TERMÉSZETES RADIOAKTIVITÁS VIZSGÁLATA KŐVÁGÓSZŐLŐSÖN TDK – DOLGOZAT Készítette: Nagy Hedvig Éva ELTE, környezettudomány szak, III. évfolyam Témavezető: Horváth Ákos egyetemi docens ELTE, Atomfizikai tanszék 2006. november
Tartalomjegyzék Tartalomjegyzék ......................................................................... 2 1. Bevezetés ................................................................................ 3 2. Kővágószőlős ........................................................................... 4 2.1. Kővágószőlős geológiai adottságai ................................................................................. 4 2.2. Kővágószőlős és az uránbányászat ................................................................................. 6 2.3. A vizsgált házak elhelyezkedésének leírása.................................................................... 8 2.4. Cserkút ............................................................................................................................ 9 3. Természetes radioaktivitás ....................................................... 9 3.1.1. Radon környezetfizikai jelentősége ........................................................................... 10 3.1.2. Radon előfordulása a természetben............................................................................ 11 3.1.2.1. Radon előfordulása vizekben .............................................................................. 11 3.1.2.2. Radon előfordulása talajban ................................................................................ 12 3.1.2.3. Radon előfordulása levegőben ............................................................................ 12 4. Mérési módszerek ................................................................... 13 4.1. Radon- kamrás exhaláció mérés.................................................................................... 13 4.2. Folyadékszcintillációs spektrometria ............................................................................ 14 Mérés elve ........................................................................................................................ 15 Műszer leírása .................................................................................................................. 15 4.3. Épületek levegőjének radontartalma ............................................................................. 16 5. Minták és eredmények............................................................. 17 5.1. Talajminták eredményei................................................................................................ 17 Az eredmények összegzése: ............................................................................................. 19 5.2. Felszín alatti vizek méréseinek eredményei.................................................................. 20 5.2.1. Mintavétel menete .................................................................................................. 21 5.3. Levegő radontartalmára vonatkozó mérések................................................................. 22 5.3.1. A beáramlásos mérések elméleti háttere: ............................................................... 23 5.3.4. Mérési eredmények a H1, H3, H4 házakban.......................................................... 35 A házak eredményeinek összehasonlítása:....................................................................... 37 Összefoglalás ............................................................................. 38 Irodalom ................................................................................... 39
2
1. Bevezetés Kővágószőlős egy átlagos falucska a Jakab-hegy lábainál, gyönyörű kilátással, szép környezettel, természeti kincsekkel és kedves emberekkel. Akár egy mese is kezdődhetne így. Ebből a meséből azonban rémtörténet lett. Pár éve különböző újságokban különböző cikkek jelentek meg amelyekben csak úgy dobálóztak az uránfalu, kísértetutca és halálfalu kifejezésekkel. A történtek hátterében a mára bezárt kővágószőlősi uránbánya állt. A háziorvos figyelt fel arra, hogy az Ady Endre utca 11 házából 9-ben élnek rákos betegek. Feltételezte hogy a megbetegedések összefüggésben állnak a környéken található uránérctelepekkel, így vizsgálatokat kért. A média az eredményeket nem várta meg, hanem levonta a következtetéseket, miszerint Kővágószőlős sugárzik, a sugárzás rákos daganatokat okoz, ergo veszélyes itt élni, itt termő gyümölcsöt fogyasztani, stb. Az emberek nagy részében ez félelmet keltett. Az urán, sugárzás, radon szavak hallatán a legtöbben kétségbe esnek, és a lehető legrosszabbra gondolnak. Fontos lenne, hogy legalább az érintettek megfelelő képet kapjanak ezekről a fogalmakról. Az ÁNTSZ vizsgálatokat indított. A beltéri radonsugárzás mérését a Mecsekérc Rt. szakemberei végezték. 2002 novembere és 2003 márciusa között 77 ponton helyeztek el műszereket, 12 esetben tapasztaltak határérték feletti sugárzást. 2003 decembere és 2004 áprilisa között 100 műszert helyeztek el a faluban, és 31 esetben kaptak határérték feletti értékeket. Nem csak a radonsugárzást vizsgálták, egyéb irányú kutatásokkal azt próbálták bebizonyítani, hogy a szokatlanul sok daganatos betegség kialakulásáért nem a sugárzás felelős. Kővágószőlős mellett kontrollcsoportként Sombereket, egy másik baranya- megyei falut vizsgáltak, amelynek lélekszáma, a lakók kor- és nem szerinti eloszlása nagyjából azonos a tárgyfaluéval. A vizsgálat eredményei szerint mindkét faluban magasabb a daganatos megbetegedések száma az országos átlagnál, de mivel Somberek geológiai adottságai mások, így arra a következtetésre jutottak, hogy Kővágószőlősön sem a sugárzás okozta a megbetegedéseket. Ezek az eredmények engem nem győztek meg. Érdeklődésem fokozódott a téma iránt. Ebben valószínűleg szerepet játszott az is, hogy személyesen kötődöm a községhez, mert a családom itt él.
3
Témavezetőm segítségének köszönhetően lehetőséget és támogatást kaptam különféle vizsgálatok elvégzésére. Hogy átfogó képet kapjak, vizsgáltam talajmintáknak-, vizeknek-, és lakóházak levegőjének radontartalmát. Az eredmények meglepőek és tanulságosak voltak. Dolgozatomban ezeket szeretném értékelni, szeretnék következtetéseket levonni és összefoglalni mindazt, amit a mérések során megtudtam. Mindezt igyekeztem közérthetően megfogalmazni, hogy bárki számára elérhető és világos legyen, hiszen a legfontosabb, hogy azok akik itt laknak a megfelelő szabályok betartásával nyugodtan és biztonságban élhessék mindennapjaikat.
2. Kővágószőlős
1. kép: Kővágószőlős felülnézetből 2.1. Kővágószőlős geológiai adottságai A falu környéke kb. ie. 1100 óta lakott, jelenleg 1365-en lakják. Nevét a 11. századi szőlőműves népekről, és a községre jellemző kőbányász és kőfaragó mesterségekről kapta. Földrajzi elhelyezkedését tekintve Kővágószőlős a Nyugat-mecsekben, az 592m magas Jakab-hegy lábánál fekszik, a 18°7’hosszúsági- és a 46°5’szélességi körön Kővágótöttös és Cserkút között.
4
A Jakab-hegy főként vörös homokkőből áll, ez az ún. kővágószőlősi homokkő-formáció. Ez egy kb. 300m vastag, antracitos kőszéncsíkos szürke- és egy kb.50m vastag zöld homokkőrétegre települt, amelyek a földtörténet ókorából, a perm időszakból származnak .Kővágótöttös, és Cserkút is homokkőre épült, iparilag hasznosítható uránércet mégis csak Kővágószőlősön találtak. Kővágótöttös alatt vörös-, szürke-, zöld-, Cserkút alatt vörös, néhol aleuritos homokkő található( 2. kép). Távolabb már kavicsos homok és kőzetlisztes márga a jellemző. Kővágószőlős térségében a szürke- és a zöld homokkő az uralkodóak. A falu hírnevét megalapozó uránérc ebben a zöld színű képződményben található. Az urán azok közé az elemek közé tartozik, amelyek magmás folyamatok során dúsulnak. Az uránérc a magma kihűlésekor válik ki és üledékképződés révén felhalmozódhat, ezért fordulhat elő homokkőben. A homokkőben lévő szemcséket agyagos, vasas, kavicsos, dolomitos kőzetanyag cementálta, így ezek a képződmények nem jó víztárolók. A felszín alatti vízkészletet csak a felszíni beszivárgások táplálják. A környéken nincsenek nagy vízgyűjtő patakok, csak időszakos vízfolyások.
2. kép: a térség geológiája
5
2.2. Kővágószőlős és az uránbányászat Magyarországon kőzetekben található radioaktív anyagok után először dr. Szalay Sándor a Debreceni Tudományegyetem Orvoskari Fizikai Intézetének igazgatója kezdett kutatásokat, 1944-ben. A terepmunkákat 1947-ben kezdte el, ahol még saját készítésű GM csöveket használt. Kővágószőlősön kutatócsoportjával 1949-ben kezdett mérni. Az akkori eredmények alapján 1 tonna kővágószőlősi permi vörös homokkő akkora sugárzást mutatott mint 20-36g urán. 1952-ben Magyarország 30-40 %-ára kiterjedő uránérc-kutatást kezdtek szovjet kutatók a magyar kormány megbízásából. Kővágószőlős keleti határában 1953-ban találtak iparilag hasznosítható uránércet. Egyre több szovjet kutató csatlakozott az expedícióhoz, és egyre több magyar szakembert vontak be a munkálatokba. Dél- Kővágószőlős, Bakonya és Tótvár területét találták alkalmasnak az ipari feltárásra, itt épültek az első üzemek, az I. II. és III. bányaüzem. Az 1956-ra elkészült kővágószőlősi telepen 1957 elején indult meg a termelés. A 60-as évek közepéig a kutatás titkos volt, ezt bizonyítja a vállalat fedőneve, a Bauxitbánya Vállalat. Az 1956-os forradalom ideje alatt a bányában leállt a munkavégzés, majd 1957 tavaszán indult újra a termelés, de ekkor már a Pécsi Uránércbánya Vállalatba tértek vissza a dolgozók. Az első uránércszállítmány 1958-ban indult a Szovjetunióba. 1964-ben elkészült az első vegyi dúsítmány , ugyanekkor változtatta meg nevét újra a vállalat: Mecseki Ércbányászati Vállalatra. A növekvő uránérc iránti igény kielégítésére elkezdték kidolgozni a IV. bányaüzem beruházási programját, ami igen nagy előrelépést jelentett. A kezdeti 120m mély kutatóaknák helyett 1000m-nél mélyebb légaknák és kutatóaknák kaptak helyet. 1983-ban már az V. számú üzemben is megkezdődött a termelés. Ezekben az években élte a bánya a fénykorát. 1989-ben mindezek ellenére a bányában leállították a termelést. Ennek fő oka az volt, hogy a szovjet fél főleg politikai- és gazdasági okokból már nem vette át az uránt, más piacokon pedig nagyon magasnak bizonyult az itteni kitermelési ár, hiszen az itt található lencseszerűen elhelyezkedő uránérc-telepeken alacsony koncentrációjú urán található. A Minisztertanács döntésének értelmében az 1989-ben 7300 embert foglalkoztató nagyvállalatot 1992 végéig 2051 főre építették le, majd 1997-ben végleg bezárt a bánya, a vállalat megszűnt. A cég felszámolása után a bányaterület rekultivációját a Mecsekérc Zrt. végzi. A helyreállítás közel 20 milliárd forintba kerül, de a károsanyag- és sugármentesítés bíztató eredményekkel szolgál. A 165 hektáros zagytározó felét- és a 40 hektáros 30-40 méter magas meddőhányó egészét befedték már földdel és növényekkel ültették be. 6
3. kép: csillegyűjtemény a felszínen (Chikán Gábor és Csanádi Sándor felvételei)
4. kép: szovjet gyártású bányamozdony (Chikán Gábor és Csanádi Sándor felvételei)
5. kép: pályarészlet 1100 méter mélyen (Chikán Gábor és Csanádi Sándor felvételei)
7
2.3. A vizsgált házak elhelyezkedésének leírása A bányát bezárása után betemették, az összes lejáratot lezárták, a területet rekultiválták. A bánya közelében kevés ház van, a szállítóvágatok azonban a falu alatt húzódnak. Az Ady Endre és a Hunyadi utca között 700 m mélyen található az egyik szállítóvágat. Az Ady Endre utca többek között ezért is érdemelte ki a kísértetutca nevet. Méréseim során a 6. képen pirossal jelölt házak belső légterének radonaktivitását vizsgáltam. Az egyes jelölésekhez tartozó számok, a bányavágat felszíni vetületétől mért távolság szerinti sorrendet jelölik, kisebbtől a nagyobb felé haladva. A H1 házban élő család tagjai közül már többeknél diagnosztizáltak daganatos betegséget. A házukhoz tartozó kertben található a bánya szellőzőaknája. A H2 ház a mi házunk. Az itt mért magas radonkoncentráció miatt, a Hunyadi utcában még egy helyen, a H3 házban is mértem de ez már távolabb van a vágattól. A H4, a Jókai u. 3. házhoz tartozó borospincét jelöli, amelynek nincs rendesen megoldva a szellőztetése, ezért érdekes lehet a mérések szempontjából.
6. kép: bányavágat elhelyezkedése
8
2.4. Cserkút Cserkút Pécstől nyugatra, a Jakab- hegy lábánál fekszik Kővágószőlős mellett. Történelme a feltételezések szerint még a magyarok honfoglalásának, Kárpát-medencei bejövetelének időszakához fűződik. Nevét a községben található Cserkút forrásról kapta. Ezt a forrást mintáztam meg másfél év alatt 51 alkalommal, mint a felszín alatti vizek egyik jó példáját.
3. Természetes radioaktivitás Alapvetően megkülönböztetünk természetes- és mesterséges radioaktivitást. A természetes radioaktivitás egyidős a Földdel, hiszen a kb. 4,5 milliárd évvel ezelőtti szupernova robbanásban radioaktiv anyagok is keletkeztek, mint pl. urán és tórium. Ezek felezési ideje összemérhető a Föld korával. Ennek következménye, hogy az élet kialakulása a Földön már valamilyen sugárzás mellett történt. Az embert érő mesterséges sugárterhelés, a civilizáció fejlődésével egyre növekszik. Itt elsősorban nem az atomerőművek és nukleáris fegyverkísérletek káros hatásaira kell gondolnunk, hiszen azok tervszerű működés esetén sokkal kisebb kockázatot jelentenek, mint az életünk során minket érő különböző orvosi diagnosztikában használt sugárzások, pl. CT, MR, röntgen. A természetes radioaktivitásért a Galaktikából és a Napból származó kozmikus sugárzás, a szervezetünkben lévő kálium és a radon felelősek. A Nemzetközi Atomenergia Ügynökség Nemzetközi Sugárvédelmi Bizottságának ( ICRP ) felmérése szerint az 1 főre jutó természetes sugárterhelés átlagosan 2,4 mSv (milliSievert)/ év. Ez az érték az egész Földre nézve nem egységes. Magyarországon pl.: kb. 3 mSv/ év. A lakóhely geológiai adottságai, a tengerszint feletti magasság is módosíthatja természetes sugárterhelésünket (pl. Kővágószőlősön várhatóan növeli), hiszen minél vastagabb felettünk a légköri réteg, annál kevesebb kozmikus sugárzás jut át rajta. Az értéket befolyásolja az is, hogy az adott ország lakói mennyi időt töltenek épületekben, hiszen az urán egyik leányeleme a radon, ami a természetes radioaktivitásnak a fő komponense (54%) zárt terekben felhalmozódhat.
7. kép: sugárterhelés forrásainak százalékos eloszlása az Egyesült Államokban
9
3.1.1. Radon környezetfizikai jelentősége A radon egy színtelen, szagtalan nemesgáz. A periódusos rendszerben ennek megfelelően a VIII. főcsoportban foglal helyet, 86-os rendszámmal. Elektronszerkezetéből következik, hogy kicsi a reakcióképessége, ritkán létesít kapcsolatot más atomokkal. A természetben három radioaktív izotópja található meg. Ezek közül a
222
Rn a legfontosabb. A toron (220 Rn) és az
aktínion (219 Rn )rövid felezési idejük ( 55 s, 3,9 s) miatt nem jelentenek egészségügyi kockázatot, hiszen mire kidiffundálnának pl. a kőzetből, elbomlanak. Az aktínion az urán235, a toron a nevét adó tórium-232 bomlási sorában található. A bomlási sor azt jelenti, hogy a radioaktív izotópból bomlása után nem lesz stabil elem, hanem tovább bomlik ún. leányelemekre. Az
238
U bomlási sorának 6. leányeleme a
222
Rn, ami a
226
Ra-ból keletkezik
α- bomlással. Ez a bomlásnak még mindig nem a végállomása, ebből is további leányelemek lesznek. A radon-222 felezési ideje 3,82 nap. Ez elég idő arra, hogy urántartalmú kőzetből a repedéseken át kiszivárogjon és a levegő radon koncentrációját növelje. Akkor jelent különösebb kockázatot, ha urántartalmú kőzetekből-, vagy urántartalmú talajra épült házakban, pincékben felgyülemlik. Egészségügyi hatása vitatott, de nagy mennyiségben mindenképpen káros. Nem maga a radon jelent veszélyt, hanem annak szilárd bomlástermékei. Ezek különböző fémionok, amik a levegőben lévő aeroszolokra rátapadhatnak és belélegezve a tüdőben kiülhetnek a hörgők falára, és ott tovább bomlanak méghozzá α-részecskék kisugárzása közben. A sugárzás hatására a sejtek vagy elpusztulnak, vagy daganatos sejtek képződnek belőlük. Mindenképpen az utóbbi a rosszabb lehetőség, hiszen első esetben a sejtek regenerálódhatnak. Biztosan tudjuk, hogy a radon sugárzás növeli a tüdő- és hörgőrák kialakulásának kockázatát, csak a mértékét nem ismerjük. Külön veszélyt jelent mindez dohányosok esetében, hiszen a dohányzás is jelentős kockázati tényező, és a bomlástermékek nagyon jól meg tudnak tapadni a füstrészecskéken, amit később a dohányos beszívhat.
10
Az arra vonatkozó vizsgálatokat, hogy a tüdőrák kialakulásának kockázatában mekkora szerepet játszik a radon nagyon megnehezíti, hogy a hatások nagyon különbözőek lehetnek. Ha a tünetek azonnal jelentkeznek a besugárzás után, akut hatásról beszélünk ez általában egyszerre nagy dózist kapott betegeknél fordul elő (D>5 Sv). A hatás jelentkezésének valószínűsége alapján megkülönböztetünk még véletlenszerű (sztochasztikus) és szükségszerű (determinisztikus) hatásokat. A sugárterhelést nem csak természetes vagy antropogén eredete alapján csoportosíthatjuk. Figyelembe vehetjük azt is, hogy a minket érő sugárterhelés hozzánk viszonyítva kívülről, pl. környezetből, vagy belülről pl.: bevitt táplálék-, belélegzett levegő útján származik-e. Ez alapján külső- és belső sugárterhelést különböztetünk meg.
8. kép: A radon bomlási sora 3.1.2. Radon előfordulása a természetben 3.1.2.1. Radon előfordulása vizekben Radon vízben való oldhatóságának következtében előfordulhat különböző felszín alatti vizekben, forrásokban is. Elsősorban olyan területeken ahol a felszín alatt urán- vagy tórium tartalmú kőzet található. Ez a belső sugárterhelés kockázatát növeli hiszen ivóvízzel a gyomorba juthat, ahol ugyanúgy mint a légzés esetében a tüdőben, itt is tovább bomlik αsugárzás közben. Magyarországon jelenleg nem létezik hatályos törvény amely a különböző célra felhasználható vizek (pl. ivóvíz, fürdővíz, öntözővíz stb) maximális radontartalmára vonatkozik. A megengedett maximális radonkoncentráció értéke ivóvizekben, nagyon nagy eltérést mutat azok között az országok között ahol van erre törvény (USA-ban 11 Bq/l, Nagy Britanniában 100 Bq/l) (Ádány Tímea, 2005).
11
3.1.2.2. Radon előfordulása talajban Szinte minden kőzet és talaj tartalmaz uránt és tóriumot csak a mennyiségük tér el egymástól. Egy átlagos talaj urántartalma 2 ppm. Ha a kőzetben megtalálható az anyaelem, a leányelemek is jelen vannak, tehát a talaj radonkoncentrációja elsősorban a talaj természetes radioizotóp tartalmától függ. Befolyásoló tényező még a talaj szerkezete, agyagtartalma, elsősorban a szmektitre (nedvesség hatására duzzadó agyag) vonatkozóan, ugyanis a csapadék hatására megduzzadt talaj száradás után repedezni kezd és a repedés mentén a radongáz migrálhat. A talaj radontaralmát módosíthatja még a permeabilitása, szemcsemérete és porozitása is. 3.1.2.3. Radon előfordulása levegőben Radon a levegőbe elsősorban a talajból juthat. A mélyben lévő urán-tóriumtartalmú kőzetekből kidiffundálhat a repedéseken, réseken keresztül, főleg nagy áteresztőképességű-, porózus kőzetek esetén. Azt, hogy a radon milyen messzire tud eljutni a kiindulási helyétől befolyásolja a talaj nedvességtartalma, a hőmérséklet, és a széljárás is. A szabad levegő radonkoncentrációját csak kis mértékben befolyásolja a talajból migráló radon, hiszen hamar elbomlik, de barlangokban, pincékben, házakban összegyűlhet jelentős koncentrációt képviselve. A lakóépületekben felhalmozódott radon kisebb hányada érkezik diffúzióval (15%), a nagyobb hányadot (45%) általában nyomáskülönbség által szívott talajlevegő hozza magával a nyílásokon keresztül. Az építőanyagból kidiffundálva mintegy 20%, a külső levegőből bediffundálva 17%, a vízből 2%, a konyhai gázból 1% érkezhet. (Marx György, 1996) Mint ahogy vizek maximálisan megengedhető radontartalmára, lakáslevegő radontartalmára sincs hatályos törvény ma Magyarországon (munkahelyek levegőjének maximális radonkoncentrációjára van). A WHO és az Európai Unió ajánlásait tudjuk viszonyításképpen használni. Ez az érték lakóhelyen 200-400 Bq/m3. Az éves átlagban mért aktivitás koncentrációk középértéke Magyarországon 55 Bq/m3.lakóépületekben (Boráros Viola, 2006). Ahogy ezt a méréseknél látni fogjuk, a Kővágószőlősön vizsgált házakban ezt az értéket jóval meghaladják a kapott koncentrációk.
12
9. kép: talajból épületekbe szivárgó radon
4. Mérési módszerek Talajminták radonkibocsátását radon-kamrás exhaláció méréssel határoztam meg. Saját házunkban három szinten, több helyiségben mértem RAD 7 radonmonitorral a szobák levegőjének radontartalmának időfüggését, és a radon beáramlását. További helyszíneken is mértem hasonló céllal. A bányavágat közelében lévő házakban vizsgáltam pincék radonnal való betöltődését. A térség talajvizének radioaktivitását több helyen vizsgáltam. A Kővágószőlős mellett fekvő Cserkút nevű településen a névadó Cserkút forrás vizének radontartalmát folyadékszcintillációs spektrometriával mértem. 4.1. Radon- kamrás exhaláció mérés A radon-kamrás vizsgálatokkal a különböző talajminták radonkibocsátási képességét határoztam meg. A radon- kamra egy 1,6- 2 dm3 térfogatú henger, aminek mindkét végéhez egy csövet csatlakoztatunk. Az egyik cső közvetlenül-, a másik a páralekötőn keresztül kapcsolódik a RAD7 radondetektorhoz. A csőben lévő levegő radon- és toron aktivitáskoncentrációját, valamint azok változását mérjük. A talajmintákat először betesszük a kamrába, lezárjuk, de a detektort csak 3 héttel később kötjük hozzá a kamrához. A 3 hét kivárási idő azért fontos, mert ennyi idő kell ahhoz, hogy ugyanannyi radon keletkezzen, mint amennyi elbomlott, vagyis egyensúly álljon be a keletkező- és elbomló radon koncentrációja között. Ehhez a felezési időnek (3,81 nap) ötször kell eltelnie, ami majdnem 3 hét.
13
10. kép: radon-kamra
11. kép: radonkamra sematikus ábrája 4.2. Folyadékszcintillációs spektrometria Ezzel a módszerrel vizek radontartalmáról kapunk információt. Először vennünk kell egy folyadékszcintillátort,
más
néven
koktélt.
Ez
oldószerből,
primer-
és
szekunder
szcintillátorból áll. A két szcintillátor azért szükséges, mert az oldószer nagy hatásfokkal nyeli el az energiát, de az általa kibocsátott fotonok hullámhossza nem esik a látható fény tartományába. Az oldószer molekulái elnyelik az α- vagy β- részecske energiáját, ezzel magasabb energiaállapotba jutnak, gerjesztődnek, majd a primer szcintillátorral való ütközésben átadják energiájukat. Mindkét szcintillátor fényt bocsát ki, a primer az oldószer molekulák gerjesztési energiáját-, a szekunder a primer által kibocsátott energiát használja fel.
14
Mérés elve A szcintillátorként használt anyag molekulái radioaktív sugárzás hatására gerjesztett szintre jutnak, majd amikor visszatérnek alapállapotba, a felesleges energiát foton formájában fényfelvillanás közben sugározzák ki. A műszerben található fotoelektronsokszorozók ezeket a fotonokat elektromos jellé alakítják, hogy a detektor számára érzékelhetőek legyenek. Mint a legtöbb mérésnél itt is felléphetnek zavaró hatások. Számolnunk kell a kioltás jelenségével, ami azt jelenti, hogy a mintából keletkező fotonok közül néhány még a detektálás előtt elnyelődik. Beszélhetünk kémiai- optikai- és színkioltásról. Kémiai: A gerjesztési energiát a primer- és szekunder szcintillátor helyett a kioltó anyag veszi át, ezért az energia csak melegítésre fordítódik. Optikai: Akkor következhet be, ha a koktél nem elég átlátszó vagy pl. ujjlenyomat maradt a küvettán. Színkioltás: Ha az oldószerben valamilyen színes anyag maradt (pl. festék) az elnyelheti az emittált fényt még azelőtt, hogy az elektronsokszorozó fotokatódjára jutna. Esetünkben a kioltás alig számít, mert a radon spektruma nagy fényhozamnál mutat csúcsokat. Koktélként minden esetben OptiFluor O-t használtunk. Műszer leírása Vízminták radontartalmának meghatározását minden alkalommal a Tri-Carb nevű folyadészcintillációs spektrométerrel végeztem. A berendezésben két fotoelektronsokszorozó található egymással szemben, amelyek a fényfelvillanásokat detektálják. A két műszer koincidenciába van kapcsolva, ami azt jelenti, hogy csak azokat az impulzosokat detektálják amiket mindkettő egyszerre jelez, ezzel kiküszöbölve a zavaró zajhatásokat. A jeleket egy analóg-digitál konverter (ADC) alakítja át digitális jellé, majd egy sokcsatornás analizátorra küldi. A gépet bekapcsolása után egy ismert radioaktív izotóppal kalibráljuk, majd beállítjuk a megfelelő paramétereket ( protokoll, csatorna, mérési idő stb.). Az adatokat a műszerre kapcsolt nyomtatóval kinyomtattam, és Excel segítségével dolgoztam fel.
12. kép: Tri-Carb folyadékszcitillációs spektrométer 15
4.3. Épületek levegőjének radontartalma Szobalevegők radontartalmát, egy DURRIDGE gyártmányú RAD 7 radonmonitorral vizsgáltam. A műszer 0,7 l-es kamrájában egy beépített Si-detektort használ, ami az α– sugárzás energiáját elektromos jellé alakítja át, illetve képes meghatározni, hogy melyik izotóp keltette a sugárzást. Ezzel a módszerrel leányelemeit detektálhatjuk(
216
Po,
218
222
Rn, és
220
Rn izotópokat illetve azok
Po és a bomlástermékeik.). A félgömb alakú kamra
belseje elektromos vezető réteggel van bevonva, ami nagyfeszültségre van kapcsolva. Ez azért szükséges, mert a detektorba bizonyos szűrések után bejutott levegővel keveredett radon a detektor belsejében elbomlik és pozitív töltésű
218
Po keletkezik, amit a feszültség hatására
keletkezett elektromos tér a Si-detektorra hajt. A detektor felületén a
218
Po izotópok alfa-
részecskék kisugárzása közben gyorsan elbomlanak rövid felezési idejüknek köszönhetően. A detektor ezeket az α-részecskéket detektálja. Több, különböző energiájú részecske detektálása egy spektrumot eredményez. A műszerrel végezhetünk hosszabb idejű monitorozást egy helyen, ilyenkor az ún. normál módot alkalmazzuk, de végezhetünk mérést a pillanatnyi radon koncentrációt illetően is, ha a szippantási módot alkalmazzuk. Mi mindig ez utóbbit használtuk.
13. kép: RAD7 radonmonitor
16
5. Minták és eredmények 5.1. Talajminták eredményei A mintákat, összesen 5 db-ot minden esetben ásóval vettem, kb. 20 cm mélyről. A vizsgálat előtt semmilyen kezelést nem végeztem rajtuk, eredeti állapotukban tettem őket a kamrába. K1, K2, K4, K5, K6 névvel láttam el őket. A K1-, és K2-es minták a Hunyadi u. 5. számú ház (H2) kertjének különböző pontjairól származnak. A K4-es mintát Cserkút- forrás mellől vettem. Ez egy sötétbarna, inhomogén minta. A K5 -ös minta, az Ady Endre u. 10 számú ház (H1) kertjéből származó minta, színe világosabb barna, nagyobb darabokból áll, kavicsos. A K6 minta szintén az Ady Endre utcából származik, a bánya szellőzőaknája mellől, sötétbarna, darabos talaj. Radon-kamrás mérésekkel talajok radonkibocsátási tulajdonságait mértük. A mérés menete a következő: Az ismert tömegű talajt egy papírdobozba helyeztük, majd betettük a radonkamrába. A csapokat elzártuk, és három hetet vártunk, hogy a radonkoncentráció elérje az egyensúlyát. Ezután először háttér- mérést végeztünk RAD7-tel, majd tefloncsövek segítségével összekötöttük a kamrát a radonmonitorral. A RAD7 csak a
218
Po beütéseket
számolja szippantási üzemmódban, ezért a kamrában lévő konstans koncentráció megméréséhez még 15 percet vártunk, mert a
218
Po felezési ideje 3 perc, és a felezési idő
ötször 15 perc. A 14. képen az első kék pont ezért esik a konstans alá. Ezután sokáig monitoroztuk a radonkoncentrációt a kamrában, és ezen mérések átlagát határoztuk meg. Egyenes- vagy exponenciális illesztéssel dolgoztunk. Az eredményeket az ábrák rögzítik. A koncentráció egy- két esetben
csökkent, mert a radonkamrák némelyike nem szigetelt
tökéletesen a RAD7 pumpájának működése során. Összefüggést keresünk a szellőzőakna elhelyezkedése, és a magas radonkoncentráció között.
14. kép: K5 és K6 talajminták radontartalma 17
A K5- ös talajminta radonkoncentrációja nagyjából konstans, de jól illeszthető rá exponenciális.
1000-1200
Bq/m3
az
átlagos
radontartalma.
Talajok
maximális
radonkoncentrációjára nincs határérték Magyarországon, így ez a mérés csak relatív összehasonlítást tesz lehetővé a talajok között. A Balaton- felvidéki korábban vizsgált talajmintáknál a maximális érték pl. 782 Bq/m3 volt. A háttérértékeket a K5 –ös minta esetében rózsaszín, A K6-osnál sárga pontokkal jeleztem. A K6- os minta, a K5-ösnél is magasabb radonkoncentrációt mutat. Itt úgy tűnik, hogy az idő elteltével egy kicsit csökken a minta radontartalma, de ez valószínűleg abból következik, hogy a kamra nem szigetelt tökéletesen. Ez a minta az egykori bánya szellőzőaknája mellől származik, egy ház kertjéből (H1). Az itt élők saját fogyasztásra zöldséget- és gyümölcsöt termesztenek ebben a talajban. Az itt élő család férfijainak három generációjánál is rákot mutattak ki, egyikük sajnos már nem él. A daganatos betegségek nem öröklődnek, de a hajlam igen, ezért nehéz következtetéseket levonni arra vonatkozóan, hogy a betegségük kialakulásában szerepet játszott-e a radon, és ha igen akkor mekkorát. Abban azonban biztosak lehetünk, hogy a bánya szellőzőaknája mellett lévő talajok radonkibocsátása mérhetően magasabb mint akár csak 5-10 méterrel távolabb.
15. kép: K1 és K2 talajminták radontartalma A
K1-es
és
K2-es
minták
azonos
helyről
származnak.
Ennek
megfelelően
radonkoncentrációjuk is hasonló értékeket mutat, átlagosan 940 Bq/m3-t. Mindkét mintát a Hunyadi u. 5. számú ház kertjének, Ady Endre utcához közelebb eső területéről vettem. A K1-es minta esetében időben csökkenő radontartalmat látunk, amit valószínűleg a kamra szivárgása okozott. A minták mérése előtt, itt is mértünk hátteret, ezt jelölik a világoskék pontok.
18
16. kép: K4 talajminta radontartalma Az
összes
vizsgált
talajminta
közül
a
K4-esnél
mértük
a
legalacsonyabb
radonkoncentrációt, 560 Bq/m3-t. Ez valószínűleg annak köszönhető, hogy a Cserkút alatt található kőzetek urántartalma kisebb, mint a Kővágószőlős alapkőzetét alkotóké. A háttérértékeket itt is világoskék pontokkal jelöltem. A műszer által mért eredményeket korrigálni kell, mert miután a kamrát összekötjük a detektorral, és kinyitjuk a csapjait, a radonkoncentráció felhígul, mivel a detektorban és a csövekben a koncentráció nagyon alacsony (a mért háttér értékével egyezik meg), ellentétben a kamrában lévővel. Ehhez a korrekcióhoz ki kell számolni a radon kamra, a detektor, a páralekötő és a csövek térfogatát. Ezeket a számításokat tartalmazza a következő táblázat. A térfogati adatokkal ki tudjuk számolni a kamrában levő tényleges radonkoncentrációt (amit a kamra a kinyitása előtt tartalmazott). Ehhez a következő számításokat kell elvégezni Clev= Cm+(Cm-Ch)*T/V , ahol Clev a kamrában levő tényleges radonkoncentráció; Cm a műszer által mért minta koncentrációja; Ch a műszer által mért háttér koncentrációja; V a kamra és a minta térfogatának különbsége; T a műszer és a csövek térfogata.
A kamra levegőjének teljes radonaktivitását jelöljük E-vel (Bq): E= (kamra teljes térfogata – minta térfogata literben)/ 1000 * Clev, Fluxus=E/(a mintatartó területe) Az eredmények összegzése: név
kamra
K1 K2 K4 K5 K6
RK1 RK10 RK2 RK10 RK1
cm (Bq/m3) 951 932 560 1102 1942
σ 48 44 42 31 40
ch (Bq/m3) 21 3 80 3 9
σ
A (cm2)
16 10 71 10 28
13,5×6,0 12,5×8,0 14,2×7,6 13,5×9,1 14,4×7,4
h (cm) 3,0 2,0 2,5 1,2 1,5
19
Vkam (l) 2,00 2,02 1,88 2,02 2,00
Vcs+det (l) 0,868 0,868 0,868 0,868 0,868
clev (Bq/m3) 1410 1375 818 1611 2853
σ
E (Bq)
5% 5% 5% 5% 5%
2,47 2,50 1,32 3,02 5,25
Fluxus (db/s/m2) 306 250 122 246 493
5.2. Felszín alatti vizek méréseinek eredményei Felszín alatti vizek közül leggyakrabban a Cserkút nevű forrást vizsgáltuk. Több mint egy év alatt összesen 51 minta radontartalmát mértük meg. A sok adatnak köszönhetően jól értékelhető eredmények születtek, amelyekből bátran lehet következtetéseket levonni. Érdekességként itt jegyzem meg, hogy a forrás mellett egy nagy tábla hirdeti, hogy nem ivóvíz. Egyik mintavételem alkalmával a forrás melletti házból egy érdeklődő férfi jött ki. Állítása szerint az ÁNTSZ havonta végez vizsgálatokat a víz minőségére vonatkozóan, és azt állapították meg, hogy a víz nagyon jó, iható, csecsemőknek is ajánlják. Annak, hogy ők végeztek- e vizsgálatokat a víz radontartalmát illetően sajnos nem tudtam utánajárni, de mindenképpen figyelemreméltónak találtam ezt az információt. Cserkút hosszú idejű monitorozásán kívül, megvizsgáltam még a Négybarát- forrás radonkoncentrációját. Felkerestem a Fenyves-, és Jancsi- forrást is, de ezek mindkét alkalommal szárazak voltak. Másodszor már a Négybarát- forrásból sem tudtam mintát venni, valamint 2006. október közepe óta a Cserkút- forrás sem ad vizet. Ez arra utal, hogy időszakos vízfolyások táplálják őket. Ez magyarázatot ad arra is, hogy tavaly ilyenkor volt víz a forrásokban, hisz akkor sokkal csapadékosabb volt az időjárás. A források mellett saját kutunk vizének radontartalmát is megvizsgáltam. A kút vizét csak öntözés céljából használjuk A mintavétel során először vödörbe vettem vizet, majd a szokásos módon fecskendővel 10 ml mintát vettem, ügyelve arra, hogy a vödör aljáról kerüljön víz a fecskendőbe.Ezután mindent úgy csináltam, mint források mintavételezése során.
17. kép: Cserkút-forrás
20
5.2.1. Mintavétel menete A mintavétel során mindig figyeltem arra, hogy a vízminta ha lehet egyáltalán ne érintkezzen a levegővel, mert akkor csökkenne a radon koncentrációja és nem lenne teljesen hiteles a mérés. A mintát mindig egy 10 ml-es fecskendővel vettem ügyelve arra, hogy a mintában ne legyen levegő, ezután, egy 20 ml-es üveg küvettába 10 ml OptifluorO alá fecskendeztem, majd légmentesen lezártam parafilmmel. Azoknál a forrásoknál, ahol a víz egy csövön keresztül jött ki, igyekeztem minél mélyebbről venni a mintát. A minták radontartalmát 3 napon belül Tri-Carb folyadék-szcintillációs spektrométerrel mértem.
18. kép: Négybarát-forrás vizének radontartalma A Négybarát-forrás átlagos radontartalama 78,2 Bq/l. Sajnos ebből nem sok mindenre tudok következtetni, mert kevés a minta, és a mintavételek ugyanakkor történtek.
19. kép: cserkúti vízminták értékelése 1
21
A cserkúti vízminták radontartalma egy-két kiugró adattól eltekintve időben állandónak tekinthető. Közel másfél év alatt 51 mintát vizsgáltunk meg. Ennek köszönhetően igen „jó” adatsorhoz jutottunk. A minták átlagos radonkoncentrációja 76,5 Bq/l. Ez nagyságrendileg megegyezik a Négybarát- forrás vizének radontartalmával. Ennek oka valószínűleg az, hogy fakadási helyükön hasonlóak a geológiai viszonyok. Egyértelmű, hogy bár Magyarországon nincs rá határérték, ez magas radonkoncentrációnak számít forrásvízben.
20. kép: cserkúti vízminták értékelése 2 5.3. Levegő radontartalmára vonatkozó mérések A lakóépületek levegőjének radontartalmára vonatkozó mérésekben arra voltam kíváncsi, hogy a szállítóvágat felett lévő házakban magasabb-e a radonkoncentráció, mint a vágattól távolabb. Három utcában 4 házban mértem, amik a vágattól különböző távolságokban helyezkednek el (3.kép). A beltéri radonkoncentráció meghatározására kétféle vizsgálatot végeztem. Legtöbbször átlagot mértem, ami azt jelenti, hogy a RAD7 detektort olyan helyiségbe tettem ahol előtte nem volt kiszellőztetve és így mértem minimum 3 órán keresztül, hogy a levegő radontartalmának időbeli változásait nyomon követhessem. A másik módszer (amelyet beáramlásos mérésnek hívunk) lényege, hogy a mérni kívánt helyiségben alaposan kiszellőztetek, utána elindítom a műszert és az ajtókat, ablakokat becsukom. Ebben az esetben azt vizsgáljuk, hogy a szoba levegője mennyi idő alatt telik meg radonnal. Ha jól kiszellőztettünk akkor a kezdeti koncentráció értéke 0. Ilyenkor az átlagmérésnél hosszabb ideig kell a műszerrel mérni, mert ahhoz, hogy 0 Bq/m3-ről elérje a maximális koncentrációját, általában több idő kell.
22
5.3.1. A beáramlásos mérések elméleti háttere: Beáramlásos méréskor a szobában lévő radonatomok száma (N(t)) két dolog miatt változik az általunk használt egyszerűsített képben. Egyrészt λ bomlási állandóval bomlik, másrészt az L vastagságú falon keresztül diffúzió során bejut. Ez utóbbi esetben a fal túlsó oldalán a talajban lévő nagy radontartalmú levegőt tételezünk fel. Ezért az alábbi egyenlet leginkább a pinceszinten végzett mérésekre lehet jó közelítés:
dN DA DA DA = −λN + ∆n = −λN + nT − n(t ) dt L L L
λ: Radon bomlási állandója (λ=ln2/T1/2)
D: Diffúziós állandó (m2/s dimenziójú), a koncentrációkülönbség hatására beáramló radonatomok számával arányos. Ez egy átlagos (effektív) állandó, a ház építési technológiájára, beépített anyagaira jellemző. A: Felület amin át a radon a szobába diffundálhat L: Fal vastagsága amin keresztül a radon a szobába juthat ∆n: A talajban és a szoba levegőjében lévő radontartalom közti különbség, n db/m3 dimenziójú, c-vel az aktivitáskoncentrációkat fogjuk jelölni c=λn. ∆n-t két tagra bontom, a szoba levegőjében- és a talajban mért radonkoncentráció értékei alapján. Így a talajban lévő radonkoncentráció nT, a szoba levegőjének radontartalma: n(t)=N(t)/V (db/térfogat)→ az így kapott egyenlet:
dN DA DA = −(λ + nT = −λ * N + k )N + dt LV L , ahol DA nT /L → k -val jelölt (db/s dimenziójú) állandó. Ennek a differenciálegyenletnek a megoldása: N (t ) =
k (1 − e −λ t ) . Ha mindkét oldalt * λ *
megszorozzuk a radon bomlási állandójával, akkor a darabszám helyett a radon aktivitását kapjuk. A méréseinkben azonban aktivitás-koncentrációk lesznek, ezért még a rendelkezésre álló tér térfogatával leosztjuk mindkét oldalt:
c(t ) =
λ λ k N (t ) = (1 − e −λ t ) = c* (1 − e −λ t ) (1. egyenlet) * V V λ *
*
Itt:
c* =
cT DA cT λ k λnT DA = = = V λ * λ * LV λ + DA LV 1 + λ LV LV DA 23
Ez azt jelenti, hogy a cT (a talaj radonaktivitás-koncentrációja) határozza meg a c* telítődési koncentrációt, de ez utóbbi mindig kisebb lesz. Annál kisebb lesz a telítődési koncentráció, minél szélesebb a fal (L nagyobb), minél kisebb a D diffúziós állandó (jól zár a fal anyaga), és minél nagyobb a szoba V/A aránya (térfogat/a falak területe), hiszen annál nagyobb térfogaton oszlik el a bejutó radon. A D=0 határesetben c*=0 adódik, ami a tökéletesen záró fal esete. Az 1. egyenletet beáramlási görbének is hívjuk, és a másik paramétere λ* nemcsak a bomlási állandót tartalmazza, hanem a diffúzióra jellemző DA/LV konstanst is. Így mindig
λ*>λ, ezért a diffúzió nélküli esethez képest mindig gyorsabb feltöltődést kapunk. Ha DA/LV jóval nagyobb a λ-nál, akkor a feltöltődés gyors, és a bomlás alig játszik szerepet. Ebben az egyszerűsített modellben a radon kiszökést, szellőzést nem vizsgáltuk. Az is fontos lehet, hogy a ház alapzata és a talaj között milyen viszonyok vannak. Lehetséges például, hogy a határfelületen a radon képes a szabad levegőbe kiszökni, ekkor egy cT -nél kisebb effektív cT -vel kell számolnunk. Az egyenletünk közelítésként alkalmazható arra az esetre is, amikor nem a talajból áramlik a radon a szobába, hanem a tégla anyagából. Ilyen esetben a fal két oldala közötti nyomáskülönbség is szerepet játszik, de ezt sem tartalmazza egyszerű modellünk. A radon pontos követése természetesen bonyolult modellekhez vezet, mi jelen keretek között az egyszerűséget szem előtt tartva, a beáramlást pusztán mennyiségileg akartuk megragadni. Ezt igazából egy mérésben tudtuk megtenni, a Hunyadi utca 5. szuterén beáramlás mérése során. 5.3.2. A beltéri levegő méréseinek helyszínei A radonkoncentráció értéke várhatóan annál magasabb, minél közelebb vagyunk a talajhoz, hiszen a lakótér levegőjében lévő radon fő forrása általában a talajszemcsék rádiumtartalma. Ennek ismeretében főleg pincékben mértem, de végeztem vizsgálatokat földszinti szobákban, és a viszonyítás kedvéért tetőtérben is. Nehezíti az eredmények talaj szerepére vonatkozó értékelését, hogy. nem lehet összehasonlítani egymással azokat az eredményeket, amiket egy olyan pincében mértünk aminek meg van oldva a szellőztetése, azokkal az értékekkel amiket rosszul szellőző pincékben mértünk.
24
Figyelembe kell vennünk azt is, hogy a radonnak van nappali-éjszakai és évszakos periódusa. Az, hogy a szobalevegő radontartalma éjszaka magasabb, elsősorban viselkedési szokásainkból ered, hiszen nappal szellőztetünk, így éjszakára megnő a radonkoncentráció a szobalevegőben. Egy másik momentummal is számolnunk kell. Éjszakánként hőmérsékleti inverzió alakulhat ki, ami csökkenti a levegő keveredésének mértékét a felszíni határrétegben. Ilyenkor emelkedik a radontartalom a szabad levegőben is, és csökken a beltéri- és a szabad levegő cseréje. Az évszakos periódus oka az, hogy télen fűtünk, emiatt kevesebbet szellőztetünk. A meleg levegő felszáll, a légnyomás csökken, és szívóhatást fejt ki így a radon beáramlása a talajból még intenzívebb.
21. kép: Hunyadi u. 5 mérési pontjai 1 Saját házunkban 3 szinten mértem, pincétől a tetőtérig, hogy megvizsgáljam a talajtól távolodva csökken-e a levegő radontartalma (21. kép). Az öt mérési pontot piros pöttyökkel jelöltem.(22.kép)
25
22. kép: Hunyadi u. 5 mérési pontjai 2 Ez a tervrajz a Hunyadi u. 5-ös ház földszintjének alaprajza a mérési pontokkal bejelölve .Balról jobbra haladva: 1. Szoba ( későbbiekben: pajta), 2. kamra 3. nappali, 4. hálószoba (2 mérési pont). Ezeken kívül még mértem a tetőtérben és a pincében ( későbbiekben: szuterén). 5.3.3. Eredmények a Hunyadi utca 5-ben (H2 ház) T.1. Tetőtér
23. kép: Hunyadi u. 5 tetőterének mérési eredménye
26
Mérés ideje: 2006. 11. 01. 23: 19- 2006. 11. 02. 08:19 Átlag: 200 Bq/m3 Időfüggés: 10 órán belül alig változott a radonkoncentráció értéke Az eredmények értékelésénél a házban lévő mérési pontokon felülről lefele haladok. A legkisebb radonkoncentrációt a tetőtérben vártuk. A nagyon jól szellőző helyiségeket kivéve valóban itt volt a legalacsonyabb a levegő radontartalama. A többi mérési pontban kapott eredményekhez képest ez nem túl magas, de tetőtéri szobához képest igen. F.1. Pajta
24. kép: Hunyadi u. 5 pajtájának mérési eredménye Mérés ideje: 2006. 10. 30. 22: 08- 2006. 10. 31. 20: 28 Átlag: 60 Bq/m3 Időfüggés: konstans, a 10-13 órák közötti időszak kivételével (másnap délelőtt) A pajtában elsősorban azért mértem, mert annak fala Kővágószőlősön bányászott kőből készült. A helyiségnek azonban egyáltalán nincs szigetelése, így a jó szellőzés következtében a házban itt a legalacsonyabba a radonkoncentráció.
27
F.2.1. Kamra (1. mérés)
25. kép: Hunyadi u. 5 kamrájának mérési eredménye 1 Mérés ideje: 2006. 10. 31. 21: 16- 2006. 11. 01. 10: 16 Maximum: 750 Bq/m3 Időfüggés: egyenletesen telítődött, kb. 53 (Bq/m3)/óra A kamra egyik falát is ugyanolyan kövekből építették, mint a pajta falát, viszont ez egyáltalán nem szellőzik. Ez magyarázat lehet arra is, hogy a két egymás mellett lévő helyiségben ilyen nagy eltérést figyelhetünk meg a levegőjük radontartalmát illetően. F.2.2. Kamra (2. mérés)
26. kép: Hunyadi u. 5 kamrájának mérési eredménye 2 Mérés ideje: 2006. 11. 01. 12: 34- 2006. 11. 01 22: 04 Maximum: nem értük el Időfüggés: egyenletes emelkedés, kb. 58 (Bq/m3)/óra
28
Ez a mérés szintén a kamrában készült, de itt azt mértük, hogy a helyiség levegője mennyi idő alatt tud megtelni radonnal. Az ábráról az olvasható le, hogy a radontatalmat nem tudtuk teljesen kiszellőztetni a mérés előtt, hiszen a koncentráció értéke nem 0-ról indul, másrészt valószínűleg túl rövid ideig tartott a mérés, a telítési fázist nem értük el mivel pár órával a mérés előtt ugyanabban a helyiségben jóval magasabb radonkoncentrációt mértünk. Ha tovább vártunk volna, valószínűleg itt is tovább emelkedtek volna az értékek. A kamrában végzett mérések során azt figyelhetjük meg, hogy a két beáramlási sebesség nagyon hasonlít egymáshoz, mérési hibán belül megegyeznek. Az átlagmérésnél is szellőzött a helyiség az ajtónyitogatás miatt, és a kamra kis térfogata következtében hamar lecsökkent a radontartalom. F.3. Nappali
27. kép: Hunyadi u. 5 nappalijának mérési eredménye Mérés ideje: 2006. 10. 28 22: 49- 2006. 10. 29. 09: 49 Átlag: 400 Bq/m3 Időfüggés: kb. állandó, első órában 200 (Bq/m3)/ óra sebességgel emelkedik a levegő radonkoncentrációja Itt átlagot mértünk, ennek ellenére egy kicsit emelkedik a levegő radontartalma az idő előrehaladtával. Ennek oka az lehet, hogy éjszaka mértünk, és a radon nappali- éjszakai periódusa miatt éjjel magasabb a radonkoncentráció.
29
F.4. Hálószoba (1. mérés)
28. kép: Hunyadi u. 5 hálószobájának mérési eredménye 1 Mérés ideje: 2006. 11. 02. 9: 29- 2006. 11. 02. 20: 29 Átlag: 250 Bq/m3 Időfüggés: nagyjából állandó A hálószobában háromszor mértünk. Ez a szoba a szuterén felett található. A .két helyiség közötti szigetelés nem tökéletes ezért a radon szivároghat felfele. F.4.2. Hálószoba (2. mérés)
29. kép: Hunyadi u. 5 hálószobájának mérési eredménye 2 Mérés ideje: 2006. 10. 21. 08: 10- 2006. 10. 21. 16: 10 Átlag: 200 Bq/m3 Időfüggés: az előzőhez hasonlóan nagyjából állandó, csak egy kicsit kisebb
30
Ez egy nappali mérés, és az előbbinél alacsonyabb koncentrációkat mutat. Ennek oka a radon évszakos periódusa, pontosabban az, hogy a mérés idején az évszakhoz képest kellemes, meleg idő volt, a fűtés sem volt bekapcsolva, így az előző méréssel ellentétben itt a talaj nem fejtett ki szívóhatást. A kezdeti magas koncentrációértékeket valószínűleg az okozza, hogy az előző mérésből radon leányelemei maradtak a detektorban. Ezek átlagosan kb. 20 perc alatt bomlanak és kb. 2 óra elteltével tűnnek el a detektorból. F.4.3. Hálószoba (3. mérés)
30. kép: Hunyadi u. 5 hálószobájának mérési eredménye 3 Mérés ideje: 2006. 10. 21. 16: 46- 2006. 10. 21. 22: 46 Maximum: 500 Bq/m3, átlag 300 Bq/m3 Időfüggés :100 (Bq/m3)/ óra emelkedési sebesség Ez egy nappali beáramlás-mérés. Az elvárásoknak megfelelően növekszik a levegő radontartalma, csupán két pont töri meg a szigorú monotonitást, azok esetében feltehetőleg egy-egy ajtónyitás zavarta meg a telítődést.
31
P.1. Szuterén (1. mérés, átlag)
31. kép: Hunyadi u. 5 szuterénjének mérési eredménye 1 Mérés ideje: 2006. 10. 20. 20: 13- 2006. 10. 21. 07:43 Maximum: 2500 Bq/m3 Időfüggés: nagyjából állandó, kicsit csökken A legérdekesebb eredmények kétségkívül a szuterénben születtek. Itt a radon viselkedése tökéletesen megfelel az elvártaknak. Ez az első mérés és igen nagy radonkoncentrációt mutat, a környező országok határértékeit bőven túllépi. P.1.2 Szuterén (2. mérés, átlag)
32. kép: Hunyadi u. 5 szuterénjének mérési eredménye 2 Mérés ideje: 2006. 11. 03. 16: 52- 2006. 11. 05. 18:22 Maximum: 900 Bq/m3 Időfüggés: 25 (Bq/m3)/óra sebességű emelkedés az első napon, kb. 70 (Bq/m3)/óra sebességű emelkedés a második napon
32
Ez a mérés jól mutatja azt, hogy a radon a szellőztetéssel gyorsan kiszökik a szobából. Ez a mérés egy 48-órás beáramlás-mérésnek indult. Az ábrán jól látszik, hogy a radonkoncentráció 0-ról elkezd növekedni, majd rövid idő alatt újra nullára zuhan. Ennek oka ismét az ajtó nyitása volt. (Családtagok bementek a szobába.) Pozitív, hogy jól láthatóan a radon igen hamar (kevesebb, mint 1 óra alatt) teljesen kiszellőzik a szoba levegőjéből. P.1.3. Szuterén (3. mérés, beáramlás)
33. kép: Hunyadi u. 5 szuterénjének mérési eredménye 3 Mérés ideje: 2006. 10. 29 20: 49- 2006. 10. 30. 11:49 Átlag: 170Bq/m3 Időfüggés: az első három órában emelkedik, utána konstans Ez a mérés meglepő, hiszen az előbbieknél alacsonyabb átlagos értéket reprezentál. Lehet, hogy melegebb volt az idő, vagy reggeltől mértünk estig, mindenesetre inkább egy átlagméréshez hasonlít, és akár az egyik lakószoba levegőjének radontartalmára is vonatkozhatna, hisz a ház egyéb szobáiban kaptunk hasonló értékeket.
33
P.4. Szuterén (4. mérés, beáramlás)
34. kép: Hunyadi u. 5 szuterénjének mérési eredménye 4 Mérés ideje: 2006. 11. 11. 15: 08- 2006. 11. 12. 12: 38 Maximum: 1500 Bq/m3 Időfüggés: a feltöltődési egyenletnek megfelelő, kékkel az 1.egyenletnek megfelelő illesztést ábrázoltuk Ha létezik ilyen, akkor ez a legszebb mérésünk. Tökéletesen megfelel mindennek amit egy beáramlás-méréstől az 1. egyenlet (19. oldal) alapján várunk. A szuterént kulcsra zártuk, és senki sem bolygatta a szoba levegőjét. A koncentráció exponenciálisan növekedett, értékének maximuma 1540±44 Bq/m3. Ezt a telítődési értéket illesztéssel kaptuk meg (Gnuplot matematikai programcsomag). A másik illesztési paraméter értéke 1/λ* = 6,5 ± 0,7 óra. Ez jóval gyorsabb feltöltődést mutat, mintha a szobában lévő rádiumatomok bomlása töltené fel a szobát, csak úgy tudjuk értelmezni ezt az értéket, hogy a radon diffúziója a jelentős tényező. Valószínűleg, ha a mérés hosszabb ideig tartott volna, akkor sem emelkedett volna tovább a levegő radontartalma. A telítési értéket a meteorológiai viszonyok tudják megváltoztatni. A szuterén feltöltődésének előző mérésénél kapott 200 Bq/m3 körüli telítődési érték sokkal kisebb, mint a többi mérés alapján az várható lenne. Ezen kívül a betöltődés gyorsabb is. Ennek egyik magyarázata az lehet, hogy a meteorológia nagyon számított. Erősebb szélben nagyobb a radonkiszökés, és a nyomáskülönbség hatása miatt a bejutás/kiszökés is gyorsabb lehet. Ez rávilágít a beltéri radontartalom meteorológiai viszonyoktól való függésére.
34
5.3.4. Mérési eredmények a H1, H3, H4 házakban A következő mérések az eddigiektől kissé távolabb elhelyezkedő házakban történtek. A mérési helyeket úgy válogattam, hogy a végén következtetéseket tudjak levonni arra vonatkozóan,
hogy
a
bányavágat
elhelyezkedése
összefüggésben
van-e
a
radonkoncentrációkkal. H4 ház
35. kép: Jókai u. 3 pincéjének mérési eredménye Mérés ideje: 2006. 10. 29. 10: 40- 2006. 10. 29. 20: 40 Maximum: 600Bq/m3 Időfüggés: változó A bányavágattól ez a ház van a legmesszebb. Itt egy borospincében mértem, aminek a szellőzése elég rossz. Ez azt jelenti, hogy nincs külön kiépített szellőzőnyílás. Az ajánlásokhoz képest itt is magas a levegő radonkoncentrációja, de még így is jóval kisebb a Hunyadi u. 5-ben mérteknél. A maximum utáni visszaesést valószínűleg a házigazdák érkezése okozta, akik onnantól kezdve nyitva hagyták az ajtót, vagy feltámadt a szél.
35
H1 ház.
36. kép: Ady E. u. 10 pincéjének eredménye Mérés ideje: 2006. 10. 22. 12: 39- 2006. 10. 22. 16: 09 Maximum: 200 Bq/m3 Időfüggés: konstans Ez a mérés meglepetést okozott. Ez van a vágathoz a legközelebb, ezért itt vártuk a legmagasabb értékeket. Ezzel szemben itt mértük a legalacsonyabb radonkoncentrációt. A mérés rövid ideig tartott ugyan, de az okok közül legvalószínűbbnek látszik az, hogy a pince szellőzése nagyon jól meg van oldva. A H1 ház udvaráról származó talajminta radonkamrás mérése azt mutatta, hogy ennek a talajnak a legnagyobb a radonkibocsátási képessége. Mind a jelen munkában vizsgált minták közül, mind az Atomfizikai Tanszéken korábban ugyanilyen körülmények között vizsgált minták közül. Tehát a helyszín a beltéri magas radontartalomra nézve fokozottan veszélyes, de a megfelelő szellőztetési technika a mérési eredményeink szerint jól megoldja a problémát. Más kérdés, hogy ezen technikai megoldás előtt mekkora volt a ház levegőjének radontartalma.
36
H3 ház.
37. kép: Hunyadi u. 8 pincéjének mérési eredménye Mérés ideje: 2006. 11. 12. 13: 01- 2006. 11. 12. 20: 01 Maximum: 400 Bq/m3 Időfüggés: enyhén emelkedik Az utolsó mérést is a Hunyadi utcában végeztük, de a vágattól távolabb. Itt is pincében mértünk. A levegő radontartalma szépen emelkedett, de valószínűleg itt sem ért volna el az értéke négyjegyű számot hosszabb mérés esetén sem. A házak eredményeinek összehasonlítása: ház
távolság a vágattól
pinceszinten a max. mért radontartalom
szellőzés
H1
5m
200 Bq/l
megoldott
H2
20 m
2500 Bq/l
rossz
H3
40 m
400 Bq/l
nincs
H4
50 m
600 Bq/l
rossz
37
Összefoglalás Vizsgálataim tárgya Kővágószőlős volt. A községben és környékén a természetes radioaktivitást vizsgáltam. Talajmintáknak-, vízmintáknak-, és lakóépületek levegőjének radontartalmát mértem. Meghatároztam 5 talaminta radonexhalációját, 4 ház pincéjében és több szobájában a beltéri radontartalom nagyságát és időbeli változását (rövid) néhány órás, ill. néhányszor tíz órás időtartamokra. A lakosok sugárterhelésére jellemző átlagméréseket, és az építőanyagok és építési technikák által meghatározott beáramlásméréseket végeztem. Mivel Magyarországon ezekre nem vonatkozik hatályos törvény, a környező országok törvényileg szabályozott egészségügyi határértékeire és ajánlásaira támaszkodtam. Ennek megfelelően Kővágószőlősön minden esetben az átlagosnál-, és a megengedettnél magasabb koncentráció- értékeket mértem. A mérésekkel nem sikerült egyértelműen bebizonyítanom, hogy az eredmények összefüggésben állnak a volt uránbányával, de nem is zárhatom ki ezt a lehetőséget. A bővebb feltáráshoz további, részletesebb mérésekre lenne szükség. Meghatároztam Cserkút természetes vízforrásának radontartalmát 51 alkalommal egy éves tartományban. Ezt időben jó közelítéssel állandónak találtam. Két alkalommal meghatároztam a Négy-barát forrás radontartalmát is, ami hasonló értékűnek adódott, mint Cserkút- forrás radontartalma. Dolgozatomban arra törekedtem, hogy közérthető legyen, hogy szükség esetén az itt élő laikusok is megértsék, miről van szó, mi az amitől félniük kell, és mi az amitől nem. Fontosnak tartanám a lakosság tájékoztatását, hiszen az eredmények is azt bizonyítják, hogy szellőztetéssel szinte orvosolható a probléma. A Kővágószőlősi természetes radioaktivitási szintek a talajok és a vizek esetében is magasak, a sugárvédelmi ajánlási szintekhez közel esnek. A beltéri radontartalom sugáregészségügyi hatásainak megállapításához nem mértem elegendő időtartamban, de a méréseimből megállapítható, hogy a beépített szellőztetési és építési technológiák szerepe fontosabb a geológiai meghatározottsággal szemben. Összességében úgy gondolom, hogy a kővágószőlősi sugárzással foglalkozni kell, folyamatos méréseket kell végezni. A veszély fennáll, csak tudnunk kell kezelni.
38
Irodalom Kővágószőlős, Kiadta: Kővágószőlős Község Önkormányzata, 2001 Ádány Tímea Szakdolgozata 2005, ELTE Atomfizikai Tanszék Bede Brigitta Szakdolgozata 2005, ELTE Atomfizikai Tanszék Boráros Viola Szakdolgozata, 2006, ELTE Atomfizikai Tanszék Breitner Dániel TDK-dolgozata 2004, ELTE Atomfizikai Tanszék
39
