A radon egy színtelen, szagtalan, emberi érzékszervekkel nem érzékelhető, természetes eredetű radioaktív nemesgáz. A radonnak 39 izotópja ismert, ezek közül a legstabilabb a Rn-222, amely az 1622 év felezési idejű Ra-226 (rádium) bomlásából keletkezik, és szintén alfa-sugárzás kibocsátásával bomlik tovább. Ezek az izotópok az U-238 (urán) bomlási sorában keletkeznek. A radon felezési ideje 3,824 nap, ennyi idő alatt csökken az aktivitása a felére.

2.1. A radon vizsgálatok története

Ugyan a radont csak 1900-ban fedezték fel, de a hosszan tartó káros hatását mintegy 300 évvel korábban már leírták. Az 1520-as években Georgius Agricola német orvos és geológus szerint a helyi bányászok körében halálos kimenetelű tüdőbetegségek nagyon gyakoriak voltak.

Paracelsus svájci orvos és tudós a XVI. század elején tanulmányozta a kelet-európai Erz–hegység föld alatt dolgozó bányászait és azt találta, hogy sok bányász tüdőbetegségben halt meg. Arra a következtetésre jutott, hogy a munkások haláláért a bányákban jelen lévő por és gázok voltak a felelősek.

1879-ben két orvos, Harting és Hesse megállapította, hogy a halálozási arány Németországban és Csehszlovákiában dolgozó uránbányászok között a tüdőrákos megbetegedések aránya 75% -os volt. A több mint 10 évet dolgozó német bányászoknál kialakult az ún. Erz-hegyi betegség, amelyet később tüdőrákként azonosítottak. 1921-ben Margaret Uhlig volt az első, aki azt gyanította, hogy a rádium kibocsátása lehet az oka a tüdőrák kialakulásának.

1924-ben Ludewig és Lorenser úgy vélték, a bányászok tüdődaganatát a bányákban lévő radon gáz okozhatja. 1924-1932 között a csehországi Joachimstal és a németországi Schneeberg rádiumbányáiban megfigyelték, hogy gyakoriak a tüdődaganatos megbetegedések. Azt feltételezték, hogy a tüdődaganatok kialakulásának hátterében a radon koncentráció állhat.

Bale (1951) és Harley (1952) voltak az elsők, akik rámutattak arra, hogy a légutakban lerakódott radon bomlástermékek által kibocsátott alfa-sugárzás veszélyes, tüdődaganathoz vezethet.

1956-ban Bale és Shapiro meghatározták a belélegzett, és a tüdőben felgyülemlett radon bomlástemékek által indukált dózist. A radon mérések tehát egyre fontosabbá váltak.

Felhasznált irodalom
George, A C (2008) World History Of Radon Research And Measurement From The Early 1900's To Today AIP (American Institute of Physics) Conference Proceedings 1034, 20

2.2. Korábbi országos radon felmérések hazánkban

A magyarországi lakások radon-szintjéről két nagyobb volumenű felmérést végeztek. Nikl István, az OSSKI (Országos "Frédéric Joliot-Curie" Sugárbiológiai és Sugáregészségügyi Kutató Intézet) munkatársa, 1993 és 1994 között 998 lakásban végezett éves időtartamú radon-koncentráció mérést. A felmérés eredménye azt mutatta, hogy a lakásokban mért átlagos radon-koncentráció 128 Bq/m³ volt. A 200 Bq/m³-nél magasabb radon-koncentrációjú épületek aránya 16 % volt és a vizsgált helyszínek 1,5 %-ában mért 600 Bq/m³-nél magasabb radon szintet.

Tóth Eszter és munkatársai 1994 és 2004 között 424 település 15°277 földszintes épületének radon-koncentrációját határozták meg. Vizsgálatuk eredményeként kapott átlagos radon-koncentráció érték 133 Bq/m³ volt, 97 Bq/m³-es medián érték mellett. Statisztikai elemzésük alapján a 400 Bq/m³-es szintet meghaladó lakások száma nagyvárosokban 0,5%, közepes méretű városokban kb. 1%, kistelepüléseken 1,6 % volt. Az utóbbi felmérés eredményeit később Minda Mihály és munkatársai geológiai információkkal vetették össze, kapcsolatot teremtve a földtani formációk (talaj- és kőzet típusok) -, mint elsődleges természetes potenciális radon források - és a mért beltéri radon-koncentrációk között. A 2009-ben közzétett elemzésben a várható radon-koncentrációk alapján az ország területét 21 geológiai egységre különítettek el. Ezek közül kiemelkedő radon potenciálú területként azonosították az Északi-középhegység vulkánikus eredetű képződményeit, a Mórágyi- és Velencei-röghegységet és Alföld egy kis, negyedidőszaki üledékes területét.

Felhasznált irodalom
Nikl I., Köteles Gy. (2000) A radon-koncentráció, a környezeti dózis és az eredő sugárterhelés mértéke hazai óvodákban és bölcsődékben. Egészségtudomány, 44, pp. 42-48.
Hámori K., Tóth E., Köteles Gy., Pál L. (2004) A magyarországi lakások radonszintje (1994–2004), Egészségtudomány 48 pp 283-299

2.3. Magyarország radon térképe

A talaj radon tartalma a tájegységek geológiai jellegzetessége szerint is mutat eltérést.

Magyarországon először Mátraderecskén figyeltek fel a természetben előforduló átlagosnál nagyobb radon-koncentrációra. Itt a vulkáni utóműködésnek köszönhetően kialakult mofettákban a radont a mély rétegekből feláramló CO₂-dal együtt azonosították. A területet jellemző gázfeláramlás révén a település épületeinek beltereiben kialakuló radon-koncentráció átlagos értéke 240 Bq/m³ volt egy felmérés alapján, ami körülbelül kétszerese az országos átlagos beltéri radon-koncentrációnak. A területen mért maximális érték 10 000 Bq/m³ körül adódott. A mélyről jövő gázfeláramlástól eltekintve a belterekben felhalmozódó radon elsődleges forrása (77 %) a talaj pórusaiban lévő radon-koncentráció.

Egy 2009-ben közzétett elemzésben a várható beltéri radon-koncentrációk alapján az ország területét 21 geológiai egységre különítettek el. Ezek közül kiemelkedő radon potenciálú területként azonosították - többek között - az Északi-középhegység vulkánikus eredetű képződményeit, a Mórágyi- és Velencei-röghegységet és Alföld egy kis, negyedidőszaki üledékes területét.

Ábra: Magyarország beltéri radon térképe 10×10 km-es rácshálózatos felsosztás alapján, 2020.

Felhasznált irodalom
Minda M. et al (2009) Indoor radon mapping and its relation to the geology in Hungary, Environmental Geology, 57, 601-609

2.4. Hogyan kerül a radon az épületbe?

A radon a ház helyiségeinek levegőjébe a talajból az aljzaton, valamint a talajfelszín alatti alagsori és szuterén részek falán keresztül és az építőanyagból közvetlenül tud bejutni. A talajfelszín alatti részeknél a radon a szerkezeti anyagok pórusain, illetve repedésein át jut az épületbe. A vezetékes víznek is van radon tartalma. A vízben oldott radon legnagyobb része használat közben (pl. zuhanyzáskor, mosogatáskor), szabad levegővel érintkezve kidiffundál a levegőbe. Egy csekély dózist a vízben oldott radon lenyelésétől is elszenvedünk, azonban ennek mértéke elhanyagolható a belégzésből származó dózishoz képest. Valamekkora radon-koncentrációja a vezetékes földgáznak is van.

Ábra: A radon épületbe jutásának lehetséges útvonalai

A talaj, mint radon forrás

Több tényező is befolyásolja egyszerre azt, hogy a talajból az épületbe mennyi radon jut be. Fontos a talaj, illetve a kőzet összetétele, porozitása, radioaktivitása, permeabilitása, nedvesség tartalma. Ez határozza meg a pórustérben kialakuló radon-koncentrációt. Egyes talaj típusok (pl. a homokos, löszös talajok) a levegő számára könnyebben átjárhatók, míg a tömörebbek (pl. az agyagos talajok) nehezebben. A két tényező (a pórustérben lévő radon mennyisége és a talaj átjárhatósága a levegő számára) együttesen határozza meg a talaj radon potenciált (másként „geogén radon potenciált, GRP”).

A radon a talajból az épületbe legkönnyebben a nagyobb réseken keresztül (pl. repedések mentén, csővezetékek belépési, fal áttörési pontjánál) szabad áramlással, ún. konvekcióval, a kisebb repedéseken, pórusokon keresztül lassabban, diffúzióval jut be. A diffúzió hajtóereje az épület alatti talaj és a beltéri levegő közötti nyomáskülönbség. Rendszerint az épületben alacsonyabb légnyomás van, ami egy szívó hatást eredményez a talaj irányából az épület belseje felé.

2.5. Építőanyagok radioaktivitása és a beltéri gamma-sugárzás

2.5.1. Az építőanyagok radioaktivitása

Az építőanyagok természetes anyagok felhasználásával készülnek, ezért bennük a természetes izotópok ugyanúgy megtalálhatók. Közülük a mennyiségük és a dózisteljesítmény-járulékuk alapján az ²³⁸U és ²³²Th bomlási sorok elemeinek, valamint a ⁴⁰K-nek a legnagyobb a jelentősége. Az intézetünk által végzett vizsgálatok alapján, összhangban az irodalmi adatokkal, az építőanyagok radioaktivitása típusonként jelentősen változó, de egy-egy anyag fajtán belül jellegzetes értékeket mutat. Szemléltetésül az alábbi táblázatok mutatják néhány építőanyag típus átlagos aktivitáskoncentrációját a nemzetközi irodalmi adatok és az NNK Sugárbiológiai és Sugáregészségügyi Főosztálya által végzett mérések alapján.

Táblázat: Építőanyagok átlagos radioaktivitása nemzetközi mérések eredményei alapján [RP 112]

Táblázat: Építőanyagok átlagos radioaktivitása az NNK SSFO mérései alapján

2.5.2. A beltéri gamma sugárzás forrása és mértéke

Az épületekben mért dózisteljesítmény legfőbb forrása az épület szerkezeti elemeit alkotó építőanyagokban lévő radioizotópok gamma-sugárzása. A beltéri gamma-sugárzás nagyságát tehát elsődlegesen a felhasznált építőanyagok mennyisége, radioaktivitása és az épület szerkezeti kialakítása határozza meg. Az értéke idővel lényegében nem változik a bomlási sorok elején lévő izotópok bomlási sebességének (felezési idejének) nagysága miatt. Ezek az izotópok már a Föld keletkezésekor is jelen voltak. A beltéri gamma-sugárzási szint tehát egy kvázi állandó érték, ami csak az épületszerkezeti elemeket és a burkoló anyagokat érintő felújításkor változhat meg.

A különböző építőanyagok radioaktivitása jól jellemezhető a felszínüknél mért gamma-dózisteljesítmény értékkel. Dózisteljesítménynek a biológiai kockázatot kifejező effektív dózis (mértékegysége a Sievert, Sv) egy órányi időtartamra vetített értékét nevezzük (mértékegysége a Sv/h). A gamma-dózisteljesítmény mérések azt mutatják meg, hogy az adott mérési ponton egy órát tartózkodva mekkora sugárterhelés (dózis) éri a szervezetünket a mérési pont környezetében levő gamma-sugárzó izotópoktól.

A beton szerkezetek, a terméskő (mészkő), gipszkarton és az Ytong falazó elemek a legkisebb a radioaktivitásúak. A felületükön általában 90 és 130 nSv/h (nano Sievert = 10^-9 Sievert) közötti érték mérhető. Az égetett agyagtéglák felszínén ennél több, rendszerint 120 és 190 nSv/h közötti dózisteljesítmény értékek mérhetők. A salakbeton blokkok radioaktivitása a legmagasabb a falazó anyagok közül.

Falazó anyagok a felszínükön mérhető gamma-sugárzás értékek
nagysága szerint növekvő sorrendben:

fa -> beton, gipszkarton, mészkő, Ytong -> gázszilikát -> (égetett agyag) tégla ->salakbeton, vulkáni tufa

Az épületekben mérhető gamma-sugárzás átlagosan kb. 150 nSv/h, a szabadban, természetes környezetben mérhető érték átlagosan kb. 100 nSv/h. Azaz a beltéri sugárzási szint a szabadban mérhető értéknek kb. a 1,5-szerese. Ennek oka az építőanyagokban lévő természetes izotópok nagyobb koncentrációja és a térfogatarányosan vett nagyobb (beépített) mennyisége.

A lakóépületen belüli gamma-dózisteljesítmény megengedhető szintjére nincs meghatározott határérték, azonban a 487/2015 (XII. 30.) Korm. rendelet értelmében a forgalomba hozandó építőanyagok gamma-sugárzásból származó, a természetes háttérszint feletti többlet külső sugárterhelés vonatkoztatási szintje 1 mSv/év (mili Sievert: 10^-3 Sievert). 1 mSv = 10⁶ nSv.

Az átlagos magyarországi háttérsugárzás kb. 100 nSv/h. Az 1 mSv/év-nek 250 nSv/h többlet gamma-dózisteljesítmény feleltethető meg, azaz 350 nSv/h beltéri gamma-dózisteljesítmény környezeti dózisegyenértékben kifejezve.

2.5.3. A gamma-sugárzás mérése

Az épületekben mérhető természetes sugárzási terek (gamma-sugárzások) nagysága jóval kisebb, mint az iparban, vagy gyógyászatban használt mesterséges radioaktív források, illetve ionizáló sugárzást előállító berendezések környezetében mérhető sugárzási szintek. Ezért a beltéri gamma-sugárzás vizsgálatokhoz alacsony méréstartománnyal és megfelelő érzékenységgel bíró eszközt kell használni.

A padló, a falak és a mennyezet felszínén gyakran eltérő értékeket mérhetünk, tőlük távolodva pedig csökkenőt a radioaktivitásuk függvényében. Így egy-egy helyiség különböző pontjaiban mért eredmények összehasonlításával információt kapunk az építőanyagok radioaktivitásáról és a dózistér eloszlásáról. Az emberi test sugárterhelésének meghatározásához az 1 m magasságban mért értékeket szokás alapul venni.

Geiger-Müller (GM) csöves számlálók

A GM csövek az ionizáló sugárzások (α, β, γ-sugárzás) intenzitás mérésének egyik leggyakoribb és legismertebb eszközei. A proporcionális gáz-ionizációs detektorok családjába tartoznak és alkalmasak radioaktív anyagok jelenlétének kimutatására. Felépítését tekintve általában vékony falú hengeres fémcső, melynek közepén egy vékony drót található. A cső fala és a drótszál közé feszültséget kapcsolnak úgy, hogy a drótszál a pozitív pólus (azaz az anód) és a cső fala a negatív pólus (azaz a katód). A cső alacsony nyomású nemesgázzal van töltve (például argonnal). A nemesgázok nagyon jó szigetelők, ezért alap esetben az áramkörben nem folyik áram. Az ionizáló sugárzás részecskéi a műszer és a henger falán keresztül lépnek be a cső belsejébe. Ha a belépő részecske elegendő energiával rendelkezik, akkor ionizálja a nemesgázt - pozitív gázionokat és szabad elektronokat hozva létre. A sugárzás által keltett elektronok és ionok a pólusokra kapcsolt feszültség hatására az elektródák felé vándorolnak. Az elektronok átadva a töltésüket az anódnak, elektromos áram impulzust hoznak létre az áramhurokban. A csőben kialakuló áramimpulzusokat megszámlálva az adott radioaktív forrás erősségével arányos beütésszámot kapunk.

Szcintillációs detektorok

A gamma-sugárzás mérhető ún. szcintillációs detektorral, amelyben szerves vagy szervetlen szcintilláló ásványok a töltéssel rendelkező sugár részecskék mozgási energiáját fényfelvillanássá alakítják át. Fontos tulajdonságuk, hogy az ionizáló részecskék energiájával arányos a felvillanás intenzitása, tehát spektroszkópiai (egyes izotópok megkülönböztető kimutatása) célra is használhatók. A sugárzásnak fényenergiává való átalakítása közvetlenül valósul meg gyors töltött részecskék (pl.: protonok, alfa-részecskék és elektronok) esetében. Az elektromosan semleges gamma-fotonokból álló gamma-sugárzás hatására azonban közvetlenül nem keletkeznek detektálható fényjelek. Ezért a gamma-sugárzás detektálása a különböző folyamatok során az általa keltett elektronok révén lehetséges.

A szcintillációs detektor két fő részből áll:

• Szcintillátor: az ionizáló sugárzás hatására fényvillanásokat produkál. Lehet szilárd, folyadék vagy gáz.
• Fotoelektromos sokszorozó: a szcintillátorhoz optikailag csatolt fotoelektromos eszköz, amely a fényjelet elektromos jellé alakítja és felerősíti. A fotokatódjára jutott fényimpulzus intenzitásával arányos nagyságú elektromos impulzust szolgáltat.

Felhasznált irodalom:
487/2015. (XII. 30.) Kormány rendelet Az ionizáló sugárzás elleni védelemről és a kapcsolódó engedélyezési, jelentési és ellenőrzési rendszerről
Az Európai Bizottság 112 számú Sugárvédelmi Alapelvei az Építőanyagok Természetes Radioaktivitásáról, RP 112,1999
https://fizipedia.bme.hu/index.php/Szcintillációs detektorok
https://hu.wikipedia.org/wiki/Geiger-Müller-számláló

2.6. Miért nem állandó a beltéri radon-koncentráció?

A kialakuló beltéri radon-koncentráció nagyságát több, időben akár változó tényező alakítja egyidejűleg. Egyrészt folyamatosan keletkezik a talajban, illetve az építőanyagokban található radioaktív izotópok bomlásakor, másrészt távozik az épület természetes és mesterséges szellőztetésével, pl. a nyílászárók résein keresztül, valamint mennyisége csökken a radioaktív bomlása következtében. Időjárási tényezők is befolyásolják a radon koncentrációt, mint például a légnyomás és páratartalom változása, a csapadék és a szél erőssége. A fentiekből következően a radon szintje napszakos és évszakos változást is mutat. Megfelelő mértékű huzat segítségével a radon szintje gyorsan lecsökkenthető, mivel a külső levegő radon-koncentrációja alacsony.

Fontos szerepe van az ajtók, ablakok szoros vagy hézagos illeszkedésének és a szellőztetés gyakoriságának a helyiségek légcseréjében és ezen keresztül a beltérben kialakuló radon-koncentrációk szempontjából. A kintről jövő alacsonyabb radon-koncentrációjú levegő felhígítja a belsőt. Nem várható ugyanis magas radon-koncentráció azokban az épületekben, ahol a szellőztetést folyamatosan fenntartják friss levegő bejuttatásával. Tartósan magas radon-koncentráció csak ott várható, ahová sok radon jut be és ahol alacsony a levegő kicserélődési sebessége.

A radonszint egy épületen belül szintenként különböző lehet. A radon általában az épület alacsonyabban fekvő helyiségeiben halmozódik fel jelentősebb koncentrációban. A második emelet feletti lakásokban rendszerint nem mérhető magas radon-koncentráció. Ha a ház alatt van pinceszint, akkor a radon elsődlegesen itt dúsul fel és csak kisebb mennyiség jut be a földszinten lévő helyiségek légterébe. Külföldi tapasztalatok alapján a magasabban lévő helyiségekben is kialakulhat emelkedett radon szint, ha a radon szabad áramlással fel tud jutni födém áttörési pontok, pl. csővezetékek mentén.

A Magyarországon uralkodó kontinentális éghajlat mellett rendszerint ősszel és télen lehet a legmagasabb, tavasszal alacsonyabb és nyáron a legalacsonyabb átlagos radon szinteket mérni. A nyáron mért átlag érték az őszi átlagérték töredéke is lehet a sokkal gyakoribb és erőteljesebb szellőztetésnek köszönhetően. A napi minimum és maximum értékek között a 2-5-szörös különbség általános.

A rövidebb idejű (3-5 napos) műszeres mérések során szerzett tapasztalat alapján azokban az épületekben, ahol az ajtók és ablakok zárva tartásával a szellőzés minimalizált volt, a levegő radon-koncentrációja egy kezdeti emelkedő szakasz után - általában legfeljebb 3 napon belül -, egy kvázi egyensúlyi állapotba jutott és utána már csak ezen érték körül ingadozott. Ez alapján azt mondhatjuk, hogy a rövid idejű radon mérések javasolt minimális időtartama 3 nap lezárt épületek esetén is.

Gyakran tapasztalt jelenség, hogy azon épületekben, amelyek fala salakbetonból készült és/vagy a födémje, aljzata tartalmaz salakfeltöltést, magasabb radon-koncentráció mérhető, mint egy hasonló adottságú, salak nélküli épületben. Ez azzal magyarázható, hogy a salakokban található természetes radioaktív anyagok mennyisége gyakran magasabb, mint az átlagos építőanyagé és ezért több radon szabadul fel belőle.

Salak a parketta alatt

Vakpadlóra fektetett parketta alatta salakos feltöltéssel

Salakos feltöltés betonozott padló alatt