ALFA-RADON; RNDr. Tomáš Rössler, Ph.D.; Olomouc
měření radonu na pozemcích a v objektech
Fyzika radonu (základy)
Aktualizováno: 22.03.2012

Počet přístupů:
58486

© ALFA-RADON, 2007

Většina prvků, z nichž jsou složeny všechny minerály, horniny i zeminy v přírodě, je stabilních a během geologického vývoje Země se nemění. Avšak existuje část prvků, které stabilní nejsou, mají tzv. nestabilní jádro a během doby se samovolně rozpadají na stabilnější prvky. Tento proces, který probíhá po celou geologickou historii Země se nazývá radioaktivní rozpad (přeměna). Při tomto rozpadu vznikají nové stabilnější radioaktivní prvky a jaderné záření.

Jedním z přírodních radionuklidů, přítomných ve stopovém množství ve všech horninách, zeminách, stavebních materiálech i ve vodě, je uran 238U. Rozpadem uranu vznikají další radioaktivní prvky s postupně se zvyšující stabilitou jádra. Tyto prvky tvoří tzv. uranovou rozpadovou řadu, jejíž součástí je také radon. Kromě uranové rozpadové řady existují i další rozpadové řady, např. thoriová s výchozím členem 232Th. Radioaktivní rozpad prvků probíhá buďto vyzářením částice alfa (jádro hélia He), částice beta (elektron), případně doplňjícího záření gama (elektromagnetické záření). Společně s vyzářením dochází ke kvalitativní změně původního prvku na jiný nový stabilnější radionuklid s nižším atomovým číslem.

Dobu, za kterou se rozpadne právě polovina původního množství atomů radionuklidu, označujeme jako poločas rozpadu (nebo poločas přeměny). Poločas rozpadu radionuklidů má velmi odlišnou hodnotu pro jednotlivé členy. Například poločas rozpadu uranu 238U je 4,47 mld let, poločas rozpadu rádia radia 226Ra je 1602 let a poločas rozpadu radonu 222Rn je 3,82 dne. Vzhledem k dlouhodobému poločasu rozpadu uranu 238U v zemské kůry je produkce radonu 222Rn prakticky konstantní, neodstranitelná a my se nikdy nedočkáme, aby se horniny „vyzářily“ (poločas rozpadu uranu 238U je srovnatelný s historií Země).

Z fyzikálního hlediska je tedy radon přírodní radioaktivní plyn (všechny ostatní prvky uranové rozpadové řady jsou těžké kovy). Je to chemicky netečný plyn bez barvy, chuti a zápachu. Jednotkou pro množství radonu v ovzduší je Bequerel (čti „bekerel“) na metr krychlový [Bq/m3] a značí počet radioaktivních rozpadů za sekundu v plynu o objemu jeden metr krychlový.

TRANSPORT RADONU Z PODLOŽÍ

Radon jako plyn má snahu unikat z prostředí s vyšší hustotou prostředí (z horniny a zeminy kde vznikl), do prostředí s nižší hustotou (do ovzduší). Tím je prakticky všudypřítomný a tvoří se svými rozpadovými produkty normální složku venkovního ovzduší. Koncentrace radonu v ovzduší ve volné přírodě činí jen několik málo Bq/m3.

Způsoby transportu radonu z podloží do ovzduší a vlivy, které tento transport ovlivňují, jsou uvedeny v následující tabulce.

difúze Tepelný pohyb molekul a atomů plynu. Vede k jejich přemísťování z míst s vyšší koncentrací do míst s nižší koncentrací. Migrace radonu difúzí závisí na pórovitosti prostředí, uspořádání částic horniny, na nasycenosti pórů zeminy kapalinou a na teplotě.
konvekce Jev, způsobený vnějšími fyzikálními jevy, jako jsou tlakové a teplotní gradienty v geologickém prosředí, pohyb podzemních vod, apod. Rychlost transportu radonu konvekcí je o několik řádů vyšší než difúzí.
propustnost podloží Podloží se zvýšenou propustností (např. písky, štěrky) slouží jako transportní cesta pro radon. Naopak horniny s nízkou propustností (např. jíly) brání proti pronikání radonu z podloží a mohou vytvářet bariéry, pod nimiž se radon hromadí.
tektonické poruchy Horniny mohou být porušeny různými zlomy a přesmyky. Tyto poruchy tvoří výbornou transportní cestu, pomocí které může radon migrovat jednodušeji než kompaktní horninou.
meteorologické vlivy Teplota atmosféry a půdy způsobuje změny objemové aktivity radonu během kalendářního roku. V letních měsících dochází k poklesu průměrných radonových hodnot (díky nízké vlhkosti půdy a dobře odvětranému půdnímu profilu) a k nárustu hodnot v zimním období. Rozdíly jsou způsobeny promrzáním svrchních půdních profilů v zimních měsících, čímž dochází k uzavření pórů v půdě, čímž se radon kumuluje v hlubších horizontech profilu a nemůže volně unikat do atmosféry.
další faktory Vlhkost půdy, srážková činnost, tlak vzduchu, rychlost větru, nasycenost horninového podloží mineralizovanou podzemní vodou, charakter vertikálního profilu hornin a jejich homogenita, apod.

ZDROJE RADONU V OBJEKTU

Radon bohužel neproniká jen do vnější atmosféry, ale za předpokladu, že mu v cestě stojí objekt, proniká i do obytných místností. Kromě podloží objektu jsou dalšími zdroji radonu v objektu stavební materiály, ze kterých je objekt postaven a podzemní voda, ve které se radon rozpouští.

Podloží

Geologické podloží je dominantním zdrojem radonu. Přírodní radionuklidy jsou obsaženy ve stopovém množství ve všech horninách. Jedná se především o uran 238U. Jednotlivé typy hornin mají značně rozdílný obsah uranu. Nejméně uranu a jeho rozpadových produktů je v sedimentárních horninách typu pískovců, jílovců a slepenců. Střední obsah uranu mají metamorfované horniny. Nejvyšší obsah uranu a jeho rozpadových produktů mají vyvřelé horniny. Protože horninové složení českého masívu je z velké části tvořeno právě vyvřelými a metamorfovanými horninami, je zřejmé, že přísun radonu je vyšší.

Podzemní voda

Radioaktivní plyn radon se rozpouští ve vodě. Podzemní voda, která proudí skrz horniny a zeminy obsahující radon, je tímto plynem nasycována. Nejvyšší obsah radonu z tohoto důvodu vykazuje spodní voda v geologickém profilu tvořeném vyvřelými horninami (žula, apod), nižší v oblastech se zásaditými horninami a nejnižší v sedimentech (vápenec, pískovec, apod). Při využití této vody pro zásobování pitnou a užitkovou vodou dochází k uvolňování radonu v objektech. Radon se z vody dodávané do budovy uvolňuje do ovzduší např. při sprchování, mytí, praní apod. I přes lokální krátkodobé vysoké koncentrace, není tento zdroj radonu nijak významný.

Stavební materiály

Zdrojem vyšších objemových aktivit radonu v ovzduší objektu může být i zvýšený obsah rádia 226Ra (poslední prvek v rozpadové uranové řadě před radonem) ve stavebních materiálech. Jejich základem jsou většinou horniny, zeminy a stavební materiály s často velmi rozdílným obsahem uranu. Materiály nejsou obvykle používány v původní formě, ale jsou drceny, mlety a tepelně upravovány, což může vést k většímu uvolňování radonu z povrchu zrn a tím ze stavebního materiálu do interieru objektu.

Výše uvedené způsoby pronikání radonu do lidských obydlí jsou schematicky znázorněny na tomto obrázku. Z něho plyne, že jsou to zejména trhliny a netěsnosti v podlaze sklepa, nebo nejnižšího podlaží, drenážní potrubí, případně studny a studánky. Rovněž to může být stavební materiál (např. pórobetonové tvárnice, vyráběné z některých druhů popílku) a též venkovní vzduch.

Radon, který pronikl do objektu a do pobytových místností se rovnoměrně rozptýlí a v dané místnosti vystoupí na určitou koncentraci, která je pro každou místnost specifická. Tato koncentrace je výsledkem přísunu radonu a jeho následného odvětrání z místnosti. Odvětrání místnosti ovlivňuje mnoho stavebně – technických vlivů (typ konstrukce objektu, typ zdiva, typ a těsnost oken, těsnost dveří, apod.) a v neposlední řadě i klimatických faktorů (teplota, tlak a vlhkost vzduchu, povětrnostní podmínky atd.). Nejvyšší koncentrace radonu bývá zaznamenávána v nevětraných sklepních a přízemních místnostech.

V místnostech se radon koncentruje a rozpadá se na dceřinné produkty rozpadu radonu – kovy polonium, vizmut a olovo. Tyto kovy mají tu vlastnost, že se usazují na povrchu prachových částic a aerosolů, které se volně pohybují po místnosti nebo sedají na předměty v objektech. Spolu s radonem vytváří část vnitřního mikroklimatu objektu, který negativně působí na zdraví člověka (viz. účinky radonu).