Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego

w Warszawie

Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska

Agnieszka Gołębiewska

Nr albumu: 130506

Radon w środowisku człowieka

Radon in the human environment

Praca inżynierska

na kierunku Inżynieria Środowiska

Praca wykonana pod kierunkiem

Dr inż. Ewy Pisarskiej

Katedra Geoinżynierii

Warszawa, 2011 rok

Oświadczenie promotora pracy

Oświadczam, że niniejsza praca została przygotowana pod moim kierunkiem i stwierdzam, że

spełniła ona warunki do przedstawienia jej w postępowaniu o nadanie tytułu zawodowego.

Data………………………..

Podpis promotora pracy…………………………

Oświadczenie autora pracy

Świadoma odpowiedzialności prawnej oświadczam, że niniejsza praca dyplomowa została

napisana przeze mnie samodzielnie i nie zawiera treści uzyskanych w sposób niezgodny z

obowiązującymi przepisami.

Oświadczam również, że przedstawiona praca nie była wcześniej przedmiotem procedur

związanych z uzyskaniem tytułu zawodowego w wyższej uczelni.

Oświadczam ponadto, że niniejsza wersja pracy jest identyczna z załączoną wersją

elektroniczną.

Data…………………..

Podpis autora pracy……………………………...

Streszczenie

Radon w środowisku człowieka

Praca ma na celu przedstawienie charakterystyki i właściwości radonu a następnie

opisanie metod prowadzących do redukcji gazu z budynków i podłoża.

Rozdział pierwszy zawiera wprowadzenie oraz cel i zakres pracy. W rozdziale drugim

przedstawiona została charakterystyka radonu, występowanie oraz wpływ na człowieka

środowisko. W kolejnym rozdziale przedstawiona została tematyka związana z

mechanizmami uwalniania gazu z podłoża i materiałów budowlanych a także źródła gazu w

budynkach. W rozdziale czwartym zawarte są informacje na temat dawek dopuszczalnych

radonu oraz norm. Następnie przedstawione zostały najczęściej stosowane techniki

wykrywania obecności gazu w podłożu i pomieszczeniach mieszkalnych. Drogi wnikania

radonu do budynku oraz metody stosowane do redukcji stężenia radonu w środowisku na

etapie projektowania i dla budynków istniejących.

Słowa kluczowe- radon, aktywność, metody zabezpieczania, budynki mieszkalna

Abstract

Radon in the human environment

Work is to present characteristics and properties of radon and then describe the

methods to reduce gas from the buildings and ground.

The first chapter contains an introduction and the purpose and scope of work.

In the second chapter was presented the characteristics of radon the appearance and impact on

human and environment. In the next chapter was presented subject which is associated with

mechanisms of gas release from the soil and building materials as well as the source of gas in

buildings. The fourth chapter contains information on maximum doses of radon and

standards. Then presents the most commonly used techniques for detecting the presence of

gas in the ground and living quarters. Routes of entry of radon into the buildings and methods

used to reduce radon in the environment at the design stage and the existing buildings.

Key words - radon, activity, security methods, residential buildings

Wstęp

1.1 Wprowadzenie

Ze względu na obecność wielu szkodliwych substancji w środowisku kładzie się

ogromny nacisk na prowadzenie działań mających na celu redukcję tych zagrożeń bądź

całkowite ich zwalczanie. Jednym z zagrożeń, które jest szczególnie niebezpieczne w

budynkach mieszkalnych, na którym skupiłam się w pracy jest gaz- radon. O jego

szkodliwości decydują cechy tj.:

promieniotwórczość, jest najdłużej żyjącym izotopem.

Właściwości te sprawiają, iż jest on najbardziej niebezpieczny spośród pierwiastków

promieniotwórczych i z łatwością może migrować z gleby i skał ku powierzchni oraz budynkom

mieszkalnym

Ważne jest aby mieszkańcy byli świadomi zagrożeń z jakimi mogą się spotkać w

przypadku budowy domu na danym terenie i sposobów, które mogą doprowadzić do

ograniczenia aktywności gazu, które w wielu przypadkach mogą w ogromnym stopniu

zmniejszyć przenikanie radonu. Badania wykonywane w celu wykrycia gazu w danym

podłożu dają nam możliwość poznania faktycznego stanu zagrożenia. Na tej podstawie można

już na etapie projektowania zaproponować metody zmniejszające bądź całkowicie

eliminujące przenikanie szkodliwej substancji do wnętrza budynku.

1.2 Cel i zakres pracy

Celem pracy jest przedstawienie problematyki zanieczyszczeń radonem- naturalnym

izotopem promieniotwórczym występującym w środowisku oraz metod mających na celu

obniżenie jego stężenia w budynkach mieszkalnych.

W pracy zostaną omówione następujące zagadnienia:

-Źródła gazu w budynkach

-Uwalnianie radonu z podłoża i materiałów budowlanych

-Normy i przepisy dotyczące dopuszczalnych dawek radonu

-Metody redukcji stężenia radonu w środowisku

-Badania kontrolne

-Drogi wnikania do budynku

-Sposoby ograniczania stężenia radonu.

II Co to jest radon?

2.1 Charakterystyka radonu.

Radon jest gazem szlachetnym, jako jedyny spośród nich wykazuje właściwości

promieniotwórcze, jednocześnie wywołuje największą naturalną promieniotwórczość. Radon

jest najdłużej żyjącym izotopem co powoduje, iż jest on najbardziej niebezpieczny spośród

pierwiastków promieniotwórczych, dzięki tej właściwości z łatwością może migrować z

gleby i skał ku powierzchni oraz budynkom mieszkalnym. Ponadto jest bezbarwny, niepalny,

bez zapachu i smaku, jest cięższy od powietrza, rozpuszcza się w rozpuszczalnikach

organicznych i wodzie dlatego też z łatwością przedostaje się przez warstwy geologiczne a w

konsekwencji przez glebę. W przyrodzie występuje w sposób naturalny jako bezpośredni

produkt rozpadu radu, którego źródłem są duże ilości uranu. Rad tworzy się na skutek

przemian promieniotwórczych z toru lub uranu, które są składnikami skał i minerałów. W

środowisku występują trzy szeregi promieniotwórcze. Pierwszy z nich to szereg torowy.

Szereg ten rozpoczyna się od izotopu toru. W wyniku wielu przemian tworzy się izotop

radonu Rn-220. Drugi szereg –uranowo- aktynowy zapoczątkowany jest izotopem uranu U-

235. Powstaje tu izotop radonu Rn-219, który w niewielkich ilościach obecny jest w

przyrodzie . Trzeci szereg nosi nazwę uranowo-radowego. Szereg przemian rozpoczyna się od

izotopu uranu U-238, w wyniku których tworzy się izotop radonu Rn-222. W związku z

odkryciem, iż radon toron i aktynon są izotopami radonu nazwę tą poszerzono na wszystkie

izotopy tego pierwiastka. Do tej pory poznano 33 izotopy tego pierwiastka o liczbach

masowych od 196 do 229, wszystkie wykazują właściwości promieniotwórcze. Większość z

nich została wytworzona w sposób sztuczny. W przyrodzie w sposób naturalny występują

tylko trzy izotopy radonu:

222

Rn -radon,

220

Rn -toron,

219

Rn –aktynon. Okres połowicznego

rozpadu radonu wynosi 3,8 dnia. Duże ilości gazu w atmosferze są wynikiem jego emisji z

gleby, gdzie jego stężenie jest bardzo wysokie i może sięgać nawet do kilku tysięcy Bekereli

na metr sześcienny.[1,2,6,10]

Bekerel jest to jednostka aktywności izotopu promieniotwórczego co oznacza jeden

rozpad izotopu promieniotwórczego w czasie jednej sekundy. Często w literaturze można się

spotkać z określeniem stężenie radonu co jest równoznaczne z terminem aktywność izotopu.

Aktywność możemy wyrażać masowo wówczas jest to aktywność właściwa masowa

w bekerelach na kilogram, bądź objętościowo i jest to stężenie właściwe objętościowe

wyrażone w bekerelach na metr sześcienny. [11]

Ważnym źródłem radonu mogą być także odpady antropogeniczne, które powstają na

skutek przeróbki materiałów budowlanych oraz surowców mineralnych wykonanych z

popiołów i żużli. Wielkość emisji gazu z gruntu jest uzależniona od warunków

atmosferycznych czyli ciśnienia, wilgotności, obecności pokrywy śnieżnej a także siły i

kierunku wiatru oraz od miejsca czyli od rodzaju gleby i geologii danego podłoża. Radon jest

przedmiotem zainteresowania geologów na świecie oraz w Polsce ze względu na obecność

ogromnych stężeń tego gazu w wodach uznawanych za lecznicze m.in. w Świeradowie i

Lądku Zdroju.[1,10]

Przeciętny Polak rocznie otrzymuje dawkę równoważną promieniowania około 3,5

mSv. Około 80% pochodzi z naturalnych źródeł, z czego blisko 1,5 mSv to promieniowanie

radonu[4]. Udział różnych źródeł promieniowania w średniej dawce rocznej przedstawiono

na (Rys.1)

diagnostyka medyczna

25,3%

radon 40,5%

promieniowanie
gamma 13,7%

promieniowanie
kosmiczne 8,6%

skażenia wewnętrzne
8,2%

awaria czarnobylska
0,4%

inne 0,3%

toron 3%

Rysunek 1. Udział różnych źródeł promieniowania w średniej dawce rocznej na jednego

mieszkańca Polski w 2007 roku.

2.2 Występowanie oraz wpływ na człowieka i środowisko

Największe ilości radonu znajdują się na obszarach górskich, przede wszystkim na

Przedgórzu Sudeckim oraz Sudetach a także w miejscach gdzie występują masywy

granitoidalne oraz skały metamorficzne. W Sudetach odkryto dotąd pięć złóż uranu średniej

wielkości w okolicach Kowar i Kletna. Ponadto odkryto tam wiele wypływów oraz ujęć wód

podziemnych o podwyższonym poziomie radonu, radu i uranu. Kolejnym obszarem o dużej

obecności tego gazu jest Górny Śląsk, głównie jego zagłębie węglowe gdzie występują skały

o podwyższonej kumulacji uranu oraz radu. O wzmożonej emisji radonu na tych obszarach

zadecydowały następujące cechy:

-są to skały bogate w związki alkaliczne a także bogate w krzemionkę, powstałe na skutek

przeobrażenia skał magmowych i osadowych

-na głębokościach nieprzekraczających 100-200 m p.p.t występują złoża uranu

-są to obszary o warunkach sprzyjających przemieszczaniu, o dużej ilości spękań oraz

deformacji tektonicznych, obecności wód podziemnych które ułatwiają przenoszenie

radonu.[12,13]

Rolę jaka odgrywają czynniki geologiczne w kształtowaniu się potencjału radonowego

w obrębie budynków mieszkalnych, przedstawia Rys.2- efekt programu badawczego:

"Georadon 8080, U.S. Geological Survey"

Fault- uskok, Cave- jaskinia, Limestone- wapień, Granite- granit, Cours Soil- warstwy gleby,

Glacial Deposits- osady polodowcowe, Low Radon Potential- niski potencjał radonowy

Medium Radon Potential- średni potencjał radonowy, High Radon Potential- wysoki

potencjał radonowy

Rysunek 2. Schemat pokazujący zagrożenie radonowe w środowisku. [10]

Low Radon
Potentiel

Radon P otentiel

High

Medium

Radon P otentiel

Granite

Limestone

Fault

Cours

Soil

Glacial

Deposits

Cave

Radon nie wpływa w sposób bezpośredni na organizm ludzki. Szkodliwe są produkty

rozpadu gazu. Łączą się z cząsteczkami pyłu w wyniku czego powstają aerozole

promieniotwórcze, które następnie przenikają do układu oddechowego. Związki te są

szczególnie niebezpieczne tylko w przypadku, gdy ich stężenie osiągnie kilka tysięcy bekereli

na 1m

Najbardziej narażone na to są budynki o dużym zapyleniu oraz wyrobiska górnicze.

W przyrodzie istnieje wiele pierwiastków promieniotwórczych, które negatywnie wpływają

na środowisko jednak radon został uznany za jeden z najbardziej niebezpiecznych. Wpływ na

to mają jego właściwości fizyczne. W związku z tym że jest to gaz może z łatwością

przemieszczać się z głębszych warstw gruntu oraz skał ku powierzchni terenu. Ponadto

pochodne radonu związane z pyłami osadzają się w płucach, błonach śluzowych co może

prowadzić do chorób nowotworowych. [2,8,10]

Średnie stężenie gazu w powietrzu na terenie Polski wynosi około 10 Bekereli na m

Jest to stężenie stosunkowo niskie i nie szkodliwe dla organizmu ludzkiego. Niska wartość

wynika z faktu, iż gaz jest rozwiewany przez wiatr, natomiast w budynkach mieszkalnych ze

względu na brak wiatru i możliwości rozwiania gazu stężenie jest nawet kilkaset wyższe i

wynosi od kilku do 1000 Bekereli na m

. W przypadku gruntu są to nieco inne wartości, na

ogół aktywność radu wynosi około 35 Bq/kg natomiast w Polsce jest to wartość oscylująca

wokół 26 Bq/kg. [3]

III

Źródła radonu w środowisku

3.1 Źródła gazu w budynkach

Głównym źródłem gazu w obiektach budowlanych jest grunt znajdujący się pod oraz

wokół budynków a także emisja radu znajdującego się w materiałach budowlanych, z których

wykonywane są obiekty. W mniejszym stopniu radon wnika również z wody, gazu ziemnego

oraz powietrza atmosferycznego (Tab.1). W sposób naturalny radon gromadzi się w gruncie o

określonej strukturze. Znaczna część materiałów budowlanych wykonywana jest na bazie skał

naturalnych dlatego też w ich strukturze obecny jest uran i tor a w konsekwencji radon co

wpływa na ich podwyższoną radioaktywność. (Tab.2)

Do materiałów tych możemy zaliczyć:

- żużle pomiedziowe

- fosfogipsy

- cementy z dodatkiem lotnych popiołów

- cement hutniczy

-spoiwa cementowo-popiołowe

-importowane płytki ceramiczne

[Dane na podstawie wyników uzyskanych w Laboratorium Ekspertyz Radiometrycznych

PAN w Krakowie od 1993r.]

Średnie stężenie gazu wynosi tu około 100 Bekereli na kg. (Tab.3)

Wybudowanie domu wymaga odkrycia wierzchniej warstwy gruntu i dotarcia do

głębszych formacji glebowych co przyczynia się do zwiększenia emisji radonu z głębszych

warstw gruntu. Ponadto tworzy się różnica ciśnień pomiędzy zewnętrzną a wewnętrzną

częścią budynku. Na skutek urządzeń klimatyzacyjnych, kanalizacyjnych, zsypów na śmieci

tworzy się pewnego rodzaju pompa ssąca, która zasysa radon z pomieszczeń posadowionych

niżej oraz z gruntu - jest to tzw.„efekt kominowy”. Kolejną przyczyną obecności gazu jest

podciśnienie wywołane różnicą temperatur wewnątrz i na zewnątrz budynku, które wysysa

gaz obecny w materiałach budowlanych. Stężenie gazu w budynkach zależy od obecności

szczelin w strukturze fundamentu, od pęknięć w wylewkach betonowych, od obecności luk i

szpar w konstrukcji budynku, pęknięć ścian, które są w bezpośrednim kontakcie z gruntem

oraz nieszczelności wokół rur kanalizacyjnych. Kolejną bardzo ważną przyczyną jest

struktura geologiczna podłoża przez co należy rozumieć obecność szczelin, uskoków

tektonicznych, jaskiń, które stanowią idealną drogę migracji gazu z głębszych struktur. Istotna

rolę odgrywa również przepuszczalność gruntu, uziarnienie oraz szczelność budynku. Im

większa przepuszczalność i grunt mniej spoisty tym łatwiejsze przenikanie radonu. Znaczenie

ma także siła źródła radonowego czyli poziom stężenia radu i uranu w danej formacji

geologicznej oraz wentylacja budynku, w szczególności to jak często wietrzymy

pomieszczenia, czy śpimy z uchylonymi oknami- wpływa to radykalnie na obniżenie stężenia.

Ważną rzeczą jest również pora roku. W okresie letnim na skutek wyższej temperatury

wydzielanie radonu z gruntu jest obniżone natomiast w zimie sytuacja jest odwrotna

ponieważ tworzą się strefy większego wydzielania. Źródłem radonu w mieszkaniu jest

również woda, przede wszystkim w łazience oraz w kuchni jednakże w mniejszym stopniu.

Wynika to z faktu, iż podczas podgrzewania wody ma miejsce proces degazyfikacji radonu i

w konsekwencji emisja dużych ilości gazu do pomieszczenia. [8]

Tabela 1. Źródła radonu w budynkach [8]

Źródło radonu

podłoże gruntowe

77,9

Materiały budowlane

12,0

Powietrze atmosferyczne (zewnętrzne)

9,3

Gaz ziemny

0,6

Woda

0,2

Tabela 2. Średnie stężenie Ra-226 i Ra-228 w skałach . [11]

Tabela 3. Średnie stężenie radu w materiałach budowlanych, [11]

Materiał

Ra-226 [Bq/kg]

Drewno

1,2

Beton, pustak cementowy

15-61

Cegła

Pustak PGS

Pustak ceramiczny

Pustak żużlowo- pyłowy

40-100

Cegła z domieszką popiołu węglowego

Gips

0,4-10,0

Fosfogips

80-160

Wełna mineralna

12-40

Rodzaj surowca

Stężenie Ra-226 [Bq/kg]

Stężenie Ra-228 [Bq/kg]

średnia wartość

zakres stężeń

średnia wartość

zakres stężeń

Skały magmowe

Sjenit

692

4- 8930

2-3560

Dioryt

1-285

2-429

Granit

1-372

111

0,4-1025

Bazalt

0,4-41

0,2-36

Gabro

0,1-71

0,1-61

Skały osadowe

Węgiel

Wapień

0,4-223

0-45

Piaskowiec

Ił, iłołupek

14-198

8-223

Skały metamorficzne

Gnejs

1-1835

0,4-421

Łupek

1-657

0,4-368

3.2 Uwalnianie radonu z podłoża i materiałów budowlanych

W procesie uwalniania radonu z gruntu do powietrza atmosferycznego lub wnętrza

budynku można wyróżnić trzy etapy:

Pierwszy z nich nosi nazwę emanacji. Etap ten polega na wydostawaniu się cząstek

radonu z ziaren gruntu i skał, które mogą być składnikami materiałów budowlanych, do

przestrzeni miedzyziarnowej. Drugi etap to transport. Polega on na migracji uwolnionego

radonu w przestrzeniach międzyziarnowych wypełnionych gazem, wodą lub powietrzem

gruntowym. Transport zachodzi głównie poprzez dyfuzję na skutek różnicy stężeń lub

poprzez konwekcję na skutek różnicy ciśnień. Transport radonu do powietrza

atmosferycznego może przebiegać bezpośrednio bądź pośrednio z fazą przejścia gazu przez

wodę. Trzeci i ostatni etap to ekshalacja. Związany jest on z uwalnianiem radonu z gruntu do

powietrza w przyziemnej warstwie atmosfery lub uwalnianiem radonu z materiałów

budowlanych do powietrza wewnątrz budynku.

Analizując transport gazu w gruntach należy zwrócić uwagę na wiele parametrów

fizycznych gruntu. Do najważniejszych należy przepuszczalność gruntu dla gazu i cieczy.

Parametr ten zależy od:

- porowatości całkowitej oraz porowatości efektywnej podłoża gruntowego czyli wielkość

porów, ich kształt, oraz objętość porów biorąca udział w filtracji,

- tekstury i struktury gruntu, przez co należy rozumieć kształt, wielkość cząstek gruntu a także

ich ułożenie,

- jednorodności uziarnienia,

- stopnia zagęszczenia i uwilgotnienia.

Mówiąc o migracji gazu w podłożu gruntowym należy tez pamiętać o czynnikach

wpływających na tempo migracji tj.: temperaturze, czasie połowicznego rozpadu,

rozmieszczeniu atomów radu w gruncie. Radon rozpuszcza się w wodzie dlatego też może

przemieszczać się z wodami gruntowymi na znaczne odległości. Na szybkość ekshalacji i

dyfuzji gazu z gruntu do przyziemnej warstwy atmosfery mają wpływ czynniki

meteorologiczne tj. opad, mróz, zmiana ciśnienia atmosferycznego. Gdy parametry te

wzrosną tempo ekshalacji radonu zmaleje.

Rysunek 4. Schemat uwalniania radonu z cząsteczki gruntu lub materiałów budowlanych do
powietrza.

ziarno

pory gruntowe

rad

emanacja

transport

Ekshalacja do powietrza
atmosferycznego

IV Normy i przepisy dotyczące dopuszczalnych dawek

radonu

Dopiero kilkanaście lat temu naukowcy doszli do wniosku że promieniotwórczy gaz-

radon przedostaje się do budynków. Migruje on z gleby poprzez różne szczeliny w posadzce,

w ławach fundamentowych, a także wydziela się ze ścian, wody oraz gazu ziemnego.

Ze względu na fakt iż większość naszego czasu bo około 80% spędzamy w pomieszczeniach,

kumulujący się radon może stanowić ogromne zagrożenie dla zdrowia ludzkiego. W celu jak

największej ochrony przed szkodliwym promieniowaniem wprowadzono szereg norm w

których określone są dopuszczalne dawki związków promieniotwórczych obecnych w

materiałach budowlanych. [8]

Na mocy zarządzenia prezesa państwowej agencji atomistyki z dnia 7 lipca 1995r.

średnie roczne wartości stężenia

222

Ra w pomieszczeniach przeznaczonych do przebywania

ludzi nie mogą przekraczać:

-w przypadku budynków, które zostały wybudowane lub oddane do użytku przed 1 stycznia

1998 r. stężenie to nie może przekraczać 400 Bq/m

- natomiast jeśli budynek został oddany do użytku po 1 stycznia 1998r wówczas stężenie nie

może przekraczać 200 Bq/m

Zaostrzenie normy po 1 stycznia 1998 roku było wówczas zgodne z wymogami Unii

Europejskiej a także zgodne z wartościami obowiązującymi w wielu państwach.

Rozporządzenie to pociągało za sobą konieczność wykonania badań na podstawie których

określano które domy są pod wpływem zbyt dużego promieniowania.

Na mocy rozporządzenia rady ministrów z dnia 3 grudnia 2002r.” W sprawie

wymagań dotyczących zawartości naturalnych izotopów promieniotwórczych w surowcach i

materiałach stosowanych w budynkach przeznaczonych na pobyt ludzi i inwentarza żywego,

a także w odpadach przemysłowych stosowanych w budownictwie oraz kontroli zawartości

tych izotopów zawartość pierwiastków promieniotwórczych klasyfikuje się na podstawie

dwóch wskaźników. Pierwszy z nich to wskaźnik f

, mówi on o zawartości wszystkich

izotopów promieniotwórczych w danym materiale, drugi wskaźnik f

wskazuje zawartość

radu

266

Ra. Ustawa w sposób bardzo szczegółowy określa wartości tych wskaźników, w

zależności od wykorzystania danego budynku lub materiału budowlanego. W związku z tym

wskaźniki aktywności f

i f

mogą być wyższe najwyżej o 20% wartości:

1) f

= 1 i f

= 200 Bq/kg, gdy mowa jest o surowcach i materiałach budowlanych

wykorzystywanych w budynkach mieszkalnych oraz w budynkach do pobytu inwentarza

żywego;

2) f, = 2 i f

= 400 Bq/kg, jeśli mówimy o odpadach przemysłowych, z których powstają

obiekty naziemne na obszarach zabudowanych oraz obszarach na których planowana jest

zabudowa oraz odpadach wykorzystywanych do niwelacji tego terenu;

3) f

= 3,5 i f

= 1000 Bq/kg jeśli mówimy o odpadach przemysłowych, z których powstają

obiekty naziemne, niewymienionych w pkt.2 oraz wykorzystywanych do niwelacji terenu

również niewymienionych w punkcie 2;

4) f

= 7 i f

= 2000 Bq/kg ,jeśli mówimy o odpadach przemysłowych wykorzystywanych w

podziemnych częściach budynków, wymienionych w punkcie 3, a także w budowlach

podziemnych ( tunele kolejowe, drogowe), z wyjątkiem odpadów przemysłowych które

wykorzystuje się w wyrobiskach górniczych.[8,9]

Przy wykorzystywaniu odpadów przemysłowych wymienionych w pkt.2 i 3 do

niwelacji terenów, budowy dróg, do budowy obiektów sportowych i rekreacyjnych w

przypadku, gdy wskaźnikif

i f

spełniają normy, zapewnia się zmniejszenie mocy dawki

pochłoniętej do wartości nieprzekraczającej 0,3 (uGy/h),wartość ta odnosi się do 1m nad

powierzchnią budynku lub drogi, wykorzystując do tego celu np. dodatkową warstwę innego

materiału.[16,17]

Grey jest jednostką dawki pochłoniętej, która oznacza ilość energii promieniowania

która wydzielana jest w jednostce masowej materii.

1Gy=1 J/kg [2]

W poniższej tabeli przedstawione są dopuszczalne stężenia radonu w niektórych państwach

Europy.(Tab.4)

Tabela 4. Przykładowe dopuszczalne stężenia radonu [Bq/m

] ,[11,14]

Państwo

Dopuszczalne

stężenie

radonu

[Bq/m

] w budynkach istniejących

Dopuszczalne stężenie radonu [Bq/m

] w

budynkach w trakcie budowy

Kanada

750

Szwecja

400

140

Finlandia

400

200

Niemcy

250

Wielka Brytania

200

Polska

400

200

Irlandia

250

Czechy

400

200

Rysunek 5 Stężenie Rn222 w powietrzu na terenie Polski [ Instytut Meteorologii i
Gospodarki Wodnej ]

V Metody redukcji

stężenia radonu w środowisku

5.1 Badania kontrolne

Badania te maja na celu kontrolę potencjału radonowego na danym terenie,

wykonywane są w wielu krajach przed rozpoczęciem budowy. Mierzy się wówczas stężenie

naturalnych izotopów w danym podłożu, przepuszczalność gruntu, stężenie radonu w gruncie

oraz ekshalacje gazu z ziemi. Badania są bardzo ważne ze względu na możliwość wystąpienia

nawet na najmniejszym obszarze warunków sprzyjających emisji radonu do budynku czego

konsekwencją jest jego wysokie stężenie w pomieszczeniu.

Na działce o powierzchni 600 m

zaleca się wykonanie od 4 do 6 pomiarów

przepuszczalności gruntu oraz stężenia radonu. Pomiar wykonywany jest za pomocą

odpowiedniej sondy umieszczonej na głębokości od 80 do 100cm pod powierzchnią terenu.

Po odpowiednim umieszczeniu sondy pobierana jest próbka powietrza glebowego. Na

podstawie uzyskanego wyniku podejmowana jest decyzja o wstrzymaniu bądź rozpoczęciu

budowy oraz wybierana jest odpowiednia technologia. Pomiary stężenia w pomieszczeniach

są prostsze i tańsze.

Do najczęściej stosowanych metod pomiaru stężenia należą:

-detektor cząstek alfa- jest to płytka zbudowana z masy plastycznej, pozostawia się ją w

badanym pomieszczeniu na 12 miesięcy. Rozpad alfa radonu charakteryzuje się energicznym

przebiegiem. Świadczą o tym zostawiane ślady, widoczne pod mikroskopem po umieszczeniu

płytki w kwasie. Mając obraz z pod mikroskopu można policzyć ilość śladów i ustalić ilość

rozpadów alfa w danym pomieszczeniu.

-absorpcja na węglu aktywnym – metoda ta polega na umieszczeniu otwartej puszki z

węglem aktywnym i pozostawieniu jej w budynku. Węgiel zaabsorbuje część radonu w

puszce, po 3-7 dniach zakłada się pokrywę na puszkę i wysyła pojemnik do analizy

laboratoryjnej. W laboratorium próbka jest otwierana i na podstawie pomiaru promieniowania

gamma, które emitują pochodne radonu podczas rozpadu określa się aktywność próbki

W przypadku gdy zależy nam na uzyskaniu wyników dotyczących średniej rocznej

wartości stężenia gazu w budynku, ważną rzeczą jest to aby pomiary były prowadzone w

zimnych porach roku ze względu na fakt, iż są one wtedy ogrzewane. Jest to szczególnie

ważne gdy badania prowadzone są w domach z naturalnym systemem wentylacji, ponieważ w

okresie letnim system wentylacyjny jest trudny do skontrolowania oraz istnieje możliwości

przenikania radonu poprzez grunt.

Podczas prowadzenia badań należy zwrócić uwagę na sprawność systemu

wentylacyjnego. W szczególności należy sprawdzić czy przewody wentylacyjne są czyste i

drożne, czy wentylatory prawidłowo działają, czy czerpnie i wyrzutnie powietrza są

prawidłowo otwarte. Zaleca się aby pomiary prowadzone były w dwóch pomieszczeniach z

wyjątkiem kuchni i łazienki. Gdy dom posiada kilka kondygnacji zaleca się jeden pomiar na

każdym piętrze. W celu określenia średniej rocznej wartości stężenia pomiary powinny być

prowadzone dłużej niż 2 miesiące, natomiast jeśli wyniki potrzebne są w krótszym czasie

wówczas pomiary prowadzone są przez 48 godzin w sposób ciągły a wyniki notowane są co

60 minut. [15]

Jeśli istnieje taka konieczność pomiary mające na celu sprawdzenie czy stężenie w

pomieszczeniu nie przekracza 200 Bq/m

można przeprowadzić poza sezonem grzewczym.

Jednakże budynek ten musi być zaopatrzony w mechaniczną wentylację i jest niezamieszkały.

Ponadto jeżeli znajduję się na gruntach łatwo przepuszczalnych dla powietrza badania należy

powtórzyć w okresie grzewczym.

Badania dotyczące ekshalacji radonu z podłoża i jego stężenia w gruncie prowadzone

są przez Laboratorium Promieniotwórczości Naturalnej od 2003r. na poletku pomiarowym na

terenie Instytutu Fizyki Jądrowej w Krakowie. Dotychczas prowadzone badania wykazały, iż

stężenie radonu jest zmienne w zależności od pory dnia i sezonu. Dlatego tez Laboratorium

opracowało specjalny przyrząd do pomiaru stężenia radonu, który może rejestrować wyniki

co 4 godziny.[5,9]

5.2 Drogi wnikania do budynku

Problem wnikania gazu do budynków oraz określenia jego stężenia jest niezwykle

trudny. Radon przenika z gruntu do wnętrza budynku przez mikroszczeliny w fundamentach

na zasadzie dyfuzji oraz efektu kominowego. Szczególnie narażone na to są budynki

niepodpiwniczone, wówczas radon przenika bezpośrednio do pomieszczeń mieszkalnych.

Ciepłe powietrze unoszące się w pomieszczeniach działa jak pompa, która zasysa radon ze

ścian, niższych kondygnacji oraz podłoża. Typowymi miejscami przez które wnika radon są

szczeliny w fundamentach, spękania w ścianach, połączenia konstrukcyjne.(Rys.6) Około

10% powierzchni kraju to tereny wysokiego ryzyka. Są to obszary o podłożu pegmatytowym,

łupkowym oraz granitowym, czyli tereny południowe, południowo-zachodnie i południowo-

wschodnie. Stężenie radonu na tych terenach przekracza 50 Bq/m

. Zaleca się tam

budownictwo „radon safe”.

1,4-szczeliny w ścianach 2,6- szczeliny w podłożu 3- złącza konstrukcyjne

5- woda 7- rury kanalizacyjne

Rysunek 6 drogi wnikania radonu do budynku, [19]

W celu osiągnięcia maksymalnego bezpieczeństwa radonowego przed rozpoczęciem

robót budowlanych należy określić potencjał radonowy. Potencjał wynika z zależności

stężenia gazu w gruncie oraz przepuszczalności gruntu.

Pierwszym ważnym punktem w osiągnięciu bezpieczeństwa radonowego jest

lokalizacja obiektu czyli wybór odpowiedniego terenu pod budowę. W ramach doboru

lokalizacji należy określić:

- budowę geologiczną podłoża, tektonikę, właściwości fizyczne i chemiczne gruntu, narażenie

gruntu na procesy wietrzenia i erozji

- stężenie izotopów promieniotwórczych

-stężenie gazu w powietrzu gruntowym

-intensywność ekshalacji radonu

- parametry meteorologiczne

-głębokość podpiwniczenia, wentylację w budynku, skład materiałów budowlanych

Należy również zbadać teren pod kątem obecności gazociągów, rurociągów, przewodów

elektrycznych. Na podstawie powyższych danych należy ocenić czy teren może być

wykorzystany pod budowę lub ewentualnie zalecić odpowiednie zabiegi zabezpieczające

przed nadmiernym promieniowaniem.

Drugim elementem kontroli jest sprawdzenie wyrobów budowlanych pod kątem

obecności w nich naturalnych izotopów promieniotwórczych a następnie określenie

zgodności ze wskaźnikami aktywności. Po określeniu tych parametrów należy ocenić czy

dany wyrób może być wykorzystany i w jakim celu.

Kolejnym ważnym punktem jest uszczelnienie fundamentów czyli zabezpieczenie

wszelkich pęknięć oraz szczelin dylatacyjnych, zastosowanie w tym celu specjalnych

materiałów izolacyjnych oraz doszczelnienie budynków istniejących oraz w trakcie

wznoszenia.

Istotnym elementem w ochronie radonowej jest wietrzenie pomieszczeń. Ważną

rzeczą jest wykonywanie wentylacji w przestrzeniach powietrznych wokół fundamentów

5.3 Sposoby ograniczania stężenia radonu w budynkach

Metod mających na celu ograniczenie stężenia radonu w budynku jest wiele. Polegają

one na odpowiedniej konstrukcji fundamentu oraz odpowiednim zaizolowaniu; podwyższaniu

ciśnienia w części mieszkalnej budynku; obniżaniu ciśnienia w powietrzu gruntowym pod

fundamentem; a także stosowaniu odpowiedniej wentylacji i wprowadzaniu depresji

podłogowej.

Metody te należy podzielić na te które stosujemy już na etapie projektowania obiektu,

oraz na metody stosowane dla budynków istniejących [7]

5.3.1 Metody na etapie projektowania budynku

Do metod stosowanych na etapie projektowana zaliczyć możemy zabiegi

zabezpieczające polegające na:

- wykonywaniu grubej, szczelnej płyty fundamentowej, wentylacji wokół niej oraz częściowej

wymianie gruntu wokół fundamentów

- konstrukcji specjalnych płyt fundamentowych o wzmacnianych krawędziach, metoda ta

zapobiega przed swobodnym wnikaniem radonu przez połączenia pomiędzy płyta i ścianą,

fundamenty tego typu zazwyczaj wykonywane są monolitycznie i jednocześnie spełniają

funkcje podłogi w piwnicy, (Rys.8)

- uszczelnianiu fundamentów i systemie wentylacji; metoda ta polega na zainstalowaniu

systemu rur przed wylaniem fundament a następnie ułożeniu mat izolacyjnych wykonanych

ze specjalnych materiałów(Rys.7). Zastosowanie izolacji w części podziemnej budynku ma na

celu uszczelnienie otworów, pęknięć w stropach, ścianach, fundamentach, szczelin

powstałych w miejscach połączenia elementów konstrukcyjnych dzięki czemu zmniejsza się

ilość radonu przenikającego do wnętrza budynku. Przy doborze wentylacji w budynku należy

się kierować jego konstrukcją, liczbą kondygnacji a także budową i rozmieszczeniem ciągów

komunikacyjnych w obiekcie. Przede wszystkim należy zwrócić uwagę na pomieszczenia

które są bezpośrednio połączone z piwnicą lub mające kontakt z podłożem Obecnie

wykorzystuje się do tego celu następujące materiały:

- geomembrany z polietylenu (PE) np.

„

Junifol-HDPE

”

, z polichlorku winyli (PVC) o

grubości 3mm

- wszelkiego rodzaju lepiki, papy, masy o właściwościach przeciwwilgociowych i

przeciwwodnych

- farby hydrofibizujące i wyprawy

- zaprawy bezskurczowe i ekspansywne masy uszczelniające

- folie z polietylenu o grubości 3mm, wykonywane w procesie walcowania i odporne na

promieniowanie UV9

-samoprzylepne folie bitumiczne, grube powłoki bitumiczne, szkło piankowe

-mineralne zaprawy hydroizolacyjne

- papy BIKUTOP Swisspor

- Fundament Antyradon Szybki Profil SBS Icopal

- ciepła płyta fundamentowa

- bardzo skuteczna folia bitumiczna, samoprzylepna na zimno Bikuplan KSK firmy Koester

oraz gruba powłoka bitumiczna z tworzywa sztucznego modyfikowanego Deuxan 2K

Ważne jest również to aby przepusty prowadzące media ( rury kanalizacyjne, linie

telefoniczne, przewody gazowe) do budynków wykonane były z odpowiednią starannością

aby ewentualne nieszczelności nie były drogą wnikania radonu.[6,8]

Rysunek 7 Płyta stropowa z systemem wentylacyjnym[ LER PAN w Krakowie]

W przypadku domów jednorodzinnych podpiwniczonych problem przenikania

szkodliwego radonu jest większy ze względu na dużą powierzchnię kontaktującą się z

podłożem gruntowym, a także od rodzaju fundamentu (Rys. 8). Fundamenty pierwszego typu

są bardziej narażone na przenikanie ze względu na obecność prześwitów pomiędzy ścianami

nośnymi a płytą fundamentową. Dlatego też zaleca się konstrukcję fundamentów ze

wzmocnionymi krawędziami-2 typu.

Rysunek 8 Domy podpiwniczone a) konstrukcja fundamentu 1 typu- bez wzmocnień

b) konstrukcja fundamentu 2 typu- ze wzmacnianymi krawędziami [6]

Biorąc pod uwagę domy niepodpiwniczone fundamenty budowane są z

pozostawieniem luki między podłogą domu a gruntem –fundament typu 3 lub w postaci płyty

monolitycznej-typ 4 (Rys.9). Luka pomiędzy gruntem a podłogą budynku pozwala na

wykonanie tam odpowiedniej wentylacji mającej na celu zmniejszenie ilości radonu

przenikającego do wnętrza. Fundament typu 4 to inaczej monolityczna płyta posadowiona na

gruncie. Jeśli chodzi o pełnioną funkcję to odpowiada on fundamentowi typu 2. Jedyną

różnicą jest sposób izolacji krawędzi płyt.

Opisane powyżej 4 typy fundamentów są charakterystyczne dla budownictwa

szwedzkiego.

Rysunek 9. Domy niepodpiwniczone, a) fundament typu 3, b)fundament typu 4, [6]

5.3.2 Metody dla budynków istniejących

W przypadku budynków już istniejących do metod redukcji można zaliczyć:

- wymianę gruntu wokół budynku czyli usunięcie źródła gazu, (Rys.10)

Rysunek 10. Wymiana gruntu przy budynku.1-geomembrana,2-wymieniony grunt, 3-

drenaż,4- materiał wypełniający i ochraniający przed podsiąkaniem kapilarnym, 5-miernik

ciśnienia [9]

- usuniecie dróg wnikania gazu poprzez uszczelnienie instalacji, zlikwidowanie

nieszczelności w ścianach fundamentach i podłogach, wyrównanie ciśnień powietrza

wewnątrz i na zewnątrz budynku,

Rysunek 11. Doszczelnianie i izolacja szpar. 1-żywica epoksydowa, 2-rowek ze składnikiem

doszczelniającym, 3-ewentualnie izolacja powierzchniowa

-usunięciu radonu z budynku poprzez podwyższenie ciśnienia za pomocą instalacji nawiewnej

z poddasza, instalacja ta wytwarza w budynku nadciśnienie przez co zmniejsza się

intensywność efektu kominowego ponadto wprowadzenie powietrza z zewnątrz chroni przed

zasysaniem radonu z gruntu,

-wentylację przestrzeni podpodłogowej, technika ta pozwala na usunięcie radonu który

przeniknął już z podłoża i zabezpieczeniu przed jego dalszym wnikaniem do wyższych

kondygnacji budynku,

-depresję podpodłogową, metoda ta należy do najskuteczniejszych w walce z redukcją

stężenia radonu; w przypadku stężeń przekraczających 700 Bq/m

jest jedyną skuteczną

metodą; depresja jest to wgłębienie w formie studzienki w piwnicy bądź w gruncie pod

budynkiem, studzienka musi być zaopatrzona w wentylator który wytwarza podciśnienie i

odprowadza powietrze poza obszar obiektu. Pułapka ta umożliwia usunięcie radonu zanim

zdąży przeniknąć do budynku. (Rys. 12)

Rysunek 12. Schemat studni radonowej. 1-rura perforowana,(średnica 40-100 cm), 2-

wentylator, 3-izolacja, 4-komora ssawna, 5-pokrywa, 6-przewód odprowadzający [17]

- wysysanie gazu z pod płyty fundamentowej przy użyciu odpowiedniej instalacji; największy

wpływ na zawartość radonu w powietrzu wysysanym przez instalację ma konstrukcja

budynku, cechy gruntu a także stężenie gazu w powietrzu gruntowym. Mówiąc o konstrukcji

budynku należy zwrócić uwagę na stan i jakość elementów na których posadowiony jest

obiekt. Metoda wysysania powietrza jest najbardziej efektywna w przypadku gdy nie ma litej,

betonowej płyty pod budynkiem. Jeśli taka płyta występuje wysysanie prowadzone jest

poprzez szczeliny, pęknięcia, szpary w fundamencie a także poprzez miejsca wpustów

elementów instalacji np. rur.

Rys.14 System wentylacji mechanicznej [17]

- system mający na celu wytworzenie tzw. poduszki powietrznej pod budynkiem poprzez

podwyższenie ciśnienia powietrza w gruncie bezpośrednio przylegającym do płyty

fundamentowej, na skutek wpompowania powietrza wewnętrznego do warstwy drenażowej

(Rys.15)

Rysunek 15 Schemat poduszki powietrznej 1-powietrze zasysane do układu 2- dystrybucja

ciśnienia pod fundamentem [6]

Metody opisane powyżej są bardzo skuteczne w walce z radonem jednakże

różnorodność konstrukcyjna zarówno nowych domów jak i starych jest tak duża że wywołuje

problemy z doborem odpowiedniej metody przez co efektywność tych metod nie jest

najwyższa.

W sytuacji gdy podwyższona zawartość radonu w powietrzu wewnętrznym budynku

jest wywołana emisją z materiałów budowlanych wówczas najczęstszą metodą ograniczenia

w tej sytuacji jest podwyższenie stopnia wentylacji poprzez np.:

- czyszczenie, udrażnianie konserwację istniejącego systemu wentylacyjnego

- wprowadzanie systemu mechanicznej wentylacji wywiewnej i nawiewnej

- stosowanie powłok izolacyjnych na materiałach najbardziej radioaktywnych

- usuwanie materiałów emitujących radon

VI Podsumowanie i wnioski

dokonaniu

przeglądu

literaturowego

został

przedstawiony

problem

zanieczyszczenia radonem- gazem promieniotwórczym, a następnie zaproponowane zostały

metody zapobiegania wysokiemu stężeniu radonu w budynkach istniejących i na etapie

projektowania.

Radon jest związkiem, który ulega przemianie promieniotwórczej w konsekwencji

czego powstają promieniotwórcze produkty rozpadu. Podczas wdychania mogą osadzać się w

oskrzelach i wywoływać szereg chorób. Dlatego też tak ważna jest ochrona radonowa

naszych domów. Przenikanie gazu do budynku w największym stopniu następuje przez

podłoże gruntowe, ale również przez rury kanalizacyjne, nieszczelności na złączach

fundamentu ze ścianą, szczeliny w ścianach i fundamentach. Intensywność tego procesu w

dużym stopniu zależy od rodzaju podłoża i izolowania budynku od podłoża..

W zależności od rejonu aktywność gazu może być wyższa bądź niższa. Na podstawie

badań i obserwacji przeprowadzonych przez jednostki badawcze obszarami o najwyższym

zagrożeniu radonowym są tereny górskie oraz wyżynne. Przede wszystkim Sudety,

Przedgórze Sudeckie oraz Górny Śląsk. Stężenie radonu w glebie waha się tam w granicach

20-60 Bq/kg. Decyduje o tym ukształtowanie terenu m.in. obecność w ich sąsiedztwie

szczelin skalnych, uskoków tektonicznych. Poprzez obecność tych struktur migracja gazu jest

ułatwiona, wówczas na powierzchnie a w konsekwencji do budynków mieszkalnych przenika

większa ilość gazu

Zatem przed przystąpieniem do budowy obiektu mieszkalnego ważne jest zbadanie

terenu pod kątem kontroli potencjału radonowego i na tej podstawie zaproponowanie

odpowiednich metod redukcji.

W przypadku istniejących już domów najczęściej wykonywaną metodą jest wymiana

gruntu wokół obiektu natomiast w przypadku bardzo wysokich stężeń w pomieszczeniach

mieszkalnych (przekraczających 700 Bq/m

) najbardziej efektywną i jedyną skuteczną

metodą jest tzw. studnia radonowa. Studzienka musi być zaopatrzona w wentylator który

wytwarza podciśnienie i odprowadza powietrze poza obszar obiektu. Pułapka ta umożliwia

usunięcie radonu zanim zdąży przeniknąć do budynku.

Jeżeli natomiast można dokonać wyboru metody na etapie projektowania budynku

zazwyczaj wykonuje się wzmacniane płyty fundamentowe, uszczelnienia z geomembran oraz

wentylację fundamentów. Wówczas metody te mogą przynieść bardzo wysoką skuteczność

zmniejszając stężenie gazu do minimum.

VII Literatura

[1]

Andrews J.E., P.Briblecombe B., .Jickells T.D, Liss P.S. : Wprowadzenie do chemii

środowiska, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa

[2]

Biernacka M., Isajenko K., Lipiński P., Pietrzak-Flis Z., 2005 Radiologiczny Atlas

Polski

[3]

Biernacka M., Lipiński P., Sosińska A. ,Warszawa 2004, Ocena skażeń

promieniotwórczych gleby oraz tła promieniowania gamma w Polsce w latach 1988-

2001,Bbiblioteka monitoringu środowiska

[4]

Cothern C.R., Smith J. E. Environmental Radon Plenum Press, New York and

London

[5]

Haber R., Igielski A. ,Kozak K, Mazur J., Zdziarski T., Kraków 2005, Automatyczny

przyrząd do pomiaru ekshalacji radonu z gleby

[6]

Korzeniowska-Rejmer Elżbieta, Radon w gruncie i techniki redukcji jego stężenia w

obiektach budowlanych, 2008,Czasopismo Techniczne ,Wydawnictwo Politechniki

Krakowskiej

[7]

Kozak K., Techniki redukcji stężenia radonu w budynkach, Zielona planeta 11/12

2008

[8]

Kozak Krzysztof, Śmiałek Anna, Radon- jak się przed nim chronić, Murator 12/2009

[9]

Kozak K., Mazur J. „Pomiary radonu w budynkach”, Zielona planeta 11/12 2008

[10] Pawuła Andrzej , Zakopane, 22 - 26 września, 1997,Przyczynek do geologii radonu,

Uniwersytet im. A. Mickiewicza w Poznaniu, Instytut Geologii

Materiały konferencyjne Polskiego Towarzystwa Badań Radiacyjnych im. Marii

Skłodowskiej-Curie,

[11]

Plewa Maria, Plewa Stanisław, Radon w środowisku naturalnym i jego migracja do

budynków mieszkalnych, 1999 Wydawnictwo Oddziału Polskiej Akademii Nauk

Kraków

[12]

Przylibski Tadeusz Andrzej, Kraków 2005, Budowa geologiczna Sudetów jako

przyczyna występowania wzmożonej emisji radonu do atmosfery

[13] Przylibski T. A. Radon w środowisku Dolnego Śląska , Zielona planeta 11/12 2008

[14] Turło Józefina, Czy radon w naszych domach stanowi zagrożenie?, Białystok 1999

[15]

Zagórski Zbigniew P., Bać się Radonu?, Wiedza i Życie nr.8/1997

Ustawy

[16] Rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 2 stycznia 2007 r. w sprawie wymagań

dotyczących zawartości naturalnych izotopów promieniotwórczych potasu K-40, radu

Ra-226, i toru Th-228, w surowcach i materiałach stosowanych w budynkach

przeznaczonych na pobyt ludzi i inwentarza żywego, a także w odpadach

przemysłowych stosowanyc-h w budownictwie, oraz kontroli zawartości tych

izotopów.

[17] Ustawa z dnia 29 listoprada 2000r.Prawo atomowe.

[18] Państwowy Instytut Geologiczny, Geologia Środowiskowa, Promieniowanie

całkowite( strona internetowa inst. Geol.)

[19]

Strona internetowa: www.budnet.pl

Wyrażam zgodę na udostępnienie mojej pracy w czytelniach Biblioteki SGGW

……………………………………