és béta-sugárzó radionuklidok is vannak. A leányelemek közül azok jelentenek nagyobb kockázatot, amelyek α-részecskét bocsátanak ki bomlásukkor, mivel rövid távolságon (néhányszor 10 µm) adják le hatalmas energiájukat (4-9 MeV) (2.ábra), ezért a szövetekre gyakorolt élettani hatásuk nagyjából húszszorosa a béta-, gamma- vagy röntgensugárzás esetén tapasztaltnak, azaz ugyanakkora dózis húszszor nagyobb hatást vált ki. A belélegzett aeroszol-részecskék megtapadnak a tüdő hörgőinek a falán, és adszorbeált leányelemek besugározzák a hörgőhám érzékeny sejtjeit. A leginkább sugárérzékeny sejtek az osztódó sejtjei, valamint a kiválasztó sejtek. Ezek a sejtek az alfa-sugárzás hatótávolságán belül helyezkednek el. A porszemcsék csak nagyon lassan, néhány óra alatt tisztulnak ki a tüdőből, ez idő alatt a rövidéletű leányelemek - melyeknek felezési ideje általában másodpercekben, 2. ábra. Az alfa-részecskék hatósugara a hörgő (bronchus) felszínén (Az eredeti szövettani kép: http://medstudy. webmd.idv. tw/histo/pic/Histo_17_03_Bronchus-2_2.jpg)

percekben

vagy

napokban mérhető – elbomlanak (Köteles 1994).

Az alfa-részecskék közvetve és közvetlenül is kifejtik hatásukat. Közvetlen hatása eredményeként az a molekula károsodik, amelyben az energiaátadás megtörtént. Károsodhatnak a sejtek enzimrendszereit alkotó molekulák, az örökítő anyag molekulái és a sejtmembrán alkotóelemei. Fehérjék (enzimek) funkcióvesztését már a térszerkezet átalakítása, megbontása is okozhatja, nem feltétlenül szükséges hozzá az elsődleges szerkezet sérülése. Az alfa-részecskék a tüdőszövet vékony rétegeiben kromoszomális sérüléseket előidézve a tüdőrák potenciális okozói lehetnek. Ha a sejt elpusztul a sugárzás hatására, akkor a szervezet pótolja az elveszett sejtet. Valójában a túlélő sejtek jelentenek veszélyt, hiszen átalakulhatnak daganatos sejtté. (Tompa 2005, Köteles 1994) A radioaktív sugárzás a vízben nagy reakcióképességű szabadgyökök keletkezését váltja ki. A létrejövő szabadgyökök tulajdonképpen a sugárzás elnyelt energiáját szállítják tovább a keletkezési helyüktől a sejtekben. A radon, illetve leányelemei hatására krónikus gyulladás léphet fel a tüdőben, hasonló tüneteket okoz a dohányzás, az azbeszt és a porártalom is. Az 5

elhúzódó gyulladás során fokozott a makrofágok és a fehérvérsejtek tevékenysége, ennek következményeként nagy mennyiségben szabadulhat fel aktív oxigén (peroxidációs folyamatok), ami sejtkárosodást okozhat. (Tompa Anna 2005, Szerbin 1994) Mivel a tüdőben az aeroszolok lerakódási helye függ a méretüktől, ezért a tüdő különböző részein más és más az elnyelt dózis. A radon rövidéletű bomlástermékei körülbelül egy óra alatt (esetleg néhány óra alatt) teljesen lebomlanak egy hosszú felezési idejű (21 év)

210

Pb, amely már lényegesen

kisebb sugárterhelést jelent. Bár az ólom mérgező nehézfém, nem jelenik meg makroszkópikus mennyiségben radioaktív bomlás útján. Ma már bizonyított tény, hogy a radon hozzájárul a tüdőrák kialakulásának kockázatához, ennek mértéke azonban még nem tisztázott. Az erre vonatkozó kísérleti adatokat az uránbányászok, szénbányászok körében végzett epidemiológiai vizsgálatok, és állatkísérletek szolgáltatták. A kísérletek eredményei alapján elmondható, hogy nagyobb radon-sugárterhelés esetén a tüdőrák kialakulásának valószínűsége arányos a sugárterhelés mértékével. Svédországi statisztikai elemzések kimutatták, hogy a radon és a dohányzás együtt nagyobb kockázatot jelent, mint külön-külön. Egymást erősítő rákkeltő hatásuk okai ma még részletesen nem ismertek.

A radont a rákos megbetegedések más formáival, és egyéb

betegségek kialakulásával is kapcsolatba hozták, de kielégítően nem sikerült bizonyítani „a radon felelősségét” ezen esetekben, így nemzetközileg kizárólag a tüdőrák kialakulásához való hozzájárulását ismerték el. Felvetődött a radon szerepe például a melanóma, a veserák, és a leukémia kialakulásában (Henshaw at al. 1991, Miles-Cliff 1992). A vizsgálatok kapcsán fény derült arra, hogy a radon a vérben oldódva más szervekbe is eljuthat. A zsírszövetben 16szor jobban oldódik, mint a vérben, így felhalmozódhat a zsírszövetben gazdag szervekben. Ez igaz a vörös csontvelőre is, amelynek zsírtartalma eléri a 40%-ot (Richardson, Eatough és Henshaw 1991). Mindezek ellenére a tudósok úgy gondolják, hogy a radon a tüdőn kívül más szervekre csak igen kis mértékben hat, így nehéz kimutatni az esetleges rákkeltő hatását. (Köteles 1994) A radon az ivóvízben oldott állapotban megtalálható, így az emberi szervezetbe való bejutásának másik lehetősége a vízfogyasztás. Az a kérdés, hogy a radon okoz-e közvetlen egészségkárosodást az emésztőszervrendszeren keresztül, még nem tisztázott kellőképpen. Esetleg hasonló hatás képzelhető el, mint a tüdő esetén, azaz krónikus gyulladás megjelenése, és ezzel a gyomorrák kockázatának növekedése. (Tompa 2005) Ezt azonban kísérletek még nem támasztják alá, és az ivóvíz hozzájárulása a sugárterheléshez is jóval kevesebb, mint a lakóépületek belső légterének. Azonban a magas

222

Rn- és

226

Ra-tartalmú ivóvizek,

6

gyógyvizek fogyasztása következtében jelentékeny belső sugárterhelés érheti a gyomrot és az emésztőrendszert.

I.1.4. RADONRA VONATKOZÓ NEMZETKÖZI AJÁNLÁSOK ÉS A MAGYARORSZÁGI SZABÁLYOZÁS

Az ICRP (International Commission on Radiological Protection) szabályozási irányvonala különbséget tesz munkahely és lakóépület között. Az ajánlott cselekvési szint – amely felett 3

3

be kell avatkozni - radonra lakóépületekben 200 Bq/m , munkahelyeken 1000 Bq/m (6,3 mSv sugárterhelés). A cselekvési szintekből származó évi sugárterhelés becslése átlagosan 7000 (lakóépület) illetve 2000 (munkahely) óra tartózkodási idővel számolva, eltérő dóziskonverziós tényezők alkalmazásával történik, amelyet most nem részletezünk. Az IAEA (International Atomic Energy Agency) a biztonsági szabályzatában (IBSS - International 3

Basic Safety Standards) követve az ICRP ajánlását és irányvonalát 1000 Bq/m -es cselekvési szintet javasol munkahelyre. A sugárterhelés öt egymást követő év átlagában nem haladhatja meg a 20 mSv/évet, illetve egyetlen évben sem az 50 mSv értéket. Az ICRP-hez képest különbség, hogy a dózis becslése során nem a radon, hanem a leányelemek koncentrációját helyezi előtérbe. Az Európai Uniós ajánlás az IBSS-nek megfelelően nem a radonra, hanem a leányelemeire vonatkozóan hozza meg irányelveit. Az évi sugárterhelés becslése az ICRP-nél említettek szerint történik minden esetben, azonban az alkalmazott dóziskonverziós tényezőkben különbségek vannak. (Kávási 2006) Magyarországon az 1996.

ICRP

Cselekvési Szint

Megengedett éves

[Bq/m3]

sugárterhelés [mSv/év]

Munkahely

Lakóház

1000

200

ISBB

1000

EU

-

Magyarország

1000

új:200 régi: 400 -

Munkahely 20 (max 50) 6* 20 (max 50) 20 (max 50) 20 (max 50)

Lakóház 5*

évi

CXVI.

Atomenergiáról

szóló törvény 2000-ben megjelent 16/2000 (VI. 8.) rendelete, és 2003. január 1-ével életbe lépett Egészségügyi Mi-

-

niszter végrehajtási rendelete

új: 10*

tartalmazza a területre vonat-

régi: 20* -

1. táblázat. A magyarországi előírások, az ICRP, IBBS és az

kozó

előírásokat

(Magyar

Közlöny 2000/55.). A végrehajtási

rendelet

cselekvési

Európai Uniós ajánlások (* várható éves sugárterhelés) (Kávási 2006 nyomán)

7

3

szintként éves átlagban 1000 Bq/m –t határoz meg a radon koncentrációjára nézve levegőben. Mind a négy szabályozás a barlangokat, bányákat, fürdőket, egyéb földalatti munkahelyeket veszélyeztetett munkahelyként jelöli meg, így a megengedett sugárterhelés mértéke 20 (max 50) mSv/év. (Kávási 2006) A magyarországi előírások, az ICRP, IBBS és az Európai Uniós ajánlások összehasonlítását az 1. táblázat tartalmazza. Az európai országok radonra vonatkozó cselekvési szintjei eltérőek. A szélső szabályozási 3

értékek 200-3000 Bq/m között változnak. Vannak országok, ahol eltérő cselekvési szintek használatával megkülönböztetik a felszín feletti és felszín alatti munkahelyeket (Svédország, Írország). (Kávási 2006)

I.2. RADON A BARLANGOK LÉGTERÉBEN 1.2.1. A BEFOGADÓ KŐZET ÉS A BARLANGI SZILÁRD KITÖLTÉSEK SZEREPE A RADON-KONCENTRÁCIÓ KIALAKÍTÁSÁBAN Hakl J. 31 magyarországi barlangban végzett nyomdetektoros mérések alapján megállapította, hogy az éves átlagos radon aktivitás-koncentráció a 0,3-20 kBq/m3 tartományba esik (Hakl 1997). Önmagától adódik az a feltételezés, hogy a barlangokra jellemző magas radonszint forrását a járatokat magába foglaló kőzetekben keressük. Ha forrásként tekintünk a befogadó kőzetre, akkor olyan ásványokat kell keresnünk, amelyek tartalmazhatnak uránt, tóriumot, vagy ezek bomlási sorának tagjait. A vizsgált barlangok mészkőben alakultak ki. A mészkő átlagos 226Ra-tartalma 25 Bq/kg, a különböző talajtípusok átlagos

226

Ra-tartalma nagyjából megegyezik ezzel az értékkel. (Dezső-Hakl-Molnár 2001)

Dezső Z. és munkatársai hazai barlangokban végzet laboratóriumi és in situ vizsgálatok során arra a következtetésre jutottak, hogy a mészkő rádiumtartalma és radioaktivitása elenyésző az agyagéhoz képest, amely a barlangi kitöltések döntő hányadát teszi ki általában. Megállapították, hogy az eleve magasabb rádiumtartalmú agyag a felszíni talajokkal összemérhető mértékű exhalációt mutat, továbbá a mészkő exhalációja jelentéktelen mértékű. Méréseik alapján a barlangi radon forrásának a barlangi agyagos kitöltést tekintik, bár ők maguk megjegyzik, hogy több kutató - kötöttük Michael J. (1987) és Burkett C. (1993) ellenkező eredményre jutott. (Dezső-Hakl-Molnár 2001, Dezső Z. 2000)

8

1.2.2. A VÍZ SZEREPE A RADON-KONCENTRÁCIÓ KIALAKÍTÁSÁBAN Hakl J. szerint a barlangok légterében mért radonszintet a barlangi vízfolyások is befolyásolhatják. A Létrási-Vizes-barlang esetében pozitív korrelációt vélt felfedezni egy időszakos forrás vízhozama és a barlangszakasz légterében mérhető radonszint időbeli változásai között. A felszín alatti vizek oldott radontartalma jelentős lehet, így hozzájárulhatnak a barlangi légtér radon-koncentrációjához. (Hakl J. 1997) A karsztvíz többféleképpen befolyásolja a radon mozgását a repedésekben, pórusokban. Egyrészt segíti a radon pórustérbe jutását, másrészt gátolja az exhalációt, mivel a diffúziós hossz vízben nagyjából egy nagyságrenddel kisebb, mint porózus kőzetben. Ezek alapján elképzelhető, hogy az időjárási viszonyok szerepet játszhatnak a radon-koncentráció kialakításában, legalábbis hosszú távú alakításában. Hakl J. (1997) 1991-től 1997-ig a Sátorkőpusztai-barlangban végzett mérései alapján hasonló következtetésre jutott. Az adatsorok összevetése során feltételezte, hogy a kőzet radonkibocsátási tényezője az éves csapadékmennyiség változását tükrözheti a kőzet víztartalmának változásán keresztül. A Baradla-barlang agyagos kitöltésének vizsgálata alátámasztani látszik a víz jelentős szerepét az exhalációban. Dezső Z. és munkatársai megállapították, hogy az effektív diffúziós állandó csökkenése miatt az exhaláció erősen korlátozott nagy víztartalom esetén. (Dezső-HaklMolnár 2001, Dezső Z. 2000) A Gellért-hegy és a József-hegy területén végzett mérések alapján a hévforrások radontartalma 30-600 Bq/l között változott. (Palotai, Mádlné és Horváth Á. 2005) A budapesti hévizek radioaktivitásának vizsgálata felhívta arra a figyelmet, hogy a hévforrások esetenként jelentős mennyiségű radont hozhatnak magukkal, és juttathatnak környezetükbe.

1.2.3. LÉGMOZGÁS A JÁRATOKBAN, A BARLANGOK SZELLŐZÉSE A barlangi huzat az egyik alapvető meghatározója a radon-koncentráció alakulásának. A légmozgást a barlangi és a felszíni levegő hőmérséklet-különbsége eredményezi, irányát és sebességét alapvetően a felszíni hőmérséklet határozza meg. A légnyomás, a szél a hőmérséklethez képest csak kevéssé befolyásolja az áramlást. Ha a hőmérséklet-különbség kicsi, akkor a légmozgás teljesen leállhat. Rosszul szellőző barlangokban a légmozgás hiányának általában morfológiájuknak köszönhető. A függőleges kiterjedésű, mély barlangokban emiatt nagymértékű szén-dioxid-feldúsulás is előfordulhat (Alba Regia,

9

Cserszegtomaji-kútbarlang). A huzat, illetve a légmozgás szempontjából a barlangbejáratok nagyon különbözőek lehetnek. Vízszintes bejáratok esetében télen befelé húzó (normál), nyáron befelé húzó (inverz) és érdemi szellőzésben szerepet nem játszó (mellékbejárat) típusokat különböztethetünk meg. Egymástól távol található bejáratok egymásra nincsenek hatással. A függőleges barlangbejáratok általában hidegebbek, mint a vízszintesek, főleg télen. (Molnár P. 1995) A barlangok radonszintjének évszakos változása régóta ismert jelenség. Barlangonként, sőt barlangszakaszonként változik az évszak és a radon-koncentráció közötti kapcsolat előjele. Egyes barlangokban, illetve barlangszakaszokon nyári maximum mellett téli minimum jelentkezik, máshol éppen ellentétesen jelennek meg a koncentráció szélsőértékei. Hakl J. átfogó kutatásokat végzett Magyarország barlangjaiban (31 barlangot vizsgált) a radonaktivitás-koncentráció térképezésével. Többek között vizsgálta a karsztosodás fokának és a barlang morfológiájának hatását a barlangi levegő radon-koncentrációjára. Eredményeit az alábbiak szerint lehet összefoglalni. Gyengén fejlett repedésrendszerrel jellemezhető barlangoknál nagyfokú napi légáramlás-változások esetén is kevésbé ingadozik a radonkoncentráció, mint erősen töredezett kőzettömegben elhelyezkedő barlangoknál. Véleménye szerint vízszintes helyzetű barlangok esetén a napi átlagos felszíni hőmérséklet függvényében ugrásszerűen változik a napi átlagos radon-koncentráció. Kimutatta, hogy az évszakosan váltakozó irányú légáramlás évszakok szerint változó radon-exhalációt okoz, azaz a barlangban és a felszínen mért radonszintek ellentétesen változnak. Felhívta a figyelmet arra, hogy radonkoncentráció-mérésekkel egy barlangrendszeren belül mikroklimatikus zónák jelenlétét lehet kimutatni, melyeken belül a koncentráció-értékek évszakonként eltérő módon változnak. Ilyen mikroklimatikus zónák jelenlétét mutatta ki a Baradla-barlangban és a Létrási-Vizes-barlangban. Összefüggést vélt felfedezni a felszín alatti légáramlások erőssége és az évi átlagos radon-koncentráció között. Úgy gondolja, hogy a korlátozott légáramlás a radon-koncentráció és az évszakos radonkoncentráció-változás csökkenését eredményezi, ezzel szemben az áramlási feltételek periodikus váltakozása az átlagos radon-koncentrációt növeli (Hakl 1997). Korábban ezzel ellentétes következtetésre jutott Géczy G. (1987), aki az üregekben fellépő áramlások radon-koncentrációt csökkentő hatását feltételezi.

10

II. A VIZSGÁLT BARLANGOK ÉS KELETKEZÉSÜK GEOLÓGIAI ÁTTEKINTÉSE II.1. KORRÓZIÓS ÉS ERÓZIÓS BARLANGOK KELETKEZÉSE KARSZTOSODÓ KŐZETEKBEN

A Föld barlangjainak mintegy 96 %-a valamilyen formában a víz „munkájának” köszönheti létét. A víz oldó (korrózió), illetve koptató (erózió) hatására különféle kőzetekben jöhetnek létre posztgenetikusan barlangok. Korróziós üregek, barlangok vízben oldódó, karsztosodó kőzetekben alakulhatnak ki. A karsztosodás folyamatában meghatározó jelenség a karsztkorrózió, melynek során a kőzet szilárd anyaga oldás során a vizes fázisban jelenik meg, és különböző korróziós formák jelennek meg az átalakuló kőzeten. Karsztosodó kőzet a mészkő, a dolomit, a márga, a kősó és a gipsz. A leggyakrabban mészkőben képződnek korrózós üregek. A jelenség azonban ritkán válaszható el más lepusztulási folyamatoktól. Ugyancsak karsztosodó kőzethez kötődik az eróziós barlangok egyik típusa, az eróziós karsztbarlang. Az eróziós üregképződés esetében a víz nem oldás útján, hanem a szállított hordalék koptató hatása révén alakít ki üregeket, illetve már korábban kialakult üregeket képes tágítani, alakítani. A karsztosodó kőzetek közül ebben az esetben is a mészkőnek van a legnagyobb jelentősége, de létrejöhet eróziós barlang homokkőben, dolomitban, andezitben és más kőzetekben is. (Molnár 1995, Kordos L. et al. 1984) A karsztkorrózió két- vagy háromfázisú heterogén rendszerben megy végbe többféle kémiai reakciósor mentén. A három lehetséges „oldási útvonal” a következő: 1. karbonátos oldás 2. hidrogén-karbonátos oldás 3. savak és más mészagresszív vegyületek okozta mállás. (Borsy et al. 1998) A karbonátos oldás a legkevésbé jelentős a három reakciósorozat közül, és önmagában nem elegendő nagyobb üregek, járatrendszerek formálásához. A mészkő kismértékben oldódik savaktól és mészagresszív vegyületektől mentes, „tiszta” vízben. Egy liter desztillált víz 10-20 mg aragonitot / kalcitot képes feloldani. Az oldódás mértéke a víz hőmérsékletétől és a kőzet kristályszerkezetétől

függ

(Molnár

1995).

A

rendszerben

hőmérséklettől

és

kristályszerkezettől függő kémiai egyensúly alakul ki. Ily módon kevés mészkő oldódik, és a természetes vizek sem tiszták ebben az értelemben. A reakció a következő:

11

A hidrogén-karbonátos oldás során a kalcium-karbonátot a mészagresszív szénsav oldja, amely a szén-dioxid vízben való oldódása során jön létre. A vízben elnyelt szén-dioxid mennyisége meghatározó jelentőségű ezen oldási típus hatékonyságában (Borsy et al. 1998) Szénsavat tartalmazó vízben a karbonátok 40-100-szor jobban oldódnak, mint a „tiszta” vízben. (Molnár 1995)

Az egyenlet azt sugallja, hogy az oldott szén-dioxidtartalom növekedésével egyenes arányban nő az oldható kalcium-karbonát (mészkő) mennyisége, azonban az oldott szén-dioxid egy bizonyos hányada a hidrogén-karbonát oldatban tartásához szükséges. Az egyensúlyi állapot fenntartásához

szükséges

szén-dioxidmennyiség

a

hidrogén-karbonát

növekvő

koncentrációjával fokozottan nő. Ezt a szén-dioxidmennyiséget nevezzük tartozékos, járulékos vagy egyensúlyi szabad szénsavnak. Tehát az összes elnyelt szén-dioxid három formában van jelen az oldatban (karsztvíz). Kötött szénsavként kalcium-hidrogén-karbonát formájában, szabad (járulékos) szénsavként, és a kalcium-karbonátot ténylegesen oldó agresszív szénsavként. Az agresszív szénsav az egyensúly beálltáig visz kalcium-karbonátot oldatba. Ugyanakkora kalcium-karbonátmennyiség feloldásához az oldat hőmérsékletének emelkedésével egyre több járulékos szénsavra van szükség. A szabad szénsav egy része távozhat az oldatból, így az egyensúly eltolódásával kalcium-karbonát csapódik ki. A folyamat során édesvízi mészkő, forrásmészkő, mésztufa vagy a travertin képződik (Borsy at al. 1998) A víz és a vele érintkező légtér szén-dioxidtartalma között egyensúlyi állapot alakul ki. A barlangok légterének szén-dioxidtartalma az atmoszféra szén-dioxidtartalmának 2-20-szorosa, és a karsztvizek nagyságrendekkel több szén-dioxidot tartalmaznak, mint az atmoszférával érintkező természetes vizek. A barlangi levegőben kevesebb szén-dioxid van, mint a talajlevegőben, így a beszivárgó vízzel érintkező légtérben a szén-dioxid parciális nyomása csökken, ezért a gáz egy része a barlangi légtérbe kerül. Ennek a folyamatnak köszönhető egyébként a cseppkőképződés is, mivel az egyensúly eltolódása miatt mész válik ki a barlangba beszivárgó vízből. A barlangi légtér szén-dioxidtartalma több forrásból származik. A legjelentősebb forrása a karsztosodó kőzet feletti talaj (málladék). A talajból diffúzióval jut a barlangjáratokba a repedéseken, hasadékokon vagy akár a kőzet pórusain keresztül. Ezt a folyamatot felerősíti a gáz nagy sűrűsége. Az elnyelt víz, amely a málladéktakarón áthalad szintén sok szén-dioxidot szállít, de származhat szerves anyag bomlásából és mélységi 12

gázexhalációból is. A talajlevegő szén-dioxidtartalma éghajlattól függően 0,04-11,00 % között változik, és a nedves trópusokon a legmagasabb. A légköri levegőben átlagosan 0,03% széndioxid

van.

A

talajban

a

legjelentősebb

forrása

a

mikrofauna,

mikroflóra

élettevékenysége (~ 60%), hasonló nagyságrendben járul hozzá a magas koncentrációhoz a növények légzése (~ 40%), és jelentéktelen forrásnak tekinthető a mállás. A hidrogénkarbonátos oldás a leghatékonyabb formája a korróziónak, és a folyamathoz szükséges széndioxidot nagyrészt a talaj szolgáltatja (Borsy et al.1998). A karsztkorrózió harmadik komponense a mállás. A szénsavon kívül más mészagresszív vegyület is oldja a karsztosodó kőzeteket. Ilyen vegyületek képződnek a talajban a mállási folyamatok során, az élőlények anyagcsere-folyamataiban, a szerves anyagok lebontásakor, és keletkeznek a légköri folyamatok során is. Általában erős vagy gyenge szerves savak (humuszsavak), szulfidok, szulfátok, sók, de az ammónia is ilyen vegyület. (Borsy et al. 1998)

II.1.1. TISZTÁN HÉVIZES OLDÁSSAL KIALAKULÓ BARLANGOK (SÁTORKŐPUSZTAI-BARLANG)

A mélyről feltörő, magas hőmérsékletű hévizek sok oldott kémiai anyagot tartalmaznak, melyeknek megnövekedett oldóképességüket köszönhetik. A hévizek kőzetoldó, üregképző hatásukat háromféle módon fejtik ki. 1, A hévizeknek általában igen magas a szénsavtartalmuk, így közvetlenül oldják a mészkő anyagát. Az oldás annál nagyobb mértékű, minél magasabb a víz szénsavtartalma. A hévizek ezzel a szénsavas oldással képesek hasadékokat kibővíteni, átformálni. 2, A szénsav mellet gyakran tartalmaznak erősebb hatású savakat is, amelyek kémiailag bontják a különböző kőzeteket. Hévizek savas vegyületei között megjelenhet a kénsav, a salétromsav. A kénsav a mészkővel reagálva gipszet képez. Magasabb hőfokon, tehát hévizek esetén ugyanez a reakció anhidritet eredményez, amely a kalcium-szulfát vízmentes módosulata. Az alábbi kémiai egyenlet írja le a két folyamatot:

Tehát a kénsav új ásványok képződése közben támadja meg a hasadékok, üregek falát. 3, Nem csak közvetlen oldás révén tágíthatja a repedéseket, üregeket a melegvíz, hanem közvetett módon is. A kénsav a kőzet mésztartalmát anhidritté alakítja át, amely a gipsz vízmentes módosulata. A hőhatás megszűntével az anhidrit gipszé alakul vízfelvétellel. Ez a folyamat 33 %-os térfogat-növekedéssel jár, így a hajszálrepedésekben megjelenő, majd 13

gipsszé átalakuló anhidrit a kőzetet szétfeszíti, elporlasztja. A hévizes barlangokban gyakori jelenség a kőzetporlódás. Maga a „hőhatás” is hasonló kőzetporladást eredményez. Az aragonit és a kalcit a kalcium-karbonát két módosulata. Az aragonit rombos, a kalcit pedig trigonális kristályszerkezetű. A két módosulat nem csak szerkezetében, hanem a kiválási hőmérsékletben is különbözik. Az aragonit magasabb hőfokon, 30°C felett rakódik le a karsztvízből a pórusokba. A hévízjáratok közelében a kőzet felmelegedik, és aragonit képződik a kőzet szövetében, amely idővel kalcittá alakul. Az átalakulás során a térfogata 8,35 %-al növekszik, így az anhidrithez hasonlóan hozzájárul az üregek bővüléséhez. Az ilyen módon képződő barlangok üregei gyakran szabályos gömb, vagy félgömb alakúak, a járatok általában térben szabálytalanul ágaznak el, és a barlang függőleges kiterjedése meghaladja a vízszintest. További jellegzetes bélyegük a karsztidegen ásványos kitöltés, ásványkiválás (barit, gipsz, fluorit, pirit, lublinit, hidrokvarcit stb.) Ez a barlangtípus általában töréses szerkezetű, kőzethasadék-barlangok átalakulásával fejlődik. A mély kőzethasadékokon keresztül felszálló melegvíz szélesíti, tágítja a tektonikus üregeket. Hévizes barlangok általában mészkőröghegységekben alakulnak ki, a tisztán hévizes oldással kialakuló barlangok ritkák. Tisztán hévizes eredetű barlangnak Magyarországon a Sátorkőpusztai-barlang tekinthető. Közepes méretű barlang, ennél nagyobb méret nem jellemző erre a barlangtípusra. Hévizes kioldás más kőzetben is kialakulhat, például dolomitban. (Kordos et al. 1984)

II.1.2. KEVEREDÉSI KORRÓZIÓ (BUDAI-BARLANGOK)

A keveredési korrózió a leghatékonyabb formája az oldódásos üregképződésnek. Minél nagyobb egy oldat szén-dioxidtartalma, annál jobban oldódik hatására a mészkő. Két különböző egyensúlyi állapotú, illetve szén-dioxid-tartalmú telített karsztvíz keveredésekor a karsztvíz ismét oldóképessé válik. Két eltérő szén-dioxidtartalmú, de azonos hőmérsékletű telített oldat összekeverése után a kapott oldat szén-dioxidtartalama a kiinduló értékek számtani átlaga lesz. (3.ábra) Az egyensúlyi görbe lefutása miatt azonban a keveredés utáni oldott kalcium-karbonátmennyiség oldatban tartásához kevesebb egyensúlyi szénsav szükséges, így egyensúlyi szénsav alakul át agresszív szénsavvá a kevert karsztvízben. A keveredés után az oldatban megjelenő agresszív szénsav további kalcium-karbonátot old kalcium-hidrogén-karbonát (Ca(HCO3)2) formájában. Minél nagyobb a különbség a két keveredő telített oldat kezdeti szén-dioxidtartalma és hőmérséklete között, annál nagyobb keverék oldóképessége. (3.ábra).

14

3. ábra. A karsztvíz szén-dioxidtartalmának megoszlása 100°C-on, és a keveredési korrózió magyarázata (Kraus S. in Molnár P. 1995)

Az eddigiekből következik, hogy a keveredési korróziónak abban a szintben van kiemelkedő jelentősége, ahol a felfelé áramló melegvíz (hévizek), és a felszínről beszivárgó hidegebb csapadékvíz egymással találkozik.

Ilyen keveredési zónában hosszú barlangrendszerek,

hatalmas üregek alakulhatnak ki. A keveredési zónák leginkább kőzetrepedések és hasadékok mentén alakulnak ki, ezért a keveredési korrózióval kialakuló barlangokra a hálózatos járatrendszer jellemző. Természetesen a térbeli szerkezet nem egyenletes, hiszen a kőzetek oldhatóságában és a keveredés intenzitásában különbségek nagy különbségek lehetnek viszonylag kis területen belül is. (Molnár 1995) A tektonikus erők hatására, főleg merev kőzetekben (mészkő, gránit) repedések és hasadékok keletkeznek, melyek több méter szélesek is lehetnek, a mélységük és hosszúságuk akár több száz méter. Ezek a hasadékok sokszor egymást keresztezve haladnak, és bonyolult hasadékrendszert alakítanak ki. Ezeket a hasadékbarlangokat, illetve hasadékbarlangrendszereket a mélyből feltörő víz oldással kitágíthatja, bővítheti, így hozva létre hévizes barlangokat. Illetve a felszínről lejutó vízzel keveredve a feltörő hévizek keveredési korrózióval alakíthatják át keveredési korróziós barlangokká a hasadékbarlangokat. A „legtartósabb” hasadékbarlangok mészkőben alakulnak ki, mivel hosszú ideig nyitottak maradnak. A mészkőnek nincs szilárd málladéka, az oldási maradék is csekély, így nem tudják a hasadékokat elzárni, betömni a barlangba bejutó vízformák. A szénsavtartalmú hévíz, csapadékvíz

kőzetoldó,

üregtágító

hatása

szintén

mészkőben

mutatkozik

meg

a

leglátványosabban, főleg keveredési korrózió esetén. Így a különböző barlangképződési folyamatok egymásra épülése a mészkőterületeket barlangfejlődés szempontjából különösen gazdag területté teszi. (Kordos et al. 1984)

15

A keveredési korrózió által alakított hasadékbarlangokat találunk a Budai-hegységben is. A nagy kiterjedésű vízszintes járatrendszerek elhelyezkedése jelzi az egykori keveredési szintet. A keveredési szint a földtörténet során változott, a Duna bevágódásával egyre mélyebbre szállt. A keveredési szint jelenlegi magasságában is folyik a kőzetüregek tágulása, átalakulása. Ma a Molnár János-barlang helyezkedik el a keveredési zónában, így jelenleg is formálódik a vizek hatása alatt. (Molnár 1995)

II.1.3. ERÓZIÓS BARLANGKÉPZŐDÉS (BRADLA-BARLANG)

A karsztosodó kőzetek repedéseibe, hasadékaiba beszivárgó csapadékvíz, illetve a repedéshálózatban mozgó hideg víz kőzetoldó hatása létrehozhat nagyobb üregeket. Ez a hidegvizes korrózió a korróziós barlangképződés harmadik formája, a hévizes és a keveredési korrózió mellet. Hatását nem lehet elválasztani a beáramló vizek eróziós felszínformáló folyamataitól, hiszen a felszíni vizek mindig szállítanak hordalékanyagot (kavics, homok, iszap), amelyek mechanikai kopást idéznek elő a vízzel érintkező szilárd közegben. A mechanikai koptató, csiszoló hatás gyorsan formálja a felszín alatti vízjáratokat. Az eróziós karsztbarlangok több emeletre tagolódnak. Magyarország barlangjainak jelentős része eróziós karsztbarlang. Általában korróziós karsztvízcsatornák kialakulása zajlik kezdetben az ilyen barlangokban, majd az üregek tágulásával eróziós felszínformálódás veszi át a főszerepet, amely legintenzívebben a felszín alatti folyó áradási időszakában koptatja, csiszolja a kőzetet. Tehát

egy

nemkarsztos

folyamat,

tulajdonképpen

felszín

alatti

mederképződés,

völgybevágódás alakítja a kőzetfelszínt. A járatrendszerbe általában víznyelőkön, karsztforrásokon át nyílik „bejárat”. A megfelelő mennyiségű hordalék fontos feltétele az eróziónak, mivel a mészkő mállástermékei, kőzettörmeléke nem szolgáltat elegendő szilárd anyagot a barlangformáláshoz. Tehát egy nemkarsztos területről eredő felszíni vízfolyás alakíthat ki üregeket, járatokat abban az esetben, ha elegendő mennyiségű hordalékot szállít. (Kordos et al. 1984)

16

II.2. FÖLDTÖRTÉNETI ÁTTEKINTÉS AZ ADOTT TERÜLETEKRŐL

Paleozoikum: A peleozoikum képződményei a tárgyalt területek (Budai-hegység, Pilis-hegység, Aggteleki-karszt) felszíni domborzatának felépítésében alárendelt szerepet játszanak. Ezek tulajdonképpen variszkuszi eredetű maradványok, amelyek a karbon korban lezajlott orogenezis során képződtek. Az alpi orogenezis a triász elejére lepusztult felszínt feldarabolta, és takarós szerkezetbe rendezte a miocénig tartó időszakban, eközben nagyrészt vastag mezozoikumi és kainozoikumi üledék fedte be ezek a kristályos képződményeket. (Martonné 1996) Az Aggtelek-Rudabányai egység egyetlen paleozoikumi képződménye a perkupai anhidrit, amely a permben képződött, és takarós áttolódással került jelenlegi helyére a jura végén. (Seresné 2003) Mezozoikum: A Dunántúli-középhegység fő tömegét alkotó karbonátos kőzetek a mezozoikum során halmozódtak fel a Tethys üledékgyűjtőjében. A Tethys nem volt igazán mély ezen a területen, így sekélyvizű, trópusi környezetben zajlott az üledékképződés. A terület vízborítottsága nem volt egyenletes, bizonyos részek időnként szárazulattá váltak. A jura korszak üledékei a Dunántúli-középhegység jelentős részén hiányzanak, nem képződtek, vagy nyomtalanul lepusztultak. Ebben az időszakban tenger szétnyílása felerősödik, mélymedencék alakulnak ki, a képződmények is mélytengeri környezetet jeleznek, ha egyáltalán megtalálhatók. Az üledékképződés nagyon lassú a mélytengeri részeken, így a jura üledékek hiánya esetleg erre vezethető vissza. (Frisnyák et al. 1988) A jura korszakban a kontinensek területére nagy kiterjedésű epikontinentális tengerek nyomultak be (transzgresszió), így szinte egész Európát epikontinentális tenger borította. A Dunántúli-középhegység déli pereméről a felső-triászban visszahúzódott a tenger, de nagy részét ezután is víz borította, így az üledékképződés tovább folytatódott ezeken a területeken. A tengerelöntés alól kiemelkedett rész karbonátos kőzetén mállási folyamatok indultak meg, felszíne karsztosodott, és a kréta időszak közepére alacsony karsztos tönkfelszínné alakult. A tágabb környezet magmás kőzetein képződött vörös agyagos, laterites mállástermékek (trópusi éghajlat) felhalmozódtak a karsztos felszín töbreiben, mélyedéseiben. További mállási folyamatok eredményeként az összegyűlt hordalék bauxittá alakult. A felső-krétában a Dunántúli-középhegység egésze szárazulattá válik, és a fent említett folyamatok az újonnan felszínre került triász rétegeken is végbemennek. A

17

Dunántúli-középhegységi egység a kréta végén szakad le az Afrikai-lemez pereméről (Frisnyák at al. 1988). Az Aggtelek-Rudabányai egység különböző eredetű takarókból áll, takarós szerkezete a mezozoikumban alakult ki (felső-jura – középsőkréta) (4.ábra). A Vadaróceánág

(a

Tethys

ága)

északi selfjéhez tartozott. A Dunántúli-középhegységnél leírtakhoz 4. ábra. Az Aggtelek-Rudabányai-hegység egyszerűsített földtani térképe (Haas in Seresné 2003)

hasonlóan

a

mezozoikumban uralkodóak a karbonátos kifejlődések. Az alsó-triászban

a

tenger

mélyülése jellemző. A középső-triászban a terrigén anyag beszállítása csökken, a képződött karbonátplatform feldarabolódik a Vardar-óceánág szétnyílása miatt. A felső-triász - jura időszak mélytengeri üledékei (tűzkő-radiolarit) a szétnyílási szakaszról, az alsó- és középsőjura rétegsorok a zajló szubdukciól és a terület szigetív-helyzetéről tanúskodnak. A krétában a Vardar-ág bezáródásával jön létre a gyűrt, takarós szerkezet. Az egységet felépítő takarók a felső-perm és a mezozoikum alatt keletkeztek. A takarók a felső-permi evaporit összletről nyírodtak le, és a kiemelt területekről gravitációsan elcsúsztak. A fő takaróegységek a Szilicei, Mellétei és Tornai takaró. (Seresné 2003) Kainozoikum: A kréta végén és a paleogénben, a Dunántúli-középhegység területén az erős tektonikus mozgások következtében törések, gyűrődések, eltolódások képződtek. Az eocénben még többé-kevésbé egységes tömböt alkotott a középhegység, de a miocénig teljesen feldarabolódott, és tömbönként különböző mértékben süllyedésnek indultak részei. Még az eocén korszakban az előrenyomuló tenger az árkokat elöntötte, ezeken a területeken mészkő és márga települt a felszínre. Az eocén - oligocén határon a középhegység teljes egészében kiemelkedett a tengeri elöntés alól. A szárazulattá vált térszínekről az eocén üledék részben lepusztult. Ahol megmaradt ez az eocén „takaróréteg”, a karsztosodott felszínt, illetve a bauxittelepeket megvédte a lepusztulástól. Az oligocénben újra süllyedni kezdett a terület,

18

ebben az időszakban vastag törmelékes üledék rakódott le a középhegység nagy részén. A miocénben középhegység egyre tagoltabbá vált, az emelkedő részeken fokozódott a lepusztulás. A tektonikus mozgásokat néhol vulkanizmus kísérte (Velencei-hegység, ÉK-i előtér). Ebben az időszakban indult el egy domborzatinverziós folyamat, melynek során az eocénben még hegylábfelszíni helyzetben lévő középhegység a környezete fölé emelkedett. Ezt a jelentős változást a hegységvonulat emelkedése és a környező kristályos masszívumok süllyedése együttesen eredményezte. A felső-miocénben a terület többször megsüllyedt rövididőre, de a tenger előrenyomulása ellenére szárazulat maradt, mivel a környezete jóval gyorsabban és nagyobb mértékben süllyedt. Szárazulatként csupán 100-200 m magasan emelkedett ki a pannóniai beltengerből, ennek az időszaknak emlékei a középhegység peremi részein fennmaradt abráziós teraszok. A pliocénben folytatódott a középhegység kiemelkedése, majd a negyedidőszak során is több száz métert emelkedett még a terület. Ez utóbbi folyamat során a Duna-völgyben 6-8 terasz képződött. A negyedidőszakra erős völgyképződés jellemző, melynek során a medencék kimélyültek és dombsággá tagolódtak a hegylábfelszínek. (Frisnyák et al. 1988) A Északi-középhegység a kárpáti orogén öv és hazánk medencealjzatát alkotó lemeztöredékek határán alakult ki. A mai medencealjzat ebben az időszakban kezdett el süllyedni, a Kárpátok területe pedig emelkedi. E kettősség geomorfológiai inverzióhoz vezetett. A két ellentétesen mozgó terület határán új törésvonalak alakultak ki, amelyek merőlegesek voltak a jórészt variszkuszi eredetű, DNy-ÉK-i irányú törésvonalakra. A törések mentén indult meg a szigetív-vulkanizmus, amely nagyjából 200 km hosszú vulkáni vonulatot eredményezett, egy Belső-kárpáti vulkáni övezetet. A függőleges mozgások a felső-pliocén után is folytatódtak, és a negyedkorban 150-300 m emelkedés mellett, az alföldi területek 50350 m-t süllyedtek. Ennek következtében az Északi-középhegység területén a felszínpusztulás felerősödött. (Frisnyák et al. 1988)

19

II.3. A TERÜLETEK FÖLDTANI LEÍRÁSA

II.3.1. PILIS-HEGYSÉG

A hegység fő tömegét felső-triász dachsteini mészkő (Dachsteini Mészkő F.) alkotja, amely 600 m rétegvastagságú. Ebből az időszakban bitumenes mészkő és dolomit (Fődolomit F.) is képződött mintegy 300-400 m rétegvastagságban. A juraüledékek csak foltokban maradtak meg a hegység ÉNy-i részén, sárgás vagy rózsaszín brachiopodás mészkő (Pisznicei Mészkő F.), agyagmárga, radiolarit és kovás márga (Lókúti Radiolarit F.), breccsás mészkő (Pálihálási Mészkő F.) és ammoniteszes, tűzkőgumós mészkő (Szentivánhegyi Mészkő F.) formájában. (Sásdi 2002) A hegység jelentősen megemelkedett a kréta időszakban, és a kréta végén a felerősödő kéregmozgások hatására rögökre töredezett. Egyes rögök megdőltek, a rétegeik általában észak felé dőlnek. A szárazföldi időszakban a lepusztulás erre a területre is hatott, sokféle mállástermék keletkezett, de kréta kori kőzetet nem találunk. A mállástermékek közül főleg vörös, szárazföldi tarkaagyag, és bauxit halmozódott fel (Kovács 1967, Gyarmati 2002). Alsó-kréta korú a kizárólag felszín alatt található márga (Berzseki Márga F.) (Sásdi 2002). A karbonátos kőzetek karsztosodása szintén erre az időszakra tehető. A paleocén végén a terület süllyedni kezd, és édesvízi medencék alakulnak ki a karsztvíz szintjében, amelyekben kőszén betelepüléseket is tartalmazó bitumenes édesvízi mészkő, vagy édesvízi mészmárga képződik. A terület süllyedésével párhuzamosan előrenyomul az eocén tenger, melynek öbleiben márgarétegek rakódnak le. Ezekből a rétegekből fejlődnek a középső eocén agyagmárgás rétegei. Ezekre tengeri meszes homokkő, majd a felső eocénben Nummulitesekkel és Discocyclinákkal jellemzett nagyforaminiferás mészkő települ (Kovács 1967). Az eocén kori üledékek két kifejlődési típusát különítik el, a középhegységi típust és a budai-hegységi típust. A középhegységi típusnál a triász kőzetekre a középső-eocén szárazföldi összlete (Lencsehegyi F.), majd barnakőszén, édesvízi mészkő és márga települ. Ezt követi agyag, agyagmárga, márga és mészmárga rétegcsoport (Csolnoki Agyagmárga F.), és márga, aleurolit, mészkő, dácittufa, barnaszén, homokkő rétegsor (Tokodi F.). A felsőeocénben a Szépvölgyi Mészkő F. települ. A budai-hegységi típus esetén csak a felső-eocén időszakából találtak üledékeket, amelyben a rétegsort folyóvízi kavics, nummulinás mészkő és bryozoás márga (Szépvölgyi Mészkő F.) alkotja, majd helyenként a Budai Márga F. is megjelenik. A Strázsa-hegy területén csak a homokkő helyenként erősen kovásodott, gyengén 20

limonitosodott rétegei jelennek meg a felszínen, ezt nummuliteszes mészkő roncsai fedik. A homokkő hasadék- és üregkitöltés formájában is megtalálható (Sásdi 2002). A Budai Márga F. az oligocén elején nagyrészt lepusztul a terület kiemelkedése miatt. A kiemelkedést ismét transzgresszió követi. A partszegélyi lepusztulás során képződött a hárshegyi homokkő, amely közvetlenül dolomitra vagy dachsteini mészkőre, esetleg tarkaagyagra települ.

5. ábra. A Pilis-hegység vázlatos földtani térképe 1. Futóhomok 2. Lösz 3. Andezittufa 4. Andezit 5. Felső oligocén rétegek 6. Hárshegyi Homokkő 7. Jura rétegek 8. Dachsteini mészkő 9. Aviculás rétegek 10. Dolomit 11. Bitumenes mészkő 12. Dőlés, csapás (Kovács 1967)

A középső-oligocént a kiscelli agyag képviseli, amely a parttól távolabb rakódott le. A kiscelli agyag alárendelt ezen a területen. A felső-oligocénben ismét emelkedés következett, így sekélytengeri körülmények között képződnek a rétegek. Agyag-, homok- és homokkőrétegek váltakoznak (Kovács 1967). Az oligocén végén kiemelkedés, illetve regresszió következik, így tengeri üledékek már nem képződnek a hegység területén. A miocénben a Dunazug-hegység vulkáni tevékenysége megindul (andezit vulkánosság), amelynek andezittufa, agglomerátum, breccsa és telérek őrzik nyomát. A kiemelkedés következtében indul meg a karsztosodás, a barlangok képződése a hegység erre alkalmas kőzeteiben. A felső-miocén és pliocén időszakból üledékek nem ismertek. A pleisztocénben lösz és futóhomok rakódik le, sok helyen felső-oligocén korú képződményekre, a teraszkavics

21

és az édesvízi mészkő előfordulások is keletkeztek. A holocénből a dachsteini mészkő és a hárshegyi homokkő lepusztulásából származó, elszórtan megjelenő kavics. A patakok homokos, agyagos hordaléka fiatal holocén képződmény (Kovács 1967, Gyarmati 2002). A Pilis-hegység vázlatos földtani felépítése az 5. ábrán látható.

II.3.2. BUDAI-HEGYÉG

A hegység legidősebb felszínen is felismerhető kőzete középső-triász korú. Elképzelhető, hogy a triász rétegek alatt felső-perm rétegek húzódnak (szürke mészkő, dolomit, evaporitok, aleurolit, homokkő és konglomerátum), de ezt csak távolabbi fúrások (tabajdi) alapján valószínűsíthető (Wein 1977). A középső-triászt az akár 1200 m vastagságú diplopórás dolomit képviseli, amely a hegység területén a Budaörsi Dolomit Formációban jelenik meg. A felső-triász rétegek mészkőből és dolomitból állnak, képviselőjük a Mátyáshegyi Formáció, és a Hűvösvölgyben dachsteini mészkő (Gyarmati 2002). A középső-triász végén az egységes középső-triász dolomitrámpa riftesedés miatt feldarabolódik, a Mátyáshegyi F. intraplatform medencéje felnyílik (Korpás 2000/1). Az utóbbi formáció mélyebb tengeri tűzköves kifejlődésű (Wein 1977). A mezozoikum fennmaradó részéből hiányoznak a rétegek. A triász végén elkezdődő és a kréta végéig tartó kiemelkedés eredményeként a terület magas helyzetű szárazulattá alakult, és megindult a kiemelt képződmények lepusztulása. Annak ellenére, hogy a régió más részein megtalálhatók a jura időszak erősen lepusztult maradványai, a Budaihegység területén nem a kiemelkedéssel járó lepusztulási folyamatoknak köszönhető az üledékhézag, hiszen jura vagy kréta korú kőzeteket még lepusztult formában sem találunk. A terület eocén konglomerátuma gyakran tartalmaz a triászrétegekből származó kavicsanyagot, tehát az eocén rétegek közvetlenül a triász rétegekre települtek. Valószínűleg a kiemelkedés miatt a jurarétegek még az eocén transzgresszió előtt lepusztultak. Ezt alátámaszthatja az is, hogy a jura rétegek egyébként is csekély vastagságúak az egész Dunántúli-középhegység területén, így gyorsan lepusztulhattak. A triász rétegek felszínén az egyenetlenségeket a szárazföldi időszak különböző maradványai, nyomai töltik ki (tarkaagyag bauxitos nyomokkal, szárazföldi eredetű törmelék), amelyek kora-kréta - paleocén időszakra tehető, de pontosan nem határozható meg (Kovács 1967). Az eocénben a terület süllyedni kezdett, amely az eocén-tenger benyomulásához vezetett, de a szárazföldi időszak nem azonos időben szűnt meg a hegység minden pontján, hanem dél felé

22

haladva egyre tovább tartott. A hegység legdélebbi részeit az eocén végén érte el a transzgresszió, de még ekkor is maradtak a tengerből kiemelkedő részek. (Kovács 1967)….

6. ábra. A Budai-hegység vázlatos földtani felépítése: 1. triász és eocén kori karsztosodó kőzetek; 2. oligocén kori vízzáró üledéksor; 3. kavicsos üledék a felső miocén-pliocén időszakból; 4. mésztufa felső miocén-pliocén időszakból; 5. mésztufa a pleisztocén korból; 6. kora-holocén folyami üledék; 7. karsztforrás; 8. jelentős barlang. (Sásdi 1992)

A felső-eocénig tartó időszakban sorrendben breccsa, konglomerátum, bauxitos tarkaagyag, barnakőszén (egyes területeken), csökkentsósvízi rétegek, kavics, tarkaagyag (tengeri elöntés) települ a triász rétegekre. Andezitkavics is előfordul, amely a korszakban a régió távolabbi részén működő andezitvulkanizmust jelzi. (Gyarmati 2002) A középső- és felső-eocén fontos ősföldrajzi határa az ún. Budai vonal, amely két eltérő típusú üledékgyűjtőt választ el egymástól (intra- és epikontinentális üledékgyűjtő), és az eocén - oligocén üledékképződés alakulásának meghatározója. A vonaltól délkeletre elhelyezkedő terület „tektonikailag aktív selfperem” volt, és ezen Szépvölgyi Mészkő képződött, később a selfperem gyorsan süllyedt és Budai Márga (pelágikus üledék) települt a Szépvölgyi Mészkőre. (Korpás 2000/1) A vonaltól nyugatra mocsári üledék (széntelepek), délre pedig tengerparti üledékkúp rakódott le. A Szépvölgyi Mészkő F. és a Budai Márga F. már a felső-eocén tengerelöntést jelzi. A selfperemtől és az tengerparti üledékkúppal fedett egység délkeleti előterében egy aktív paleovulkán jelenlétét feltételezik az eocén - oligocén időszakban. A paleovulkán 1500-1600 m magas lehetett, és több nyoma maradt a létezésének. Az eocén és oligocén szelvények telérei, telérrajai, szubvulkáni testei, és a formációk hidrotermális elváltozásai támasztják alá

23

a feltételezést. Az oligocénben képződik a Budai Márgára települő Tardi Agyag F., amely az üledékképző környezet megváltozását jelzi (Paratethys kialakulása). A Budai-vonaltól északnyugatra, nyugatra Hárshegyi Homokkő helyettesíti a Tardi Agyagot, amely litorális, csökkentsósvízi képződmény, és a területtől északra fekvő kiemelt hegységek partmenti lerakódásának tekinthető. (Korpás 2000/1, Wein 1977) A Budai Márga És a Tardi Agyag keletkezési körülményei lényegesen eltérnek egymástól. A Tardi Agyag már partközeli, lagunáris képződmény, amely édesvízi, esetleg kiédesedő vizű környezetben alakult ki. (Wein 1977) Megjelenésekor az addig gyors üledékképződés is lelassul. Alsó szintje még tengeri, de felső szintje már csökkentsósvízi. (Gyarmati 2002) A Hárshegyi Homokkő F. és a Tardi Agyag F. kovásodása jelzi a terület utolsó vulkáni eseményét (középső-oligocén). (Korpás 2000/1) Az újabb transzgressziót jelzi a Tardi Agyagra és a Hárshegyi Homokkőre települő Kiscelli Agyag F., amely sekélybatiális viszonyok között keletkezett. Ebben az időszakban a terület az ÉK-Dunántúlról betorkolló folyódelta és az időnként előrenyomuló tenger határvonalán helyezkedik el, így hol a delta előrenyomulását jelző homokos üledékek, hol a tengeri üledékek jelennek meg és települnek egymásra váltakozva. (Korpás 2000/1, Wein 1977) A delta előrenyomulását, illetve a regressziót jelzi a Törökbálinti Homokkő F. az oligocén végén. Az oligocén – alsó-miocénre tehető a Pétervásárai Homokkő F. és a Szécsényi Slír F. képződése. (Gyarmati 2002) Az oligocén képződményei vizet át nem eresztő rétegként fedték be a karsztosodásra alkalmas korábbi kőzeteket. (Sásdi 1992) A miocénben a budai oldal szigetként, lapos hátként emelkedett ki a tengerből, míg a pesti oldal tengerrel borított részként húzódott mellette. (Gyarmati 2002) A budai oldal annak ellenére, hogy a tenger fölé emelkedett, alig különült el a tengeri, tengerparti mocsári környezettől. Ebben az időszakban alakult ki a Budafoki F. szublitorális környezetben, majd a Badeni Agyag F., amely nyíltvízi medence jellegű képződmény. A középső-miocén során a területtől északra vulkáni tevékenység indult meg (Visegrádi-hegység, Börzsöny), amely a terület erős morfológiai tagoltságát eredményezte. Az ismétlődő tufaszórások emlékei a Tari Dácittufa F. („középső riolittufa”) és a Galgavölgyi Riolittufa F. („felső riolittufa”). A felső-miocénre ismét mészkőképződés jellemző. Ebben az időszakban alakult ki a Rákosi Mészkő F. („felső lajtamészkő”), a hegység peremi részén sekélytengeri környezetben, majd a Tinnyei Formáció. (Gyarmati 2002, Korpás 2000/1) A miocén - pliocén határon üledékhézag jelenik meg, amely valószínűleg lepusztulás következménye. (Gyarmati 2002, Korpás 2000/1) Ebben az időszakban pusztul le a vízzáró üledéksor a hegység északnyugati részéről, így a karsztosodott triász kőzetek a felszínre kerülnek. A barlanghálózatok is a pliocénben alakulnak ki. (Sásdi 1992) A pleiszocénben a terület gyors emelkedése következik több 24

szakaszban, kavicsteraszok és forrásmészkőszintek kialakulásával. Továbbá elképzelhető, hogy a terület egy részén „édesvízi mészkövek tórendszere” alakult ki, melyet a hévforrások tápláltak részben. (Korpás 2000/1) A holocénre löszképződés, lejtőtörmelék felhalmozódása jellemző (Wein 1977). A Budai-hegység vázlatos földtani felépítése a 6. ábrán látható.

II.3.3. AGGTELEKI KARSZT

Az Aggtelek-Rudabányai egység egyetlen paleozoikumi képződménye a perkupai anhidrit (Perkupai Anhidrit F.), amely a permben képződött, és takarós áttolódással került jelenlegi helyére a jura végén. Ez a képződmény sekély tenger borítás alatt keletkezett, bepárolódott sós lagúnákban. Az Aggtelek-Rudabányai-hegység fő tömegét mezozoós kőzetek képezik, amelyek nagyrészt alsó- és felső-triász képződményei. A mezozoós kőzetek a szilicei takaró részét képezik, amely Szlovákiából húzódik át hazánk területére. A legfiatalabb ismert kőzetek az alsó triászból származnak. A rétegsor agyagpalával indul, majd a Bódvaszilasi Homokkő F. következik lilásvörös homokkő és aleurolit váltakozásából áll mészkőbetelepülésekkel, erre szürke, olykor vöröses színű márga és mészkő (Szini Márga F.) települ. (Haas 1994) A kimélyülő tengerben kedvezőek voltak a feltételek a több ezer méter vastag mészkőréteg kialakulásához, amely valószínűleg lagunáris környezetben zajlott. A középsőtriász időszak mészkőváltozatai e területen a gutensteini, steinhalmi, wettersteini mészkő, amelyek az Északi-Mészkő-Alpok jellemző kőzetei egyben. Először szürke, gumós mészkő (Szinpetri Mészkő F.), majd sötétszürke, fekete színű bitumenes mészkő és dolomit (Gutensteini F.) következik. Erre lilásszürke (Steinalmi Mészkő F.), majd szürke, tűzköves (Reiflingi Mészkő F.) mészkő települ, ez utóbbi csak platformközeli területeken képződött. Ezt követi a Wettersteini F., amely világosszürke mészkőből és dolomitból áll. A felsőtriászban képződött az olykor tűzköves, radiolariás Hallstatti Mészkő, amelyet néhol barnásszürke márga fed (Zlambachi Márga F.). Ez utóbbi már átmenet jelöl a jura felé. A jura időszakban a tenger kimélyült, és a sekélytengeri üledékképződés és mélytengeri váltotta fel. (Haas 1994) A kréta időszakban zajlik a terület kiemelkedése és az ezzel párhuzamos takaróképződés (már a jurában elkezdődött). A kiemelkedéssel együtt járt a terület erős lepusztulása, amely fennsíkká alakította. Az első karsztos lepusztulás is ebben az időszakban indul, de a további lepusztító hatások ennek nyomait eltörölték. A pliocén korából (felsőpannóniai korszak) kavics, homok, agyag, lignit maradt a területen. A pleisztocénben lösz és

25

folyóvízi kavicsteraszok képződtek. (Gyarmati 2002) A 7. ábrán az Aggtelek-Rudabányai egység földtani térképe látható.

7. ábra. Az Aggtelek-Rudabányai egység földtani térképe. 1. Öntéshomok, iszap, agyag (holocén) 2. Lösz (pleisztocén) 3. Nyirok 4. Homok (felső pliocén) 5. Agyag, homok (alsó pliocén) 6-7. Homok, agyag, kavics (felső miocén) 8. Fehér mészmárga és agyagmárga 9. Andezittufa 10. Riolittufa 11-12. Homok, homokkő, kavics, agyag, homokos agyagmárga (Felső oligocén-alsó miocén) 13. Nátrongabbró (kréta) 14. Kvarcporfír és tufa) 15. Dachsteini mészkő (felső triász) 16. Dolomit, mészkő (középső triász) 17. Agyagpala, kovapala, homokkő 18. Mészkő, márga 19. Tarka agyagpala, homokkő, mészkő, dolomit (alsó triász) 20. Sötétszürke agyagpala és mészkő (alsó karbon) 21. Szürke agyagpala, kovapala, homokkő (devon) 22. Fehér vagy szürke félig kristályos mészkő (MÁFI in Kovács 1967)

A tárgyalt területek földtani felépítésének összefoglalását tartalmazza a 2. táblázat.

26

27

28

II.4. A VIZSGÁLT BARLANGOK KELETKEZÉSE, FELÉPÍTÉSE ÉS GEOLÓGIAI HELYZETE

II.4.1. A SÁTORKŐPUSZTAI-BARLANG A Nagy-Strázsa-hegy (Öregstrázsa-hegy, Strázsa-hegy) a Pilis hegység ÉK-i és DNy-i oldalán képződött törések mentén emelkedik ki, Dorog és Esztergom között. A Sátorkőpusztai-barlang 253 m tszf-i magasságban nyílik. A barlang befoglaló kőzete a mintegy 225 millió éves dachsteini mészkő (8. ábra). A mészkövet fiatalabb kőzetek fedték vastag rétegben, de ez a takaró az évmilliók során lepusztult a miocén-pliocén időszakban megindult kiemelkedés hatására. A barlang hossza 324 m, mélysége -46 m. A barlang a hévizes barlangképződés, azaz a termálkarsztosodás mintapéldájának tekinthető. A barlangra nem jellemző a cseppkövesedés. A víz kevés helyen szivárog be a barlangba, mivel a csapadékvíz gyorsan lefolyik a meredek lejtőkön, és a beszivárgó víz a talajtakaró hiánya miatt valószínűleg kevés szén-dioxidot tartalmaz. A barlangba bejutó víz a Benedektermi Forrásból származik, amelynek vízhozama olykor a 15-20 l/h értéket is eléri. (Madarasné et al. 2006)

8. ábra. A Ngy-Strázsa-hegy vázlatos földtani szelvénye és a Sátorkőpusztai-barlang elhelyezkedése. 1. Dachsteini Mészkő (triász) 2. Üledékek az eocén korból 3. Riodácit (eocén-oligocén) 4. Üldekékek az oligécén korból 5. Vető 6. Karsztvízszint 7. Barlangjárat (Madarasné et al. 2006)

A barlang keletkezése egészen a harmadkorig vezethető vissza, ugyanis ebben időszakban alakult ki a hegység töréses szerkezete, amely a hévizek feláramlását lehetővé tette. Maga a

29

járatrendszer valószínűleg 1-1,5 millió éves. Korábban úgy gondolták, hogy 21-22 millió évvel ezelőtt, a miocén időszakban zajló vulkáni működés (Visegrádi-hegység, Börzsöny) melegítette fel a mélyben áramló vizeket, de ezt a kutatások nem igazolták. A mezozoikumban képződött vastag mészkőrétegek több száz méteres mélységbe nyúlnak le. A felszínre hulló csapadékvíz a mélybe szivárog a repedéseken keresztül, és lefelé haladva felmelegszik. Minél mélyebbre jut el, annál jobban felmelegszik, majd a törésvonalak mentén a felmelegedett karsztvíz újra megjelenik a felszínen. A Duna mentén sok hévízforrás tör a felszínre, és ilyen hévízfeltörés alakította ki a Sátorkőpusztai-barlangot is. Az erős feláramlás időszakában előbb maguk a barlangüregek alakultak ki. A jellegzetes, egymásba kapcsolódó gömbökből álló szerkezetet (9. ábra) az üregeket kitöltő vízben kialakult konvekció, örvénylés alakította ki. Jakucs L. szerint a gravitációs hidrodinamika nem uralta az üregalakulást a teljes vízelborítás miatt. Ebben a fázisban ásványkiválás valószínűleg nem történt. A már kialakult üregeket, járatokat a melegvíz később többször elöntötte a pleisztocén második felében, de a vízutánpótlás nem volt egyenletes. A Duna eközben egyre mélyebbre vágódott, így már nem alakult ki az első fázishoz hasonló erős üregalakító feláramlás. Erre a fázisra jellemző az ásványkiválás, és az aragonit bevonta a korábban képződött gömbüstök falát. Egy újabb elöntési fázisban a megváltozott összetételű, kénsavas vízből gipsz rakódott a üregek falára. Ebben a fázisban

a

vízszint

valószínűleg

folyamatosan

9. ábra. A Sátorkőpusztai-barlang 3D-s

csökkent, mert a mélyebb részeken vastagabb a

képe (Jakucs 1946 in Madarasné at al.

gipszréteg. (Madarasné et al. 2006)

2006)

Egyértelműen elkülöníthetők a behordott és a helyben keletkezett törmelékes üledékek. A behordott üledékek között késő-kréta-kora eocén korú vörös kalcit és oligocén-miocén korú fehér kalcit jelenik meg. Továbbá szürke-sárga, helyenként az oxidációtól vörösre színeződött agyag, és szürke-fehér ismeretlen eredetű rétegzett agyag fordul elő a kitöltésben. A helyben keletkezett üledékek között kalcithomok, vörös cseppkő átkristályosodott rétegei, és meszes, törmelékes, néhol dolomitos agyag jelenik meg. (Madarasné et al. 2006) Esőzéskor nagy mennyiségű víz kerülhet a barlangba a főjáraton. A csapadék 2-3 nap múltán a Benedek Endre-terem található forrásban is megjelenik.

30

II.4.2. A PÁL-VÖLGYI-BARLANG

A Pál-völgyi kőfejtő délnyugati falában, 205 m tengerszint feletti magasságban, több mesterséges bejárattal nyílik a barlang. A járatrendszer teljes hosszúsága 13231 m, a függőleges kiterjedése 113,9 m. A barlang nagy része Szépvölgyi Mészkőben képződött, de a járatok egy része a Budai Márgába is felnyúlik. A térbeli kifejlődés a mészkő dőlését követi nagyjából. A járatok nagyrészt a törésvonalak mentén fejlődtek, hasadék-jellegűek, nagyobb termek főként járatok találkozásánál alakultak ki. A barlang legmélyebb pontjának a Mozaikterem tekinthető, amely a karsztvízszintet megközelíti, és időszakosan több négyzetméter felületű tó is kialakulhat benne. (Kiss-Takácsné 2000)

10. ábra. A Budai-hegység paleokarszt fejlődésének modellje. (Korpás 2000).

A Budai-hegység barlangjainak kialakulásáról szóló ismereteket a tudósok két barlangképződési modellben összegezték. A hidegvizes és termális modell szerint a barlangok fejlődésében hideg és termális (hévizes) fázisok váltották egymást, olykor együtt léptek fel. A fázisok közül a fő szerepet a felső eocén hidegvizes fázisok és a felső eocén – korai oligocén termális fázisok játszották valószínűleg (10. ábra.). A termális modell értelmezésében a barlangok kialakulása a hegység többfázisú kiemelkedésének, és az ezzel párhuzamos karsztvízszint-csökkenésnek az eredménye. Mivel a termális modell a mai napig elterjedtebb, ezért ezt tárgyaljuk részletesebben. A modell megállapításai a Pál-völgyi-barlangra is vonatkoznak, így bizonyos részletekkel kiegészítve a hegység többi barlangjával együtt részletezzük a kialakulását. (Korpás 2000/2)

31

11. ábra. A Pál-völgyi-barlang térképe, a bal alsó sarokban az 1994-ben feltárt új szakasszal. (Forrás: http://www.barlang.hu/pages/terkepek.htm)

A terület kiemelkedése a középső-miocénben kezdődött, és a pleisztocén során teljesedett ki a folyamat. A termálvizek megjelenése a miocénre tehető, és ez a termálvizes feláramlás a mai napig működik. A termálvíz a tektonikai erők hatására korábban képződött törésvonalak mentén áramlott felfelé, és kezdetben csak kisebb üregeket oldott ki (Barit-barlang). Az üregek kioldása során megváltozott az oldat összetétele, egy idő után túltelítetté vált. A túltelített oldatból megindult az ásványkiválás, amely valószínűleg több fázisban zajlott. Az első fázisban kalcitkristályok keletkeztek körülbelül 130°C hőmérsékleten. A második fázisban erősen savas, 3-as pH-jú oldatból vált ki a hévizek kovaanyaga. A folyamat során a töréshálózatok kioldott mészanyaga helyén 1-2 m széles elkovásodott sávok alakultak ki mészkő és márga rétegekben. A hegység emelkedésével párhuzamosan a feláramló hévizek hőmérséklete csökkent, így az ásványkiválás is megváltozott. Barit és kalcit kiválás zajlott 90°C körüli hőmérsékleten, és vasérc-felhalmozódás figyelhető meg egyes területeken (Hárshegy). A kora pliocénben a triász üledékek újra a felszínre kerültek a hegység északnyugati részén, a vízzáró üledéksor lepusztulásával. Ebben az időszakban alakultak ki a hegység területén a kiterjedt barlanghálózatok. A felszínre hulló csapadékvíz a kőzetek repedéseibe szivárgott. A víz egy része a karsztvízszinten, vagy különböző szinteken áramlott, és a terület

32

legmélyebb felszíni pontján karsztforrásokban került ismét a felszínre. A víz fennmaradó része a mélykarsztba szivárgott és ott nagy mennyiségű hőt nyelt el, majd felfelé áramlott. A különböző összetételű és hőmérsékletű vizek keveredtek. Az ily módon megnövekedett oldóképességű, keveredett víz oldotta ki a barlangok üregeit. A vizek oldott mészanyaga a karsztforrások területén kialakuló tavakban vált ki, édesvízi mészkőtakarókat képezve (pliocén). A fokozatos, szakaszos kiemelkedés következtében a karsztvízszint csökkent, a keveredési korrózió zónája, és így a barlangképződés szintje is egyre mélyebb szintre került. A korábban képződött, és az idők során a karsztvízszinttől egyre inkább kiemelkedő barlangok inaktívakká váltak. Az egyes szintek, a szintekben kialakult barlangok korát, illetve magát a kialakulásukról felállított modellt az édesvízi mészkövek morfológiai helyzete alapján pontosították. Ezek alapján tíz szintet, illetve barlangképződési fázist különítenek el a pliocéntől napjainkig. Jelenleg is képződnek barlangok az aktív hévízforrások és a Duna vizének keveredésével, és ez a szint jelenleg az utolsó fázist képviseli. A jelenleg legmagasabb helyzetben található barlang (Bátori-barlang, 450 m) alakult ki először, tehát ez a terület legidősebb barlangja, és a magasság csökkenésével a különböző szinteken található barlangok egyre „fiatalabbak”. (Sásdi 1992, Korpás 2000/3)

12. ábra. A Pál-völgyi-barlang kialakulása: 1. ásványkiválás, kovásodás a miocén korban; 2. üregesedés a pleisztocénben; 3. víznyelős működés és kitöltődés; 4. ásványkiválás; 5. kiemelkedés után a jelenlegi állapot kialakulása. (Sásdi 1992 nyomán)

Az egyes barlangok fejlődését a következőkben taglalt folyamatsor írja le pontosan (12. ábra). A nyílt töréshálózatok mentén a miocén korban ásványkiválás zajlott, melynek során kalcit és barit vált ki a repedéshálózatban, majd a következő fázisban 1-2 m széles elkovásodott sávok jöttek létre. A pleisztocén időszakban kiterjedt üregrendszer alakult ki a törések mentén az oldóképes karsztvíz hatására. Az oldott mész a karsztforrásokkal a felszínre került, és édesvízi mészkő (mésztufa) rakódott le a források környezetében. Ez a szakasz az

33

interglaciális időszakokban zajlott. Az ezt követő karsztvízszintcsökkenés, illetve a terület emelkedése hatására a járatok jó része szárazra került. A felszínnel érintkező repedéseken keresztül víz jutott le a járatokba. A búvópatakok hordaléka részben, vagy teljesen eltömte a járatokat az alsó pleisztocén időszakban. Később - valószínűleg egy újabb eljegesedés idején – a járatok víz alá kerültek ismét. A járatokat karsztvíz töltötte ki, amely egyre töményebbé vált, és ismét ásványkiválás indult meg a túltelített vízből. A víz hőmérsékletétől, magnéziumés stroncium-tartalmától függően kalcit vagy aragonit keletkezett. A terület ismételt emelkedésével, illetve a karsztvízszint csökkenésével a járatrendszer véglegesen szárazra került, és kialakult a jelenlegi inaktív állapot. (Sásdi 1992) A kitöltés főleg agyagból, kőzet- és kovatörmelékből áll, néhol a felszínről származó kavics és szenesedett növénytörmelék is megjelenik. (Kiss – Takácsné 2000)

II.4.3. A BARADLA-BARLANG

A Baradla - Domica barlangrendszer az Aggteleki-Karsztvidék (Észak-Borsodi-Karszt) területén található, az eddig ismert szakaszainak hossza 23 916 m, ebből 5,2 km a Szlovákiában található Domica-barlang (13. ábra). A barlang mélysége -116 m. A Baradla (Aggteleki-cseppkőbarlang) tulajdonképpen egy összetett föld alatti folyóvölgyrendszer. A karsztvizeket és az aggteleki mészkőfennsíktól délre elhelyezkedő terület időszakos víztömegeit vezeti el a környék legmélyebb pontjához, Jósva-völgybe. A vízgyűjtő területe kb. 22 km2. A víznyelőkben elvégződő patakvölgyekhez egy-egy barlangfolyosó csatlakozik a mélyben. A barlang Fő-ága 6,6 kilométer hosszú, és az aggteleki főbejáratnál (természetes bejárat) és a jósvafői kijáratnál (mesterséges) végződik. A barlang a középső-triász gutensteini, wettersteini és steinalmi világosszürke mészkőben alakult ki. Összesen két mesterséges bejárata van Jósvafőnél, három mesterségesen átalakított természetes és két mesterséges bejárata Aggtelek határában. (Kordos L. et al. 1984) A barlangrendszer keletkezése nagyrészt a pliocén vége - pleisztocén időszakra datálható, de tulajdonképpen már a mezozoikum idején megkezdődtek a kialakuláshoz vezető karsztos folyamatok. A barlang képződésének kezdetén a mészkőben levő repedéseket a beszivárgó víz korrózió útján szélesítette ki, majd a föld alatti vízfolyások eróziós hatása alakította ki a kiterjedt járatrendszert, amelyek hordalékukat a „barlangban hagyták”. A barlang fejlődésében valószínűleg három eróziós és három akkumulációs fázis játszódott le. A fázisok során a barlang belsejében összegyűlt kavics és agyag felszorította a patak vizét a járatok

34

felső részébe, és az ott mindig új medret mosott ki magának. A Baradlában legalább három emelet különül el élesen, de helyenként még több szint is megkülönböztethető. A cseppkőképződés is több fázisban zajlott, mindig az öregek eróziós kialakulása, illetve a kitöltés eróziós úton való eltávolítása után. A legkorábbi cseppkőképződmények erősen mállottak. (Kordos L. et al. 1984)

13. ábra. A Baradla-Domica-barlangrendszer felszíni, áttekintő térképe. (Forrás: http://www.barlang.hu/ pages /terkepek.htm)

A barlang levegőjének páratartalma relatív nedvességtartalma rendkívül magas, 95-100 % között ingadozik. A talaját főleg kvarc anyagú homok- és kavicshordalék, esetleg finomabb iszap, barna agyag alkotja. A befoglaló kőzet csak néhány rövidebb szakaszon látható. Az év nagyobb részében nem jelenik meg átfolyó patakvíz, a legállandóbb jellegű, de egyébként elenyésző vízhozamú vízfolyás a Retek-ágban van a barlang területén. A beszivárgó vizeket nagyrészt a Baradla alatt kialakult alsó-barlangi folyosó gyűjti össze. A befolyó, beszivárgó vízmennyiség árvizek alkalmával megnövekszik, és patak formájában végigfolyik a Fő-ágon, és az Óriások-terme alatt, az alsó-barlangi víznyelőben tűnik el. (Kordos L. et al. 1984)

35

III. A LEVEGŐ RADONTARTALMÁNAK MEGHATÁROZÁSI MÓDSZEREI III.1. SZILÁRDTEST-NYOMDETEKTOROS MÓDSZER

SSNTD (Solid State Nuclear Track Detector) a nemzetközileg elterjedt elnevezése, illetve rövidétése e detektortípusnak. Az ionizáló részecskék molekuláris méretű hibákat okoznak pályájuk mentén a környezetükben. Erre alkalmas anyagok esetén – egyes műanyagok, üveg, ásványok - a nyomok láthatóvá válnak, ha a felületet a megfelelő oldószerrel kezelve a hibák helyén mikroszkóppal látható elváltozásokat idézünk elő. A radon bomlása során alfarészecske keletkezik, amelynek nyomai a fent leírt elvek alapján detektálhatók. A hibák, sérülések száma a minta aktivitás-koncentrációjával és a besugárzás idejével arányos. A sérülések számából a minta aktivitás-koncentrációja számolható. Sokféle alfa-részecske detektálására alkalmas nyomdetektor-alapanyag ismeretes, de ezek közül csak kettő terjedt el igazán a nemzetközi és hazai radonmérési gyakorlatban. Az egyik cellulóznitrát detektor, amely színtelen hordozófóliára általában néhány mikrométer vastag rétegben felvitt élénkpiros színű anyag. Kémiai előkészítés után mikroszkóp alatt piros alapon világos lyukak számlálhatók. A másik a polikarbonát (CR-39) detektor (14. ábra), amely egy alfa-sugárzásra különlegesen érzékeny átlátszó műanyag. Érzékenysége többszöröse a cellulóznitrát detektorénak, és a kémiai maratással „tágított” nyomok átlátszó háttéren szürke foltokként jelentkeznek. (Sutej – Ilic - Najzer 1988) 14. ábra. CR-39 detektor „előhívás” után (Forrás: Hámori -Tóth 2005)

A mérés során a detektort egy diffúziós kamrába helyezik. A kamra feladata az, hogy távol tartsa a detektoranyagtól a nem kívánt leányelemeket. Általában maga a kamra anyaga a diffúziós szűrő. A kamrába helyezett detektor (CR-39 lap) folyamatosan gyűjti, „regisztrálja” a radontól és leányelemeitől származó alfa-nyomokat. Mivel a szélsőséges környezeti hatások

36

befolyásolják a mérési eredményeket, a detektor telepítési helyét gondosan kell megválasztani. A mérés befejeztével a detektort a kamrából el kell távolítani, mert a kamra falában abszorbeált radon és leányelemei a detektor anyagát túlexponálhatják. A begyűjtött detektort radonmentes helyen kell tárolni az adatok feldolgozásáig. A nyomokat kémiai maratással teszik láthatóvá („előhívás”). NaOH vagy KOH szolgálhat maratószerként. A tömény lúgok egyenletes sebességgel oldják a sértetlen detektorfelületet, de a maratási sebesség növekszik azokon a részeken, ahol az alfa-részecskék elroncsolták a detektor anyagát. A vegyi úton kitágított nyomok számlálására több módszer terjedt el, de minden esetben az egységnyi felületre eső nyomok, azaz a nyomsűrűség meghatározás a cél. A legegyszerűbb módszer a mikroszkóp alatti nyomszámlálás, az ismert nyomsűrűségű ábrasorozattal történő összehasonlítás gyorsíthatja az eljárást. Megfelelő eszközökkel automatikus képelemzés is végezhető, amelynek során számítógéppel összekötött képanalizátor értékeli ki az adatokat. A nyomsűrűség a besugárzási idő alatti átlagos radonkoncentrációval arányos. (Sutej – Ilic - Najzer 1988) A nyomdetektorok használata nagyon elterjedt, mivel ez a módszer olcsó, egyszerű, a filmek gamma- ill. bétasugárzások iránt érzéketlenek és az eredmények könnyen dokumentálhatók. A módszer hátránya, hogy lassú és nehézkes a kiértékelés, ezenfelül speciális laboratóriumi módszereket igényel, valamint hónapos besugárzási idők szükségesek.

III.2. RAD7 DETEKTOR MŰKÖDÉSE

A DURRIDGE cég RAD7 típusú detektora egy hordozható alfa–spektrométer, amely a 222

Rn és a

220

Rn aktivitás-koncentrációinak meghatározására alkalmas. A műszer egy 0,7 l

térfogatú, félgömb alakú kamrát foglal magába, amelyben szilárd Si félvezető detektor méri a leányelemek alfa-sugárzását. Tehát a detektor valójában a mékeinek, a

218

Po, a

216

Po és leányelemeik (214Po,

212

222

Rn és a

220

Rn bomláster-

Po) alfa-részecskéit detektálja. A

félgömb alakú kamrát belülről elektromos vezetőréteg borítja, amely 2000-2500 V feszültségre csatlakozik, így elektromos tér jön létre a félgömb belsejében. A félvezető detektor a kamra középpontjában helyezkedik el, és az alfa-sugárzás energiáját elektromos jellé alakítja át. A detektoron átáramló levegőt egy pumpa mozgatja, és két szűrőn halad át a kamráig. Az első szűrő magát a detektort védi a szennyeződésektől (15. ábra). A második szűrő funkciója az, hogy a radon leányelemeit tartsa vissza, amelyek a radonnal ellentétben nem gáz, hanem 37

szilárd halmazállapotúak (fémek) lennének makroszkópikus mennyiségben. A gáz halmazállapotú radonizotópok a második szűrőn keresztül a kamrába jutnak, ahol valamilyen valószínűséggel elbomlanak. A radon bomlása során keletkező, töltéssel rendelkező

218

Po

atommagokat az elektromos tér az Si-detektorra tereli, és az atommagok a felszínére tapadnak. A detektor felületén a rövid felezési idejű (T1/2 = 3,05 perc)

218

Po atommagok

gyorsan elbomlanak, és a keletkezett alfa-részecskék által kiváltott elektromos jel nagysága arányos a 218Po által kibocsátott alfa-részecske energiájával. A keletkezett alfa részecskéket a detektor pontosan 50% valószínűséggel detektálja. A további alfa-bomlások energiája markánsan különbözik a

218

Po-étól. A jeleket a RAD7 elektronikus egysége felerősíti, az

elektromos zajoktól megszűri, és amplitúdók szerint rendezi. (DURRIDGE Co. 2000)

15. ábra. A RAD7 detektor (http://www.durridge.com/products.htm nyomán) A RAD7 detektor mérésre kész, összeszerelt állapotban (Forrás: http://www.duopu.cn/fimg/DSC01732.jpg)

A műszer a radon aktivitás-koncentrációját kétféleképpen tudja meghatározni, a két mód gyakorlati alkalmazhatósága egymástól eltér. Az ún. „Sniff mode” rövid, tájékozódó mérésekre szolgál, és érzékenysége kisebb, mint az ún. „Normal mode”-é. Sniff mode alkalmazásánál a kis felezési idejű 218Po atommagokból (3,05 perc) származó alfa részecskék számlálásával a detektor meghatározza a radon aktivitáskoncentrációját egy adott standard hibával, a 6,00 ± 0,3 MeV energiacsatornában. Normal mode használata esetén az aktivitáskoncentráció meghatározásánál a későbbi leányelem, a

214

218

Po által kibocsátott alfa részecske energiáján kívül egy

Po alfa részecskéjének energiáját is figyelembe veszi, a 7,69 MeV

energiacsatornában. A mérés pontossága ezzel növekszik, hiszen kétszer annyi jel keletkezik. A Normal mode használata hosszú idejű méréseknél ajánlott. Több, különböző energiájú részecske detektálása alakítja ki a spektrumot. A műszer 0-tól 10 MeV-ig terjedő energiaspektrumban detektál, ezen belül a radon és toron leányelemei alfa-

38

sugárzását a 6-tól 9 MeV-ig terjedő tartományban találjuk. A detektor négy fő energiacsatornával dolgozik. A csatorna („új-radon”): a 3,05 218

perc felezési idejű

Po alfa-

részecskéit detektálja (6,00 MeV). B csatorna („új-toron”): a 0,15 sec felezési idejű

216

részecskéinek

Po alfa-

impulzusát

tartalmazza (6,78 MeV). C csatorna („régi radon”): a 164 µsec felezési idejű 16. ábra. Az alfa-részecskék energiaspektruma (http:// www.durridge.com/images/spectrum-large.jpg nyomán)

214

Po

csatornája (7,69 MeV). D csatorna („régi toron”): a 10

órás felezési idejű 212Po alfa részecskéi tartoznak ide (8,78 MeV). (16. ábra) A négy főcsatornán kívül hibajelző csatornák is vannak (E, F, G, H), amelyek a radon leányelemei alfa energiáinál nagyobb energiákat jeleznek, vagy az alacsonyabb energiájú jeleket érzékelik (zaj). A négy hibajelző csatorna együttesen képezi a O csatornát. Ha a detektor által a O csatornán regisztrált elektromos jelek száma meghaladja a 30%-ot, akkor a detektor rosszul működik, és az eredmények nem megbízhatóak. (DURRIDGE Co. 2000) A RAD7 nagyon ellenálló műszer. A készülékre csatolható, infravörös jelátvitellel dolgozó nyomtatóval együtt szállítható, és feltöltött akkumulátorral 72 órán keresztül üzemeltethető. A Rad7 alkalmazásának lehetőségeit a következők: a levegő radontartalmának folyamatos monitorozása,

eseti

radon

és/

vagy

toron

aktivitás-koncentrációmérés,

vízminták

radontartalmának vizsgálata, talajpára és tárgyak, felületek radon,- illetve toronemissziójának vizsgálata. III.3. ALPHA GUARD DETEKTOR MŰKÖDÉSE A Genitron Instruments gyártmányú AlphaGuard PQ 2000Pro radon monitor szintén radon aktivitás-koncentráció mérésekre alkalmas detektor. A műszer egy 0, 56 l-es aktív térfogatú ionizációs kamrát tartalmaz. A RAD7-hez hasonlóan az ionizációs kamrába való belé-pés előtt szűrőn keresztül halad át levegő, melynek a radon bomlástermékeinek kiszűrése mellet a detektor szennyezésmentesítése a szerepe (18. ábra). A kamra belső fémborítása és a kamra tengelyében elhelyez-

39

kedő központi elektród (katód) között 750 V feszültség jön létre. A katódon keresztül jut ki az elektromos jel a kamrából. (Genitron Instruments GmbH 1998) A detektor passzív és aktív üzemmódban egyaránt használható. Passzív üzemmódban a mintavétel

diffúzióval

üveg-

szálas szűrőn keresztül történik. Aktív üzemmódban a 0,1 – 1 l/perc 17. ábra. Az AlphaGuard PQ 2000Pro radon monitor és az AlphaPump méréshez összeállítva (Forrás: http://www.genitron. de/ products/products.html)

térfogatáramú

Alpha-

Pump légszivattyú csatlakoztatásával működik (17. ábra).

Egyedi mintavételezésre és folyamatos adatfelvételre egyaránt alkalmas. A méréstartománya 3

3

igen széles, 2 Bq/m – 2 MBq/m -es koncentrációtartományban detektál. Az integrálási időköz választhatóan 1 perc – 10 perc – 1 óra. A radon-koncentráció meghatározása mellett páratartalom, hőmérséklet és légnyomás mérésére is alkalmas. (Genitron Instruments GmbH 1998) Az

LCD

kijelzőn

leolvasható

a

radonkoncentráció, a számlálási statisztikából adódó abszolút hiba, az aktuális légnyomás, a hőmérséklet és a relatív páratartalom. Természetesen az adatok az elektronikus memóriában is rögzítésre kerülnek. Rendelkezik egy GM csővel is, mely a gamma dózisteljesítmény mérésére alkalmas. Az AlphaGuard kalib18. ábra. Az AlphaGuard ionizációs kamrájának felépítése. (Genitron Instruments 1998 nyomán)

rációját a Genitron Instruments nemzetközileg hitelesített radon-mérőkamrában

végzi. Erről a cég bizonylatot ad a kalibrálás megbízhatóságáról, a kalibrációs állandó garantált pontossága ±5 %, és a műszer rendszeres újra-kalibrálást nem igényel. (Genitron Instruments GmbH 1998) Az AlphaGuard hálózati áramforrásról, vagy belső akkumulátoráról üzemeltethető. Magas páratartalom mellett is optimálisan működik, gyorsan érzékeli a radon-koncentráció változásait. (Genitron Instruments GmbH 1998)

40

III.4. RADONKAMRÁS EXHALÁCIÓ MÉRÉSEK LEÍRÁSA A radonkamra egy ~22 cm hosszú, ~11 cm átmérőjű, 1,6-2 dm3 térfogatú, két végén fémcsapokkal zárható térfogatú műanyag henger, amely légmentesen zárható. A belső tere a fémcsapokra húzott műanyag csöveken keresztül a DURRIDGE cég RAD7 típusú detektorára csatlakoztatható. A kamra egyik végén csavaros fedéllel nyitható, így a vizsgálandó minták egyszerűen cserélhetők. A lecsavarható fedelet gumigyűrű tömíti. A csöveken keresztül a RAD7 pumpája cirkuláltatja a levegőt, amelynek radon és toron aktivitás-koncentrációját, illetve annak változása mérhető. A műszer csatlakoztatása után, a mérésnél a csapok nyitott állapotban vannak. A kamra kimeneti és a műszer bemeneti (inlet) oldala között egy párátlanító tubust (a RAD7 tartozéka) kell a rendszerbe iktatni, a műszer kimeneti (outlet) és a kamra bemeneti oldalát csak egy egyszerű műanyag

cső

köti

össze.

Célszerű

az

illesztékeket minden mérés kezdetén, és a minta 19/a ábra. A radonkamra-RAD7 mérőrendszer

kamrában

való

elhelyezése

után

parafilmmel szigetelni. (19/a ábra)

felépítése

A légmentesen lezárható kamra azt a célt szolgálja, hogy a belehelyezett mintából származó radon és a minta rádiumtartalma között, illetve a keletkező és elbomló radon koncentrációja között egyensúly álljon be. Egyensúlyi állapotban ugyanannyi radon keletkezik, mint amennyi elbomlik, és ez az egyensúlyi állapot öt felezési idő eltelte után következik be. A radon 3,8 napos felezési ideje miatt ez három hetet jelent, tehát a mintákat 3 hétig kell a zárt radonkamrában tartani mérés előtt. A kamrában elhelyezett minta exhalációja, azaz a felületéről egységnyi idő alatt kilépő radonatomok száma vizsgálható a módszer segítségével. Az exhaláció függ a minta felületétől és Ra-tartalmától is. Az exhalációképesség kísérleti meghatározására in situ módszert is kidolgoztak. Ilyen az ún. akkumulációs eljárás. A vizsgálandó kőzet, agyagréteg felületét egy megfelelő formájú, radonra át nem eresztő edénnyel zárják le légmentesen. A zárt edényben kialakuló radonkoncentrációt mérik az idő függvényében. Ha a rendszer teljesen zárt, akkor a telítési érték a

41

pórustérben uralkodó radon koncentráció és a mérési geometria függvénye. A telítési érték eléréséhez szükséges időt természetesen a radon felezési ideje határozza meg. A telítési szint 3 hét – 30 nap alatt alakul ki, azaz a koncentráció ennyi idő alatt válik állandóvá. A rendszer tökéletlenségére utal, ha a használt

telítési szint hamarabb kialakul. A radon

radonkamra-PRASSI radon monitor mérőrendszer

méréséhez az edényhez / kamrához

19/b

ábra.

Az

in

situ

vizsgálatokhoz

felépítése. (Dezső et al. 2001 nyomán)

kapcsolt detektort használnak. Ezt az in

situ eljárást az ATOMKI kutatói használták a Baradla-barlangban végzett vizsgálatok alkalmával, és a kamrát PRASSI típusú készülékkel kötötték össze. A vizsgálatokhoz összeállított rendszer a 19/b ábrán látható. A PRASSI radon monitort periodikus üzemmódban (grab sampling) használták, és 15 perces mintavételi, illetve 1 óra mérési idővel határozták meg az aktuális koncentrációt. (Dezső et al. 2001)

42

IV. A MÉRÉSI EREDMÉNYEK ÉS DISZKUSSZIÓJUK IV.1. A SÁTORKŐPUSZTAI-BARLANG A debreceni Atommagkutató Intézet (ATOMKI) 1991-től 1998-ig végzett nyomdetektoros méréseket a Sátorkőpusztai-barlangban. A méréseket Hakl J. vezette. IV.1.1 A MÉRÉSI EREDMÉNYEK ÁTTEKINTÉSE Három adatsort vettek fel, két magasságban nyolc éven keresztül. A levegőben mértek -33m és -45 m mélységben, és vízlégtérben -45 m mélységben. Az alábbi grafikonon a két levegőben mért radon idősor relatív különbsége látható. Az alsó helyen (-45 m) mért értékből Hakl J. kivonta a felső helyen mért értéket (-33) és a kapott különbséget elosztotta a két érték adott időszakra vonatkozó átlagával. A szögletes görbe az eredeti, a vastagon kiemelt görbe pedig az egymást követő különbség

átlagát

mutatja.

A

méréseket nyomdetektorral végez20. Ábra. A radon aktivitás-koncentrációk -45 és -33 méter mélységben (levegőben) mért értékeinek relatív különbsége az idő függvényében. (Sátorkőpusztai-barlang, Hakl 1998)

ték, hónapos integrálási idővel.

A 3. táblázatban a hosszú idejű átlagok láthatók.

- 33 m (levegő) - 45 m (levegő) - 45 m (vízlégtér)

Radon aktivitás-koncentráció (kBq/m3) 1991-1995 1991-1996 1991-1997 1991-1998 2,66 2,77 2,81 2,70 3,42 3,42 3,55 3,40 0,95 0,99 1,10

3. táblázat. Hosszú idejű radon aktivitás-koncentráció átlagok a Sátorkőpusztai-barlangból. (BEBTE 1991-1998, Hakl J. jelentései alapján)

A két levegőben lévő mérési helyek közötti különbség a 6 éves mérés alapján átlagosan 25%, a 7 éves (1991-1997) mérés alapján átlagosan 22%. A 20. ábrán látható, hogy különbség évszakosan ingadozik a tavaszi nulla körüli különbségtől az őszi-téli maximális 50-80%-os eltérésig. Tehát ősszel másfélszer annyi radon van -45 m mélységben, mint -33 m mélyen. Az

43

őszi csúcs azt jelzi, hogy a felső mérési pontnál mért aktivitás-koncentráció értékei időben hamarabb lecsökkennek, mint az alsó pontnál mértek. Tavasszal, nyáron kisebb a különbség, a mérési helyek adatai jobban együtt mozognak. Az ábrán jól látható a görbe trendszerű időbeli növekedése 1996-ig, azaz a két mérési pont között ősszel egyre nagyobbak a különbségek. 1996-ban hírtelen, erőteljes visszaesés jelentkezett. Az adatsorokat a vízhozam adatokkal összevetve Hakl J. azt találta, hogy az 1996-ban megjelenő erős visszaesés a relatív különbségek értékeiben esetleg a vízhozam növekedésének eredménye. 1996-ban volt a legmagasabb vízállás a barlangban a nyolc évre vonatkoztatva. Az 1995-ös csúcs a relatív különbségekben a nyolc év legalacsonyabb vízállásával esik egybe. A vízlégtérben lévő mérési pont 1996 szintén mutat szezonális ingadozást, de ezt a 1991-1995 tartó időszakban nem mutatta az adott adatsor. (BEBTE 1995-1998, Hakl J. jelentései alapján) Sajnos a radonforrással kapcsolatos méréseket nem végeztek az ATOMKI kutatói, így például a barlangi kitöltést, talajt sem vizsgálták. A talaj valószínűleg nem játszik túl nagy szerepet a barlang radon-koncentrációjának kialakításában, mivel a Nagy-Strázsa-hegy nagyrészt csupasz, legalábbis a barlang felett található része az.

IV.1.2. DISZKUSSZIÓ A mérések alapján elmondható, hogy a hosszúidejű trend eltérő a barlang különböző pontjai között. Hakl J. a hosszú távú vizsgálatok eredményei alapján feltételezi, hogy időben lassan változó környezeti faktorok gyakorolnak hatást a radontranszportra. A barlang kőzetei víztartalmának lassú változása esetleg okozhatja a kőzetek radonkibocsátási tényezőjének lassú, hosszú távú változását. A kőzetek víztartalma a klimatikus viszonyok okozta éves csapadékmennyiség-változást tükrözheti. (Hakl J. 1998) Tehát a vízhozam és a radonkoncentráció között valamiféle korreláció tapasztalható, de a hatás nem közvetlen, hanem inkább közvetett, és a kőzetek fizikai tulajdonságain keresztül gyakorol hatást a radonkoncentráció változására.

IV.2. A PÁL-VÖLGYI-BARLANG A barlangban Kövér Andrással végeztünk méréseket 2002-től, négy éven keresztül. A barlang területéről kőzet-, agyagmintákat, és a barlang feletti területről talajmintákat gyűjtöttünk. A mintákat radonkamrás exhaláció-vizsgálatnak vetettük alá. A barlangban Rad7

44

és AlfaGuard műszerrel mértük a levegő radon aktivitás-koncentrációját különböző mérőpontokon, több hónapon és mérési cikluson keresztül. Az exhalációs mérések célja a potenciális radonforrás(ok) elkülönítése, a levegő vizsgálatának a radon aktivitáskoncentráció időbeli változásának feltérképezése volt.

IV.2.1. A MINTÁK, MINTAVÉTELI HELYEK LEÍRÁSA A barlangból gyűjtött minták származási helye a 21-22.. ábrán látható. A minták között kőzet- és talajminták mellett egy agyagminta is található. A talajminták a barlang bejárata fölül, a felszínről származnak, a barlang felett kb. 2,5-3 m magasságból. A minták - egyetlen kivétellel - eredeti állapotukban kerültek a radonkamrába. Egy kőzetminta zúzott, összetört formában is mérésre került. A 4. táblázat a minták adatait tartalmazza részletesen. A barlangban Rad7 detektorral előzetes felméréseket végeztünk. Több teremben megmértük a radon aktivitás-koncentrációt (Színház-terem, Lóczy-terem, Rádium-terem, Meseország, Tyúklétra, Jordán-terem). A hosszúidejű mérésekhez a mérési pontokat az előzetes mérések alapján választottuk ki. Olyan pontokat kerestünk, ahol a legmagasabb a radonkoncentráció a bejárt területen belül, és a nagyközönségtől elzárt területen található.

21. Ábra. A Pál-völgyi-barlang bejárat környéki részlete a mintavételi helyekkel, a minták nevével és számával, a kihelyezett detektorok számával és a mérések időintervallumával.

45

22. Ábra. A Pál-völgyibarlang kijárat környéki részlete a mintavételi helyekkel, a minták nevével és számával, a kihelyezett detektorok számával és a mérések időintervallumával.

A kőzetmintákat a bejárt területről elszórtan gyűjtöttük. A célunk az volt, hogy leképezzük a mintákkal a bejárt, és előzetesen felmért területet, annak ellenére, hogy nem vártunk lényeges különbséget a minták exhalációs értéke között. Később - a minták exhalációja közötti nagy eltérés esetén - könnyebb lett volna a eltérések okának vizsgálata. A kőzetmintákat eredeti állapotukban gyűjtöttük be, azaz letört kőzetdarabokat kerestünk, nem a barlang falát bontottuk meg. Az agyag mintavételezési pontjának kiválasztása gyakorlati szempontokat tükröz. Nehéz volt a radonkamrás vizsgálathoz elegendő mennyiségű agyagot egy helyről összegyűjteni, mivel a bejárt részen csak nagyon kevés agyag található, és az is kőzettörmelékes. Azért döntöttünk a térképen kijelölt pont mellett, mert ott tudtunk elegendő mennyiségű, kőzettörmeléktől menetes agyagot összegyűjteni. A talajmintákat szintén előkezelés nélkül vizsgáltuk. A mérés előtt azonos mennyiséget mértünk ki mindháromból, így a 4. táblázatban nem a begyűjtött, hanem a mért mennyiség szerepel.

46

A minta neve

A minta agyaga

Térfogata

PVT1

felszíni talajminta

76,19 cm3

A minta állapota (kezelt, nem kezelt) -

PVT2

felszíni talajminta

76,19 cm3

-

PVT12 (kavicsos)

felszíni talajminta

76,19 cm3

-

MM1

mészkő

178 cm3

-

MM2

mészkő

43,4 cm3

-

MM3

mészkő

198,2 cm3

-

MM4

mészkő

268.9 cm3

-

MM5

mészkő

69,7 cm3

-

PVKT2

mészkő

198 cm3

MM1 összetörve

Agyag

törmelékes agyag

216 cm3

-

4. Táblázat. A begyűjtött minták adatai

IV.2.2. A RADONEXHALÁCIÓS MÉRÉSEK EREDMÉNYEI A minták három hétig voltak lezárva a radonkamrában. A minták radon aktivitáskoncentrációját RAD7 detektorral mértem. Az 5. táblázat tartalmazza a méréshez kapcsolódó adatokat: a radonkamra lezárásának idejét, a radonkamra számát, a RAD7 műszerek számát, a mérések pontos időpontját, a műszer által mért radon aktivitás-koncentrációt Bq/m3-ben, és a mérés előtt tapasztalt háttér aktivitás-koncentrációt.

A minta RAD7 neve száma PTV1

PTV2

PTV12

A kamra Minta A Minta Háttér Háttér mért lezárásának kamra hiba (Bq/m3) hiba ideje (Bq/m3) száma 516

78

25

36

1622

2005.12.30. 13:45 RK5

2005.12.03.

431

11

12

18

2006.03.06.15:29 -03.24.

668

87

78

52

2005.12.30. 13:45

1621

0040

A mérés ideje

557

17

22

11

465

89

42

39

RK6

2005.12.03.

RK7

2005.12.03. 2005.12.30. 13:45

2006.03.06.15:29 -03.24.

47

MM1

0040

315

40

75

22

RK5

2004.12.01

2004.12.23.

MM2

0040

65

18

8

19

RK7

2004.12.28.

2005.01.18.

MM3

0040

290

38

97

52

RK7

2004.12.28

2004.12.28.

MM4

0040

455

54

154

76

RK6

2004.12.01.

2004.12.23.

MM5

0040

140

26

44

21

RK6

2004.12.24.

2005.01.19.

PVKT2

1621

57

3

9

29

RK8

2006.03.12.

2006.04.10-20.

Agyag

0040

56

3

6

12

RK7

2006.03.12.

2006.04.10-20.

5. táblázat. a radonexhalációs mérések adatai.

A mérések a radonkamra és a RAD7 detektor összekötésével végezhetők. Miután a csapokat megnyitjuk, a radonkoncentráció felhígul, mivel a detektorban és a csövekben a koncentráció nagyon alacsony. A detektorban és a csövekben a radonkoncentráció a mért háttér értékével egyezik meg. Emiatt a mért eredményeket korrigálni kell. A korrekcióhoz a radonkamra, a detektor, a páralekötő és a csövek térfogatának ismerete szükséges. Az értékek részben a műszerleírásból ismertek, részben kiszámíthatók. A megfelelő térfogatértékeket és a számításuk módját a 6. táblázat tartalmazza. A minta neve PVT1

A minta A kamra A CS = D= P= T = teljes kamra térfogata teljes csövek detektor páralekötő térfogat (dm3) térfogata térfogata térfogata térfogata (CS+D+P) száma (dm3) (dm3) (dm3) (dm3) (dm3) RK5 0,076 1,993 0,08800 0,7 0,31086 1,09886

PVT2

RK6

0,076

1,878

0,053398

0,7

0,2274

0,980798

PVT12

RK7

0,076

1,66

0,06099

0,7

0,23588

0,99687

MM1

RK5

0,178

1,993

0,06099

0,7

0,23588

0,99687

MM2

RK7

0,043

1,66

0,06099

0,7

0,23588

0,99687

MM3

RK7

0,198

1,66

0,06099

0,7

0,23588

0,99687

MM4

RK6

0,269

1,878

0,06099

0,7

0,23588

0,99687

MM5

RK6

0,070

1,878

0,06099

0,7

0,23588

0,99687

PVKT2

RK8

0,198

2,02

0,053398

0,7

0,2274

0,980798

Agyag

RK7

0,216

1,66

0,06099

0,7

0,23588

0,99687

6. táblázat. A minták, a radonkamrák, a műszer és tartozékai térfogata.

48

A térfogati adatok alapján a kamrában levő tényleges radon aktivitás-koncentráció számolható.

, ahol Clev a kamrában levő tényleges radon aktivi-

tás-koncentráció, Cm a minta műszer által mért aktivitás-koncentrációja, Ch a műszer által mért háttér aktivitás-koncentráció, V a kamra és a minta térfogatának különbsége és T a műszer és a csövek térfogata. A σlev a kamrában levő tényleges radon aktivitás-koncentráció hibája: képlet alapján számolható, ahol σm a műszer által mért minta radonkoncentrációjának hibája; σh a mért háttér aktivitás-koncentrációjának hibája. A teljes aktivitás egyensúlyi körülmények között a minta felületén kilépő majd a légtérben elbomló, és a szilárd mintában elbomló radonatomok összeségéből adódik. A kamra légterének aktivitása az exhalációval megegyezik egyensúlyban, azaz a minta felületéről időegységenként (másodperc) kilépő radonatomok számával. Mivel a minták három hétig a zárt kamrában voltak, az egyensúlyi állapot kialakult, így a kamra levegőjének teljes aktivitását jelölhetjük E-vel (exhaláció, Bq/m3). Az exhaláció a következő képlet segítségével számítható: E = (kamra teljes térfogata – minta térfogata literben) / 1000 · Clev . A Cm és Ch értékeit a mért értékek átlagolásával határoztam meg. A szórásértékeket az 1/√n · 100 formula alapján számoltam %-ban, ahol n a mérések száma. A 7. táblázat foglalja össze Clev, σlev és E számolt értékeit. Clev

σlev

E

(Bq/m3)

(Bq/m3)

(Bq)

795,87

93,15

1,53

669,83

20,20

1,28

986,60

104,01

1,78

845,90

24,84

1,52

0.63

731,49

108,83

1,16

75 ± 22

0,55

447

47,68

0,81

8 ± 19

0,62

100,34

24,30

0,16

A minta

Cm és σm

Ch és σh

neve

(Bq/m3)

(Bq/m3)

516 ± 78

25 ± 36

431 ± 11

12 ± 18

668 ± 87

78 ± 52

557 ± 17

22 ± 11

PVT12

465 ± 89

42 ± 39

MM1

315 ± 40

MM2

65 ± 18

PVT1

PVT2

T/V

0,57

0,54

49

MM3

290 ± 38

97 ± 52

0,68

421,24

58,35

0,62

MM4

455 ± 54

154 ± 76

0,62

641,62

79,65

1,03

MM5

140 ± 26

44 ± 21

0,55

192,8

31,95

0,35

PVKT2

57 ± 3

9 ± 29

0,54

82,92

16,08

0,15

Agyag

56 ± 3

6 ± 12

0,69

90,5

9,21

0,13

7. táblázat. A radonexhalációs mérések eredményei.

IV.2.3. A BARLANGLEVEGŐ RADONMÉRÉSI EREDMÉNYEI

A levegő radon aktivitás-koncentrációját több ciklusban mértük, amelyekből két ciklust emeltem ki. Az első mérési időszak 2006.03.31. és 2006.05.31., a második 2006.08.09. és 2006.09.30. között zajlott.

Az első mérési időszak (2006.03.31. - 2006.05.31) Az első időszakban AlphaGuard és Rad7 műszerrel vettünk fel adatokat ugyanazon a ponton (Pince-folyosó, 21-22.ábra). A 43 napos ciklus összesített adatait a 23. ábra muatatja.

23. ábra. A 2006.03.31. és 2006.05.31. között mért radon aktivitás-koncentráció eredményei.

Az ábrán jól látható, hogy a két műszerrel mért adatsor jó közelítéssel megegyezik. Az április 16-tól 28-ig tartó időszakban megjelenő eltérés oka a Rad7 párátlanítójának elhasználódása. A 29-ei tubuscsere eredményeként a két adatsor ismét jó egyezést mutat.

50

Sajnos a Rad7 memóriája hamarabb megtelt, mint az AlphaGuard detektoré, így május 7-től 12-ig csak egy adatsort sikerült regisztrálni. Mivel a két adatsor egyezése ellenére az AlphaGuard adatai pontosabbak – a fent említett okok miatt -, ezért a továbbiakban ez kerül elemzésre. A mért értékeket a felszíni napi átlagos légnyomásértékekkel és a felszíni napi hőmérsékleti maximumokkal vetettem össze. Az AlphaGuard detektor légnyomásértékei a barlangban uralkodó légnyomásértékeket adják meg, amelyet a felszíni napi átlagos légnyomás-értékekkel (WetterOnline GmbH 2006) összevetve (24. ábra) szinte tökéletes egyezést

találtam.

Az

eredeti felszíni légnyomásértékeket a függelék 1. ábrája mutatja. A detektor órás ciklusokban mért, az adatsort napi átalagokká konvertáltam. Az eredeti, detektor által mért adatsor a 24. ábra. Az AlphaGuard által mért légnyomásértékek (barlang, belső légnyomás) és a felszíni légnyomásértékek (WetterOnline GmbH 2006, külső légnyomás) összehasonlítása

függelék

3.

ábráján

látható. Ez az eredmény nem meglepő,

de

a

műszer

pontosságát, megfelelő minőségét mutatja. A légnyomás-értékeket kétféleképpen vetettem össze az aktivitás-koncentráció

a-

datsorával. Vizsgáltam a felszíni 25. ábra. A radon aktivitás-koncentráció és a felszíni légnyomásértékek (WetterOnline GmbH 2006) összehasonlítása.

légnyomással

összevetve (25. ábra), és a légnyomáskülönbséggel is

összehasonlítottam (26. ábra). Természetesen a légnyomásváltozás és a radonkoncentráció változás között negatív korrelációt várunk. A fel-színi értékeket csak rövid szakaszon követi az akti-vitás-koncentráció adatsora (04. 02. és 04.10., valamint 04.26. és 04.30. között). A légnyomáskülönbség és a koncentrációértékek sokkal kevésbé korrelálnak.

51

A légnyomáskülönbség 23,65 - 25,59 hPa intervallumban mozog, az eredeti adatsor

a

függelék

2.

ábráján látható. A hőmérsékleti adatokkal kapcsolatban (27. ábra) ugyanaz mondható el, mint a 26. ábra. Az AlphaGuard által mért radon aktivitás-koncentráció és a légnyomáskülönbség összehasonlítása. Az eredeti felszíni légnyomásértékek a függelég 1. ábráján láthatóak . (A légnyomásadatok forrása: WetterOnline GmbH 2006.)

légnyomásértékeknél.

Bizonyos

időszakokban

fennáll a pozitív korreláció (04.01. és 04.18. között, valamint 05.03. és 05.08. között), de ez korántsem általános. Annyit érdemes hozzátenni, hogy részletesebb felbontásban – például óránkénti hőmérsékleti átlagokkal,

nyomásérté-

kekkel – talán pontosabb egyezést lehetne kimutatni. 27. ábra. A radon aktivitás-koncentráció és a felszíni napi hőmérsékleti maximum (WetterOnline GmbH 2006) összehasonlítása.

A 25. és a 27. ábra együttes tanulmányozásá-

val azt a következtetést is levonhatjuk, hogy a két faktor (hőmérséklet és légnyomás) leginkább együtt alakítja az aktivitás-koncentráció értékeket, hol együttesen, hol egymást felülírva. Az aktivitás-koncentráció napi változását nyomon követve (28. ábra) azt láthatjuk, hogy a minimumok és a maximumok körülbelül azonos időszakra tehetőek. A 28. ábra a tipikus napi ciklust mutatja több nap példáján. A pontos dátumok azért nem szerepelnek az ábrán, mert a legtöbb nap ezt az időbeli mintázatot mutatja. A minimum 6:00 és 11:00 között tapasztalható, a maximum pedig 23:00 és 2:00 között.

52

Valószínűleg ez a mintázat a hőmérséklet-változással áll összefüggésben.

Kora

hajnalban

a

legalacsonyabb a hőmérséklet a felszínen, és a felszíni hőmérséklet – főleg a tavaszi időszakban – valószínűleg a barlang légte28. ábra. A radon aktivitás-koncentráció napi felbontásban a ciklus több napján külön-külön vizsgálva.

rének hőmérséklete alá esik, így a levegő

a

barlangból

kifelé

mozog. Ennek következtében a radon

aktivitás-koncentráció

valamennyi késéssel csökkenni kezd.

A

felszíni

felmelegedésével megszűnik

és

koncentráció

levegő

a

kiáramlás

az

aktivitás-

növekszik.

Este,

késő éjszaka a folyamat a felszíni 29. ábra. A radon aktivitás-koncentráció tipikus napi változásától eltérő mintázatok. Az április 23-ai adatsor (narancssárga) tipikusnak tekinthető.

levegő

hőmérsékletének

csökkenésével újraindul. Természetesen nem minden nap esetében

figyelhető meg ez a tipikus változási séma. Vannak ettől különböző mértékben eltérő napi adatsorok is. Ezek közül néhányat mutat be a 29. ábra. Ezeknél a napoknál a napi ciklust felülírja az aktivitás-koncentrációban mutatkozó hosszúidejű trend. Ezt négy nap példáján jól szemlélteti a 30. ábra. A 30. ábra kiemelt napjai a 29. ábrán is szerepelnek.

30. ábra. A radon aktivitás-koncentráció tipikus napi változását felülíró hosszúidejű trendek.

53

A második mérési időszak (2006.08.09. - 2006.09.30.) A második mérési ciklus 2006.08.09. és 2006.09.30. között zajlott. Két Rad7 detektort helyeztünk ki a barlang két különböző pontjára (21-22. ábra). Az 1620-as számú detektor a bejárat közelében, az 1621-es számú a barlang jóval zártabb részén (Pince-folyosó, Mese ország mellett) állt 42 napig. A bejárat közelében eredetileg a 0040-es detektort helyeztük el, de elromlott rövid időn belül, így a csere miatt a bejárat-közeli adatsor 08.23-áig hiányzik. A két adatsor követi egymást pontosan (31. ábra), de a bejárathoz közel mért értékek jóval alacsonyabbak, mivel a szellőzése sokkal intenzívebb a bejárati nyílás közelsége miatt. Az adatsorokat ugyancsak összevetettem a felszíni

napi

hőmérsékleti

maximummal és a felszíni napi átlagos légnyomással (32. és 33. ábra). Ugyanaz mondható el az összevetések alapján, mint az első adatsor feldolgozásánál. A két környezeti paraméter együtt, vagy egymást felül31. ábra. A radon aktivitás-koncentráció változása 2006.08.09. és 2006.09.30. között, a barlang két különböző pontján.

írva határozza meg a radonkoncentráció változást.

A 32. és a 33. ábrán külön-külön

bejelöltem

azokat az időintervallumokat, amelyeknél a mért aktivitásértékek követik az adott paraméter változásait.

32. ábra. A radon aktivitás-koncentráció és a felszíni légnyomásértékek (Wetter-Online GmbH 2006) össze-hasonlítása. (A középső grafikon)

54

A barlangban az őszi-téli átmenet idején is vettünk fel adatsort, és télen is kísérleteztünk mérésekkel. A barlangra radon aktivitás-koncentráció tekintetében téli minimum és nyári maximum jellemző. Télen - amikor a felszíni levegő hőmérséklete a barlang belső hőmérséklete alá csökken – nem lehet számottevő aktivitás33. ábra. A radon aktivitás-koncentráció és a felszíni napi hőmérsékleti maximum (WetterOnline GmbH 2006) összehasonlítása. (Az alsó grafikon)

koncentrációt kimérni.

IV.2.3. DISZKUSSZIÓ Az exhalációs mérések alapján a talaj tekinthető a legjelentősebb radonforrásnak a vizsgált minták közül. Az agyag a várttal ellentétben gyengén exhalál, de az eredményekből nem vonhatunk le messzemenő következtetéseket, hiszen egy mintát vizsgáltunk. A barlang általunk vizsgált területén kevés az agyagos kitöltés, de más részein nagyobb mennyiségben van jelen, így érdemes lenne több helyről mintát gyűjteni, és további vizsgálatokat folytatni. A mészkőminták esetében kapott közepes értékek csak abból a szempontból meglepőek, hogy az agyagnál magasabb aktivitás-koncentráció értékeket mutattak. Ezt magyarázhatjuk azzal, hogy a tömör agyagból - az esetlegesen magasabb rádiumtartalma - ellenére a radon nem jut ki. A talaj, mint lehetséges radonforrás nem csak a mérések során tapasztal legmagasabb exhalációsértékek miatt jöhet szóba, hanem azért is, mert a méréseket nem in situ végeztük. Ráadásul két talajminta radon aktivitás-koncentrációs adatsorait kétszer vettük fel, 3 hónap különbséggel. A második méréssorozatnál mindkét minta esetén alacsonyabb értékeket kaptunk, ami a nagyobb mérésszámnak köszönhető. Mindezek ellenére nem tartom valószínűnek, hogy talaj lenne az egyetlen forrás, inkább egy forrás, amely hozzájárulhat a magas aktivitás-koncentráció kialakulásához. A barlangi levegő aktivitás-koncentrációjának adatai alapján, jó egyezést találunk Hakl J. megfigyeléseivel, azaz a barlang vízszintes járatrendszere miatt a napi átlagos felszíni hőmérséklet függvényében élesen változik a napi átlagos radon-koncentráció. Mivel a barlang befoglaló kőzete erősen töredezett az ingadozások élesen jelentkeznek. Az évszakok szerint

55

változó radon-exhaláció szintén jelentkezik, melynek oka az évszakosan váltakozó irányú légáramlás.

IV.3. A BARADLA-BARLANG A Baradla-barlangban Hakl J. és munkatársai végeztek

hosszúidejű

nyomdetektoros méréseket 1984-től 1989-ig, hónapos integrálási idővel. A 10 mérőhelyet (34. ábra) a barlang Főága mentén jelölték ki. Az adatsorokat a talajon 34. ábra. Mérési helyek a Baradla-barlangban (Hakl et al 1991 nyomán)

és

a

felvették.

levegőben

is

Exhalációs

mérésekre jóval később került sor. 2000/2001-ben ugyancsak a debreceniek végeztek in situ exhalációs vizsgálatokat a barlangban, a Róka-ág Labor-termében. A méréseket két napon keresztül végezték, akkumulációs eljárással.

IV.3.1. A RADONEXHALÁCIÓS MÉRÉSEK EREDMÉNYEI

A vizsgálandó kőzet felületét egy a radonra át nem eresztő edénnyel lezárták légmentesen, majd a kialakuló radonkoncentrációt mérték az idő függvényében. Ezzel párhuzamosan a teremben AlphaGuard detektorral mérték a radonkoncentrációt, amely végig állandó maradt (átlagosan 580 ± 20 Bq/m3). A kísérleti adatokra illesztett görbe meredekségéből számolták az agyag exhalációját, a lezárt felület és az edény térfogatának ismeretében. A fluxus értéke 6.29 mBq/m2s volt. Mivel a Róka-ág a barlang önálló része, amely elkülönül a Fő-ágtól légdinamikailag, elképzelhetőnek tartották, hogy a radonkoncentrációt csak az ágban található kőzetek, kitöltések szabják meg. Felmérték a teremben az agyag teljes felületét, valamint a terem térfogatát, majd ez alapján becsülték a várható radonszintet a mért fluxusérték

56

segítségével. A becsült érték 800 Bq/m3-t, ami a mért értékkel (580 ± 20 Bq/m3) nem állt ellentmondásban. (Dezső et al. 2001) A Baradla Fő-ágban, a patakmederben lerakódott agyagot hasonló módon vizsgálták. Ebben az esetben csak becsülni tudták a radonexhaláció értékét, mivel az időbeli változásokat nem tudták pontosan mérni. A becsült tartomány - a mért diffúziós állandó alapján - 0.9 - 4.8 mBq/m2s között lehetett. Ez az érték jóval kevesebb, mint a Labor-teremben mért érték. azaz a fluxus jelentősen kisebb, mint a Róka-ágban volt. A Fő-ágban a mérést árvíz utáni időszakban végezték, így az agyag magas nedvességtartalmának köszönhető valószínűleg az alacsony érték, mivel vízben a radon diffúziós állandója kicsi. (Dezső et al. 2001) Hasonló méréseket végeztek mészkővel is, de in situ a mérés nehézségei miatt nem tudták meghatározni a kőzet exhalációját. A méréseket laborban folytatták tulajdonképpen radonkamrás méréssel (műanyag hordó), és az erdmények alapján megállapították, hogy egységnyi tömegű mészkő csak 0.042 Bq radon emanációjára képes. A mészkő sűrűségét figyelembe véve (2710 kg/m3), a 0.042 Bq emanációs érték 112 Bq/m3 koncentrációnak felel meg. Tehát egy mészkőüregben, ennél magasabb radonszint nem alakulhat ki, ha más, radon exhalációra képes anyag nincs a környezetében. (Dezső et al. 2001)

IV.3.2. A BARLANGLEVEGŐ RADONMÉRÉSI EREDMÉNYEI A 35. ábra az 1984-1988 közötti radon aktivitás-koncentráció értékeit mutatja a barlang Fő-ágának teljes hosszában. Jól látszik a grafikonon, hogy az egyes

mérési

pontok

között

jeletős eltérések vannak a radonkoncentráció

tekintetében.

A

mérési pontok a kitöltés fizikai tulajdonságaiban is különböznek. (Hakl et al. 1991) 35. ábra. A radon aktivitás-koncentráció a Fő-ág teljes hosszában 1984-1988 között és az adatsor varianciája. (Hakl et al. 1991)

57

36. ábra. A radon aktivitás-koncentráció változása 1984-1988 között a Ferde-teremben az agyagszintben (bal) és a levegőben (jobb). (Hakl et al. 1991)

A legmagasabb koncentrációt a jósvafői bejárat közelében mérték, a Ferde-teremben. A teremben mért adatsort mutatja a 36. ábra, amely az 1984-1989 közötti időszakot öleli fel. Az első négy mérés azért alacsonyabb jóval, mint a többi, mert a detektor diffúziós kamráját nem nyomták megfelelő mértékben bele az agyagba. A hibát 4 mérés után korrigálták, így az értékek közel tízszeresükre nőttek. (Hakl et al. 1991) A 37. ábra mutatja, hogy a barlang mikroklimatikus zónákra különül. Az aggteleki bejárat közelében nyári maximum, téli minimum, a jósvafői bejárat közelében téli maximum és nyári minimum mérhető. A Fő-ág középső szakaszára nagyjából stabil

évi

radonkoncentráció

jellemző, de a nyári értékek a téliek alatt maradnak (Libanon37. ábra. A radon aktivitás-koncentráció változása a Fő-ág teljes hosszában az 1990. évi nyári időszakban, és az 1990/91. év téli időszakában. (Hakl et al. 1991)

hegy

és

Vörös-tó

közötti

szakasz). A Jósvafő közelébe eső

szakasz összeköttetésben áll a Rövid-Alsó-barlanggal (34. ábra). Ennek a kapcsolatnak köszönheti az e szakaszon mért téli maximumot. Télen a Rövid-Alsó-barlang felől radonban gazdag levegő érkezik ide. Nyáron a barlang Fő-ága felől áramlik a levegő a Rövid –Alsó-

58

barlang irányába, a jósvafői bejárat irányából pedig friss levegő kerül a Fő-ágba. (Hakl et al. 1991)

VI.3.2. DISZKUSSZIÓ Az in situ radonexhalációs mérések alapján valószínűsíthető, hogy az agyagos kitöltés, ha nem is az egyetlen, de jelentős forrás lehet. Mivel Hakl és munkatársai megjegyzik, hogy a mérési pontok kitöltése fizikai paraméterekben eltér egymástól, elképzelhető, hogy az agyagos kitöltés a barlang különböző szakaszain nem egyforma mértékben járul hozzá a radonkoncentráció kialakulásához. A mészkőminták vizsgálata a Pál-völgyi-barlangban gyűjtött kőzetekhez hasonló eredményt hozott. A mészkő a mérések alapján nem tekinthető potenciális radonforrásnak. A barlang levegődinamikájának összetettségét mutatja, hogy a Fő-ág mikroklimatikus zónákra tagolt. Itt Hakl J. egy újabb tézisét látjuk igazoltnak, miszerint a korlátozott légáramlás a radon-koncentráció és az évszakos radonkoncentráció-változás csökkenését eredményezi. Ezt látjuk a Fő-ág középső szakszán, ahol a koncentrációértékek stabilak, és ez a szakasz távolra esik mindkét bejárattól. (Hakl 1997).

IV.4. AZ EREDMÉNYEK ÖSSZEHASONLÍTÁSA A barlang befoglaló kőzete mindhárom esetben mészkő. A mészkő radonexhalációjáról a Baradla-barlang és a Pál-völgyi-barlang esetében vannak információink. Ezek alapján elmondhatjuk, hogy a mészkő nem tekinthető jelentős radonforrásnak. A Sárkőpusztaibarlang esetében nincsenek exhalációs adataink, de mivel szintén mészkőben alakult ki, hasonló értéket valószínűsíthetünk. A kitöltéseket tekintve koránt sem ilyen egységes a kép. A Baradla-barlangban végzett in situ mérések alapján jelentős forrás lehet az agyagos kitöltés, bár ezt csak a barlang egyik szakaszán (Labor-terem) sikerült igazolni. A Pál-völgyi-barlangban gyűjtött minta alapján nem jelentős a radonexhalációja, bár ezt a következtetést szintén csak egy mérés alapján vonhattam le. Fontos megjegyezni, hogy a Pál-völgyi-barlang általunk vizsgált részein nincs jelentős agyagos kitöltés, a barlang zártabb részein viszont sok agyag halmozódott fel. Felvetődik a kérdés, hogy a két barlang agyagos kitöltése között lehet-e különbség radonkibocsátás tekintetében?! A Baradla-barlang agyagos kitöltései nagyrészt kívülről 59

származnak (behordott), a barlangot alakító vízfolyások hordalékaival terheltek, és összetételük a barlang területén belül jelentősen különbözhet. A Pál-völgyi-barlang agyagos, kovás, kőzettörmelékes kitöltése nagyrészt „belső eredetű” (helyben keletkezett), azokból a rétegekből származik, amelyben a barlang képződött. Úgy gondolom, hogy a kérdést ilyen kevés adat alapján ugyan nem lehet megválaszolni, de érdemes ebben az irányban további adatgyűjtést végezni. A Baradla-barlang agyagos kitöltésének exhalációs eredményei arra is felhívják a figyelmet, hogy a kitöltés a barlang területén esetleg nem egyforma mértékben exhalál. A Baradla-barlang kitöltései változatos összetételűek lehetnek az eróziós képződés miatt, ezért nem biztos, hogy a barlang teljes terjedelmében ez a kitöltés a legfontosabb radonforrás. A Pál-völgyi-barlanggal kapcsolatban a vizsgálatok kritikus pontja lehet ugyanez a probléma. A mélyebben fekvő, zártabb termek és járatok agyagos kitöltésének radonexhalációja lehet, hogy nagyobb mértékű, mint az általunk vizsgált területeken vett mintáké. Több információ birtokában a mennyiségi relációkat is érdemes lenne tárgyalni, de sajnos ezeknek nem vagyunk birtokában. A kitöltés mennyisége is fontos kérdés lehet a exhalációs vizsgálatok szempontjából. A barlangászok szerint a Pál-völgyi-barlang zártabb részein nagy mennyiségű törmelékes agyag halmozódott fel. Valószínűleg a Baradla-barlang kitöltésekben gazdagabb képződése miatt, de ennek csak kisebb része agyag. A Sátorkőpusztai-barlangból nem rendelkezünk a radonforrásra vonatkozó adatokkal. A barlanggal kapcsolatban érdemes megjegyezni, hogy esőzések alakalmával sok víz juthat le a barlangba a bejáraton keresztül. A kitöltése kevert, behordott és helyben keletkezett üledéket egyaránt tartalmaz. Hakl J. feltételezi, hogy a barlang kőzetei víztartalmának lassú változása okozhatja a kőzetek radonkibocsátási tényezőjének lassú, hosszú távú változását. A kőzetek víztartalma pedig az éves csapadékmennyiség-változást tükrözheti (Hakl J. 1998). Úgy gondolom, hogy nem feltétlenül a kőzet, hanem az agyagos kitöltés radonkibocsátási tényezője is változhat az éves csapadékmennyiség változást. Mivel a barlangba a csapadékvíz a bejáraton át nagy mennyiségben is bejuthat, elképzelhető, hogy az agyag csak lassan szárad ki. A nedves agyagban a radon diffúziós állandója kicsi, de az agyag száradásával a radonkibocsátása egyre jelentősebb lehet. A Baradla-barlangban a talaj radonexhalációját nem vizsgálták. A Pál-völgyi-barlanggal kapcsolatban végzett eddigi mérések alapján a talaj fontos forrás lehet. A Sátorkőpusztaibarlang esetében okkal feltételezhető, hogy a talaj nem lehet jelentős forrás, hiszen a NagyStrázsa-hegy nagyrészt kopár, a barlang feletti területet jelentéktelen mennyiségben borítja talaj.

60

A Baradla- és a Pál-völgyi-barlangban a víz nem lehet jelentős radonforrás, hiszen egyikben sincs igazán jelentős vízmennyiség folyamatosan jelen. A Sátorkőpusztai-barlang forrásának vízhozam sem befolyásolta közvetlenül a radonkoncentráció értékeit, viszont a vízhozam a csapadékmennyiséget tükrözi, így a kőzetek / agyag nedvességtartalmán keresztül befolyásolhatja a radonkoncentrációt. A közvetett hatás miatt ezt konkrétan nem bizonyítják a barlangban felvett adatsorok. Sátorkőpusztaibarlang

Pál-völgyibarlang

Baradlabarlang

Kőzet

Valószínűleg a másik két barlang mészkövéhez hasonló érték

360 Bq/ m3

112 Bq/m3

Agyag

?

90 Bq/ m3

800 Bq/m3

Talaj

Nincs talaj

806 Bq/ m3

?

Víz

Van korreláció

-

-

A barlang légtere

A levegődinamika felülírja a különbségeket

8. táblázat. A barlangok potenciális radonforrásokra vonatkozó vizsgálati eredményeinek vázlatos összevetése.

A barlang légterében mért aktivitás-koncentráció értékeit nem érdemes összehasonlítani számszerűen, hiszen a barlangok levegődinamikai sajátságai felülírják az esetleges különbségeket, vagy hasonlóságokat. A barlangi járatok morfológiája, a befoglaló kőzet repedezettsége, a járat mélysége, zártsága meghatározó az aktivitás-koncentráció értékeit, illetve a változásai szempontjából. Összegezve az eddigieket úgy gondolom, hogy a barlangok keletkezési típusa a barlangi kitöltések különböző eredete miatt befolyásolhatja a radon aktivitás-koncentrációs viszonyokat. Ugyan a radonkoncentráció változását a barlang morfológiája, szerkezete befolyásolja uralkodóan, és léteznie kell minden barlang esetében valamilyen radonforrásnak (esetleg forrásoknak), de egyáltalán nem biztos, hogy a forrás minden barlang esetében ugyanaz az entitás. A bizonytalanságok, illetve a különbségek az agyagos kitöltések radonexhalációjával kapcsolatban nem feltétlenül a mérési körülmények helytelen megválasztásából adódnak (pl. nedves agyagminta vizsgálata), hanem esetleg a kitöltések eredete is okozhat különbségeket a radon-exhalációjukban. Ez természetesen egyenlőre csak feltételezés, de talán további vizsgálatokat érdemes végezni ezzel kapcsolatban.

61

V. A RADON TÉMAKÖR FELDOLGOZÁSA A KÖZÉPISKOLAI OKTATÁSBAN (INTEGRÁLT TANÁRI SZAKDOLGOZAT) I. EGYSÉG – AZ OKTATÓCSOMAG BEMUTATÁSA 1. AJÁNLÓ

Napjainkban a radonnal kapcsolatos kutatások száma ugrásszerűen nő. A természettudomány szinte minden területén előkerül ez a radioaktív elem, káros hatásait ugyanúgy kutatják, mint a benne rejlő lehetőségeket. Az oktatásban ugyan már elszórtan megjelenik ez a témakör, de jelentőségét még nem hangsúlyozzák eléggé. Elsősorban élettani hatásai miatt fontos a figyelmet ráirányítani, hiszen a tüdőrák jelentős kockázati tényezője. Fontos „fegyvertény” továbbá, hogy akaratlanul is a mindennapjaink részese, így minél jobban ismerjük, annál könnyebb védekeznünk ellene. Ez a fejezet a radon témakör iskolai feldolgozásához nyújt segítséget. Felfoghatjuk egyszerű oktatócsomagként, vagy egy képzeletbeli környezettan tankönyv önálló fejezeteként. A célom az volt, hogy egy átfogó képet alkossak a radonnal kapcsolatos ismereteinkről, és vázat állítsak fel a témakör további részletezéséhez. A dolgozat fő része egy hosszabb leírás, a radonnal kapcsolatos jelenkori ismereteink összefoglalása. Ez emelt szintű tananyagnak tekinthető, és több funkciót lát el egyszerre: 1, A nem-szakos tanárok felkészüléséhez nyújt segítséget a témakör magasabb szintű ismereteinek összefoglalásával. 2, Tananyagként használható fakultációs, vagy szakirányú/tagozatos oktatáshoz. 3, Az anyag feldolgozásának alternatív formáihoz segédanyagként szolgálhat. a, Kiadható kiselőadások szervezése esetén felkészülést segítő anyagként, akár egyetlen forrásként. b, Projektmunkához, a célirányos kérdés feldolgozásához segédanyagként. c, Házi feladat, vagy szorgalmi feladat megoldásához segédletként részletekben is kiadható. d, Csoportmunka szervezésénél, célirányos kérdés megválaszolásához részletekben, fejezetenként érdemes kiadni. 4, A téma iránt érdeklődő diákok olvasmányként forgathatják. 5, Ismeretterjesztő iskolai kiadványként is használható.

62

A szöveg teljes terjedelmében emeltszintű anyag, de magába foglalja a középszintű ismereteket is. A középszintű ismeretnek megfelelő anyagrész a narancssárga színű mezőkben található, a szövegből vastag betűkkel kiemelve. A középszintű ismereteket egyszerű tanórák anyagaként használhatjuk. A dolgozat második nagy egysége egy feladatlap (30 feladat). A feladatlap könnyű, közepes nehézségű és nehéz feladatokat egyaránt tartalmaz. A feladatok nehézsége nincs jelezve, az ilyen irányú csoportosítás a felhasználó feladata. Nem nehézségi sorrendben követik egymást a példák, hanem a leíró rész tematikáját követik. A feladatsorból a pedagógiai célnak megfelelően érdemes válogatni, önálló feladatlapot összeállítani. A feladatokat kiadhatjuk házi, vagy szorgalmi feladatként, csoportmunka esetén csoportfeladatként, projektmunka fő kérdéseként, dolgozatkérdésként, kiselőadáshoz irányelvként. A feladatmegoldásokat csatoltam a feladatlaphoz egyszerű formában.

2. A RADON TÉMAKÖR FELDOLGOZÁSA TANTÁRGYAKBA INTEGRÁLT KÖRNYEZETTAN OKTATÁS ESETÉN

A következőkben vázlatosan ismertetem, hogy az adott tantárgyak keretein belül melyek a témakör feldolgozásához elengedhetetlen ismeretek. Minden esetben szerepel a tantárgyi fejezet végén egy ajánlás is arról, hogy mely témakörön belül érdemes feldolgozni a radonnal kapcsolatos ismereteket. Felsoroltam azokat a fejezetcímeket is, amelyeket az adott tantárgy ismeretanyagába érdemes beilleszteni. 2.1 KÉMIA

2.1.1. Az tananyag elsajátításához, megértéséhez szükséges tárgyi ismeretek témakörök szerint: •

Atomok és a belőlük származtatható ionok (Az elemi részecskék szerepe az atom felépítésében; Az atomszerkezet kiépülésének törvényszerűségei; Hasonlóságok és különbségek megállapítása az anyagi tulajdonságokban a periódusos rendszer alapján; A periódusos rendszerben megmutatkozó tendenciák; A periódusos rendszer használata a tulajdonságok meghatározásához a megismert elemek atomjai esetében)

•

Molekulák és összetett ionok (Egyszerű szervetlen és szerves molekulák)

63

•

Halmazok (Az anyagi halmazok tulajdonságai és az azokat felépítő részecskék szerkezete közötti kapcsolat értelmezése modellek alapján; Az anyagi halmazok csoportosítása és jellemzése különböző szempontok szerint; Az oldatok és a kolloid rendszerek legfontosabb tulajdonságai)

•

Az elemek és vegyületek szerkezete - Az atom-, a molekula-és a halmazszerkezet kapcsolata (A megismert elemek és vegyületek tulajdonságainak és reakcióinak magyarázata az általános kémiai ismeretek alapján) (OKM 2006)

2.1.2. A témakör, amelynek részeként feldolgozhatóak a radonnal kapcsolatos ismeretek: •

Az elemek és vegyületek jelentősége ( Megismert elemek és vegyületek felhasználása, élettani hatása, gyógyító, károsító hatása; A környezetkárosító anyagok hatásai és a megelőzés módjai; Az energiatermelés szervetlen kémiai vonatkozásai; A környezetszennyezés okai, környezetvédelem) (OKM 2006)

2.1.3. Ajánlott fejezetek: Bevezetés Fizikai-kémiai tulajdonságok Honnan származik a radon? Dozimetriai alapfogalmak Radon az épületben A radon hasznosságáról

2.2. FIZIKA

2.2.1. Az tananyag elsajátításához, megértéséhez szükséges tárgyi ismeretek témakörök szerint: •

Munka és energia (A mechanikai energia megmaradása.)

•

Pontszerű testek rendszere (Az impulzus / lendület megmaradása; Az ütközések speciális eseteinek leírása.)

•

Deformálható testek (A gázok tulajdonságai; A légnyomás, a Torricelli-kísérlet értelmezése) 64

•

A kinetikus gázmodell (A hőmozgás értelmezése.)

•

Termikus és mechanikai kölcsönhatások (Nyílt folyamatok ideális gázokkal: izoterm, izochor, izobár, adiabatikus folyamatok energetikai jellemzése)

•

Az atomfizika és a magfizika elemei (A természetes radioaktív sugárzás - alfa, béta, gamma - tulajdonságai; felezési idő, aktivitás; Rutherford szórási kísérletének értelmezése; Atommodellek; A kvantummechanikai atommodell legfontosabb tulajdonságainak ismerete; Magerők, nukleonok, tömeghiány és kötési energia, tömegenergia ekvivalencia fogalmainak használata az atommag leírásában; Atommagátalakulások leírása, izotópok, elemi részek; Az atomenergia felhasználásának ismerete:

maghasadás,

láncreakció,

atomreaktor,

atombomba;

Magfúzió,

hidrogénbomba, a csillagok energiája.) (OKM 2006) 2.2.2. A témakör, amelynek részeként feldolgozhatóak a radonnal kapcsolatos ismeretek: Természet-

és

környezetvédelem

(Sugárzásvédelmi

alapismeretek;

A

légkörben

bekövetkező tartós változások fizikai következményeinek ismerete) (OKM 2006) Érdemes egy radonszint-mérés gyakorlatot is szervezni.

2.2.3. Ajánlott fejezetek: Bevezetés Fizikai-kémiai tulajdonságok Honnan származik a radon? Dozimetriai alapfogalmak Radon az épületben Védekezés, radonmentesítés

2.3. BIOLÓGIA, EGÉSZSÉGTAN MODUL

2.3.1. Az tananyag elsajátításához, megértéséhez szükséges tárgyi ismeretek témakörök szerint: •

A sejtet felépítő elemek és szervetlen vegyületek (A víz szerepe)

•

Fizikai-kémiai folyamatok (A diffúzió) 65

•

Az eukarióta sejt felépítése (A sejthártya)

•

A táplálkozás, emésztés és felszívás (Az emésztőrendszer felépítése nagyvonalakban)

•

A légzés (Az ember légzőszervének felépítése és működése) (OKM 2006)

2.3.2. A témakör, amelynek részeként feldolgozhatóak a radonnal kapcsolatos ismeretek: A légzés (A légzőszervrendszer fontosabb betegségei, a megelőzés és a gyógyítás módja) (OKM 2006) 2.3.3. Ajánlott fejezetek: Bevezetés Radon az épületben Élettani hatások, egészségügyi következmények A radon hasznosságáról (10.1. Széndioxid Szárazfürdő és 10.2. Barlangterápia) 2.4. FÖLDRAJZ

2.4.1. Az tananyag elsajátításához, megértéséhez szükséges tárgyi ismeretek témakörök szerint: •

Kozmikus környezetünk (a Naprendszer felépítése)

•

A kőzetburok (Égitestünk gömbhéjas szerkezete;

•

A kőzetlemezek mozgásának geológiai és az ember mindennapi életével összefüggő következményei; Az ásványok és a

kőzetek; A szárazföldek felszínfejlődésének

legfontosabb lépései) •

A légkör (A légkör szerkezete, anyagi felépítése és annak változásai; A légkörben lezajló folyamatok törvényszerűségei; Az éghajlati elemek közötti kölcsönhatások; Az időjárási elemek mérésének lehetőségei. A légkör szennyeződésének okai és a szennyezettség következményei.)

•

A vízburok (A vízburok tagolódása és a víz körforgása; A felszíni és felszín alatti víztípusok, azok főbb jelenségei; A vízszennyezés helyi, ill. az egész bolygóra kiható problémái, megoldási lehetőségek; A jég felszínformáló hatásának felismerése példákon)

•

A talaj (A talaj keletkezése, a talaj természeti jelentősége.) (OKM 2006)

66

2.4.2. A témakör, amelynek részeként feldolgozhatóak a radonnal kapcsolatos ismeretek: •

A légkör (A légkör szerkezete, anyagi felépítése és annak változásai; A légkörben lezajló folyamatok törvényszerűségei; A légkör szennyeződésének okai és a szennyezettség következményei.)

•

A vízburok (A felszíni és felszín alatti víztípusok, azok főbb jelenségei; A vízszennyezés helyi, ill. az egész bolygóra kiható problémái, megoldási lehetőségek)

•

A talaj (A talaj keletkezése, a talaj természeti jelentősége.) (OKM 2006)

Érdemes egy önálló barlangi terepgyakorlat keretein belül leadni az anyagot más, az alkalomhoz kapcsolódó földrajzi ismeretekkel együtt. 2.4.3. Ajánlott fejezetek: Bevezetés Geológiai-talajtani háttér Milyen területeken számíthatunk radon-feldúsulásra Radon az épületben (7.3 A ház alatti talaj, alapkőzet) A radon hasznosságáról 3. A RADON TÉMAKÖR FELDOLGOZÁSA ÖNÁLLÓ KÖRNYEZETTAN TANTÁRGY OKTATÁSA ESETÉN Az emelt szintű kidolgozott anyag, vagy a középszintű kiemelt rész használható önálló fejezetként, a hozzá kapcsolódó feladatsor pedig önálló feladatlapként.

67

II. Egység – A Radon

68

1. Bevezetés A radon szerves részét képezi a háttérsugárzásnak, amely természetes és mesterséges forrásokat foglal magába. A teljes háttérsugárzásnak csupán 13%-a származik mesterséges forrásból, a többi mind természetes sugárzás, tehát a teljes sugárzás 87%-a természetes eredetű. A radon a teljes háttérsugárzás 52%-át adja (1. ábra), így mind a teljes, mind a természetes háttérsugárzás egyik legfontosabb, ha nem a legfontosabb forrásának tekinthető. Ezek alapján minden okunk meg van arra, hogy a radonnal kiemelten foglalkozunk. [51.] 1. ábra: A környezeti sugárterhelés forrásai (az egyes hatások %-os megoszlása Európában) (Pálfi F. (1997, szerk.) nyomán)

2. Fizikai-kémiai tulajdonságok A radon színtelen, szagtalan gáz. Fagypontja alá hűtve foszforeszkál előbb sárga, majd narancsos színben. A VIII. oszlop utolsó eleme, azaz a legnehezebb a nemesgázok között. A levegőnél közel hétszer nehezebb gáz. Kémiailag közel inaktív, ami azt jelenti, hogy vegyületet ritkán képez, csupán néhány komplexe és egy fluorid-vegyülete ismert [5.]. Vízoldékony szobahőmérsékleten, szerves vegyületekben azonban sokkal jobban oldódik. Rendszáma 86, tehát 86 proton található az atommagban. A neutronok száma változó lehet, azaz több radon-izotóp létezik. Az izotópok a rendszámukban megegyeznek, a tömegszámukban (protonok és a neutronok száma együtt) pedig különböznek. A természetben három radioaktív radon-izotóp fordul elő, a 222Rn (radon), a 220Rn (toron) és az 219Rn (aktinon).

3. Honnan származik a radon? A radioaktív atommagok bármely külső hatás nélkül egy részecske kibocsátásával másik atommaggá alakulnak át. A részecske lehet alfa-részecske (héliummag, alfa-bomlás során), elektron (béta-bomlás során). Egyszerű gamma-sugárzás kibocsátása során is stabilabbá válhat az atommag, de ebben az esetben nem keletkezik új atommag. Az alfa- és a béta-bomlást gyakran követi gamma-bomlás, mivel a bomlások során keletkező mag gerjesztett állapotú, és gerjesztési energiájától gamma-sugárzás kibocsátásával szabadul meg, ezzel kisebb energiaszintre jut. A bomlások időbeli lefolyását, „sebességét” jellemezzük a felezési idővel. Ha a bomlás során keletkező atommag szintén radioaktív, akkor az tovább bomlik. Ha az új atommag bomlásakor keletkező atommag is radioaktív, akkor az is tovább bomlik, így egy másba átalakuló elemek sora jön létre. Ezeket radioaktív bomlási soroknak nevezzük. A radioaktív bomlási sor kiindulási eleme mindig egy nagy tömegszámú elem, amely a rá jellemző felezési idővel bomlik, a mennyisége pedig folyamatosan csökken. A sor közepén található elemek mennyisége nő a sorban előttük álló elem bomlásával, viszont saját bomlásuk a mennyiségüket csökkenti, tehát koncentrációjuk egyensúlyi értéket vesz fel. Ez az egyensúlyi érték mindig arányos a felezési idejükkel [29., 45.]. A nagy felezési idejű, lassan bomló magok egyensúlyi koncentrációja nagyobb, mint a gyorsan bomló magoké. A radioaktív bomlási sorok utolsó eleme mindig egy stabil mag, amely nem bomlik tovább, így mennyisége folyamatosan nő. A bomlási sorban alfa-, béta- és gamma-bomlások követik egymást. A radioaktív bomlást elszenvedő elemet anyaelemnek, a belőle keletkező új elemet pedig leányelemnek nevezzük. A természetben három radioaktív bomlási sor létezik, ezekbe sorolható a Földünkön jelenleg természetes körülmények között megtalálható radioaktív izotópok többsége. A radioaktív bomlási sorokat a kiindulási elemek szerint nevezték el:

69

1, tórium-sor: 232 A kiindulási eleme: 90Th tórium (felezési idő = 14 milliárd év) 208 Pb ólom A végső elem: 82

2, urán-sor: 238 A kiindulási eleme: 92 U urán (felezési idő = 4,5 milliárd év) 206 A végső elem: 82 Pb ólom

3, aktínium-sor: 235 A kiindulási eleme: 92 U urán (felezési idő = 710 millió év) 207 A végső elem: 82 Pb ólom

A természetes radioaktív bomlási sorokon kívül mesterségesen még egy negyedik is előállítható: 4, neptúnium-sor: 237 A kiindulási eleme: 93 Np neptúnium (felezési idő =2,2 millió év) 209 A végső elem: 83 Bi bizmut [23.]. A neptúnium-sor, illetve a sor elemei régen ugyancsak előfordultak a természetben. Eltűnésük oka egyszerűen az, hogy az idők során elbomlottak. A kiindulási elem, a neptúnium 237-es tömegszámú izotópja ma már nem fordul elő a természetben, de a sor utolsó tagja (bizmut-209) még megtalálható. A Föld keletkezésekor valószínűleg sok radioaktív elem volt jelent, de nagy részük gyorsan elbomlott. Napjainkban csak azok a radioaktív elemek vannak jelen a természetben, amelyek a Föld életkoránál hosszabb, vagy hasonló felezési idejűek, vagy még ma is keletkeznek. Tehát eredetileg négy ilyen sort hoztak létre a radioaktív elemek. [29.] Mára már csak három maradt, az egyik egyszerűen elfogyott. A mára megmaradt bomlási sorok mindegyikében keletkezik radon, annak különböző izotópjai. A radon név mindig csak egy rendszámot takar. A 86-os rendszámot (a protonok számát jelenti). A mindig azonos számú proton mellett különböző számú neutron alkothatja a magot. Ezekben térnek el az izotópok. Ezért létezik több radonizotóp, és ezért keletkezhet több bomlási sorban ugyanaz az elem, ill. annak különböző izotópjai (1. táblázat). Mindhárom radon-izotóp közvetlenül rádiumból jön létre alfa-bomlással. A radon önmaga is alfa-részecske kibocsátásával bomlik tovább. Radioaktív bomlási sor A radon anyaeleme Keletkező radonizotóp Stabil végmag a bomlási sorban

238U (urán-238) felezési idő = 4,5 milliárd év 226Ra (rádium-226) felezési idő = 1620 év 222Rn (radon) felezési idő = 3,82 nap 206Pb

(ólom-206)

232Th

(tórium-232) felezési idő = 14 milliárd év 224Ra (rádium-224) felezési idő = 3,64 nap 220Rn (toron) felezési idő = 55 másodperc 208Pb

(ólom-208)

235U (urán-235) felezési idő = 710 millió év 223Ra (rádium-223) felezési idő = 11,7 nap 219Rn (aktinon) felezési idő = 3,9 másodperc 207Pb

(ólom-207)

1. táblázat: A természetes radioaktív bomlási sorok legfontosabb elemei elemei

A három radon-izotóp a környezetünkben nem egyforma ”mennyiségben” található meg, gyakoriságuk a felezési idejükkel függ össze. Az az izotóp, amelyik felezési ideje kicsi, gyorsan elbomlik, ezért ”mennyisége”, illetve a többi elemhez viszonyított aránya a környezetében elenyésző. Legnagyobb mennyiségben a radon-222 (222Rn) izotóp

70

fordul elő. Felezési ideje 3,82 nap, tehát még elbomlása előtt képes rövidebb-hosszabb távolság megtételére (gázként vagy vízben oldott állapotban), illetve felhalmozódásra. Éppen ezért a szűkebb értelemben vett ”radon” szó alatt mindig ezt az izotópot értjük. Ugyan ez az izotóp a leggyakoribb a három közül, de még ez is nagyon kis koncentrációban van jelen általában a levegőben. Ennek ellenére radioaktivitása miatt jelentőségét nem hanyagolhatjuk el, mivel gázként könnyen belélegezhető, és felhalmozódása esetén a koncentrációja sokszorosára emelkedhet [44.].

4. Dozimetriai alapfogalmak Az emberi szervezetet érő sugárterhelés külső, vagy belső forrásból származhat. A külső sugárterhelés a külső forrásokból származik közvetlenül, például egy röntgenvizsgálat során éri a szervezetet. A belső sugárterhelés a belélegzett, vagy táplálékkal elfogyasztott, tehát a szervezetbe bejutott radioaktív izotópok sugárzásából származik. A Bq (becquerel, ejtsd: bekerel) az aktivitás mértékegysége. Egy adott mennyiségű radioaktív anyag belsejében időegység alatt lezajló bomlások számát nevezzük aktivitásnak. 1Bq az aktivitás, ha 1 másodperc alatt 1 atom bomlik el. [29.] Az aktivitás-koncentráció a térfogategységre jutó aktivitás mennyiségét jelenti. Mértékegysége Bq/m3, Bq/l. A Dózis egy céltárgy által kapott, illetve abban elnyelődött sugárzás mértéke. [29.] A Sv (sievert, ejtsd: szívert) a hatásos dózis mértékegysége. A hatásos dózis figyelembe veszi a különböző sugárzásfajták eltérő biológiai hatásából adódó különbségeket. Ha egy ember 5 évet tölt 2 mSv/év dózisteljesítményű sugárzásban, akkor 5 x 2, azaz 10mSv hatásos dózis éri. [38.]

5. Geológiai-talajtani háttér Az urán több ásvány alkotóeleme. A kőzetek különböző ásványokból épülnek fel, így az urán szinte minden kőzetben megtalálható, természetesen különböző mennyiségben (átlagosan 1-3 ppm). Az urán a kőzet mélyebb rétegeiben van jelen, és általában a leányelemeiről, azaz a bomlási sorának tagjairól ugyanez mondható el. A talaj a kőzetekből alakul ki mállással (fizikai, kémiai és biológiai folyamatok sorozatával). Ásványok találhatók a talajban is, tehát az uránt és abból származó elemeket – tehát többek között a rádiumot és az abból származó radont - a talajban is megtaláljuk. A talaj urántartalma nagyjából akkora, mint a kőzeté, amelyből származik. Némely kőzettípus urántartalma az átlagnál magasabb, így a rajtuk kialakuló talajban is több urán található (100 ppm akár) [50.]. A radon közvetlen forrása a rádium. Amikor a rádiumból radon keletkezik alfa-bomlással, energia szabadul fel. Ez logikus, hiszen a rádium atommag nem stabil, stabilabbá akkor válhat, ha alacsonyabb energiaszintű állapotba kerül, azaz „energiafeleslegétől megszabadul”. A radon atommag ugyan még mindig nem stabil, de egy jóval kisebb energiájú állapotot jelent. A két állapot közötti energiakülönbségnek valahogyan távoznia kell. Ez az energiakülönbség a rádiumból keletkező radon és alfa-részecske mozgási energiájává válik, azaz ezzel az energiával lökődnek el egymástól. Tehát az alfabomlás során keletkező radon az energia- és lendület-megmaradás törvénye szerint visszalökődik (86 keV). Valami hasonló történik akkor, amikor puskával lövünk. A puskagolyó kilövésével egy időben a puska „visszarúg”. Ez azért fontos, mert így válik érthetővé, hogy a radon a kőzetből hogyan képes kijutni. (2. ábra) [50.] A kőzetszemcsékben található rádiumatomokból keletkező radon egy része a kőzetszemcsék közötti pórusokba kerül. 2. ábra: A rádiumból alfa-bomlással keletkező radon visszalökődése (Otton K., J. - Gundersen C. S., L. – Schumann R., R. (1993) nyomán)

71

Természetesen a visszalökődés iránya meghatározza, hogy a keletkező radonatom mekkora eséllyel jut ki a kőzetszemcséből. A visszalökődés energiájával kőzetfajtától függően 20-70 nm-t tehet meg, vízben 100 nm-t, levegőben 63 µm-t. Természetesen a rádium a kőzetszemcsében különböző helyeken fordulhat elő, a szemcse belsejétől a felszínéig, így a belőle keletkező radon is különböző eséllyel jut ki a szemcséből. [44.] A radon csak akkor áll meg a pórustérben, ha a pórust legalább részben víz tölti ki. Ha a pórusteret gáz tölti ki, akkor a pórustérbe jutó radonatom nagy valószínűséggel a szemközti szemcsében nyelődik el. A pórusokban lévő víz tulajdonképpen „befogja” a radonatomokat. Ezután a radon a vízzel együtt mozog, vagy diffúzióval a talajlevegőbe is bekerülhet. A kőzetben nem csak pórusok, hanem repedések, törések is találhatók, amelyekbe szintén kiléphet a radon. (3. ábra) [44.] Itt fontos bevezetni a radonkibocsátási tényező (emanációs koefficiens) fo3. ábra: A radon kijutása a kőzetszemcsékből (Otton K., J. - Gundersen C. S., L. galmát, ami a kőzetben – Schumann R., R. (1993) nyomán) keletkező összes radonatom pórustérbe jutó hányadát jelenti. Érezhető, hogy a talaj, illetve a kőzet bizonyos tulajdonságai lényegesen befolyásolhatják a radonkibocsátási tényező nagyságának alakulását. Ilyen tulajdonság a kőzetszemcsék mérete (szemcseméret-eloszlás), a vízzel töltött pórustér aránya a teljes pórustérhez képest (kőzet víztelítettsége), a rádium elhelyezkedése a szemcsék belsejében és felületén, a pórusok térfogata az egységnyi talajtérfogat viszonylatában (porozitás), a pórusterek összeköttetésének mértéke (a talaj áteresztőképessége, permeábilitása). A tényező értéke néhány %-tól akár 70 %-ig terjedhet, talajok esetén 20-50 %. A pórusvíz fontos szerepét mutatja, hogy nedves kőzetek esetén 4-20 szoros lehet a radonkibocsátás. [44.] Az, hogy a radon milyen könnyen mozoghat a talajban és kőzetben, fontos meghatározója az esetleges felszíni radon-felhalmozódásnak, ugyanis minél könnyebben közlekedik, annál nagyobb távolságot tesz meg a keletkezésétől a bomlásáig eltelt idő alatt. Ha a radon a felszínre jut, akkor felhalmozódhat a lakásban, vagy más zárt helyen, és kifejtheti az emberi egészséget veszélyeztető hatását. Radon gyorsabban mozog, illetve nagyobb távolságot tesz meg nagy áteresztő-képességű, porózus talajtípusokban (pl. durvaszemcsés homok, kavics). Tömődöttebb talajban nehezebben mozog, és csak kis távolság megtételére képes (pl. agyag). Tőrések mentén gyorsabban halad, mint a talaj pórusterében. (4. és 5. ábra) [50.] 4. ábra: A radon mozgása a különböző kőzettípusokban (Otton K., J. - Gundersen C. S., L. – Schumann R., R. (1993) nyomán)

72

5. ábra: A radon mozgása a különböző áteresztőképességű rétegekben (Otton K., J. - Gundersen C. S., L. – Schumann R., R. (1993) nyomán)

A karsztos területeken fekvő épületekben télen magas radonkoncentráció alakulhat ki, ugyanis ilyenkor radondús levegő áramlik felfelé a barlangból. A jelenség hátterében az áll, hogy télen a vízszintes járatrendszeren hideg levegő áramlik a barlangba. Ott a kőzetek „felmelegítik” a beáramlott levegőt, majd a felmelegedett levegő felemelkedik (kisebb a sűrűsége, mint a hideg levegőé), és elhagyja a járatrendszert a repedéseken keresztül. (6. ábra) Karsztos területeken a felszín alatti vizekben oldva a radon nagyobb távolságokra is eljuthat (repedések, barlangok, járatok mentén haladva) [14.].

A radonatomok egy része a talajban marad, és ott alfa-bomlással ólommá alakul (a urán bomlási sorának utolsó eleme), más részük a felszínre jut, illetve a levegőbe kerül. A radon vízben lassabban mozog, mint a levegőben. Vízzel telített talajban, kőzetben a bomlásáig (3,82 nap) kb. 2 cm-t, száraz körülmények között 180-300 cm-t is megtehet. Olyan lakások esetén magas beltéri radonszint várható, amelyek könnyen kiszáradó aljzaton, magas áteresztő-képességű talajon, kőzeten épültek. Ilyen esetben, még ha a talajban, illetve a törésekben a radonszint átlagosnak bizonyul is, a radont hordozó levegő a terület nagy áteresztőképessége miatt nagyobb távolságra eljuthat, még a radon elbomlása előtt, így teremtve meg a lehetőségét annak, hogy a környékbeli lakásokban a radon felhalmozódjék. [50.]

6. ábra: Karsztos területek téli légkörzése (Géczy G., Hunyadi I., Csige I., Hakl J. (1995))

A talajok felső rétegének radontartalma függ a hőmérséklettől, illetve az évszaktól. Nappal körülbelül fele akkora a 222Rn-aktivitáskoncentráció, mint éjszaka. A jelenség magyarázata az, hogy éjszaka a talaj 1-2 °C-al jobban lehűl, mint a levegő, így a talajfelszín közelében a hőmérsékletkülönbség okozta légáramok kisebbek, mint nappal. Nappal a talajfelszín a levegőhöz képest jobban felmelegszik, ezzel együtt a légáramlatok is erősebbek. Nyárra maximum jellemző, télen / ősszel pedig minimum. A magyarázat az előbbiekhez hasonló. A radon koncentráció a mélységtől is függ. [44.] Miután a radon a kőzet, vagy a talaj felső rétegébe jutott, a légtérbe (atmoszférába) kerül. Ezt exhalációnak nevezzük. Mértékét több tényező határozza meg. A fentieket összefoglalva ezek a következők: • A kőzet/talaj radon-koncentrációja • A mélyebb rétegekből feláramló radon mennyisége • A talaj repedezettsége, áteresztőképessége (permeábilitása). Ez utóbbi nagy mértékben függ a talaj sűrűségétől, kőzetszemcsék méretétől (szemcseméret-eloszlás), és a talaj víztartalmától. • Fontos szerepet játszanak a folyamatban a meteorológiai viszonyok is (hőmérséklet, légnyomás, évszakok). [27.] A légtérbe (atmoszférába) kerülő radon a légmozgással terjed. A radon a légtérbe lépve „felhígul”, koncentrációja (és aktivitása) jelentősen lecsökken a talajgázhoz viszonyítva.

73

A mozgását, terjedését jedését a keveredési diffúzó (a koncentráció kiegyenlítődésén alapul) és a légáramlások által kialakított folyamatok (konvekció = függőleges légáramlás esetén zajló függőleges irányú hőcsere; advekció = légáramlással zajló horizontális irányú hőcsere.) határozzák meg. A légköri folyamatok „hígító hatása” olyan erős, hogy a radon felszín közeli aktivitás-koncentrációja néhány Bq/m3 csupán, míg a talajgázra kBq/m3-es értékek jellemzők. Ez két nagyságrendnyi különbséget jelent körülbelül.

[8.] A légáramlatokkal a radon feljut a magaslégkörbe is. A szárazföldek radonkibocsátásához képest a tengereké, óceánoké elhanyagolható. [44.] tásához

6. Milyen területeken számíthatunk radon-feldúsulásra 1, Magas urán-rádium koncentrációval jellemezhető területeken (gránit, savanyú csillámpala, permi homokkő). 2, Technológiailag megnövelt koncentrációjú természetes radioaktív anyagok környezetében. Természetes radioaktív anyagokat tartalmazó nyersanyagok feldolgozása, felhasználása során keletkeznek (uránbánya meddő, zagy, ivóvíztisztítók hulladékai, foszforműtrágya, széntüzelésű erőmű salakja és pernyéje, bauxit és ritkaföldfémek feldolgozásának melléktermékei). 3, Magas radon-kibocsátási tényezővel (radonkibocsátás a kőzeten / talajon belül) és exhalációval (radonkibocsátás a talaj/kőzet felső rétege és a légtér között) rendelkező területek. (Pl. durva jégkori

üledéken, repedezett mészkő, kavics stb.)

7. ábra: A várható radonkoncentráció és a geológiai felépítés összefüggései (Otton K., J. - Gundersen C. S., L. – Schumann R., R. (1993) nyomán)

4, Rosszul szellőző, zárt helyek, ahol a radon feldúsulhat. Ez geológiai képződményekre is értendő. (pl. mély barlangok, meredek lejtők alja, völgy, szurdokvölgy stb.) 5, Olyan esetekben, amikor a radon szempontjából hatékony szállítómechanizmusok működnek. (Törésvonalak mentén való áramlás, kimosódás víz által, hordozógázok áramlása, barlangok légmozgásai.)

(7. ábra) [27.]

7. Radon az épületben A 222Rn felezési ideje 3,8 nap, ezért elbomlása előtt elegendő idő áll a gáz rendelkezésére ahhoz, hogy keletkezési helyétől távolra eljusson. Nem meglepő hát, hogy házakban, lakásokban is megjelenhet. Előfordulnak olyan házak is (RADON HÁZAK), ahol a sugárzási szint kiemelkedően magas (meghaladja a kritikus 50 mSv/év értéket). Jelenlétét és beltéri koncentrációját több tényező befolyásolja. [55.] 7.1. A légnyomás-különbség a talaj és a ház belseje között. A házon belül uralkodó alacsony nyomás elősegíti a radon bejutását a belső térbe. A gáz áramlása a lakásban elsődlegesen a belső és külső légnyomás-különbségtől függ. A különbséget okozhatja szél, hőmérsékletkülönbség a külső és belső tér között, vagy a légkondicionálás. Általában a házak, lakások szigetelése nem tökéletes. Rések, hézagok vannak az ablakok és az ajtók körül, az elektromos és a vízvezetékek mellett. Ezeken a réseken a levegő könnyen ki- és beáramlik. Ezt az áramlást a külső és a belső tér közötti hőmérséklet-különbség és a szél okozza. A fűtés hatására (télen) bent felfelé tartó áramlás indul meg. Úgy működik az egész ház, mint egy kémény. A benti meleg levegő sűrűsége kisebb, mint a kinti hideg levegőé, ezért áramlik felfelé. A belső térben ennek hatására lecsökken a légnyomás, azaz a külső és a belső tér között nyomáskülönbség jön

74

létre, és a talajból, pincéből intenzívebben áramlik be a radon. Tulajdonképpen néhány pascal nyomáskülönbség már elég ahhoz, hogy a levegőt nagyjából óránként egyszer kicserélje. Ez a folyamat egyrészt kicseréli a levegőt a házban, másrészt „behúzza” a házba a radontartalmú levegőt. A szélnek hasonló hatása van. Amikor a kémény felett fúj a szél, ideiglenesen lecsökkenti a külső nyomást a kémény felett azzal, hogy folyamatosan, nagy sebességgel mozdítja el a kémény feletti levegőréteget (Bernoullitörvény által leírt szívóhatás). Mivel a levegő a kisebb nyomású terület felé igyekszik, ezért kiáramlik a kéményen keresztül. A házon nyíló rések ugyanilyen elven működnek, tehát nem csak a téli fűtés idején áramlik át a levegő a házunkon. [55.]

a,

b,

c,

8. ábra: A szellőzés és légkondicionálás légmozgást befolyásoló hatása a, Természetes szellőzés b, Kényszerített áramlás egyszerű ventillátorral c, Légkondicionálás hőcserélővel és ventillátorral (Forrás: Samuelsson, L. (1990))

7.2. A légkondicionáló Egyre elterjedtebb a különféle típusú légkondicionáló rendszerek használata. Fontos, hogy légáram a külső és a belső tér között egyensúlyban legyen, mert az alacsony belső nyomás „behúzza” a házba a radont és leányelemeit tartalmazó levegőt a ház alsó része felől. Ha a lakásban mechanikus be- és kivezetésű légkondicionáló rendszer működik, akkor a ventillátor a levegőt az épületből „kiszívja”, ami nyomáscsökkenést hoz létre az épületben. Ez a ház radonellátását növeli, attól függetlenül, hogy mekkora a talaj radon-kibocsátása. Tehát légkondicionálás alkalmazása esetén célszerű bonyolultabb felépítésű rendszert kiépíteni, amely a be- és kijövő légáram egyensúlyát hozza létre hőcserélő és ventillátor segítségével. [55.] 7.3. A ház alatti talaj, alapkőzet A ház alatti alapkőzet, talaj radon-kibocsátása nagyon fontos tényező, de nem az egyetlen. A magas urántartalmú talajon, kőzeten vagy más okból magas radon-kibocsátású területen épült házakban nagy eséllyel alakul ki magas radonszint, de ellenkező esetben nem garantált a ház „radonmentessége”. Ez nem meglepő, hiszen a ház természetes, vagy mesterséges szellőzése képes magas radonszint kialakítására egyébként kockázatmentes helyeken is. Ebben az esetben legfontosabb tényező a ház belseje és az alatta lévő talaj között kialakuló nyomáskülönbség. Nem csak a talaj, kőzet urántartalma meghatározó, hanem a szerkezete is. A szemcsés, repedezett talaj jelentősen megnövelheti a terület radon-kibocsátását. [20.] Az építkezések során, az alapozásnál fellazítják a ház alapja körüli területet. Az alapozás után az alap körüli hézagokat általában a területen található fellazított földdel töltik ki, így a terület áteresztőképessége az alap környezetében megnő. A mérsékelt égövben elsősorban a talajból származik az épületek radon-koncentrációja. [55.] Sokáig azt gondolták, hogy a toron (220Rn, radon-220 izotóp) nem jut nagy koncentrációban az épületekbe, mivel a felezési ideje nagyon rövid (55 s). Valószínűsítették, hogy még a bejutása előtt elbomlik, így nem halmozódhat fel a lakóterekben. Az elmúlt évek toronmérései azonban azt mutatták, hogy a radonhoz (222Rn, radon-222 izotóp) hasonló mértékben feldúsulhat, ha az épület tóriumban (232Th, tórium-232) gazdag kőzetre épült.

75

A talaj típusa agyagpala

200 Bq/m3 épületek százalékában

400 Bq/m3 épületek százalékában

60 %

15-35 %

urániumban gazdag gránit

20-50 %

hordalék

15-30 %

10-30 % 5-15 %

2. táblázat: Családi házak aktivitás-koncentráció átlageredményei. (A házak nem tartalmaznak betont.) (Forrás: Samuelsson,L. (1990))

7.4. Az építőanyag Általánosságban elmondható, hogy a vízben és az építési anyagokban keletkező radon kisebb jelentőséggel bír, mint a talajból/kőzetből származó. Ez abban az esetben igaz, ha nem használnak betont az építkezésnél. A falak, a mennyezet vagy padló építőanyagából (beton) felszabaduló radon néha egymaga is magas (400 Bq/m3 fölötti) sugárzásszintet okozhat. [55.]

Építőanyag beton fa, tégla, stb.

200 Bq/m3 épületek százalékában 44 % 25 %

400 Bq/m3 épületek százalékában 12 % 10 %

3. táblázat: Családi házak aktivitás-koncentráció átlageredményei. (Forrás: Samuelsson, L. (1990))

Más anyagok is okozhatnak magas sugárterhelést, így például a radonhoz (222Rn, radon-222 izotóp) hasonló nagyságú toronszintet (220Rn, radon-220 izotóp) idézhet elő tóriumtartalmú (232Th, tórium232) falfesték. Speciális építőanyagok is okozhatnak kellemetlen meglepetést. 1929 és 1975 között Svédországban timföld-pala alapú könnyűbetont használtak elterjedten, amely utólag magas 226Ratartalmúnak (226Ra, rádium-226) bizonyult (2,6 Bq/kg értéket is elérte) [41.]. Magyarországon a lakások építéséhez használt építőanyag mintegy 60%-a tégla. A többi építőanyag aránya mind 10% alatti (beton, kő, vályog stb.), ezért a téglák radon- és urántartalmának vizsgálata volt kiemelten fontos számunkra. Az eredmények azt mutatták, hogy a különböző téglafajták hozzájárulása a sugárterheléshez (35-55 Bq/m3) nem jelent veszélyforrást a lakosság számára. A vályog ritkábban alkalmazott építőanyag, de radioaktivitás-koncentrációja akár a kétszerese is lehet a tégla esetén tapasztaltnak (87 Bq/m3). [35.] 7.5. Az épületszerkezet A radon belépésére megszámlálhatatlan lehetőséget nyújt egy lakóépület, az ablakok, ajtók körüli hézagoktól kezdve, az aljzat repedésein át az elektromos és vízvezetékek illesztékéig. A pincével rendelkező házakban valószínűbb a radon feldúsulása, mint a pince nélküliekben. Ennek két oka lehet. Egyrészt a pincék sokkal több bejutási utat biztosítanak a radon számára, másrészt nagyobb légnyomás-különbség alakulhat ki. A pincék között is van különbség e tekintetben, mert az aljzat nélküli pincékben körülbelül 5-ször magasabb radonszint alakulhat ki, mint betonaljzatú pincékben. Ugyanazon ház pincéjében mért érték kétszerese lehet a földszinti szobákban mértnek. A régebbi, huzatosabb pincékből kevesebb radon jut el a lakóépület felsőbb szintjeibe.

76

9. ábra: A radon gyakori belépési útvonalai lakóépületek esetén (http://fcs.tamu.edu/housing/images/ radon2.gif ábra nyomán)

7.6. A víz A radon beléphet az épületekbe a vízhálózaton keresztül is. A nyílt vizek (folyók, tavak) radontartalma általában nem számottevő, hiszen a nyílt felszínről a radon egyszerűen a levegőbe szökik. A városi vízvezeték-hálózat esetében ugyanez a helyzet, hiszen a víz elfogyasztásáig a radon kilép a légkörbe, vagy elbomlik. Ha háztartást fúrt mélykútból látják el vízzel, már komoly gondot okozhat a víz gázleadása. Ebben az esetben a radonatomoknak nincs elég idejük ahhoz, hogy távozzanak a vízből a légtérbe, hiszen a víz kiemelésétől a felhasználásáig csak nagyon rövid idő telik el. Mivel a radon felezési ideje 3,8 nap, így azzal sem lehet számolni, hogy a radon a víz felhasználásáig elbomlik leányelemeire. A vízből felhasználás közben (mosogatás, zuhanyozás, mosás stb.) távozó radon a lakás légterében dúsul fel. [50., 41.] Különösen jelentős lehet a vízből származó radonkoncentráció olyan vidékeken, ahol az alapkőzet, vagy a talaj uránban gazdag (gránit, pegmatit). Ahol a víz radioaktivitás-koncentrációja 1000 Bq/l, ott a belső légtér aktivitás-koncentrációja 100 Bq/m3 is lehet. Az ilyen ivóvizet, háztartási felhasználású vizet gáztalanítani kell. E célra a kereskedelemben kaphatók különböző berendezések. [41.] 7.7. A földgáz A radongázt már régóta ismerik, mint a földgáz kísérőjét. A földgáz-forrásnál különösen magas lehet a koncentrációja (sokezer kBq/m3). A háztartásokban is használt metángáz radon-tartalma magas, de jelentősége a sugárterhelés szempontjából erősen függ a felhasználás módjától. [54.] Palackozott gáz esetén a szállításnak és tárolásnak több állomása van, így a radontartalom nagy része távozik a földgázból, illetve elbomlik a felhasználásig eltelt idő alatt. A városi hálózati gáz radon koncentrációja ennek megfelelően jóval magasabb, mint a palackozott gázé. [54.]

77

Magyarországon is végeztek méréseket, és Budapest belvárosában az eredmények 88-135 Bq/m3 értéktartományba estek, ami elég magas értéknek mondható. (Világviszonylatban az értékek 40 Bq/m3 és 54 kBq/m3 között változnak.) [54.]

7.8. A lakók viselkedése Éjszaka általában az ablakokat zárva tartjuk. Ebben az napszakban a lakásban összegyűlik a radon, és felszaporodnak a leányelemei is. Reggeli szellőztetéskor a radonkoncentráció leesik, majd szellőztetés után lassan emelkedik. Mivel az épületben napközben közlekedünk, az ajtónyitogatás miatt mérsékelt marad a radonszint. Ráadásul a napsütés felmelegíti a talajt napközben, és ez a folyamat a szabad levegőn mérsékli a radon-koncentrációt. Szeles időben a huzat okozhat csökkenést a koncentrációban, belső terekben. Télen a kellemetlen időjárás miatt kevesebbet szellőztetünk, a fűtés pedig intenzívebb radonbeáramlást vált ki (lsd. 7.1.). A fent említett okok miatt a téli radon-koncentráció kétszerese lehet a tavaszinak, és akár sokszorosa a nyárinak. Nagyon fontos a rendszeres szellőztetés minden évszakban, hiszen jelentős sugárterheléstől kímélhetjük meg magunkat ezzel az egyszerű mód10. ábra: A radon-bomlástermékek szintje a szellőztetés függvényészerrel. [38.] ben (Forrás: Samuelsson, L. (1990))

7.9. A lehetséges források összefoglalása

A lakóépületek radonkoncentrációjának legfőbb forrása az alapkőzet és a talaj, a lakásokba beszivárgó radon 60%áért felelős. Az építőanyagok 20%-al és a légkör 17%-al közepes erősségű forrásnak minősül. A legkevesebb radon a földgázból és a vízből származik, általában jelentéktelen a radon-kibocsátásuk. [38.] Uránban gazdag talajra épült házban a talajból származó radon részaránya megközelítheti a 100%-ot. Padló-szinten a legmagasabb radon-koncentráció, felfelé haladva csökken a koncentrációja. [38.] 11. ábra: A radonforrások százalékos megoszlása a lakóépületekben

78

8. Védekezés, radonmentesítés Több módszer áll rendelkezésünkre a „radon ellen folytatott hadviselésben”. Eredményt érhetünk el a fűtött szobák szívóhatásának megszüntetésével, a külső térben alulnyomás biztosításával, a radont hordozó levegőáramlás elterelésével. A legjobb, ha radont még bejutása előtt megállítjuk. A radon eredetétől függően különböző eljárások javasolhatók. 8.1. Idővédelem Bizonyos esetekben elegendő lehet, ha a „veszélyes” területen való tartózkodás idejét rövidítjük le. Ez lakásoknál nem használható igazán, mivel a lakótérben töltjük életünk körülbelül egyharmadátegynegyedét. Azok az emberek is, akik viszonylag keveset tartózkodnak otthon, legalább 6-8 órát, hiszen a saját ágyukban alszanak. Az idővédelem, mint módszer legfeljebb munkahelyek, barlangok, esetleg egyéb természetes képződmények esetén használható. 8.2. Szellőztetés Nap mint nap, mindenki által megvalósítható védekezési mód. Költségmente, bár télen megnövelheti a fűtés költségeit. Ajánlott a napi egyszeri szellőztetés, a legjobb reggelente. 8.3. Repedezés-mentesítés, szigetelés A repedések és nyílások betömése, a szigetelés sok esetben kielégítő eredménnyel jár. Előfordulhat azonban, hogy ellenkező eredményt érünk el vele. Magas radon-kibocsátású építőanyagból épült lakások esetén a „tökéletes” szigetelés következtében a radon megrekedhet az épületben. Ha a radon fő forrása az építőanyag, akkor a légcsere gyorsításával érhetjük el a radonkoncentráció csökkentését. Ilyenkor a legegyszerűbb eljárás – a meglévő szellőző vezetékek tisztításán, használatán kívül - az ablakok körüli tömítések részleges eltávolítása, különböző be- és kivezető nyílások létrehozása. [41.] Tehát éppen a szigetelés és a repedezés-mentesítés ellenkezőjével érhetünk el eredményt. Ez kevésbé gyakori helyzet, így a padló repedéseinek eltömítése sokszor meghozza a várt eredményt, a radonszint csökkenését. Ez nyilvánvalóan akkor használ, ha az adott épület esetén a talaj a legnagyobb radonforrás. Ha nem következik be javulás, akkor valamilyen bonyolultabb módszerhez kell folyamodni. 8.4. Légkondicionálás Mint azt már korábban említettük, a külső és a belső tér közötti légáramlási egyensúlyt kell megteremteni, mert az alacsony belső nyomás „behúzza” a házba a radont és leányelemeit tartalmazó levegőt a ház alsó része felől, ami a ház radonellátását növeli. Célszerű bonyolultabb felépítésű rendszert kiépíteni, amely a be- és kijövő légáram egyensúlyát hozza létre hőcserélő és ventillátor segítségével. A már meglévő szellőző rendszerek állagának, teljesítményének javítása is eredményes védekezési mód lehet. [41.] 8.5. Radongyűjtő zsomp, illetve cserépalagcső-rendszer Olyan eljárás, berendezés, amely közvetlenül az épület alatt csökkenti a levegő nyomását. Ennek több változata terjedt el. a, Ennek a módszernek egyszerűsített, passzív változata is ismert. Az épület alatti nagy radonáteresztőképességű anyagot (pl. sóder) egy csőrendszeren keresztül szellőztetik. A rendszert ventillátorok, szivattyúk nélkül használják, hiszen úgy működik, mint egy kémény. Fontos, hogy a ház alapja megfelelően szigetelt legyen. Erre a célra gyakran használnak polietilén takarókat, amit a pince/alagsor aljzata alá helyeznek. [26.]

79

b, Az épület alatti üregben szivattyúval, ventillátorral idéznek elő nyomáscsökkenést, így a radontartalmú talajgáz nem az épületbe áramlik, hanem az üregbe, ahonnan a radontartalmú levegőt egy csőrendszer a házon kívüli térbe juttatja. Ezt az üreget nevezik zsompnak. Az épület padlózatán, az épület alján csövet vezetnek át. Ezt a csőrendszert a falon vagy tetőn át a szabad levegőbe vezetik tovább, így a talaj nem a ház belső terével, hanem a külső légtérrel kerül kapcsolatba. A falon kívül ventillátor szívja ki a levegőt a talaj legfelső rétegéből. Előfordulhat, hogy nem elégséges egy ponton szívni a levegőt, hanem több pont kialakítása is szükséges. (13. ábra) [26.,17.,]

12. ábra: Passzív szellőztető rendszer (Forrás: Kansas Radon Program (2006))

c, A cserépalagcső rendszer a zsomphoz hasonló elven működik, de nem üregeket alakítanak ki az épület alatt, hanem egy áteresztő (lyukacsos) csőrendszert hoznak létre helyette. A talaj gáznyomását szintén egy ventillátor segítségével csökkentik le. (13. ábra) [41.]

13. ábra: Cserépalagcsőrendszer (bal oldalon; Samuelsson, L. (1990)) és zsomp (jobb oldalon; 1 - ventillátor, 2 - cső, 3 – nyomásmérő; Mjönes, L. (1993))

d, Egy másik lehetőség, ha kültéri levegőt fúvatnak a zsompba szivattyúval, így megnövelik a nyomást. Ez a rendszer megakadályozza a radon feláramlását és felgyülemlését a padló alatti talajgázban. Ez a módszer csak akkor alkalmazható, ha a lakóépület környezetében porózus a talaj. [17.] 8.6. Radonkút Ez a módszer szintén a radon „csapdázásán” alapul. Egyszerűbb és bonyolultabb változata is ismert. A radonkút alkalmazásának nagy előnye, hogy az épületek belsejében nincs szükség beavatkozásra, átalakításokra. a, Az egyszerűbb változatnál az épület mellé 1-2 m távolságban 4-5 m mély kutat fúrnak. Ebbe a furatba lyukacsos (perforált) csövet helyeznek, majd a cső és a kút fala közti részt kaviccsal töltik ki. A radon a kisebb légnyomású hely felé, azaz a cső belseje felé áramlik.

14. ábra: Radonkút (Forrás: Mjönes, L.(1993))

b, Az egyszerűbb változat hatásfokát növelik meg egy állandó elszívó ventillátor csőbe építésével. Ez a szerkezet napelemmel is üzemeltethető. Komolyabb rendszerű, illetve nagyobb méretű radonkutat is létre lehet hozni, amelyet az épülettől nagyobb távolságban (10-60 m) állítanak fel. Ezek a kutak több méretben készülnek (4 m mélyek is lehetnek), és nagyteljesítményű ventillátor szívja ki a levegőt a furatból. A talaj meglehetősen nagy térfogatában hatásosak, akár több épület védelmét képesek biztosítani. [17., 41.]

80

8.7. Gáztalanítás Előfordulhat, hogy a fúrt mélykútból származó víz a fő radonforrás. Ebben az esetben a vizet kell gáztalanítani felhasználás előtt. E célra a kereskedelemben különféle berendezések kaphatók. [41.] 8.8. Épülettervezés és vásárlás A kiszemelt építkezési helyszín előzetes felmérése tájékoztat a várható kockázatokról. Ha vannak előzetes információk a választott területről korábbi radonszint-felmérések alapján, akkor az segíthet már a ház, vagy telek vásárlásánál is. Ha a telek adott, akkor a terület felmérése kérhető. A talajgáz 222Rn-tartalma még kis területen belül is igen jelentős mértékben változhat. A mérések alapján meghatározható a telek legkevésbé „veszélyes” része radonkockázat szempontjából, így az építkezést célszerű ezen a területen végezni. Ha a lakóépület adott, utólagos mérésekkel is lehet tájékozódni. A szakemberek által végzett mérések eredményei alapján és segítségükkel dönteni lehet az esetleg radonmentesítés formájáról, vagy egyszerű megelőzési lépések alkalmazásáról. [62.]

Kockázati kategória

Svédország területének %-a

Talajfelszín típusa

Szükséges építkezési technikák

magas

10

Urániumban gazdag gránitok, pegmatitok és timföldkő-palák. Nagyon porózus talaj, például kavics és durva homok. Rn koncentrációja a talajgázban > 50000 Bq/m3

Radonbiztos konstrukciók, például vastag vasbeton alap, vagy alap alatti szellőztetés

normál

70

Kis vagy közepes urántartalmú kőzetek és föld. Átlagos porozitású talaj. Rn koncentrációja a talajgázban 1050000 Bq/m3

Radon ellen némi védelmet biztosító konstrukció, például nyílás nélküli betonalap

alacsony

20

Nagyon kis urántartalmú kőzetek, például mészkő, homokkő és bázikus mélységi és vulkanikus kőzetek. Igen kis porozitású talaj, például agyag és tőzeg, vagy talaj, melynek gázfázisában a Rn koncentrációja < 10000 Bq/m3

Hagyományos

4. táblázat: Az SNBPPB (Svédország) ajánlásai a talajfelszínek osztályozására (radonkockázat és a szükséges védelmi módszerek alapján). (Forrás: Samuelsson, L. (1990))

9. Élettani hatások, egészségügyi következmények A radon élettani hatása nem közvetlenül magának a radonnak köszönhető, hanem leginkább bomlástermékeinek (leányelemeinek), mivel a radonhoz (radon-222) kapcsolódó sugárterhelés 98%-át a rövidéletű bomlástermékeinek belégzése okozza. Az alfarészecskék hatótávolsága élő szövetben körülbelül 30 µm, így a bőr elhalt hámsejtjei felfogják a radon sugárzás jelentős részét. A légköri radon kizárólag belélegezve, a tüdőre jelent veszélyt. A radon gáz, de bomlástermékei szilárd halmazállapotú elemek. Miután a gáz halmazállapotú radon a levegőben, vagy a levegővel érintkezve elbomlik, szilárd leányelemei kiülepedhetnek valamilyen szilárd felületen. Zárt légtérben – a külső légtérhez hasonlóan - természetes módon aeroszol részecskék vannak jelen.

81

Aeroszolnak nevezzük a gáznemű közegben finoman elosztott szilárd vagy cseppfolyós részecskék együttesét, melyek mérettartománya a „molekula mérettől” (10-3 µm) 10 µm nagyságig terjed. Ezeken a radon szilárd bomlástermékei, főleg a polónium-214 (214Po) és a polónium-218 (218Po) megtapadhatnak. A két polónium-izotóp már kémiailag aktív, így képesek más anyagokkal kémiai kötés kialakítására (por, dohányfüst és más levegőben található anyagok). Belélegzésnél a gázhalmazállapotú radonnall együtt ezeket az aeroszolon megtapadt leányelemeket is belélegezzük. (15. és 16. ábra) [9., 59.] Tehát a tüdő radonhoz kapcsolódó sugárterhelése három forrásból származik: 1, a tüdőben elbomló radonatomokból keletkező bomlástermékek 2, bomlástermékek, amelyek a belélegzett levegőben vannak jelen, de részecskékhez (aeroszol) nem kötődnek 3, bomlástermékek, amelyek a belélegzett levegőben vannak jelen részecskékhez (aeroszol) kötött állapotban (A bomlástermékek 90%-a részecskékhez tapad.)

15. ábra: Az urán-238 bomlási sorának elemei a természetben

15. ábra: Az urán-238 bomlási sorának elemei a természetben (Pálfi F. (1997, szerk.))

A belélegzett aeroszol-részecskék megtapadnak a tüdő hörgőinek a falán. A radon leányelemei rövid felezési idejű izotópok, azaz rövid időn belül elbomlanak. Felezési idejük általában másodpercekben, percekben vagy napokban mérhető. A porszemcsék csak nagyon lassan, néhány óra alatt tisztulnak ki a tüdőből, ez idő alatt a rövidéletű leányelemek elbomlanak, és „besugározzák” a tüdő szöveteit. A leányelemek közül azok jelentenek nagyobb kockázatot, amelyek α-részecskét bocsátanak ki bomlásukkor (alfa-bomlás). Az alfa-részecskék úgy viselkednek a szövetekben, „mint az elefánt a porcelánboltban”. Rövid távolságon (néhányszor 10 µm) adják le hatalmas energiájukat (4-9 MeV), ezért a szövetekre gyakorolt hatásuk nagyjából húszszorosa a béta-, gamma- vagy röntgensugárzás esetén tapasztaltnak, azaz ugyanakkora dózis húszszor nagyobb hatást vált ki. Ráadásul az alfarészecskék viszonylag nagy méretűek, – a többi radioaktív sugárzáshoz mérten - ezért az útjukba eső sejteket nagyobb mértékben roncsolják. [9.]

Különösen a kisebb méretű részecskékhez kötött és a részecskékhez nem kötött bomlástermékek veszélyesek, mert ezek a légzőrendszer mélyebb részeire is lejutnak, ahonnan csak hosszabb idő (órák akár) múlva kerülnek csak ki. A belélegzett radon nagy valószínűséggel kilégzésre kerül, csak kb. 3%-a bomlik el a tüdőben. [38.]

16. ábra: A belélegzett levegő „összetétele” (Forrás: Samuelsson, L. (1990))

82

Az alfa-részecskék közvetve és közvetlenül is kifejtik hatásukat. Közvetlen hatása eredményeként az a molekula károsodik, amelyben az energiaátadás megtörtént. Károsodhatnak a sejtek enzimrendszereit alkotó molekulák, az örökítő anyag molekulái és a sejtmembrán alkotóelemei. Az alfa-részecskék a tüdőszövet vékony rétegeiben kromoszomális sérüléseket előidézve a tüdőrák potenciális okozói lehetnek. Ez a veszély fokozódhat, ha a belélegzett levegő porral, cigarettafüsttel szennyezett. A tüdőrák kialakulásának veszélyét más tényezőkön keresztül is befolyásolhatja, amelyek a sugárzás közvetett hatásaként jelennek meg a szervezetben. A radioaktív sugárzás a vízben nagy reakcióképességű szabadgyökök keletkezését váltja ki. A létrejövő szabadgyökök tulajdonképpen a sugárzás elnyelt energiáját szállítják tovább a keletkezési helyüktől a sejtekben. A radon, illetve leányelemei hatására krónikus gyulladás léphet fel a tüdőben, hasonló tüneteket okoz a dohányzás, az azbeszt és a porártalom is. Az elhúzódó gyulladás során fokozott a makrofágok és a fehérvérsejtek tevékenysége, ennek következményeként nagy mennyiségben szabadulhat fel aktív oxigén (peroxidációs folyamatok), ami sejtkárosodást okozhat. Mivel a tüdőben az aeroszolok lerakódási helye függ a méretüktől, ezért a tüdő különböző részein más és más az elnyelt dózis. A radon rövidéletű bomlástermékei körülbelül egy óra alatt (esetleg néhány óra alatt) teljesen lebomlanak egy hosszú felezési idejű (21 év) ólomizotóppá (ólom-210), amely már lényegesen kisebb sugárterhelést jelent, bár mérgező nehézfém. [10., 59.] Ma már bizonyított tény, hogy a radon hozzájárul a tüdőrák kialakulásának kockázatához, ennek mértéke azonban még nem tisztázott. A radon és a dohányzás együtt nagyobb kockázatot jelent, mint külön-külön. Egymást erősítő rákkeltő hatásuk okai ma még részletesen nem ismertek. A radont a rákos megbetegedések más formáival, és egyéb betegségek kialakulásával is kapcsolatba hozták. Ilyenek a melanóma, veserák, leukémia, Hodgking-kór, de kielégítően nem sikerült bizonyítani „a radon felelősségét” ezen esetekben, így nemzetközileg kizárólag a tüdőrák kialakulásához való hozzájárulását ismerték el. A vizsgálatok kapcsán fény derült arra, hogy a radon a vérben oldódva más szervekbe is eljuthat. A zsírszövetben 16-szor jobban oldódik, mint a vérben, így felhalmozódhat a zsírszövetben gazdag szervekben. Ez igaz a vörös csontvelőre is, amelynek zsírtartalma eléri a 40%-ot. Mindezek ellenére a tudósok úgy gondolják, hogy a radon a tüdőn kívül más szervekre csak igen kis mértékben hat, így nehéz kimutatni az esetleges rákkeltő hatását. [17.] A radon az ivóvízben oldott állapotban megtalálható, így az emberi szervezetbe való bejutásának másik lehetősége a vízfogyasztás. Az a kérdés, hogy a radon okoz-e közvetlen egészségkárosodást az emésztőszervrendszeren keresztül, még nem tisztázott kellőképpen. Esetleg hasonló hatás képzelhető el, mint a tüdő esetén, azaz krónikus gyulladás megjelenése, és ezzel a gyomorrák kockázatának növekedése. Ezt azonban kísérletek még nem támasztják alá, és az ivóvíz hozzájárulása a sugárterheléshez is jóval kevesebb, mint a lakóépületek belső légterének. Azonban a magas 222Rn- és 226Ra-tartalmú ivóvizek, gyógyvizek fogyasztása következtében jelentékeny belső sugárterhelés érheti a gyomrot és az emésztőrendszert. [10., 17.]

10. A radon hasznosságáról 10.1. Széndioxid szárazfürdő Szakorvosi javallatra igénybe vehető különleges kezelési mód a szárazfürdő, vagy mofetta. Ez a Magyarországon egyedülálló természeti jelenség Mátraderecskén található. A geológusok mofettának nevezik a nagy szén-dioxid-tartalmú, viszonylag alacsony hőfokú vulkáni kigőzölgést. A gyógyhatású gáz 1000 m mélységből tör fel, és „gyógykoncentrációban” tartalmaz radont. A vulkáni törésvonal mentén a föld mélyéből feláramló gázkeverék szivárgási helyén faburkolatú mélyedést alakítanak ki, amelyben állva vagy ülve töltik a kezelési időt (25 perc) a betegek. A gázt gyógygázzá minősítették 1999-ben. A kezelés nem veszélytelen a magas szén-dioxid-tartalom miatt (93-95 tf%). Ebben a koncentrációban a szén-dioxid életveszélyes lehet, ha valaki beleesik. [39.] A gázkeverék gyógyászati alkalmazását javasolják több betegség kezelésére: • • • • • • • • •

verőérbetegségekben (alsó végtagi érszűkület) szív- és általános keringési betegségek magas vérnyomás cukorbetegség érszövődményei reumatikus betegségek, köszvény súlyos érrendszeri érintettséggel járó autoimmunbetegségek csontritkulás egyes nőgyógyászati betegségek, meddőségi és impotencia problémák vegetatív idegrendszeri eredetű belgyógyászati panaszok [39.] 17. ábra: Mofetta (Mátraderecske) (Forrás: www.hetedhethatar.hu/irasok)

83

10.2. Barlangterápia A barlangi levegő gyógyhatásának jelentős tényezője az összetétele. A legfontosabb összetevők, az úgynevezett állandó gázok (nitrogén, oxigén) aránya a felszíni levegőhöz hasonló, de a változó gázok arányában már nagy különbségek mutatkoznak. A szén-dioxid mennyisége magasabb a felszíni levegőhöz viszonyítva, és ehhez általában magas radonszint párosul (a felszíni értékeknél 5-10 nagyobb aktivitásértékeket okozhat). Ezzel szemben a barlangok légterében elenyésző a felszíni légkörben kimutatható nitrit-, nitrát- és kénszármazékok, valamint a szén-monoxid aránya. Mindemellett magasabb a páratartalom, emiatt a barlangi környezet relatíve por-, csíra- és allergénmentes. A magasabb szén-dioxid-tartalom a légzőközpont befolyásolásával mélyíti és szaporítja a légzést. A karsztbarlangok megnövekedett radongáz-tartalma (alfa-sugárzása) és felszíni sugárzásokban való szegénysége miatt több kedvező élettani hatást feltételeznek róla. Valószínűleg segítséget nyújthat a stresszhatások kiküszöböléséhez, a szervezet megnyugtatásához, a biológiai ritmus helyreállításához, a vegetatív idegrendszer tónusának kiegyensúlyozásához, és kihat a neuroendokrin szabályozásra. Feltételezik, hogy rövid ideig tartó kitettség az egészségügyi határértéket kevéssel átlépő radon aktivitáskoncentráción az immunrendszer működését serkenti, de erre konkrét bizonyítékok nincsenek. Fontos hangsúlyozni, hogy a barlangterápia nem csodaszer, így nem pótolhat gyógyszereket, vagy egészségügyi eljárásokat, hanem hatásos és mellékhatásoktól mentes kiegészítő eljárás lehet nem specifikus légzőszervi betegségek kezelésében. [30.] 10.3. Törésvonalak kutatása A talajgáz radontartalmának mérésével lehetőség nyílhat arra, hogy geológiai törésvonalak elhelyezkedését határozzák meg a kutatók. A radongáz leginkább a törések mentén tud a felszín felé szivárogni. Ezeken a helyeken egy adott mélységben megnövekszik a a radon-222 (222Rn) aktivitáskoncentrációja. Más módszerekkel csak nehezen határozható meg a törésvonalak helyzete. [44.] 10.4. Barlangkutatás A radonnal kapcsolatos adatok elemzése az adott barlang légkörzési sajátosságainak felderítéséhez nyújt segítséget, azaz mint a levegő áramlásának nyomjelzőjét használják a radont. A modern barlangkutatás ezen kívül ismeretlen barlangjáratok és ismert járatok rejtett összeköttetéseinek kereséséhez is felhasználja a radonméréseket. 10.5. Nyomjelzés A légáramlatokkal a radon feljut a magaslégkörbe is. A források ismeretében a globális légmozgások nyomjelzésére is felhasználható a radon. [44.]

84

III. Egység – Feladatlap

85

1, Melyik három izotóp hiányzik az ábráról? Töltsd ki az üres négyzeteket!

(Az ábra www.tlug-

jena.de/contentfrs/fach_07/radon/ graphics/zerfall_uran238.jpg kép nyomán készült)

2, Az alábbi táblázat segítségével válaszolj a kérdésekre! Radioaktív bomlási sor A radon anyaeleme Keletkező radonizotóp Stabil végmag a bomlási sorban

238U (urán-238) felezési idő = 4,5 milliárd év 226Ra (rádium-226) felezési idő = 1620 év 222Rn (radon) felezési idő = 3,82 nap 206Pb

(ólom-206)

232Th

(tórium-232) felezési idő = 14 milliárd év 224Ra (rádium-224) felezési idő = 3,64 nap 220Rn (toron) felezési idő = 55 másodperc 208Pb

(ólom-208)

235U (urán-235) felezési idő = 710 millió év 223Ra (rádium-223) felezési idő = 11,7 nap 219Rn (aktinon) felezési idő = 3,9 másodperc 207Pb

(ólom-207)

A természetes radioaktív bomlási sorok legfontosabb elemei elemei

a, Melyek a radon természetes izotópjai? …………………

………………..

….……………..

b, Melyik radonizotóp a leghosszabb életű? ………………………….. Melyik adatból következtettél erre? …………………………………………………………………………. c, A három radonizotóp közül melyik fordul elő a legnagyobb mennyiségben a természetben? Melyik adat segítségével jutottál erre a következtetésre? ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… d, Melyik radonizotóp jelenthet egészségügyileg veszélyt az emberekre? …………………….. Melyik adatból következtettél erre és miért?..................................................................... e, Egy magas urántartalmú kőzetben melyik radonizotóp(ok) jelenhetnek meg nagy mennyiségben? ………………………………………………………………………………………………………………………………

86

3, Melyik radioaktív bomlási típus jellemző a radonra? Húzd alá! alfa

béta

gamma

4, Milyen mennyiség mértékegysége a Bq? ………………………………………………………………

5, Melyik közegben terjed a leggyorsabban a radon? Húzd alá! kőzetben

vízben

levegőben

6, Egy geológus terepen meghatározza egy bizonyos kőzet radonkibocsátási tényezőjét. Az eredmény 11%. Két hét múlva megismétli a mérés ugyanazzal a kőzettel, és 55%-os eredményt kap. Mi lehet az oka ennek az eltérésnek? …………………………………………………………………………………………………………………………….. 7, Melyik kőzetrétegben terjed a leggyorsabban a radon? Húzd alá! kavics

homokos kavics

homok

iszap

agyag

vizes agyag

8, Milyen környezetben tesz meg nagyobb távolságot a radon bomlásáig? Húzd alá! száraz

közepesen száraz

nedves

közepesen nedves

9, A képen egy barlang légkörzését láthatod. Melyik évszakra jellemző az ilyen irányú levegőáramlás? ………………………………………………………………. Mekkora lehet a radonszint a hegyi falu épületeiben ebben az évszakban? ………………………………………………………......... Ábra: Géczy et al. 1995

10, Melyik időszakban a legmagasabb a talaj felső rétegének radonkoncentrációja? Húzd alá! (Két helyes megoldás van!) télen

nyáron

éjjel

nappal

11, Melyik területre jellemző a nagyobb mértékű radonkibocsátás? Húzd alá! szárazföldek

tengerek és óceánok

87

12, Az ábrán három különböző környezeti adottságú területet láthatsz. Állítsd növekvő sorrendbe az adott területeket várható radonszint alapján! (Ábra: Otton et al. 1993 nyomán)

13, Az egyik oszlopban a lakótéri radon lehetséges forrásai, a másik oszlopban pedig radon-koncentrációhoz való hozzájárulásuk szerepel. Párosítsd a forrásokat a megfelelő értékekkel! 1%

Építőanyag

2%

Talaj

17%

Földgáz

20%

Levegő

60%

Víz

14, Az ábrákon három különböző légkondicionáló-rendszer látható. Melyiket választanád a három közül, ha minimálisra szeretnéd csökkenteni a beltéri radonkoncentrációt a házatokban? (Ábra: Samuelsson, L. 1990 )

a,

b,

c,

15, Miért szivárog be a radon a házba a talajból? ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………

88

16, Egy szoba beltéri radon-koncentrációját 8 napig mérték. Nézd meg jól a grafikont, és magyarázd meg a változásokat! Mi lehet az oka a jelenségnek? (Ábra: Gorjánácz 2006)

17, Egy szoba beltéri radon-koncentrációját 8 napig mérték. Nézd meg jól a grafikont, és magyarázd meg a változásokat! Mi lehet az oka a jelenségnek? (Ábra: Gorjánácz 2006)

18, Két építőanyagot hasonlítottak össze a kutatók. A két anyag a gázszilikát tégla és egy fürdőszobai burkolólap volt. Megvizsgálták mindkettő urán/tóriumtartalmát, és radonkibocsátását. A vizsgálatok eredménye a következő volt: a, A burkolólap urán/tóriumtartalma jóval magasabb, mint a gázszilikát tégláé. b, A burkolólap radon-kibocsátása jóval alacsonyabb, mint a gázszilikát tégláé. Magyarázd meg az eredményeket! Hogyan lehet egy építőanyag radon-kibocsátása alacsony, miközben magas az urántartalma? …………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………

89

19, Melyiket választanád az alábbi építőanyagok közül építkezésnél, ha minimálisra szeretnéd csökkenteni a beltéri radon-koncentrációt a házatokban? (Többet is választhatsz!) Húzd alá! fa

beton

gázszilikát

tégla

vályog

20, A táblázatban a fölgáz két különböző országban mért radon-koncentráció adatait láthatod. A venezuelai és a magyarországi adatokat összehasonlítva jól látszik a különbség. Mi lehet ennek az eltérésnek az oka? (A táblázat: Sajó Bohus, Pálfalvi 1995 nyomán készült.) Gáz-szállító cég neve

Helység

Radonkoncentráció (Bq/m3 )

Gas Barquisimeto

Barquisimeto (Venezuela)

3

Latin Gas

Caracas (Venezuela)

21

Tauro Gas

El Hatillo (Venezuela)

11

Faroad

Los Teques (Venezuela)

17

Digas

Baruta (Venezuela)

3

Camping Gas

Cumana (Venezuela)

< alsó detektálási küszöb

Gas Merida -

Merida (Venezuela) Budapest (Magyarország)

54 88-135 Bq/m3

……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… 21, Az ábrán szereplő két különböző szerkezetű ház közül melyikben várható magasabb radonszint? Miért? (Az ábra: U. S. Environmental Protection Agency 2003 nyomán)

22, Milyen esetben hatástalan a szigetelés, mint radonmentesitési mód? Miért? ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… 23, Milyen szerkezet látható a képen? Magyarázd el a működési elvét! (Az ábra: Mjönes 1993) …………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………….

90

24, Milyen utakon juthatnak be a tüdőnkbe a radonatomok és leányelemeik? Ezek közül melyik „forma” a veszélyesebb? ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… 25, Milyen hatást vált ki a tüdőben az alfa-részecske? (Csak felsorolás!) ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… 26, Miben oldódik jobban a radon? Húzd alá! vízben

zsírban

27, Milyen esetben okozhat magas sugárterhelést az ivóvíz? ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………

28, Miért veszélyesek a radon leányelemei, és maga a radon is a légzőszervbe kerülve? ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… 29, Mi a mofetta, és mi köze a radonhoz? ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………

30, Hol található Magyarország egyetlen mofettája? ………………………………………………………………………………………………………………………………

91

Megoldások 1,

2, a, 222Rn (radon), 220Rn (toron), 219Rn (aktinon) b, 222Rn (radon), mert ez az izotóp rendelkezik a legnagyobb felezési idővel c, 222Rn (radon), mert ez az izotóp rendelkezik a legnagyobb felezési idővel. Lassabban bomlik el, mint a többi izotóp, ezért nagyobb mennyiség halmozódhat fel belőle. d,

222Rn

(radon), szintén a felezési idő miatt. Elég ideje van arra, hogy kapcsolatba kerüljön az

emberi szervezettel. e, 222Rn (radon),

219Rn

(aktinon)

3, Alfa 4, Aktivitás (1Bq az aktivitás, ha 1 másodperc alatt 1 atom bomlik el.) 5, A levegőben. 6, Esett az eső, és megázott. 7, Kavics 8, Száraz 9, a, Télen b, Magas 10, Nyáron és éjjel 11, Szárazföldek 12, B, C, A 13, 1% = földgáz; 2% = víz; 17% = levegő; 20% = építőanyag; 60% = talaj 14, c 15, A házon belül uralkodó alacsony nyomás elősegíti a radon bejutását a belső térbe, mivel a gáz áramlása a lakásban elsődlegesen a belső és külső légnyomás-különbségtől függ. 16, Napi egyszeri szellőztetés 17, Szellőztetés naponta kétszer 18, A burkolólap nagyon tömör, a gázszilikát pedig porózus. Hiába magas a burkolólap urántartalma, ha a képződő radon nem képes kijutni belőle. A gázszilikátban képződő jóval kevesbb radon viszont könnyen kijut a pórózus szerkezetnek köszönhetően. 19, fa, tégla

92

20, Venezuelában palackozott gázt használnak, míg Magyarországon a vezetékes gázrendszer sokkal elterjedtebb. 21, a (A pincével rendelkező házakban valószínűbb a radon feldúsulása, mint a pince nélküliekben. Ennek két oka lehet. Egyrészt a pincék sokkal több bejutási utat biztosítanak a radon számára, másrészt nagyobb légnyomás-különbség alakulhat ki.) 22, Magas radon-kibocsátású építőanyagból épült lakások esetén a „tökéletes” szigetelés következtében a radon megrekedhet az épületben. Ha a radon fő forrása az építőanyag, akkor a légcsere gyorsításával érhetjük el a radonkoncentráció csökkentését. Ilyenkor a legegyszerűbb eljárás – a meglévő szellőző vezetékek tisztításán, használatán kívül - az ablakok körüli tömítések részleges eltávolítása, különböző be- és kivezető nyílások létrehozása. Tehát éppen a szigetelés és a repedezésmentesítés ellenkezőjével érhetünk el eredményt. 23, Egy radonkút. (Mély kutat fúrnak. Ebbe a furatba lyukacsos (perforált) csövet helyeznek, majd a cső és a kút fala közti részt kaviccsal töltik ki. A radon a kisebb légnyomású hely felé, azaz a cső belseje felé áramlik, így nem a lakás irányába áramlik, hanem az épület közelében kialakított kútba. 24, 1, a tüdőben elbomló radon-atomokból keletkező bomlástermékek 2, bomlástermékek, amelyek a belélegzett levegőben vannak jelen, de részecskékhez (aeroszol) nem kötődnek 3, bomlástermékek, amelyek a belélegzett levegőben vannak jelen részecskékhez (aeroszol) kötött állapotban (A bomlástermékek 90%-a részecskékhez tapad.) Különösen a kisebb méretű részecskékhez kötött és a részecskékhez nem kötött bomlástermékek veszélyesek 25, kromoszomális sérülések; károsodhatnak a sejtek enzimrendszerei, a sejthártyák; vízben nagy reakcióképességű szabadgyökök keletkezését váltja ki; elhúzódó gyulladás 26, Zsírban 27, Ha háztartást fúrt mélykútból látják el vízzel. Ebben az esetben a radonatomoknak nincs elég idejük ahhoz, hogy távozzanak a vízből a légtérbe, hiszen a víz kiemelésétől a felhasználásáig csak nagyon rövid idő telik el. Mivel a radon felezési ideje 3,8 nap, így azzal sem lehet számolni, hogy a radon a víz felhasználásáig elbomlik leányelemeire. A vízből felhasználás közben (mosogatás, zuhanyozás, mosás stb.) távozó radon a lakás légterében dúsul fel. 28, Mert α-részecskét bocsátanak ki bomlásukkor (alfa-bomlás). Az alfa-részecskék a szövetekben rövid távolságon adják le hatalmas energiájukat, ezért a szövetekre gyakorolt hatásuk nagyjából húszszorosa a béta-, gamma- vagy röntgensugárzás esetén tapasztaltnak, azaz ugyanakkora dózis húszszor nagyobb hatást vált ki. Ráadásul az alfa-részecskék viszonylag nagy méretűek, – a többi radioaktív sugárzáshoz mérten - ezért az útjukba eső sejteket nagyobb mértékben roncsolják. A károsodások miatt növelik a tüdőrák kockázatát. 29,

Nagy

szén-dioxid-tartalmú,

viszonylag

alacsony

hőfokú

vulkáni

kigőzölgés,

amely

gyógykoncentrációban” tartalmaz radont. 30, Mátraderecskén

93

IV. EGYSÉG – MÓDSZERTANI LEHETŐSÉGEK

1. KISELŐADÁSOK SZERVEZÉSE 1.1. ÖNÁLLÓ KÖRNYEZETTAN TANTÁRGY OKTATÁSA ESETÉN A középszintű tananyag oktatásához két tanóra elegendő. Az első órát célszerű frontálisan szervezni. Az óra keretein belül a radon kémiai tulajdonságairól, élettani hatásairól beszéljünk. Az óra elején tarthatunk egy gyors ismétlést a radioaktív bomlással kapcsolatban felmerülő kérdések tisztázására. Miután a gyerekek megismerkedtek a radonnal, a második órára kiselőadásokat szervezhetünk, hiszen a fennmaradó anyagrészek alkalmasak az önálló feldolgozásra. Négy csoport összeállítása optimálisnak tekinthető figyelembe véve a rendelkezésre álló időt (45 perc) és a témakör terjedelmét. Csoportonként 2-3 fő tud érdemi munkát végezni. A csoportok a következő témákat kapják: CSOPORT

FELDOLGOZANDÓ TÉMA

FEJEZET

1.

A radon útja a talajban és a légkörben

Geológiai-talajtani háttér

2.

Hogyan kerül radon az épületbe

Radon az épületben

3.

Hogyan védekezzünk a radonnal szemben

Védekezés, radonmentesítés

4.

A „radonhasznosítás” lehetőségei

A radon „hasznosságáról”

A csoportoknak 10 perces kiselőadást kell összeállítaniuk. A táblázat harmadik oszlopában azok a fejezetcímek szerepelnek, amelyet az emeltszintű anyagból a diákoknak kioszthatunk. Az adott fejezetek mindegyike elegendő egy 10 perces kiselőadás megtartásához. Ha a megfelelő eszközök az iskola rendelkezésére állnak, PowerPoint bemutatót szerkeszthetnek a gyerekek, ami a képanyag feldolgozását megkönnyíti, keretet ad a kiselőadásoknak, és a gyerekeknek segítséget nyújt a felépített előadás-szerkezet megtartásában. 1.2. TANTÁRGYAKBA INTEGRÁLT KÖRNYEZETTAN OKTATÁS ESETÉN Önálló környezettan tantárgy hiányában más tantárgy keretein belül is feldolgozhatjuk a radon témakör egyes elemeit, kiselőadások formájában. Biológiából a légzés tárgyalásánál a

94

fontosabb légzőszervi megbetegedésekről is szót kell ejtenünk. Mivel a légzőszervi betegségekről rendkívül sok érdekes, színes anyag áll a gyerekek rendelkezésére akár az Interneten is, megtehetjük, hogy kiselőadásokat szervezünk. Fontosabb/gyakoribb légzőszervi betegségek: hörghurut (bronchitisz), asztma, tüdőgyulladás (pneumónia), szilikózis, tüdőtágulás (emfizéma), mellhártyagyulladás (pleuritisz), tüdőtuberkulózis (tbc), tüdőrák stb.. A dohányzás önálló témaként is adható, vagy a tüdőtágulás, tüdőrák egységén belül tárgyalható. A radon légzőszervre gyakorolt élettani hatását önálló egységként érdemes kezelni, egy külön kiselőadás témája lehet. A kiselőadások időbeli kereteit 3-5 perc körül célszerű megszabni, hiszen ennyi idő bőven elég az adott betegséges részletes megbeszéléséhez. A radonhoz kapcsolódó kiselőadás feldolgozásához a 9. fejezet bővített, emeltszintű anyaga szolgálhat alapul.

2. PROJEKTMUNKA 2.1. ÖNÁLLÓ KÖRNYEZETTAN TANTÁRGY OKTATÁSA ESETÉN A következő feladat ajánlható: Egy házat szeretnél építeni az újonnan vásárolt telkeden. Sajnos a telek - előzetes felmérések szerint – kedvezőtlen helyen fekszik radonkibocsátás szempontjából, így az épületet gondosan kell megtervezni ahhoz, hogy a beltéri radon-koncentráció elfogadható legyen. Minden részletre ügyelve állítsd össze egy olyan épület terveit, amely biztonságosnak mondható ilyen feltételek mellet is! Hány szintes legyen az épület? Épüljön-e pince, vagy sem? Legyen-e légkondicionáló rendszer, ha igen, akkor milyen típusú? Milyen építőanyagot használnál? Milyen „védelmi rendszert” használnál? A projekt kidolgozásához segédanyagként két fejezet ajánlható: 7, Radon az épületben 8, Védekezés, radonmentesítés Minkét fejezetnél a bővített, emeltszintű anyagot adjuk ki! 2.2. TANTÁRGYAKBA INTEGRÁLT KÖRNYEZETTAN OKTATÁS ESETÉN A fizika törvényszerűségei a mindennapok részét képezik. Erre különösen fontos felhívni a gyerekek figyelmét miden agyagrésznél, a fizika tanítása során. A Bernoulli-törvény szintén 95

„megjelenik” a hétköznapjainkban, bár ritkán veszünk róla tudomást. Hangsúlyozhatunk bizonyos jelenségeket úgy is, hogy annak nem szóban adunk nyomatékot, hanem projektmunka során ébresztjük rá a gyerekeket a jelenség fontos szerepére. A Bernoullitörvény tárgyalása során projektmódszerrel dolgozhatjuk fel a törvény gyakorlati jelentőségét, és ehhez a radon témakör kiválóan társítható. A projekt címe: A Bernoulli-törvény a mindennapokban. A feladat kidolgozásához a 7.1. és a 7.2 fejezet bővített változata ajánlott, természetesen más, a témához kapcsolódó segédanyagokon kívül. Földrajz tantárgy keretein belül szintén felhasználhatók egyes fejezetek. „A vízszennyezés helyi, ill. az egész bolygóra kiható problémái, megoldási lehetőségek” címmel adható ki projektterv. Ehhez segédanyagként használható a 7.6. bővített fejezet más, a témához kapcsolódó segédanyagokkal együtt.

3. HÁZI FELADAT, SZORGALMI FELADAT 3.1. ÖNÁLLÓ KÖRNYEZETTAN TANTÁRGY OKTATÁSA ESETÉN Házi feladatként, vagy szorgalmi feladatként a feladatlapon szereplő kérdések közül a nehezebb, elgondolkodtató feladatokat érdemes kiadni. Olyan feladatokat, amelyekhez egyegy fejezet tananyagának ismerete, összefüggéseinek felismerése szükséges. Erre a célra kifejezetten alkalmas a feladatlap 6. és 18. kérdése. A 6. feladat otthoni kidolgozásához a „Geológiai-talajtani háttér” című bővített, emeltszintű fejezetet célszerű kiadni. A 18. feladat megoldásához pedig az előbb említett fejezeten kívül, a 7.4. fejezet ismerete is szükséges. 3.2. TANTÁRGYAKBA INTEGRÁLT KÖRNYEZETTAN OKTATÁS ESETÉN „A természetes környezeti radioaktivitás bemutatása” címmel gyakorlati óra szervezhető fizika tantárgyból, melynek során a iskola területén végezhetünk méréseket. Az eszköz GMcsöves sugárzásmérő detektor. A gyakorlat során elmondjuk a gyerekeknek a radonnal kapcsolatos alapvető ismereteket. A gyakorlat végén a feladatlap 16. és 17. kérdése házi feladatként kiadható, segédanyagként a 7. fejezet középszintű változata is elegendő. Ha a gyakorlat során a megoldáshoz szükséges ismeretek elhangoztak, akkor a segédanyag nélkülözhető.

96

4. CSOPORTMUNKA 4.1. ÖNÁLLÓ KÖRNYEZETTAN TANTÁRGY OKTATÁSA ESETÉN A radon témakör egyes elemeit feldolgozhatjuk csoportmunka alkalmazásával is. A „Radon az épületben” című fejezett erre kifejezetten alkalmas. 2-3 fős csoportokkal dolgozhatunk, a csoportok a feladatlap egy-egy kérdésére keresik a választ a kiadott anyag alapján. A „Radon az épületben” című fejezett bővített, emeltszintű anyagát adjuk ki a munkához! Ezzel a módszerrel a következő feladatok dolgozhatók fel: 14-22. és a 27. feladat. A feladatok megoldását a gyerekek szóban magyarázzák az osztály előtt, így mindenki hozzájut az információkhoz. 4.2. TANTÁRGYAKBA INTEGRÁLT KÖRNYEZETTAN OKTATÁS ESETÉN A radioaktív sugárzások témakörét lezárhatjuk a sugárzások gyakorlati, egészségügyi jelentőségének megbeszélésével, kémia tantárgyból. Csoportmunka szervezésével lazíthatjuk az óra „kereteit”. 2-3 fős csoportoknak apró szemelvényeket osztunk ki a témához kapcsolódóan, az egyik szemelvény a 9. fejezet középszintű változata lehet. Az alfa-sugárzás élettani hatásait mutathatjuk be a 9. fejezeten keresztül. A többi szemelvény tárgya lehet: orvosdiagnosztika, atomerőmű/atomenergia, atombomba, sugárterápia, kormeghatározás stb.. Mindezt tárgyalhatjuk felszínesen, vagy részletesen, a rendelkezésre álló idő és a téma iránt mutatott érdeklődés függvényében.

97

IRODALOMJEGYZÉK 1. Az egészségügyi miniszter 16/2000. (VI.8.) EüM rendelete, az Atomenergiáról szóló 1996. évi CXVI. törvény egyes rendelkezéseinek végrehajtásáról. Magyar Közlöny 55. szám, Budapest, 2000 2. Balogh K., Csige I., Hakl J., Hertelendi E., Hunyadi I., Koltay E., Kovách Á., Rajta I. (1994): Fejezetek a környezetfizikából, Kézirat KLTE-ATOMKI Közös Fizikai Tanszék, Debrecen pp. 70-73 3. Borsy Z. (1998, szerk.): Általános természetföldrajz – Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest pp. 550-555 4. Burján Zs., Nagy-Balogh J., Gál-Solymos K., Szabó Cs. (2002): Spectrochemical study of potential source minerals of radon anomaly. Microchemical Journal, v. 73, pp. 47-51 5. Chang, R. (1991): Chemistry – McGraw-Hill, Inc., p. 1051 6. Dezső Z. (2000): A barlangi radon eredetének vizsgálata, II. Karsztfejlődés Konferencia, Szombathely, 2000 ápr. 13-14. 7. Dezső Z., Hakl J., Molnár L. (2001): Barlangi kőzetek radon exhalációja. Karsztfejlődés VI, Szombathely 2001, Ed. Veress M., pp. 305-313. 8. Dr. Barótfi I. (2000): Környezettechnika. Mezőgazda Kiadó, Budapest 9. Dr. Köteles Gy. (1994): Radon a környezetünkben. Fizikai Szemle 1994/6 p. 223-240 10. Dr. Tompa Anna (2005): A környezeti ártalmak rákkeltő hatása. Magyar Tudomány, 2005/8 p. 971. 11. DURRIDGE Co. (2000): RAD7 Electronic Radon Monitor. Bedford, USA 12. Eatough J.P., Henshaw D.L. (1991): Radon Dose to the Skin and the Possible Induction of Skin Cancers. Radiation Protection Dosimetry 39 p. 33-37 13. Frisnyák S. (1988, szerk.): Magyarország földrajza. Tankönyvkiadó, Budapest, 1988. pp. 14-43, 222-226, 244-246, 240-243, 262-267 14. Géczy G., Hunyadi I., Csige I., Hakl J. (1995): A karsztok légkörzési modellje. Karsztés barlangkutatás X. évfolyam 1981-95, Budapest p. 237. 15. Géczy G., Somogyi Gy. (1987): A barlangi légkörzés egyszerű modellje a Szemlő-hegyibarlangban végzett radonmérések alapján. Oktatási Intézmények Karszt- és Barlangkutató Tevékenységének II. Országos Konferenciája pp.73-80.

98

16. Genitron Instruments GmbH (1998): AlphaGUARD – User Manual. D-60488, Frankfurt am Main 17. Gorjánácz Z. (2006): Az uránbányászat utólagos hatásai a nyílt és zárt terek radonkoncentrációjára, beavatkozási lehetőségek. Doktori (PhD) értekezés, Pannon Egyetem, Veszprém 18. Gyarmati P. (2002): Magyarország földtana. Kossuth Egyetemi Kiadója, Debrecen, 2002. pp. 86-105., 164-169. 19. Haas J. (1994): Magyarország földtana – Mezozóikum. ELTE egyetemi jegyzet, Budapest pp. 64-80 20. Hakl J. (1997): Application of Radon-222, as a Natural Tracer in Environmental Studies - Ph.D. thesis. KLTE, Debrecen 21. Hakl J., Hunyadi I., Csige I., Géczy G., Lénárt L., Várhegyi A. (1997): Radon transport phenomena studied in karst caves – International experiences and on radon levels and exposures. Radiation Measurements Vol. 28. Nos. 1-6. pp. 675 – 684. 22. Hakl J., Hunyadi I., Töröcsik I. (1991): Radon Measurements in Baradla Cave. Conference on the Karst and Cave Research Activities of Educational and Research Institution. Jósvafô, Hungary, 17-19 May, 1991. 23. Holics L. (1992, szerk.): Fizika II. Műszaki Könyvkiadó, Budapest 24. Homonnay Z. (2000): „Bevezetés a nukleáris környezetvédelembe” kiadott jegyzet 25. Hámori K., Tóth E. (2005): A CR39 nyomdetektorok ritkán előforduló anomális viselkedése. Fizikai Szemle 2005/10. p. 344 26. Kansas Radon Program (2006): Buliding a Radon-Resistant New Home. Engineering Extension Kansas State University, Manhattan 27. Kávási N. (2006): Az évi átlagos radon-koncentráció és a sugárterhelés meghatározása különböző munkaterületeken. Doktori (PhD) értekezés, Pannon Egyetem, Veszprém 28. Kiss A. – Takácsné Bolner K. (2000): Pál-völgyi-barlang. Millenniumi Barlangnap, Magyar Karszt- és Barlangkutató Társulat, 2000 pp. 29-33. 29. Kiss D., Horváth Á., Kiss Á. (1998): Kísérleti Atomfizika. Egyetemi Tankönyv, Eötvös Kiadó pp. 202-232, 345-349 30. Kordos L., Jakucs L., Gádoros M., Tardy J. (1984): Magyarország barlangjai. Gondolat, Budapest 31. Korpás L. (2000/1): A Budai-hegység felépítése és kialakulása. Millenniumi Barlangnap, Magyar Karszt- és Barlangkutató Társulat, 2000, pp. 7-10.

99

32. Korpás L. (2000/2): A Budai-hegység karsztrendszere. Millenniumi Barlangnap, Magyar Karszt- és Barlangkutató Társulat, 2000, pp. 17-22. 33. Korpás L. (2000/3): Földtani keret és a barlangok képződési modellje. Millenniumi Barlangnap, Magyar Karszt- és Barlangkutató Társulat, 2000, pp. 25-26. 34. Kovács L. (1967): Magyarország regionális földtana. Tankönyvkiadó, Budapest, 1967. pp. 55-69. 35. Köteles Gy., Bognár G., Dám A., Kerekes A., Thuróczy Gy. (2004): Sejtbiológia és népegészségügy, Magyar Onkológia 48. évfolyam 2. szám 36. Madarasné Benedek A. (2006, szerk.): A Sátorkőpusztai-barlang. BEBTE, Esztergom, 2006 pp. 9-78. 37. Martonné Erdős K. (1996): Magyarország természeti földrajza I. Kossuth Egyetemi Kiadója, Debrecen, 1996. pp. 9-72 38. Marx Gy. (1996): Atommagközelben. Mozaik Oktatási Stúdió, Szeged p. 197-202 39. Mátraderecske település honlapja: http://matrahegy.hu/matratel/telepules.php?tel=24&id=1 40. Miles J.C.H., Cliff K.D. (1992): Dose to Lung and Other Organs from Radon and Thoron as a Function of Age - Radiation Protection Dosimetry 41 p. 251-253 41. Mjönes, L. (1993): Védekezés a radon ellen - A svéd példa. Fizikai Szemle 1993/4. p. 162 42. Molnár L., Dezső Z. (2000): Barlangi terek kutatása radon segítségével. Karsztfejlődés V, Szom-bathely 2000, Ed. Veress M. pp. 283-291. 43. Molnár P. (1995): Barlangföldtan – A barlangjárás alapjai. Virág Tibor Egyéni Kereskedelmi és Szolgáltató Iroda, Budapest pp. 73-107. 44. MTA Atommagkutató Intézete: Radon Csoport honlapja. http://www.atomki.hu/atomki/ Radon/Radonrol.htm 45. Nyilasi J. (1980): Általános kémia, Gondolat, Budapest, 1980 p. 25-39 46. OKM (2006): Részletes érettségi vizsgakövetelmények – Biológia tantárgy: Letölthető az Oktatási és Kulturális Minisztérium honlapjáról (http://www.okm.gov.hu) 47. OKM (2006): Részletes érettségi vizsgakövetelmények – Fizika tantárgy. Letölthető az Oktatási és Kulturális Minisztérium honlapjáról (http://www.okm.gov.hu) 48. OKM (2006): Részletes érettségi vizsgakövetelmények – Földrajz tantárgy: Letölthető az Oktatási és Kulturális Minisztérium honlapjáról (http://www.okm.gov.hu)

100

49. OKM (2006): Részletes érettségi vizsgakövetelmények – Kémia tantárgy. Letölthető az Oktatási és Kulturális Minisztérium honlapjáról (http://www.okm.gov.hu) 50. Otton K. J., Gundersen C. S. L., Schumann R. R. (1993): The Geology of Radon. U.S. Geological Survey Homepage: http://energy.cr.usgs.gov/radon/georadon 51. Pálfi F. (1997, szerk.): Vele vagy nélküle? Műegyetemi Kiadó, Budapest p. 13 52. Palotai M., Mádlné Szőnyi J., Horváth Á.(2005): A Gellért- és József-hegy felszín alatti vizeiben mért radon- és rádiumtartalom lehetséges forrásai. Általános Földtani Szemle 29, 25–40. 53. Richardson R.B., Eatough J.P., Henshaw D.L.(1991): Dose to red bone marrow from natural radon and thoron exposure. The British Journal of Radiology, Vol 64, Issue 763 608-624, 1991 54. Sajó Bohus L., Pálfalvi J. (1995): A városi gázban levő radonaktivitás. Fizikai Szemle 1995/1. p. 11 55. Samuelsson, L. (1990): Radon a lakásban. Fizikai Szemle 1990/5. p. 138 56. Sásdi L. (1992): A Budai-hegység karsztbarlangjai. Élet és tudomány, 1992/37. pp. 11551157. 57. Sásdi L. (2002): A Pilis karsztjának fejlődéstörténete. Cholnokí Karszt- és barlangkutatási pályázat. kézirat MKBT és KöM BTI adattár 58. Seresné dr. Hartai É. (2003): Magyarország földtana Miskolci Egyetem FöldtanTeleptani Tanszéke weben terjesztett oktatási anyaga 59. Szerbin P. (1994): Radon a Rudas-fürdő légterében. Fizikai szemle 1994/6. p. 241 60. T. Sutej, R. Ilic, M. Najzer (1988): Response of track-etch dosimeters to environmental radon. Nuclear Tracks Radiation Measurement 15, pp. 547-550 61. U. S. Environmental Protection Agency (2003): Consumer's Guide to Radon Reduction - How to Reduce Radon Levels in Your Home. EPA 402-K-03-002, February 2003 62. U. S. Environmental Protection Agency (2005): Home Buyer's and Seller's Guide to Radon. EPA 402-K-05-005, May 2005 63. Wein Gy. (1977): A Budai-hegység tektonikája. A Magyar Állami Földtani Intézet alkalmi kiadványa, Budapest, 1977. pp. 9-41 64. WetterOnline GmbH (2006): http://www.wetteronline.de

101

FÜGGELÉK 1. Budapest területén mért hőmérsékleti (°C, piros) és légnyomásadatok (hPa, fekete) 2006.03.31. és 2006.05.31. között. A hőmérséklet-grafikon a legmagasabb napi hőmérsékleti értékeket, a légnyomás-grafikon a napi átlagértékeket ábrázolja.

2. Budapest területén, felszínen mért légnyomásértékek és a Pál-völgyi-barlangban mért légnyomásértékek különbsége (hPa) 2006.03.31. és 2006.05.31. között.

102

3. A Pál-völgyi-barlangban mért légnyomásértékek (hPa, AlphaGuard) és a radon aktivitás-koncentráció változása 2006.03.31. és 2006.05.31. között.

4. Budapest területén mért hőmérsékleti (°C, piros) és légnyomásadatok (hPa, fekete) 2006.08.09. és 2006.09.30. között. A hőmérséklet-grafikon a legmagasabb napi hőmérsékleti értékeket, a légnyomás-grafikon a napi átlagértékeket ábrázolja.

103