KÖRN YEZETTUDOMÁNYI VI ZSGÁL ATO K AZ EGYK OR I MECSEKI URÁNBÁ NY A KÖRNYÉKÉN TDK DOLGOZAT
N AG Y H É D I E L T E T T K , K Ö R N Y E Z E T T U D O M Á N Y S Z AK I V . É V F O L Y AM
TÉMAVEZETİK: DR. HORVÁTH ÁKOS ELTE TTK, Atomfizikai Tanszék S Z AB Ó C S AB A, P h . D . ELTE TTK, Kızettani és Geokémiai Tanszék Litoszféra Fluidum Kutató Laboratórium KONZULENS: BREITNER DÁNIEL ELTE TTK, Kızettani és Geokémiai Tanszék Litoszféra Fluidum Kutató Laboratórium
Budapest, 2007.
TARTALOMJEGYZÉK Tartalomjegyzék .................................................................................................................................2 1. Bevezetés ........................................................................................................................................4 2. Elméleti háttér.................................................................................................................................5 2.1. Természetes és mesterséges sugárterhelés.............................................................................5 2.2. A radon...................................................................................................................................6 2.2.1. A radon fizikai és kémiai tulajdonságai...........................................................................6 2.2.2. A radon élettani hatásai....................................................................................................7 2.2.3. Radon a környezetünkben................................................................................................8 3. A vizsgált terület leírása................................................................................................................10 4. Mintavételezés ..............................................................................................................................13 4.1. Mintavételi helyszínek .........................................................................................................13 4.2. Mintavételezés módja ..........................................................................................................15 4.2.1. Beltéri levegı .................................................................................................................15 4.2.2. Talajminták ....................................................................................................................15 5. Vizsgálati Módszerek....................................................................................................................16 5.1. In situ mérések .....................................................................................................................16 5.2. Laboratóriumi mérések ........................................................................................................17 5.2.1. Fizikai vizsgálatok .........................................................................................................17 5.2.2. Geokémiai vizsgálatok...................................................................................................18 6. Eredmények ..................................................................................................................................20 6.1. H1 jelő ház ...........................................................................................................................20 6.1.1. Beltéri levegı radon koncentrációjának vizsgálatai ......................................................20 6.1.2. Talajminták radonexhalációjának meghatározása radonkamrás méréssel.....................22 6.1.3. Talajminták rádiumtartalmának meghatározása Gamma-spektroszkópiával ................24 6.1.4. Talajminták szemcseméreteloszlásának vizsgálata........................................................25 6.1.5. Talajminták vizsgálata pásztázó elektronmikroszkóppal...............................................26 6.2. H5 jelő ház ...........................................................................................................................29 6.2.1. Beltéri levegı radon koncentrációjának vizsgálata........................................................29 6.2.2. Talajminták rádiumtartalmának meghatározása gamma- spektroszkópiával ................30 6.3. H6 jelő ház ...........................................................................................................................30 2
6.3.1. Beltéri levegı radonkoncentrációjának vizsgálata.........................................................31 6.3.2. Talajminták rádiumtartalmának meghatározása gamma-spektroszkópiával .................31 6.4. H7 jelő ház ...........................................................................................................................32 6.4.1. Beltéri levegı radonkoncentrációjának vizsgálata.........................................................32 6.4.2. Talajminták rádiumtartalmának meghatározása gamma-spektroszkópiával .................33 6.5. A gamma-spektroszkópiával elemzett talajminták eredményei ..........................................34 7. Diszkusszió ...................................................................................................................................34 7.1. H1jelő ház eredményei ........................................................................................................34 7.1.1. H1 jelő ház 2006-os eredményei....................................................................................36 7.2. H5 jelő ház eredményei .......................................................................................................36 7.3. H6 jelő ház eredményei .......................................................................................................37 7.4. H7 jelő ház eredményei .......................................................................................................37 7.6. Összesített eredmények........................................................................................................38 8. Építési tanácsok radonmentes lakóházakhoz ................................................................................38 9. Konklúzió......................................................................................................................................40 Köszönetnyilvánítás..........................................................................................................................41 Irodalomjegyzék ...............................................................................................................................42
3
1. BEVEZETÉS A Mecsek délnyugati részén található Kıvágószılıs nevő település külterületén az uránbánya III. számú üzemében 1957-tıl kezdve 40 évig bányásztak uránércet a Szovjetúnió számára. Tíz éve a Mecsekérc Zrt. végzi a terület rekultivációját, amelyet várhatóan 2 éven belül fejeznek be.
A munkálatok a föld alatti létesítmények
felhagyásával kezdıdtek. A külszíni területeken a kármentesítési munkákat, az épületek kiszerelését és bontását ezzel párhuzamosan végezték (Lendvai-Koleszár, et al., 2003). Diákköri kutatásaimat 2006 nyarán kezdtem meg az említett területen. A beltéri levegı radon koncentrációjának mérésekor több házban is az Európai Unió által ajánlott határértékeket (90/143/Euratom) meghaladó eredményeket tapasztaltam. Darby et al. (2004) az Európai Bizottság által támogatott kutatásainak eredményei alapján az otthonokban található radon a felelıs évente körülbelül 20 000 tüdırák miatti halálesetért az Unióban. Ez az összes tüdırák okozta halálesetek 9%-a, illetve az összes halálos rákbetegségek 2%-a. Továbbá megállapította, hogy a rákkockázat 16%kal nı 100 Bq/m3-enként. Magyarországon a radon pár éve került a figyelem középpontjába, de a problémával kapcsolatos kutatások még gyerekcipıben járnak.
Hazánkban a lakóépületek
levegıjének maximálisan megengedhetı radon tartalmára - egyelıre - nem létezik hatályos törvény. A 16/2000. (VI.8.) EüM rendelet a munkavállalók radontól származó sugárterhelésének szabályozására 1000 Bq/m3 értéket állapít meg cselekvési szintként. Vizsgálataim során az Európai Unió lakóépületek levegıjének radon-koncentrációjára vonatkozó határértékeit vettem figyelembe, amely újonnan épülı házakra 200 Bq/m3-t, már megépült házakra 400 Bq/m3-t ajánl (90/143/Euratom). Figyelembe véve a radon egészségre gyakorolt hatását, a probléma körüljárását fontosnak tartom.
Kutatásaim célja a vizsgált területen az épületekbe jutó radon
forrásának pontos meghatározása.
Ha ismert a forrás, kiválasztható a megfelelı
védekezési mód.
4
2. ELMÉLETI HÁTTÉR 2.1. T ERMÉSZETES
ÉS MEST ERSÉGES SUGÁRT ERHELÉ S
Alapvetıen megkülönböztetünk természetes és mesterséges radioaktivitást. természetes sugárzás lehet kozmikus vagy földi eredető.
A
Az elsıdleges kozmikus
sugarak a Galaktikából és a Napból származnak és protonok, α-részecskék, röntgen-, és gamma-fotonok alkotják.
A földi eredető sugárzás forrása a bolygónk alkotóelemei
között található, a Föld korával összemérhetı felezési idejő radioaktív anyagokból származik az 238U, 235U, 232Th és bomlási soraik a 222Rn, 220Rn, továbbá a 40K, valamint a 87
Rb és még mintegy 15 más hosszú felezési idejő természetes radioaktív izotóp.
Ezenkívül a kozmikus sugárzás több lépcsıben hoz létre radioaktív izotópokat, mint pl. a 3
H, 7Be,
22
Na,
14
C. Természetes radioaktivitás jelen van a kızetekben és a talajban, a
vizekben, tengerekben és óceánokban, így a lakások levegıjében és építıanyagokban A lakosságot érintı természetes eredető háttérsugárzásból eredı effektív dózis az egész Földre vonatkoztatott átlagos értéke 2,4 mSv/év.
Ennek majdnem 50%-a
(46,017%) (1. ábra) a lakások levegıjében lévı radonnak és bomlástermékeinek a belégzésébıl származik (Köteles, 1994). A lakosság sugárterhelésének mindössze 15,64%-a származik mesterséges forrásból, ebbıl 15,34 %-ért az orvosi diagnosztika a felelıs, a maradék 0,30%-on a légköri atomfegyver kísérletek, a csernobili katasztrófa, és a nukleáris energiatermelés osztoznak (Köteles, 1994).
A lakosság sugárterhelésének forrásai (százalékos eloszlás)
15,34 3,83
1 0,303
2 46,017
3 4
15,34 19,17
5 6
1. ábra: A lakosság sugárterhelésének forrásai (Köteles, 1994 után módosítva) (1. Radon és leányelemei, 2. Föld anyagának sugárzása, 3. Kozmikus sugárzás, 4. Élelmiszerek, 5. Orvosi diagnosztika, 6. Légköri atomfegyver-kísérletek, csernobili katasztrófa, nukleáris energiatermelés)
5
2.2. A
RADON
2.2.1. A radon fizikai és kémiai tulajdonságai A radon a periódusos rendszer 86-os rendszámú eleme, színtelen, szagtalan a levegınél közel hétszer nehezebb nemesgáz.
Az elektronszerkezetébıl adódóan
kémiailag inaktív, csupán néhány komplexe és egy fluorid-vegyülete ismert (Chang, 1991).
Szobahımérsékleten vízben oldódik, de nemesgáz szerkezetébıl adódóan
apoláris oldószerekben (pl. szerves oldószerekben) sokkal nagyobb az oldékonysága. A természetben három izotópja fordul elı: a radon (222Rn), a toron (220Rn) és az aktinon (219Rn). természetben az
Az aktinon az
235
U bomlási sorának eleme, aminek izotóparánya a
238
U- hoz képest 0,72%. Emiatt és rövid felezési ideje miatt (3,9 s) a
természetes rendszerekben elıforduló mennyisége gyakorlatilag elhanyagolható.
A
toron esetében az anyaelem (232Th) elıfordulási aránya jelentıs, de a toron felezési ideje szintén nagyon rövid (55,6 s). Ennek következtében mintegy százszor annyi radon jut a levegıbe, mint toron. A radon a közvetlen anyaeleme a
238
U bomlási sorának hatodik leányeleme (1. táblázat),
226
Ra. A három izotóp közül ennek a leghosszabb a felezési
ideje (3,82 nap), így ez halmozódhat fel legjobban zárt terek levegıjében. Ennek megfelelıen környezetvédelmi és közegészségügyi szempontból elsısorban a
222
Rn
hatása jelentıs.
6
Elem 238
Bomlástípus
Felezési idı
α
4.468·10 a
U
234
-
Th
β
234
-
Pa
234
β
U
α
230
Th
α
226
Ra
α
222
Rn
α
9
24.10 d 6.70 h 245500 a 75380 a 1622 a 3.8235 d
Energia (MeV)
Leányelem
4.270
234
0.273
234
2.197
Th
Pa
234
4.859
230
4.770
226
4.871
222
5.590
218
214
Th
Ra Rn Po
α 99.98 % β 0.02 %
3.10 min
6.115 0.265
At
α 99.90 % β 0.10 %
1.5 s
6.874 2.883
218
Rn
α
35 ms
7.263
214
214
-
1.024
214
218
Po
218
Pb
β
26.8 min
-
Pb At
218
214
Bi Rn
218
Po Bi
Bi
β 99.98 % α 0.02 %
19.9 min
3.272 5.617
214
Po
α
0.1643 ms
7.883
210
5.484
210
0.064
210
214
214
210
-
Tl
β
210
-
Pb
β
1.30 min 22.3 a
-
Po Tl
210
Pb Pb Bi
Bi
β 99.99987% α 0.00013%
5.013 d
1.426 5.982
210
Po
α
138.376 d
5.407
206 206
210
210
206
-
Tl
β
4.199 min
1.533
206
Pb
-
stabil
-
U
Po Tl
206
Pb Pb
-
1. táblázat: az 238U bomlási sora, az egyes bomlások típusa, a felezési idı, a felszabaduló energia, és a keletkezı leányelemek 2.2.2. A radon élettani hatásai A természetes háttérsugárzásból származó effektív dózis megközelítıleg 50%-áért (1,2 mSv) a radon és leányelemei felelısek (Köteles, 1994). anyaelemébıl a
226
Ra-ból α-sugárzással keletkezik.
A radon közvetlen
Az α-részecskék ionizációs
képessége fajlagosan nagy, ennek következtében a hatótávolságuk az anyagban kicsi (Köteles, 1994).
Az embert érõ külsõ alfa-sugárzásnak nincs számottevõ károsító
hatása, mert a bõr felsõ, elszarusodott hámrétege elnyeli a sugárzást, így az alfarészecskék csak lenyelés vagy belélegzés esetén veszélyesek az emberi szervezetre.
7
A radonnak ismert egészségkárosító hatása növeli a tüdırák kialakulásának kockázatát (Darby et al., 2004). A levegıben lévı aeroszolokon (por, dohányfüst) a radon szilárd bomlástermékei, 214Po, 218Po megtapadnak, belélegzés útján a szervezetbe kerülnek, majd a hörgık falára kiülve nagyon közelrıl, néhány 10µm-es távolságból αrészecskékkel bombázzák a hörgıhám leginkább sugárérzékenyebb sejtrétegét.
A
besugárzott sejt vagy regenerálódik vagy elpusztul, illetve daganatos sejt képzıdhet belıle. Egyes kutatások alapján a folyamatos, kis dózisú radonsugárzás és a daganatos megbetegedések között negatív korrelációt fedeztek fel (Tóth, et al., 1998). Darby (2004) az USA területén kiválasztott három olyan államot, ahol a talaj összetétele miatt kisebb a sugárterhelés, illetve három olyat, ahol a mért értékek jóval nagyobbak a háttérsugárzás átlagos értékénél. A kutatás során a rák elõfordulásának gyakoriságát vizsgálta. Azt tapasztalta, hogy a legalacsonyabb sugárterhelést kapott államokban (Delaware, Lousiana, California) volt a legtöbb rákos megbetegedés, míg a másik három vizsgált helyszínen, ahol a sugárzási érték magasnak számított, jóval kevesebb tumort regisztráltak (Marx, 1990). Külföldön több példát is találhatunk radonközpontokra, ahol az emberek radonfürdıkben, radonbarlangokban élvezhetik a radioaktív nemesgáz mozgásszervi megbetegedésekre, reumára, izületi fájdalmakra gyakorolt jótékony hatását (Becker, 2003). Kevesen tudják, hogy a magyarországi kedvelt gyógyfürdıhely, Hévíz terápiás elemei között is megtalálható a radon (http://www.spa.hu). 2.2.3. Radon a környezetünkben A radon a
238
U bomlási sorában található. A kızetek és talajok szinte minden esetben
tartalmaznak valamilyen mennyiségő (néhány ppb-tıl sok száz ppm-ig) uránt és/vagy tóriumot, rádiumot. Olyan területeken, ahol a felszín közelében uránt tartalmazó kızetek, ásványok (cirkon, monacit, allanit, xenotim) találhatók, illetve ezek mállástermékeként keletkezett talajok borítják a felszínt, potenciálisan nagy radon-koncentrációjú helyek lehetnek (Henry, et al., 1991; Nagyné et al., 2006). A radon az épületekbe elsısorban a talajból, a szerkezeti illesztések mentén juthat be (Arvela, 1995).
Marx (1996)
tanulmánya szerint az épületekbe jutó radon 45 %-a érkezik nyomáskülönbség által szívott talajlevegıbıl, 15 %-a diffúzióval talajlevegıbıl, 20 %-a építıanyagokból kidiffundálva, 17%-a külsı levegıbıl bediffundálva, 2%-a a vízbıl,1 %-a konyhai gázból.
8
Azt, hogy a pórustérbe került radon gáz 3,82 nap (222Rn felezési ideje) alatt mekkora utat tud megtenni, befolyásolja a talaj porozitása, permeabilitása, nedvességtartalma, szemcseméret eloszlása. Utóbbi azért fontos, mert minél kisebb átmérıjő szemcsékbıl áll a talaj, annál nagyobb felületen történhet radonexhaláció. Duzzadó agyagtartalmú (szmektites) talajok esetében a kiszáradás okozta térfogat csökkenés talajrepedések kialakulásához (a talaj gáz-permeabilitásának megnövekedéséhez) vezethet, amely kedvezı migrációt biztosít a radon számára (Schumann, et al., 1989).
A radon
migrációját befolyásolja továbbá a hımérséklet, a nyomáskülönbség, és a széljárás változása is.
A lakóterekbe a radon a talajból, építıanyagból és a házba vezetett
talajvízbıl kerülhet (2. ábra). .
2. ábra: A radon épületbe jutási útvonalai Radon az épületekbe kerülhet a talajból, repedéseken, réseken és összeeresztéseken keresztül, továbbá kutakból és az építıanyagból is, Kép forrása: http://www.radonlab.net
9
3. A VIZSGÁLT TERÜLET LEÍRÁSA Földrajzi elhelyezkedését tekintve Kıvágószılıs a Nyugat-Mecsekben, az 592 m magas Jakab-hegy lábánál fekszik, a 18°7’hosszúsági és a 46°5’szélességi körön Kıvágótöttös és Cserkút között (3. ábra). A vizsgált területen található kızetek fıként vöröshomokkıbıl állnak, amelyek a középsı permi üledékciklusba tartozó Kıvágószılısi Homokkı Formációba tartoznak (Császár, 2005). A homokkı diszkordánsan települ a középsı-permi Bodai Aleurolit Formációra (Fülöp, 1994) (5. ábra). A változatos színő uralkodóan vörös vagy lilásvörös, máskor vörösesbarna, zöldesszürke vagy szürke színő konglomerátum, kavicsos vagy arkózás homokkı, aleurolit és agyagkı összetételő, folyóvízi eredető formáció ciklikus felépítéső.
A maximálisan kb. 1400 m vastag
formációt négy tagozatra osztják az alábbiak szerint: Bakonyai Homokkı Tagozat (tarka), Kıvágótöttösi Homokkı Tagozat (szürke), Cserkúti Homokkı Tagozat (szürke) és Tótvári Homokkı Tagozat. Az uralkodóan durvaszemcséjő Bakonyai Homokkı Tagozat folyóvízi meder és ártéri fácieső, a változatos szemcsemérető Kıvágótöttösi Homokkı Tagozat, amelyben gyakori a kovásodott fatörzs is, fıként mocsári, holtági eredető, de meder fácieső közbetelepüléseket is tartalmaz.
A legkiegyenlítettebb szemcsemérető a
Cserkúti Homokkı Tagozat (vörös), amely alapvetıen meder fácieső üledék, míg az erısen kavicsos Tótvári Homokkı Tagozat az idıszakos vízfolyások által létrehozott hordalékkúp eredető képzıdmény (Barabás és Barabásné, 1998).
A Kıvágószılısi
Homokkı Formáció kiemelt jelentıségét a reduktív fácieső Kıvágótöttösi Homokkı Tagozat adja a benne felhalmozott és több évtizeden keresztül termelt uránércnek köszönhetıen (Császár, 2005). Az urándúsulás epigenetikus, úgynevezett infiltrációs ércesedés. Ez azt jelenti, hogy az érc az elsıdleges, gránithoz kapcsolódó képzıdési helyrıl kioldódott, oldatban szállítódott, majd uránkarbonátok, -oxidok, -szilikátok formájában lencséket alkotva kivált a homokkı kötıanyagaként.
10
3. ábra: Kıvágószılıs földrajzi elhelyezkedése Kép forrása: http://www.telepuleskereso.hu
4. ábra: A kıvágószılısön és környezetében lévı uránbányászattal kapcsolatos létesítmények (meddıhányó, ércdúsító-ÉDŐ, zagytározó) elhelyezkedése (http://www.mecsekoko.hu/uran_monitor.html után módosítva)
11
5. ábra: A Nyugat-Mecsek földtani térképe (M= 1:50000) (Chikán, et al., 1984) Az ábrán jól látható, hogy a Kıvágószılısi Homokkı Formáció Tagozatai diszkordánsan települnek a középsı-permi Bodai Aleurolit Formációra
12
4. MINTAVÉTELEZÉS 4.1. M INTAVÉTELI
HELYS ZÍNEK
A mintavétel helyszíneinek kiválasztásához több szempontot is figyelembe vettem. A legfontosabb az épület bányavágathoz és meddıhányóhoz viszonyított távolsága volt. Ezen információk alapján kiválasztottam négy házat (H1, H5, H6, H7 jelő házak), amelyekben vizsgáltam a beltéri levegı radon koncentrációját és a házakhoz tartozó kertekbıl vettem a talajmintákat (H1 jelő háznál: K1, K2, K6 jelő talajminták, H5 jelő háznál: Ú14 jelő talajminta, H6 jelő háznál: A15 jelő talajminta, H7 jelő háznál: RF72 jelő talajminta), amelyeknek a radonexhalációját és rádiumtartalmát határoztam meg (6. ábra).
A talajminták a 3. fejezetben említett Kıvágószılısi Homokkı Formáció
talajosodásából kialakult rétegbıl származnak.
13
6. ábra: Mintavételezési helyszínek Kıvágószılısön a meddıhányó és a bányavágat feltüntetésével Fehér színnel a 2006-ban vizsgált házakat jelöltem (H2, H3, H4), sárga színnel a 2007-ben végzett mérések színhelyeit (H1, H5, H6, H7). Megjegyzés: a H1 házban mindkét évben történtek mérések
14
4.2. M INTAVÉTELEZÉS
MÓDJA
4.2.1. Beltéri levegı A beltéri levegı radon koncentrációjának vizsgálatához egy DURRIDGE gyártmányú RAD 7 radonmonitort használtam. Kétféle mérést végeztem a mőszerrel. Egyrészt a radon koncentrációjának idıbeli változását vizsgáltam, ezt átlagmérésnek tekintjük, másrészt a szobalevegı radonnal való telítıdésének sebességét követtem nyomon, ez a beáramlás-mérés.
Az elsı esetben a detektort a kiválasztott helyiségbe tettem és
legkevesebb 3 órán keresztül mértem. A második esetben a mérés elıtt a szobát vagy pincét alaposan kiszellıztettem, hogy a kezdeti radon koncentráció értéke minél közelebb legyen a 0 Bq/m3-hez, majd bezártam az ajtót és a mérés alatt nem nyitottam ki. Beáramlás-mérés esetén mindig hosszabb ideig monitorozzuk a beltéri levegı radon koncentrációjának változását, mint átlag mérés esetén. 4.2.2. Talajminták Talajmintákat minden esetben ásóval vettem a talaj felszínétıl kb. 20 cm mélyrıl. Ezután megmértem az egyes minták tömegét, majd papírdobozba helyeztem a mintákat.
15
5. VIZSGÁLATI MÓDSZEREK 5.1. I N
SITU MÉRÉSEK
Vizsgálataim során in situ és laboratóriumi méréseket végeztem. Helyszínen a beltéri levegı radon koncentrációjának idıbeli változását és radonnal való feltöltıdésének sebességét határoztam meg. A DURRIDGE gyártmányú RAD 7 radonmonitor (7. ábra) 0,7 l-es kamrájában egy beépített szilárdtest félvezetı detektor (Si) található, ami az α– sugárzás energiáját elektromos jellé alakítja át illetve meghatározza, hogy melyik izotóp keltette a sugárzást.
Ezzel a módszerrel
222
Rn, és
220
Rn izotópokat illetve azok
leányelemeit detektálhatjuk (216Po, 218Po és a bomlástermékeik). A félgömb alakú kamra belsejét elektromos vezetı réteg vonja be, amit nagyfeszültségre kapcsolunk. Ez azért szükséges, mert a detektorba bejutott levegıvel keveredett radon a detektor belsejében elbomlik és pozitív töltéső
218
Po keletkezik, amit a feszültség hatására keletkezett
elektromos tér a Si-detektorra hajt. A detektor felületén a 218Po izotópok alfa- részecskék kisugárzása közben gyorsan elbomlanak rövid felezési idejüknek köszönhetıen. detektor ezeket az α-részecskéket detektálja.
A
Több, különbözı energiájú részecske
detektálása egy spektrumot eredményez (Boráros, 2006).
7. ábra: Beltéri levegı radon koncentrációjának mérése RAD 7 radonmonitorral A vizsgált helyiségben (H1 jelő ház nappalija) átlagmérést végeztünk. A detektort elhelyeztük a szobában és 4 – 5 órán keresztül monitoroztuk a radonkoncentráció idıbeli változását (a lakók érdeklıdésével)
16
5.2. L ABORATÓRIUMI
MÉRÉSEK
5.2.1. Fizikai vizsgálatok 5.2.1.1. Talajminták radonexhalációjának meghatározása radonkamrás méréssel
A radonkamrás vizsgálatokkal különbözı talajminták radon kibocsátási képességét határoztam meg. A radonkamra egy 1,6-2,0 dm3 térfogatú henger két végén csapokkal ellátva (8. és 9. ábra). A vizsgálni kívánt mintát egy dobozba tettem, amit a kamrába helyeztem és három hétig állni hagytam. Ennyi idı szükséges ahhoz, hogy a mintában keletkezı és elbomló radonatomok száma között egyensúly álljon be. Ezután a kamra mindkét végéhez egy csövet csatlakoztattam.
Az egyik csı közvetlenül, a másik a
páralekötın keresztül kapcsolódik a RAD 7 radondetektorhoz.
A kamra csapjait
kinyitottam és pár órán keresztül mértem a minta radonexhalációját.
8. ábra: Talajminták a radonkamrában (kamra átmérıje 10 cm, hossza 20 cm)
9. ábra Talajminták radonexhalációjának mérése RAD 7 radonmonitorral (ELTE, Atomfizikai Tanszék)
A talajmintákat elıször három hétre a radonkamrába tettük, hogy beálljon a keletkezı és elbomló radonatomok száma között az egyensúly, ezt mutatja a 8. ábra, majd ezután Rad 7 detektorral mértük a kamrában lévı minta radonexhalációját (9. ábra).
17
5.2.1.2. Talajminták rádiumtartalmának meghatározása gamma-spektroszkópiával
A gamma-spektroszkópiai méréseket egy GC1520-7500SL típusú HPGe detektoron végeztem az ELTE Atomfizikai tanszékén. A detektor egy nagy tisztaságú germánium félvezetı detektor.
Egy detektálás során mindig a detektor érzékeny térfogatában
maradt energiát mérjük.
A leadott energiát a mérendõ részecskének a detektor
anyagával való kölcsönhatása határozza meg.
Ez lehet fotoeffektus, többszörös
Compton–szórás, illetve a párkeltést követı annihilációs folyamatban keletkezı két darab 511keV energiájú foton megfogása. Mindegyik kölcsönhatás során egy vagy két darab egyetlen elemi töltéssel rendelkezı töltött részecske keletkezik.
A töltött részecskék
mozgási energiája sokszorosa a detektor atomjaiban levı elektronok kötési energiájának, így egy meglökött elektron (pozitron) 102 – 107 töltéshordozó párt hoz létre egy félvezetı detektorban a leadott energiájával arányosan. határozzuk
meg
a
töltések
bizonyos
idı
A keletkezett töltésmennyiséget
(≈10µs)
alatti
begyőjtésével.
Az
energiaspektrumban a karakterisztikus energiáknál éles, Gauss-görbe alakú csúcsokat detektálhatunk. E csúcsok alatti terület a bomló elem aktivitásával függ össze, arányos továbbá azzal, hogy egy adott energiájú vonal milyen valószínőséggel jelenik meg az anyaelem gerjesztése esetén. A detektort egy ólom-vas burkolat veszi körül. Az ólomréteg kiszőri a környezetbıl jövı zajt, viszont a gamma-sugárzás gerjeszti az ólmot. Ezért használunk vasat is, ez megakadályozza, hogy az ólom röntgenvonalai megjelenjenek a spektrumban és ezzel növeljék a hátteret. A vas röntgen vonalai kb. 6keV energiánál jelennek meg a spektrum elején, a mérési eredményt azonban nem befolyásolják.
5.2.2. Geokémiai vizsgálatok 5.2.2.1. Talajminták szemcseméret eloszlásának vizsgálata
A kiválasztott talajmintákat szitálás elıtt desztillált vízbe áztattam, majd néhány napig állni hagytam.
Miután eléggé fellazultak, a talajokra, üledékekre és laza kızetekre
használt szitasoron rázógép segítségével (10. ábra), dezaggregálószer felhasználása nélkül hat frakcióra bontottam (<0,063 mm, 0,063-0,125 mm, 0,125-0,250 mm, 0,25-0,50 mm, 0,5-1,0 mm, <1,0 mm) a mintákat. szárítószekrényben átlagosan 50
o
Szitálás után az egyes frakciókat
C-os hımérsékleten kiszárítottam.
A legkisebb
(<0,063 mm) frakciót ülepítettem, majd a fent említett módon szintén kiszárítottam. 18
10. ábra: Hattagú szitasor rázógépen (ELTE, Kızettani és Geokémiai Tanszék, Litoszféra Fluidum Kutató Labor) 5.2.2.2. Talajminták vizsgálata pásztázó elektronmikroszkóppal
Talajminták pásztázó elektronmikroszkópos és elektronmikroszondás vizsgálata során a mintában található potenciális radonforrást, azaz urántartalmú ásványokat kerestem. A vizsgálatok az ELTE Kızettani és Geokémiai Tanszékének EDAX PV 9800 energia diszperzív röntgen-spektrométerrel felszerelt AMRAY 1830 I/T6 típusú pásztázó elektronmikroszkópjával készültek. Az elemzések során 20 kV-os gyorsító feszültséget alkalmaztunk, a primer elektronáram pedig 1-2 nA közötti volt. Az energia diszperzív spektrumok mennyiségi kiértékelései a mőszer standardmentes programjával készültek, ami magában foglalja a mátrixhatást kiküszöbölı ZAF-korrekciót is (Goldstein, 1992). Az analízist a minták elıkészítése elızte meg. tartományú
frakcióból
szeparált
pillanatragasztóba ágyaztam.
szemcséket
A 0,125-0,250 mm szemcseméret csiszolt
tárgylemezre
tettem
és
A felületet lecsiszoltam, a kisebb egyenetlenségeket
polírozással tüntettem el. A vizsgálathoz az elızetesen elıkészített üveglemezeket vákuumgızölı segítségével 20 nm vastagságú szénréteggel vontuk be, hogy megfelelı vezetıréteg alakuljon ki rajtuk. A mérés során elıször kalibrációt végeztünk, majd a kiválasztott szemcséket helyben elemeztük.
19
6. EREDMÉNYEK Az eredményeket házanként tárgyalom az átláthatóság és az összefüggések könnyebb megértése érdekében.
6.1. H1
JELŐ HÁZ
Beltéri levegı radonkoncentrációjának vizsgálatai
Talajmintákon elvégzett vizsgálatok
Radonexhaláció mérése radonkamrával (K1, K2, K6)
+
Radon-átlag mérés
+
Rádiumtartalom meghatározása gamma spektroszkópiával (K1, K2)
+
Radon-beáramlás mérés
+
Szemcseméret eloszlás vizsgálata (K1, K2, K6)
+
Pásztázó elektronmikroszkópos és elektronmikroszondás analízis (K1,K2, K6)
+
2: táblázat: A H1 jelő házban elvégzett vizsgálatok A H1 jelő házban a hat kiválasztott vizsgálati módszer közül mindet alkalmaztam
6.1.1. Beltéri levegı radon koncentrációjának vizsgálatai
800
2007.11.09. H1, nappali Radon- átlag
Radonkoncentráció (Bq/m3)
700 600 500 400 300 200 100 0 -100 0
5
10
Eltelt idı (óra)
15
11. ábra: Beltéri levegı radon koncentrációjának vizsgálata az idı függvényében (H1, nappali) 20
3
Az x tengelyen a mérés kezdete óta eltelt idıt, az y tengelyen a radonkoncentrációt láthatjuk Bq/m - ben megadva. A mérés 14 órán át tartott
2007.10.13. H1, pince Radon- beáram lás
Radonkoncentráció (Bq/m3)
700 600 500 400 300 200 100 0 -100 0
5
10
15
-200 Eltelt idı (óra)
12. ábra: Radon telítıdési sebességének nyomon követése (H1, pince, október) Az ábra egy beáramlás- mérést mutat, az x tengelyen a mérés kezdete óta eltelt idıt, az y tengelyen a 3 radonkoncentrációt láthatjuk Bq/m - ben megadva. A mérés 10 órán át tartott
2007.05.26. H1, pince Radon- beáram lás
Radonkoncentráció (Bq/m3)
4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0
5
10
15
20
Eltelt idı (óra)
13. ábra: Radon telítıdési sebességének nyomon követése (H1, pince, május) Az ábra szintén egy beáramlás- mérést szemléltet, az x tengelyen a mérés kezdete óta eltelt idıt, az y 3 tengelyen a radonkoncentráció látható Bq/m - ben megadva. A mérés 15 órán át tartott
21
6.1.2. Talajminták radonexhalációjának meghatározása radonkamrás méréssel K1 Talajminta
1400 Koncentráció(Bq/m3)
1200 1000 800 600 400 200 0 -3
-1
1
3
5
Eltelt idı (óra)
7
14. ábra: K1- es talajminta radonkamrás mérése Világoskékkel a mérés helyszíneként funkcionáló szoba beltéri levegıjének radon koncentrációja (háttér). 3 Az x tengelyen a mérés kezdete óta eltelt idı (óra), az y tengelyen a radon koncentráció látható (Bq/m ), a sárga pontok a minta radontartalmának idıbeli változásait mutatják
K2 Talajminta
1400 Koncentráció (Bq/m3)
1200 1000 800 600 400 200 0 -200 -2
0
2
4
6
Eltelt idı (óra)
15. ábra: K2-es talajminta radonkamrás mérése ua. Világoskékkel a mérés helyszíneként funkcionáló szoba beltéri levegıjének radon koncentrációja (háttér). 3 Az x tengelyen a mérés kezdete óta eltelt idı (óra), az y tengelyen a radon koncentráció látható (Bq/m ), a sárga pontok a minta radontartalmának idıbeli változásait mutatják
22
K6 Talajminta
Radonkoncentráció (Bq/m3)
3000 2500 2000 1500 1000 500 0 -1
9
19
29
Eltelt idı (óra)
16. ábra: K6-os talajminta radonkamrás mérése Narancssárgával a mérés helyszíneként funkcionáló szoba beltéri levegıjének radon koncentrációja (háttér) látható. Az x tengelyen a mérés kezdete óta eltelt idı (óra), az y tengelyen a radon koncentráció 3 látható (Bq/m )
név
Kamra száma
Cm 3 (Bq/m )
σ
Ch 3 (Bq/m )
K1
h (cm)
Vkam (l)
Vcs+det (l)
Clev 3 (Bq/m )
σ
E (Bq)
Fluxus (db/s/m2)
RK1
951
48
21
16 13,5×6,0
3,0
2,00
0,868
1410
5%
2,47
306
K2
RK10
932
44
3
10 12,5×8,0
2,0
2,02
0,868
1375
5%
2,50
250
K6
RK1
1942
40
9
28 14,4×7,4
1,5
2,00
0,868
2853
5%
5,25
493
σ
A (cm2)
3. táblázat: A H1 jelő házhoz tartozó kertbıl származó talajminták eredményei Az elsı oszlopban a minta neve látható, a második oszlop a használt radonkamra számát mutatja,a 3 harmadik oszlop a mőszer által mért radonkoncentrációt (Cm) jelöli Bq/m - ben, a negyedik oszlop a Cm hibája, az ötödik oszlop a háttérkoncentráció értéke (Ch), a hatodik oszlopban a Ch- hoz tartozó hiba, a hetedik oszlopban a minta felülete látható, a nyolcadik oszlopban található számok a minta magasságát jelzik a mintatartóban, a kilencedik oszlop a kamra térfogata – a minta térfogata, a tizedik oszlopban a detektor és a csövek térfogatának összegét tüntettem fel, a tizenegyedik oszlop a tényleges koncentráció értékét jelöli, a tizenkettedik oszlopban annak hibája látható, a tizenharmadik oszlop a minta radonexhalációját tartalmazza Bq- ben [E= (kamra teljes térfogata – minta térfogata literben)/ 1000 * Clev], az utolsó oszlopba a fluxus került [Fluxus=E/(a mintatartó területe])
23
6.1.3. Talajminták rádiumtartalmának meghatározása Gamma-spektroszkópiával
B e ü té ss z ám /c sa to rn a
K1-es talajminta spektruma 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Energia (keV)
17. ábra: A K1 jelő talajminta gamma-spektruma. Az ábrán az energia függvényében a beütésszám/csatornát ábrázoltam. A spektrumokban (többek között) a rádium 186 keV energiájú csúcsának adatait értékeltem ki. Az egy napos mérések eredményeit egy csúcsillesztı algoritmussal ellátott szoftver segítségével értékeltem ki. A program neve Spill.exe, és eredményeit egy fitres.txt file-ban kaptuk meg
B e ü té s sz á m /c s a to rn a
K2-es talajminta spektruma 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Energia (keV)
18. ábra: A k2 jelő talajminta gamma spektruma. Az ábrán az energia függvényében a beütésszám/csatornát ábrázoltam. A spektrumokban (többek között) a rádium 186 keV energiájú csúcsának adatait értékeltem ki. Az egy napos mérések eredményeit egy csúcsillesztı algoritmussal ellátott szoftver segítségével értékeltem ki. A program neve Spill.exe, és eredményeit egy fitres.txt file-ban kaptuk meg
24
6.1.4. Talajminták szemcseméreteloszlásának vizsgálata
K1-es talajminta szemcseméreteloszlása
> 1mm 15% 36%
1,0-0,5 mm 11%
0,50-0,25 mm 0,250 mm-0,125 mm
10%
15% 13%
0,125 mm-0,063 mm < 0,063 mm
19. ábra: K1-es talajminta szemcseméreteloszlása
K2-es talajminta szemcseméreteloszlása
> 1mm 18%
1,0-0,5 mm 10%
47%
0,50-0,25 mm 0,250 mm-0,125 mm
13% 4%
8%
0,125 mm-0,063 mm < 0,063 mm
20. ábra: K2-es talajminta szemcseméreteloszlása
25
K6-os talajminta szemcseméreteloszlása
> 1mm
7%
9%
1,0-0,5 mm 14%
0,50-0,25 mm 0,250 mm-0,125 mm
55% 5%
10%
0,125 mm-0,063 mm < 0,063 mm
21. ábra: K6-os talajminta szemcseméreteloszlása
6.1.5. Talajminták vizsgálata pásztázó elektronmikroszkóppal A pásztázó elektronmikroszkópos felvételeken elızetesen szelektált szemcsék (0,1250,250 mm-es frakció) szöveti elemeit és kémiai összetételbeli változatosságát tanulmányoztam. A szövet oldatokból kicsapódó gömbös, gumós, vesés szerkezeteket mutat változó kémiai összetétellel (22. 23. ábra). Ezek a szemcsék hematitos, goethites összetételt sejtetnek. A Fe- oxihidroxidok mellett igen gyakori szenes, vegyes összetételő szemcsét is megvizsgáltam (25. ábra).
26
22. ábra: K2-es talajmintából származó hematitos- goethites szemcse visszaszórt elektronképe
23. ábra: K1-es talajmintából származó limonitos szemcse visszaszórt elektronképe
27
24. ábra: K6- os talajmintából származó limonitos szemcse visszaszórt elektronképe
25. ábra: K6-os talajmintából származó széntartalmú vegyes összetételő szemcse visszaszórt elektronképe.
28
6.2. H5
JELŐ HÁZ
Beltéri levegı radonkoncentrációjának vizsgálatai
Talajmintákon elvégzett vizsgálatok
Radonexhaláció mérése radonkamrával
-
Radon-átlag mérés
+
Rádiumtartalom meghatározása gamma spektroszkópiával (Ú14)
+
Radon-beáramlás mérés
-
Szemcseméret eloszlás vizsgálata
-
Pásztázó elektronmikroszkópos és elektronmikroszondás analízis
-
4. táblázat: A H5 jelő házban elvégzett vizsgálatok 6.2.1. Beltéri levegı radon koncentrációjának vizsgálata 2007.11.11. H5, szoba Radon- átlag
600
Radonkoncentráció (Bq/m3)
500 400 300 200 100 0 -100
0
2
4
6
Eltelt idı (óra)
26. ábra: Beltéri levegı radonkoncentrációjának vizsgálata az idı függvényében (H5, hálószoba) 3
Az x tengelyen a mérés kezdete óta eltelt idıt, az y tengelyen a radonkoncentrációt láthatjuk Bq/m - ben megadva. A mérés 5 órán át tartott
29
6.2.2. Talajminták rádiumtartalmának meghatározása gamma- spektroszkópiával
Ú14-es talajminta spektruma
B e ü té s sz á m /c s a to rn a
7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 0
500
1000
1500
2000
Energia (keV)
27. ábra: Az Ú14 jelő talajminta gamma spektruma. Az ábrán az energia függvényében a beütésszám/csatornát ábrázoltam. A spektrumokban (többek között) a rádium 186 keV energiájú csúcsának adatait értékeltem ki. Az egy napos mérések eredményeit egy csúcsillesztı algoritmussal ellátott szoftver segítségével értékeltem ki. A program neve Spill.exe, és eredményeit egy fitres.txt file-ban kaptuk meg
6.3. H6
JELŐ HÁZ
Beltéri levegı radonkoncentrációjának vizsgálatai
Talajmintákon elvégzett vizsgálatok
Radonexhaláció mérése radonkamrával
-
Radon-átlag mérés
+
Rádiumtartalom meghatározása gamma spektroszkópiával (A15)
+
Radon-beáramlás mérés
-
Szemcseméret eloszlás vizsgálata
-
Pásztázó elektronmikroszkópos és elektronmikroszondás analízis
-
5. táblázat: A H6 jelő házban elvégzett vizsgálatok
30
6.3.1. Beltéri levegı radonkoncentrációjának vizsgálata 2007.11.10. H6, pince Radon- átlag
600
Radonkoncentráció (Bq/m3)
500 400 300 200 100 0 -100
0
2
4
6
Eltelt idı (óra)
28. ábra: Beltéri levegı radonkoncentrációjának vizsgálata az idı függvényében (H6, pince) 3
Az x tengelyen a mérés kezdete óta eltelt idıt, az y tengelyen a radonkoncentrációt láthatjuk Bq/m - ben megadva. A mérés 4 órán át tartott
6.3.2. Talajminták rádiumtartalmának meghatározása gamma-spektroszkópiával
A15 talajminta spektruma
B e ü té ss z ám /cs ato rn a
5000 4000 3000 2000 1000 0 0
500
1000
1500
Energia (keV)
29. ábra: Az A15 jelő talajminta gamma spektruma. Az ábrán az energia függvényében a beütésszám/csatornát ábrázoltam. A spektrumokban (többek között) a rádium 186 keV energiájú csúcsának adatait értékeltem ki. Az egy napos mérések eredményeit egy csúcsillesztı algoritmussal ellátott szoftver segítségével értékeltem ki. A program neve Spill.exe, és eredményeit egy fitres.txt file-ban kaptuk meg
31
6.4. H7
JELŐ HÁZ
Beltéri levegı radonkoncentrációjának vizsgálatai
Talajmintákon elvégzett vizsgálatok
Radonexhaláció mérése radonkamrával
-
Radon-átlag mérés
+
Rádiumtartalom meghatározása gamma spektroszkópiával (RF72)
+
Radon-beáramlás mérés
-
Szemcseméret eloszlás vizsgálata
-
Pásztázó elektronmikroszkópos és elektronmikroszondás analízis
-
6. táblázat: A H7 jelő házban elvégzett vizsgálatok 6.4.1. Beltéri levegı radonkoncentrációjának vizsgálata 2007.11.10. H7, pince Radon- átlag
Radonkoncentráció (Bq/m3)
2500 2000 1500 1000 500 0 0
5
10
15
20
Eltelt idı (óra)
30. ábra: Beltéri levegı radonkoncentrációjának vizsgálata az idı függvényében (H7, pince) 3
Az x tengelyen a mérés kezdete óta eltelt idıt, az y tengelyen a radonkoncentrációt láthatjuk Bq/m - ben megadva. A mérés 16 órán át tartott
32
6.4.2. Talajminták rádiumtartalmának meghatározása gamma-spektroszkópiával
RF72-es talajminta spektruma
B eü téssz ám /csato rn a
10000
1000
100
10 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 Energia (keV)
31. ábra: Az RF72 jelő talajminta gamma spektruma. Az ábrán az energia függvényében a beütésszám/csatornát ábrázoltam. A spektrumokban (többek között) a rádium 186 keV energiájú csúcsának adatait értékeltem ki. Az egy napos mérések eredményeit egy csúcsillesztı algoritmussal ellátott szoftver segítségével értékeltem ki. A program neve Spill.exe, és eredményeit egy fitres.txt file-ban kaptuk meg
33
6.5. A
GAMMA - SPEKT ROSZKÓPIÁVAL ELEMZETT TALAJMINTÁK EREDMÉNYEI Csúcsterület
Háttér RF72 K1 K2 A15
1261 4486 2202 2329 2328
Hiba 65 120 93 92 99
Nettó Intenzitás (db/s)
Aktivitás (Bq)
0,044029777 0,017897054 0,019350144 0,019338702
31,48 12,80 13,84 13,83
Mérési idı (s) 172800 87400 87400 87400 87400
Tömeg (g)
A/m (Bq/kg)
232 224 211 229
135,70 57,13 65,57 60,38
7. táblázat: Az egyes talajminták gamma-spektroszkópiával meghatározott rádiumtartalma Az elsı oszlopban az egyes minták jelei láthatók, a második oszlopban a spill.exe nevő programmal meghatározott csúcsterületek vannak feltüntetve, a harmadik oszlop ennek a hibáját tartalmazza, a negyedik oszlop a mérési idı (másodpercben), ami a háttérmérést kivéve 24 óra volt, az ötödik oszlop a nettó detektálási intenzitás, amit úgy kapunk meg, ha az adott csúcsterületet osztjuk az idıvel, és abból kivonjuk a háttérre vonatkozó csúcsterület és a háttérre vonatkozó mérési idı hányadosát, a hatodik oszlopban az aktivitást tüntettem fel, amit a nettó intenzitásból, hatásfokból és csatornaarányból számíthatunk ki, a hetedik oszlopban az egyes minták tömegei láthatók, az utolsó oszlopban az aktivitás tömegre vonatkoztatott értéke található Bq/kg egységben megadva. A hatásfok értékeit Deák Ferenc által írt és a korábbi években tesztelt szoftver alapján számoltuk ki egy egyszerősített mintára vonatkozóan. (Az egyszerősítés a minta összetételére vonatkozott.)
A=
Cs m / Tm − H / Th
εη
=
I
εη
Ahol, A a minta aktivitása, I a nettó intenzitás, ε a gamma-foton keletkezésének csatornaaránya (valószínőség/bomlás), η az adott energiájú foton fotoeffektussal történı detektálásának hatásfoka, Cs a 186 keV-nél tapasztalt csúcs területe, H a háttérben a csúcsterület, T-vel a mérések idejét jelöltük.
7. DISZKUSSZIÓ 7.1. H1 JELŐ
HÁZ EREDMÉNYEI
A H1 jelő házban a kiválasztott hat vizsgálati módszer közül mindet alkalmaztuk. Vizsgáltuk a beltéri levegı radon koncentrációjának idıbeli változását és a helyiség radonnal való töltıdésének sebességét.
Az elsı esetben (11. ábra) a helyiség
levegıjének átlagos radontartalma: 293 Bq/m3 volt, azonban az adatok igen nagy szórást mutattak. Ezt valószínőleg az okozhatta, hogy a vizsgált szoba átjáróként mőködik, így gyakori volt az ajtók nyitogatása. Ilyenkor a levegıvel együtt a radon is távozott.
34
A második (12. ábra) és harmadik (13. ábra) mérés beáramlásmérés volt.
Elsı
esetben a helyiség levegıjének átlagos radontartalma 258 Bq/m3, a második esetben a pince levegıjének átlagos radontartalma 2377 Bq/m3 volt, a radon koncentráció a radonra jellemzıen exponenciális növekedést mutat (13. ábra).
Maximumát (3500
3
Bq/m ) megközelítıleg 15 óra alatt érte el. Ugyanabban a helyiségben lényeges különbség látható az októberi és májusi eredmények között (12. és 13. ábra). októberinek. tényezıket,
A májusi maximum értéke 8-9-szerese az
Az eredmények értékelésekor figyelembe kell vennünk az éghajlati a
hımérsékletet,
páratartalmat,
szélerısséget
is,
hiszen
ezek
a
tulajdonságok befolyásolhatják a radon migrációját (Asher-Bolinder at al., 1991). A H1 jelő házhoz tartozó kertbıl származó talajminták radonexhalációját radonkamrás méréssel vizsgáltuk. A K1-es (14. ábra) és K2-es (15. ábra) minták vizsgálata során hasonló eredményeket kaptunk (3. táblázat). A talajlevegı radon koncentrációja a K1-es minta esetén 952 Bq/m3, a K2 esetében 932 Bq/m3. Ezzel szemben a K6-os talajminta (16. ábra) radonkamrás mérésének korrigálatlan eredménye 1942 Bq/m3 (3. táblázat). Ez a minta szintén a H1 jelő házhoz tartozó kertbıl származik, közvetlenül a bányavágat szellızıaknája mellıl. A három minta közül ebben van jelen legnagyobb mennyiségben (55%) a legkisebb szemcsemérető frakció, illetve ebben a mintában találtuk a legtöbb Fe-oxihidroxid szemcsét.
A különbség feltételezett oka az, hogy a szellızıakna
kialakításakor mélyebb rétegekbıl származó kızet/talaj került a felszínre, amelynek nagyobb az urán- és rádiumtartalma. Méréseim során megvizsgáltam a K1-es, K2-es és K6-os talajminta szemcseméret eloszlását (19-21. ábra).
Mindhárom talajmintában a legkisebb szemcsemérető
(>0,063mm) frakció van jelen legnagyobb mennyiségben, a K2-es (20. ábra) és K6-os (21. ábra) mintában közel 50 %-ban. Ez a radon szempontjából jelentıs, hiszen kisebb átmérıjő szemcsék, porózusabb talajok esetében nagyobb lehet a radonkibocsátás.. Elıfordulhat olyan eset is, hogy egy kisebb rádiumtartalmú minta radonkibocsátása nagyobb, mint egy olyan mintáé, amiben több rádium van (Tanner 1986).
35
Utolsó lépésként a 3 talajminta 0,125-0,250 mm-es frakciójából kiválogatott szemcséket pásztázó elektronmikroszkóppal vizsgáltam.
A megvizsgált szemcsék
többsége szenes összetételő, de gyakori a vasoxid-hidroxid-tartalmú szemcse is (22-25. ábra).
A megvizsgált mintákban található még rutil, apatit és káliföldpát is, továbbá
pontosabban meg nem határozott Sr-tartalmú ásvány is. A felsoroltak közül az apatit tartalmazhat uránt.
7.1.1. H1 jelő ház 2006-os eredményei 7.1.1.2. Beltéri levegı radonkoncentrációja: Helyiség
Pajta
Tetıtér
Kamra
Étkezı
Hálószoba
Pince
Maximum 3 (Bq/m )
260
140
750
400
250
3700
Átlag 3 (Bq/m )
200
60
700
780
500
1700
8. táblázat: H1 jelő ház, beltéri levegı radonkoncentrációjának mérései, 2007-es eredmények
7.2. H5
JELŐ HÁZ EREDMÉNYE I
A H5 jelő ház vizsgálata során egy a ház kertjébıl származó talajminta (Ú14) rádiumtartalmát határoztam meg gamma-spektroszkópiával (27. ábra) és beltéri levegı radontartalmának idıbeli változásait monitoroztam Rad 7 radonmonitorral (26. ábra). A helyiség levegıjének átlagos radonkoncentrációja 137 Bq/m3. A vizsgált házban a területre jellemzı értékeknél kisebb radonkoncentrációt mértünk, az átlagos radonkoncentráció értéke az EU által már megépült lakóházakra ajánlott határérték (400 Bq/m3) alatt marad. Az épület helyén korábban egy kızetraktár állt. A lakók elmondása alapján a Mecsekérc Zrt. munkatársai a bányarekultiváció részeként a telek 2/3- án teljes talajcserét hajtottak végre kb. 10 éve.
A beltéri levegı kis
radontartalma valószínüleg az említett mőveletnek köszönhetı.
36
7.3. H6
JELŐ HÁZ EREDMÉNYE I
A H6 jelő ház vizsgálata során egy a ház kertjébıl származó talajminta (A15) rádiumtartalmát határoztam meg gamma-spektroszkópiával (29. ábra) és beltéri levegı radontartalmának idıbeli változásait monitoroztam Rad 7 radonmonitorral (28. ábra). A helyiség levegıjének átlagos radonkoncentrációja 160 Bq/m3. A H6 jelő ház pincéjében mért radon koncentráció idıben csökkenést mutat (28. ábra). Ennek oka valószínüleg a mérés közben felerısödött szél, ami a levegı kiszippantásával a radont is magával vitte.
Az átlagos radonkoncentráció az EU által már megépült
lakóházakra ajánlott határértékeknél (400 Bq/m3) kisebb.
A pince alatt pár éve
megerısítették és újraszigetelték az alapzatot, így a talaj és a pince között a levegı számára minimális az átjárhatóság.
7.4. H7
JELŐ HÁZ EREDMÉNYE I
A H7 jelő ház vizsgálata során a kiválasztott helyiség levegıjének átlagos radonkoncentrációja 686 Bq/m3 (30. ábra). Ez az érték a figyelembe vett határértékeket meghaladja. A radonkoncentráció átlagmérésénél általában egy konstans körül szóró értékeket, beáramlás mérésnél pedig exponenciálisan növekvı radon aktivitás koncentráció értékeket kapunk. A H7 jelő ház vizsgálata során kapott eredmények a felsoroltak közül egyikhez sem hasonlít.
A helyiségben egy kb. 30*40 cm-es
szellızınyílás található. Valószínüleg a mérés során felerısödött szél kiszippantotta a radondús levegıt és ez okozhatta a levegı radontartalmának gyors csökkenését (30. ábra).
Figyelemreméltó azonban, hogy ilyen szellıztetés mellett is határértékeket
meghaladó eredményeket kaptunk. A H7 jelő házhoz tartozó kertbıl származó talajminta rádiumaktivitása volt a legjelentısebb a vizsgált minták közül (31. ábra), mintegy kétszerese a többi kertbıl származó talajminta aktivitásának.
37
7.6. Ö SSZ ESÍTETT
EREDMÉNYEK
A négy, általunk megvizsgált ház közül kettıben tapasztaltunk határértéknél nagyobb radonkoncentrációt a lakóépületek levegıjében (H1-, H7 jelő ház) (13. és 30. ábra). A H1
jelő
házhoz
tartozó
kertbıl
származó
talajmintáknak
megvizsgáltuk
a
radonexhalációját, szemcseméret eloszlását és a 0,125-0,250 mm-es frakcióból szeparált
szemcséket
pásztázó
elektronmikroszkóppal
elemeztük.
Talajminták
maximálisan megengedhetı radonkoncentrációjára ma még nem létezik határérték. Ennek ellenére az egyes talajokra jellemzı radonexhaláció a legmeghatározóbb tényezı az épületek beltéri levegıjének radontartalma szempontjából. Feltételezzük, hogy a H1 és H7 jelő ház esetében a talajból az épületbe diffundáló radon okozza az anomális beltéri radon aktivitás koncentrációt. A H5-, H6 jelő ház vizsgálatai során a kiválasztott helyiségekben határérték alatti radonkoncentráció értékeket mértem (26. és 28. ábra). Fontos szempont azonban, hogy mindkét ház esetében korábban történt valamilyen radon mentesítést szolgáló beavatkozás. Mérési eredményeink ezek szükségességét támasztják alá.
8. ÉPÍTÉSI TANÁCSOK RADONMENTES LAKÓHÁZAKHOZ Az eredmények alapján számos helyen szükséges a radon elleni védekezés. Ennek egyik módja az épületek radonmentessé való alakítása. Ezt mutatja be az alábbi modell: közvetlenül a ház alapzata alatt egy gáz-áteresztı réteget alakítanak ki (A), amelyben a talajból kiáramló gázok szabadon mozoghatnak. Erre a célra egy kb. 20 cm vastagságú kavicsréteg használható. A gázáteresztı rétegre egy mőanyag lemez kerül (B), ami megakadályozza a kavicsrétegben áramló gázok bejutását a házba. Emellett fontos az alapzat megfelelı szigetelése is (C). Családi házak esetében egy szellızıcsatornán keresztül (7-10 cm-es PVC csı) a gázáteresztı rétegbıl kivezethetı a talajban áramló gázok a tetın át (D). (http://nimbus.elte.hu/~prita/Levkornyezet)
38
27. ábra: Radonellenállóvá kialakított lakóház modellje Kép forrása: (http://nimbus.elte.hu/~prita/Levkornyezet)
Bár Magyarországon a radonkutatás még nem öltött olyan méreteket, mint külföldön, már megépült az elsı elektroszmog- és radonmentes társasház. A néhány évig tartó feltárás, technológiai elemzés és a szükséges szakterületek tanácsadói bevonásának eredményeképp elsıként Budapesten a IX. kerület, Berzenczey utca 39–41 szám alatt valósítottak meg ilyen, mőszaki újdonságnak számító házat.
A mőszaki megoldásra
harminc év garanciát kaptak a lakók (Lakás.hu, 2007/1. szám). Megnehezíti a radonkérdés megoldását, hogy az egyre szélesebb körben terjedı környezettudatos gondolkozásmód hatására az élet szinte minden területén az energiatakarékosság az egyik fı szempont, aminek következtében otthonainkban törekszünk a lehetı legtökéletesebb szigetelıanyagok- és -technológiák használatára. Ennek legnagyobb hátránya, hogy a radon és egyéb gáznemő szennyezıanyagok -, ha esetleg bejutnak az épületekbe - nem, vagy csak nagyon lassan tudnak onnan távozni. A problémára megoldást jelenthet egy elektromos szellızırendszer kiépítése, de lehet, hogy a mőködtetéshez szükséges energia több lenne, mint amit megspórolnánk a “csak majdnem tökéletes” szigeteléssel.
39
9. KONKLÚZIÓ A 21. század embere számára az egyik legfontosabb érték az egészség. A halálozási okok listáján a szív- és érrendszeri betegségek után második helyen a rák áll. Ennek köszönhetı, hogy a figyelem középpontjába került egy olyan nemesgáz, amelynek ismert a rákkeltı hatása. A vizsgált területen két éve végzek méréseket. Ez idı alatt összesen hét házban mértem a beltéri levegı radon koncentrációjának idıbeli változását.
Hét házból
háromban az EU által ajánlott már megépült házakra vonatkozó határértékeknél (400 Bq/m3) nagyobb radonkoncentráció értékeket tapasztaltam.
A másik négy házból
háromban talajcserével illetve alapzat szigeteléssel védekeztek a radon ellen. A vizsgált területen 40 évig mőködött uránbánya, így biztosak lehetünk abban, hogy a területen található talajok és kızetek urán- és rádiumtartalma az országos átlagnál nagyobb, amint azt a gamma-spektroszkópiával elvégzett méréseink eredményei is alátámasztják.
Eredményeim alapján arra a következtetésre jutottam, hogy a beltéri
levegı anomális aktivitás koncentráció értékeiért a talajból bejutó radon a felelıs. A figyelembe vett határértékek (EU) évi átlagos aktivitás-koncentráció értékekre vonatkoznak, ezért a tényleges viszonyításhoz hosszabb idejő és gyakoribb mérésekre lesz szükség.
Emellett fontosnak tartom talajminták további vizsgálatát, mind
radonkamrás, mind gamma-spektroszkópiás mérések elvégzését a jövıben. Úgy gondolom, hogy ez egy olyan probléma, amivel érdemes és kell is foglalkozni. Számos potenciális megoldás áll rendelkezésre, a nehézséget csupán a módszer megválasztása okozza, hiszen a megfelelı védekezéshez ismernünk kell a veszély forrását. Kutatásaim célja éppen az említett megoldások megtalálása.
40
KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS Szeretnék köszönetet mondani elsısorban témavezetıimnek, (Dr. Horváth Ákos és
Szabó Csaba, Ph.D.), hogy megismertették és megszerettették velem ezt a témát, továbbá hasznos tanácsaikkal, észrevételeikkel, türelmükkel nélkülözhetetlen segítséget és támogatást nyújtottak munkám során. Külön szeretném megköszönni a segítséget konzulensemnek, Breitner Dánielnek, akire mindig számíthattam ha kérdésem akadt, és aki szakmai tanácsaival, kritikáival elısegítette fejlıdésemet.
Köszönettel tartozom
továbbá Berkesi Mártának nagyon hasznos tanácsaiért, segítségéért és lelkesedéséért, valamint Havancsák Izabellának a szeparálás gyakorlatában nyújtott segítségéért. A Litoszféra Fluidum Kutató Laboratórium minden tagjának köszönöm a segítséget, a jó hangulatot és a lelkesítést. Köszönöm Kıvágószılıs lakóinak közremőködését, akik megengedték, hogy házaikban méréseket végezzek. És végül, de nem utolsó sorban szeretném megköszönni a támogatást családomnak: Anyukámnak köszönöm, hogy mindig biztosította számomra a munkához a megfelelı légkört,
Apukámnak,
megszervezésében,
hogy
segítséget
Nıvéremnek,
hogy
nyújtott átolvasta
a
mérések és
építı
elvégzésében kritikáival
és
javította
dolgozatomat, és Kornélnak, hogy mindig tartotta bennem a lelket és, hogy segített eligazodni a számítástechnika számomra olykor bonyolult világában.
41
IRODALOMJEGYZÉK Arvela, H. (1995): Seasonal variation in radon concentration of 3000 dwellings with comparisons. – Radiation Protection Dosimetry, 59, 1, 33-42 Ádány, T. (2005): Felszín alatti vizek radontartalma és a földtani szerkezet összefüggéseinek vizsgálata a Balaton északi
partján, szakdolgozat, ELTE
Atomfizikai Tanszék,p.135 Barabás, A., Szabó, Cs., Nagy, B-né, Gál-Solymos, K., Tóth, E. (2003): A nézsa községben mért radonanomália eredetének geokémiai vizsgálata és lehetséges földtani vonatkozásai. – Földtani Közlöny, 133, 345-362 Becker, K. (2003): One century of radon therapy. –Submitted for publication to Inter. J. Low Radiation Bede, B. (2005): A Baranya megyei felszín alatti vizek radontartalmának feltérképezése, szakdolgozat, ELTE Atomizikai Tanszék, p.29 Boráros, V. (2006): A permi vörös homokkı radonkibocsátásának vizsgálata a Balatonfelvidéken, szakdolgozat, ELTE Atomfizikai Tanszék, p. 127 Breitner, D. (2004): Az építıanyagok szerepe a beltéri radonanomália kialakulásában, TDK-dolgozat, ELTE Kızettani és Geokémiai Tanszék,p: 48 Chang, R. (1991): Chemistry. – McGraw-Hill, Inc., 1051p Császár, G. (2005): Magyarország és környezetének regionális földtana I. Paleozoikumpaleogén, 220-229 Darby et al (2004): Radon in homes and risk of lung cancer collaborative analysis of individual data from 13 European case-control studies, BMJ 2005;330;223 Franke, A., Reiner, L., Pratzel H. G., Franke, T. (2000): Long-term efficacy of radon spa therapy in rheumatoid arthritis- a randomized, sham-controlled study and folloe-up, Rheumatology, 39, 894-902 Fülöp, J. (1994) Magyarország geológiája Paleozoikum II., 359-372 Goldstein, J.I. (1992): Scanning Electron Microscopy and Microanalysis. 2nd Edition – Plenum Press, New York, London, 1992 42
Henry M.E., Kaeding, M.E., Monteverde, D. (1991): Radon in soil gas and gamma-ray activity of rocks and soils at the Mulligan Quarry, Clinton, New Jersey, in Gundersen, L.C.S., International Commission on Radiological Protection (ICRP) (1993): Protection against radon-222 at home and at work. ICRP Publ. 65, Ann. ICRP 23(2) Juhász, A. (1996): Fizikai kísérletek győjteménye, Arkhimédész bt. Typotex kiadó, Budapest Köteles, Gy. (1994): Radon a környezetünkben, Fizikai szemle 1994/6 Kıvágószılıs, (2001): kiadta: Kıvágószılıs Község Önkormányzata Lakás.hu folyóirat, 2007/1. szám Lendvainé Koleszár, Zs., Hideg, J., Dr. Csáki, F. (2003): Kármentesítési füzetek 9, Szilárd ásványbányászati alprogram, Uránbányászat, Környezetvédelmi és Vízügyi Minisztérium Magyar Nagylexikon (2002): Magyar Nagylexikon Kiadó, Budapest Marx, Gy. (1996): Atommagközelben, Mozaik Oktatási Stúdió, Szeged Marx, Gy. (1990): Fizikai Szemle 1990/5. 129. Schumann, R.R., Owen, D.E., Asher-Bolinder, S. (1989): Weather factors affecting soilgas radon concentrations at a single site in the semiarid western U.S., in Osborne, M.C., Harrison, J., eds., Proceedings of the 1988 EPA Symposium on Radon and Radon Reduction Technology, Volume 2, Poster presentations. – U.S. Environmental Protection Agency Report EPA/600/9-89/006B, p. 3-1-3-13. Sükösd, Cs. (1992): Magfizikai Laboratóriumi gyakorlatok, ELTE Budapest Tanner, A.B. (1986): Geological factors that influence radon availability. – Indoor Radon, Proceedings of Air Pollution Control Association Conference, February 24-26, 1986, 1-12. Technika Kisenciklopédia (1975): Mőszaki Könyvkidó, Budapest Tóth, E., Lázár, I., Selmeczi, D., Marx, Gy. (1998): Lower cancer risk in medium high radon – Pathology Oncology Research, 4, 2, 125-129 43
