Eötvös Loránd Tudományegyetem

Természettudományi Kar

Környezettudományi Centrum

RADONPOTENCIÁL BECSLÉS

MÓDSZEREINEK ÖSSZEHASONLÍTÁSA

VASADON SZAKDOLGOZAT

Készítette:

VÁRADI ESZTER

KÖRNYEZETTAN ALAPSZAKOS HALLGATÓ

Témavezetı:

DR. HORVÁTH ÁKOS

egyetemi docens

ELTE Atomfizikai Tanszék

Budapest

2013.

1

Tartalomjegyzék

1. Bevezetés ...................................................................................................................... 3

2. A radon környezeti fontossága ..................................................................................... 3

2.1. A természetes radioaktivitás .................................................................................. 3

2.2. A radon elıfordulása a természetben..................................................................... 4

2.2.1. Radon a vizekben............................................................................................ 5

2.2.2. Radon a talajokban.......................................................................................... 5

2.2.3. Radon a levegıben.......................................................................................... 6

3. A radonpotenciál........................................................................................................... 6

3.1. A radon egészségügyi fontossága .......................................................................... 6

3.2. A radonpotenciál fogalma...................................................................................... 7

3.3. Eddigi radonpotenciál vizsgálatok......................................................................... 8

4. A mérési módszerek áttekintése ................................................................................... 9

4.1. Vizek radontartalmának meghatározása ................................................................ 9

4.1.1. A folyadékszcintillációs méréstechnika.......................................................... 9

4.1.2. TriCarb 1000 TR mőködése ........................................................................... 9

4.1.3. Vízben oldott radontartalom meghatározása ................................................ 10

4.2. Talajok radioaktivásának mérése gamma-spektroszkópiával.............................. 10

4.2.1. HPGe detektor............................................................................................... 10

4.2.2. A spektrum kiértékelése................................................................................ 11

4.3. Talajminta radonexhalációjának mérése.............................................................. 12

4.3.1. A mérés menete ............................................................................................ 12

4.3.2. Radonkoncentárció számítása....................................................................... 13

4.4. A talajgáz radontartalmának és permeabilitásának mérése ................................. 14

4.4.1. Talajgáz mintavétel menete .......................................................................... 14

4.4.2. Talaj permeabilitásának mérése.................................................................... 14

4.5. Szobalevegı radontartalmának mérése................................................................ 15

5. Mérési eredmények és kiértékelésük .......................................................................... 16

5.1. Mérési helyszín .................................................................................................... 16

5.2. A vizek radontartalmának térbeli és idıbeli eloszlása......................................... 16

5.2.1. A vizsgált fúrt kutak ..................................................................................... 16

5.2.1.1. RV kút.................................................................................................... 17

5.2.1.2. BV kút.................................................................................................... 17

5.2.1.3. EV kút .................................................................................................... 18

2

5.2.1.4. PV kút .................................................................................................... 18

5.2.2. A fúrt kutak mérési eredményének bemutatása............................................ 18

5.3. A talajminták radioaktivitása és radonexhalációja .............................................. 19

5.3.1. A talajminták elıkészítése ............................................................................ 19

5.3.1.1. R1TG ..................................................................................................... 20

5.3.1.2. R2TG ..................................................................................................... 20

5.3.1.3. B1TG ..................................................................................................... 20

5.3.1.4. B2TG ..................................................................................................... 20

5.3.1.5. E1TG...................................................................................................... 20

5.3.2. A gamma-spektroszkópia eredménye........................................................... 21

5.3.3. Az exhalációs együttható meghatározása ..................................................... 23

5.4. Beltéri radontartalom eloszlások ......................................................................... 24

5.5. A talajgáz radontartalmának és permeabilitásának eredménye ........................... 25

5.5.1. Talajgáz radontartalma ................................................................................. 25

5.5.2. Permeabilitás................................................................................................. 27

5.6. Radonpotenciál számítása.................................................................................... 27

6. Diszkusszió ................................................................................................................. 28

6.1. A beltéri radontartalom és a talaj radioaktivitása közötti összefüggések ............ 28

6.2. Radonpotenciál meghatározási módszerek összevetése ...................................... 29

7. Összefoglalás .............................................................................................................. 31

8. Köszönetnyilvánítás.................................................................................................... 32

9. Irodalomjegyzék ......................................................................................................... 33

10. Mellékletek ............................................................................................................... 35

1.sz. melléklet: A két fı mintavételezési pont eredményei ........................................ 35

2.sz. melléklet: A vizsgált E1 és R1 fúrt kút csapja ................................................. 35

3. sz. melléklet: A mintavételi pontok elhelyezkedése Vasad területén ..................... 36

3

1. Bevezetés

Jelen dolgozat során célkitőzésünk Vasad község területének radioaktivitás

szempontjából történı jellemzése. Egy új lakóház építésénél felmerülhet a kérdés, hogy

az épülı házban mekkora lesz a kialakuló radonkoncentráció. A kialakuló koncentrációt

számtalan környezeti feltétel módosíthatja, így a terület geológiai adottságai is.

Dolgozatom célja a geológiai adottságok mennyiségi megfogalmazása, a terület

radioaktivitásának különbözı módszerekkel történı felmérése, ezek közötti

összefüggések keresése és a radonpotenciál számítása.

Kutatásaink elsı lépése a felszín alatti vizekbıl, fúrt kutakból vett vízminták

radontartalmának megállapítása, a talajok radioaktivitásának megállapítása gamma-

spektroszkópiával, a talajgáz radontartalmának vizsgálata, a talaj radonexhaláció, illetve

a szobalevegı radon- és torontartalmának megállapítása. A második lépés, hogy

ezekbıl következtessünk többféle módon a radonpotenciál értékére.

A vizsgált terület kiválasztásában fontos volt, hogy Vasad területén ilyen jellegő

mérést még nem végeztek, illetve nagy szerepet játszott, hogy vasadi lakosként saját és

családtagjaim ismeretségi köre sokat segített a mintavételi pontok, kutak, házak

elérésében. Természetesen az otthonom radioaktivitás szempontjából történı

vizsgálatának eredményei iránti kíváncsiság is vezérelt a helyszín kiválasztásában.

2. A radon környezeti fontossága

2.1. A természetes radioaktivitás

Életünk során folyamatosan radioaktív sugárzásnak vagyunk kitéve, ami

származhat természetes és mesterséges forrásból. A Földön található természetes

eredető radioaktivitásnak két forrását különböztetjük meg. A természetes sugárzás

kozmikus vagy földi eredető lehet. A kozmikus sugárzás a világőrbıl származik,

részben a Naprendszerbıl és részben a galaxisunkból érkezik. A földi eredető sugárzás a

bolygónk alkotóelemei között található, a Föld életkorával összemérhetı felezési idejő

radioaktív anyagokból származik. Természetes úton négy radioaktív család létezhet.

Ezek a 4n alakú tömegszámmal jellemzett tórium sor, a 4n+1 típusú neptúnium-sor (a

Föld korához képest kicsiny felezési ideje (2.14 millió év) miatt már lebomlott), a 4n+2

tulajdonságú urán-sor és a 4n+3 alakba írható tömegszámú aktínium-sor. A radioaktív

családok izotópjai jelen vannak a Föld felszíni kérgében, vulkáni kızetekben és

ásványokban. Összesen a természetes eredető sugárzások emberre gyakorolt

4

dózisegyenértéke átlagosan 2,6 mSv évente. A természetes sugárzások közül a radon és

leányelemeinek dózisa a legjelentısebb átlagosan 1,3 mSv/év (KISS Á. – TASNÁDI P.

2012).

2.2. A radon elıfordulása a természetben

A radon természetben elıforduló izotópjait a 222Rn (radon), a 220Rn (toron) és a 219Rn (aktínion). A radon nemesgáz, a VIII. fıcsoportban helyezkedik el, 86-os

rendszámmal. A nemesgázok zárt elektronhéjuk miatt nem (vagy kevéssé) képesek

kémiailag kötıdni más elemekkel, vegyületekkel. A radon három izotópjának fontosabb

tulajdonságait az 1.táblázat mutatja.

1. táblázat. A radon izotópjainak fontosabb tulajdonsága.

Név Izotóp Felezési idı Bomlási sor anyaeleme

Anyaelemének aránya (%)

Radon 222Rn 3.82 nap 238U 99,28 Toron 220Rn 55.6 s 232Th 100,00

Aktínion 219Rn 4 s 235U 0,72

Az aktínion rövid felezési ideje és az anyaelem kicsiny aránya miatt

elhanyagolható a különbözı sugárhatások szempontjából. A leghosszabb felezési idejő

radon-izotóp a 222Rn. Környezetvédelmi és közegészségügyi szempontból elsısorban

ennek a hatása jelentıs. A radon a természetben elıforduló legnehezebb gáz. A 222Rn

diffúziós úthossza szilárd kızetekben néhány cm-tıl néhányszor tíz méterig változhat.

A radonnak vízben való oldékonysága viszonylag nagy, ezért nemcsak a légtérben,

talajban, kızetekben, de a vizekben, oldott állapotban is megtalálható (RAD leírás).

A radon közvetlenül az 1622 év felezési idejő 226Ra-ból keletkezik alfa-bomlással,

majd szintén alfa-részecske kibocsátásával bomlik tovább a 218Po-ra. Az 238U bomlási

sora az 1. ábrán látható.

5

1. ábra. Az 238U bomlási sora (forrás: NAI mérésleírás).

2.2.1. Radon a vizekben

A felszín alatti vizek aktivitása a talaj és a kızetek urán, vagy tórium tartalmának

következménye. A felszíni vizek radioaktivitása általában jóval kisebb, mint a felszín

alattiaké, ennek oka, hogy a felszíni vizekbıl hamar kidiffundál a radon. A vizek

radioaktivitását elsısorban a víztároló kızet típusa illetve a hidrológiai ciklussal való

kapcsolata határozza meg, de befolyásolja a vizek hımérséklete is. A magasabb

hımérséklető vizek több ásványi anyagot tudnak kioldani a vizekbıl (ANGYAL ZS. et

al. 2012).

2.2.2. Radon a talajokban

A talaj teljes aktivitásszintje elsı sorban az urán, a tórium, rádium és a kálium

tartalmától függ. Az alapkızet összetétele, mállása, a talajképzıdési folyamat jellege, a

környezeti tényezık és meteorológiai paraméterek befolyásolják a talaj természetes

radioaktivitását. Laza, homokos talajokban általában kisebb a radioaktív elemek

mennyisége, mint a kötött talajokban. A talajok felsı rétegének radontartalma függ az

évszaktól és a hımérséklettıl. Télen és ısszel van a talajok radontartalmának a

minimuma és nyáron a maximuma.

6

2.2.3. Radon a levegıben

A természetes légköri radioaktivitás egyik forrása a földfelszínen és a vizekben

lévı rádiumizotópok bomlástermékeként keletkezı radon. A gáz halmazállapotú radon,

kiszabadulva a kızetekbıl, a kızetek pórusaiba diffundálva, több nap alatt könnyen a

felszínre tud érni. Törésvonalak mentén a diffúziója könnyebb, ott a különféle

nyomáskülönbségek okozta áramlások miatt megnıhet a migrációs útja. A keletkezési

helyétıl való eltávolodása függ a kızet porozitásától, a geológiai és meteorológiai

jellemzıktıl. (ANGYAL ZS. et al. 2012)

3. A radonpotenciál

3.1. A radon egészségügyi fontossága

Mivel az embert érı természetes háttérsugárzás jelentıs részét a radon teszi ki,

egészségügyi szempontból fontos lehet ismernünk a környezetünkben lévı

koncentrációját. Nyílt tereken a radon gyorsan felhígul, eloszlik, veszélyt csak zárt

térben (barlangokban, épületekben, lakásokban) jelent a radon bomlásából és

bomlástermékeibıl származó sugárterhelés.

Az épületek radonkoncentrációja fıként a talajokból származik. Nagyobb részét a

nyomáskülönbség által beszívott talajlevegı hozza repedéseken, vezetékeken,

csatornákon keresztül illetve kisebb része diffúzióval kerül a légtérbe (HÁMORI K.-

HORVÁTH F. 2000). A radon épületbe való bejutásának lehetıségeit a 2. ábra mutatja.

A pincékben és a lakások padlószintjén, illetve éjjel, zárt ajtóknál győlik össze

leginkább a radon. Télen a szellıztetés hiánya és a magasabb belsı hımérséklet miatti

áramlások megindulása miatt, nagyobb a radon és leányelemeinek koncentrációja az

épületekben.

7

2. ábra. A radon épületekbe való bejutásának lehetıségei (forrás: http://www.nrcan.gc.ca).

A lakótérben felgyülemlett radont a levegıvel együtt belélegezzük, de nemesgáz

lévén ki is lélegezzük. Problémát csak akkor jelent, ha éppen a tüdıben bomlik le, ezzel

alfa-sugárzást közölve a tüdı szöveteivel. Ezzel szemben viszont a radon

bomlástermékei szilárd fémionok, amik ütközések útján a levegıben lévı aeroszol

részecskékhez hozzátapadnak és belélegezve rátapadnak a tüdı falára. Ez elsısorban a

hörgık elágazásaiban történik, ahol a radon bomlástermékei fel tudnak halmozódni. A

radon leányelemi szintén alfabomlók. Az alfa-sugárzás hatótávolsága igen kicsi, a

tüdıbe bejutva nagy energiát képes közölni a szövettel, ionizálja azt, aminek

következtében a kromoszómák mutálódhatnak, vagy a sejtek el is pusztulhatnak. A

besugárzott sejt vagy regenerálódik, vagy elpusztul, illetve daganatos sejt képzıdhet

belıle. A radon felgyülemlése ellen intenzív szellıztetéssel lehet védekezni.

A radon táplálékkal és vízben oldott formában is bekerülhet a szervezetben. A

gyógyvizek és ásványvizek kisebb-nagyobb mennyiségben tartalmaznak radon. Kis

mennyisében pozitív egészségügyi hatásai is lehetnek.

3.2. A radonpotenciál fogalma

Egy adott területen épült ház veszélyeztetettségét mutatja a radonpotenciál. Ez

alapján megbecsülhetjük egy lakótérben a várható átlagos radontartalmat. A radonból

származó kockázat építkezés elıtti becsléséhez nyújt információt (KEMSKI J. et al.

8

2001). Mértékének megállapításához mérhetjük a radont a talajban, talajgázban,

vizekben, belterekben.

A radon épületekbe való bejutása függ a talaj permeabilitásától. A talajok és

kızetek permeabilitása az egyik fı paraméter az épületek helyének radonkockázati

szempontból történı osztályozásában. A radonpotenciál meghatározásához a talajban

lévı radonkoncentrációt és a talaj permeabilitását mértük.

A talajban mért radonkoncentráció alapján a talajok három csoportba sorolhatók:

Magas kockázatú zóna, ahol a talaj radonkoncentrációja nagyobb, mint 50 kBq/m3. Ide

sorolhatóak a gazdag urántartalmú altalajjal, illetve a nagy permeabilitású talajjal

rendelkezı területek. A közepes kockázatú zónában a talaj radonkoncentrációja 10–50

kBq/m3. Ide az átlagos permeabilitású talajok sorolhatóak. A kis kockázatú zóna

talajának radonkoncentrációja kisebb, mint 10 kBq/m3, illetve a talaj kis permeabilitású

(ANGYAL ZS. et al. 2012).

3.3. Eddigi radonpotenciál vizsgálatok

A radonpotenciál meghatározására több európai országban végeztek már

kutatásokat, illetve Magyarországon is folyik a radonpotenciál térképezés. A

radonpotenciál besorolási kategóriái az egyes országokban eltérı.

Németországi tanulmányok során a talajgáz radon aktivitás-koncentrációja és a

vizsgált terület geológiai adottságai alapján határozták meg az adott terület

radonpotenciálját, figyelembe véve a házak típusát és az életviteli körülményeket is

(KEMSKI J. et al. 2001). A vizsgálatok során megállapították, hogy idısebb paleozoos

gránitos területen nagyobb talajgáz radon-aktivitáskoncentráció várható.

Az Egyesült Államokban még több változót vizsgáltak, figyelembe vettek felszíni

radiometrikus méréseket és légi gamma adatokat is (GUNDERSEN L. C. S. et al.

1992). Csehországban a radonpotenciált három kategóriába osztják (kis, közepes és

nagy).

Magyarországon is folyik a geológiai radonpotenciál térképezés. Célja a földtani

formációk jellemzése a radon szempontjából, illetve geogén radonpotenciál térkép

készítése. Eddig Közép-Magyarország egyes részei, Pest-megye, és Nógrád megye

nyugati részét térképezték fel, elsı sorban Szabó Katalin Zsuzsanna (ELTE Litoszféra

Research Group) munkái nyomán. A mérési pontokat lakott területen vették, 10x10 km

háló alapján, cellánként átlagos három méréssel. A térkép szerint kis és közepes

kockázatú területek találhatóak Pest-megyében, így az általam vizsgált területen is. Ez

9

azonban nem jelenti azt, hogy nem lehet nagy a beltéri radonkoncentráció a vizsgált

területen, hiszen szerepet játszik a radonkoncentráció kialakulásában a talaj

permeabilitása és a vizsgált házak szerkezeti sajátossága is (SZABÓ K. Zs. 2009).

4. A mérési módszerek áttekintése

4.1. Vizek radontartalmának meghatározása

4.1.1. A folyadékszcintillációs méréstechnika

A felszín alatti vizek érintkeznek a természetes radioaktív izotópokkal, a vizek

radioaktivitását általában a felszín alatti kızetek urán- vagy tórium tartalma adja. A

nemesgáz szerkezető radon beoldódhat a vizekbe, így vizeink természetes módon

radioaktívak lehetnek.

A szcintillációs méréstechnika alapját az adja, hogy a radioaktív sugárzás a

folyadékon áthaladva gerjeszti annak részecskéit. A szcintillátoron áthaladva a

részecskék a gerjesztési energiájukat látható fény kibocsátásával vesztik el. Az egy

bomlást követıen pillanatszerően felvillanó fotonok számát fényhozamnak nevezzük.

Ha a közeg (detektoranyag) folyadék, akkor folyadék-szcintillációról beszélünk. A

szcintillátor anyaga többkomponenső. Méréseim során OptiFluor O koktélt használtam.

A folyadék-szcintillációnak nagy elınye, hogy a vízminta jól keveredik a szcintilláló

anyaggal, így a mikrométeres hatótávolságú alfa-bomlások is észlelhetıek.

A felvillanó fotonok detektálására fotoelektron-sokszorozót használnak, amely a

fotonokat elektromos jellé alakítja. Mőködésének lényege, hogy a keletkezett fotonokat

egy vékony fémmel bevont üvegablakra irányítják, és a fémbıl foto-effektussal

elektront löknek ki. A keletkezett elektronokat néhány 100 V feszültséggel felgyorsítják

és egy dinódára fókuszálják, ahol az elektronok becsapódnak és újabb elektronokat

löknek ki. Egy becsapódó elektron 3 lassabb, kisebb energiájú elektront lök ki. Ezeket

az elektronokat újra felgyorsítják, dinódára vezetik, így már 9 elektron fog kilökıdni, és

így tovább, 8-12 dinódát alkalmazva akár egymillió elektront is létrehozhatunk. Az így

keletkezett elektronok egy ellenálláson áthaladva áramimpulzust hoznak létre, amit már

detektálni lehet.

4.1.2. TriCarb 1000 TR mőködése

A minták mérésére TriCarb 1000 típusú folyadékszcintillációs spektrométert

használtam. A mőszer két fotoelektron-sokrszorozót tartalmaz. A küvettákba helyezett

10

koktélban keletkezı felvillanásokat számolja a mőszer és meghatározza a percenkénti

detektált bomlások számát CPM-ben (Counts Per Minute), a beállított fényhozam

tartományban (25 keVee – 900 keVee). A mőszert erre a tartományra kell programozni,

hogy a radon alfa-sugárzásának legjobban megfeleljen (6-os protokoll). A mőszer egy

számítógéphez, valamint egy nyomtatóhoz van kapcsolva, így a mérési adatokat print

formájában rögzíti.

4.1.3. Vízben oldott radontartalom meghatározása

A vizek radontartalmának aktiviáskoncentrációját a percenkénti beütésszámból

(CPM) tudjuk kiszámolni. Ez nem felel meg a percenkénti bomlásszámnak (DPM),

mivel a detektornak lehet 100%-nál kisebb hatásfoka is (TRI mérésleírás). A mérés

során felhasználjuk egy korábbi mérés eredményét, ahol ismert aktivitású radonos

oldatok CPM-ét határozták meg. Ezen kalibrációs mérés eredménye a kalibrációs görbe,

ami a CPM és a minta aktivitását összeköti. Az aktivitás-koncentrációt Bq/l-ben mérjük.

A kalibráció eredménye a következı lett:

l

BqCPMc

98,1

1,12−=

Az exponenciális bomlástörvény felhasználásával, a mintavétel és a mérés között eltelt

idı, illetve a radon bomlási állandójának ismeretében meghatározható a mintavétel

idejében a mintát jellemzı aktivitáskoncentráció:

tecc λ−= )kormintavétel()méréskor( ,

ahol t, a mérés és a mintavétel között eltelt idı.

4.2. Talajok radioaktivásának mérése gamma-spektroszkópiával

4.2.1. HPGe detektor

A talajminták különbözı energiájú sugárzásainak azonosítását gamma-

spektroszkópia módszerrel, HPGe detektorral végeztük. A detektor egy nagy tisztaságú

germánium félvezetı detektor. Benne a gamma-foton teljes energiája leadódhat

fotoeffektussal, egyszeres vagy többszörös Compton–szórással, ill. a párkeltést követı

annihilációs folyamatban keletkezett mindkét 511 keV energiájú foton megfogásával. A

detektorra nagyfeszültség van kapcsolva (3000-4000 V), hogy az elekton-lyuk párok ne

tudjanak rekombinálódni. Szükséges a detektor folyamatos hőtése, amit az alatta

található folyékony nitrogén biztosít. A detektor egy rézrúd felsı végére van helyezve,

11

az alsó vége pedig a folyékony nitrogénben van. A berendezést vastag ólomfal veszi

körül, hogy a külsı gamma-sugárzás ne juthasson be, a mérésünket ne zavarja. A

detektorra ismert tömegő és térfogatú mintát helyeztem, alumíniumkamrában. A

detektor jelét egy spektroszkópiai erısítı erısíti fel és formázza meg. Az egyes

energiákhoz tartozó beütésszámokat az amplitudóanalizátor számolja össze. Ezek

számítógép segítségével digitálisan ábrázolhatóak, így energiaspektrum alakul ki. Az

egyes fotonokhoz rendelt elektromos jelek nem pontosan egyformák, a hozzájuk rendelt

csatornaszámok kis mértékben eltérhetnek, csúcsok alakulnak ki. Így egy adott

energiájú fotonok teljes számának meghatározásakor a keletkezett csúcs területét kell

kiszámítani.

4.2.2. A spektrum kiértékelése

A mérés után az egyes spektrumok kiértékelését spill.exe programmal végezzük,

amely a kalibrációra is alkalmas. A betöltött spektrumon kalibrációt végzünk, két ismert

energiájú csúcs, a 40K (1461 keV) és a 232Th (2614 keV) segítségével, így leolvashatóvá

válik az egyes csúcsokhoz tartozó energiák. Külön-külön minden spektrum

kiértékelhetı, az egyes csúcsok területével együtt. Ezek alapján kiszámítható az

aktivitáskoncentráció. A mérési idı minden esetben 24 óra volt, illetve felhasználtunk

egy régebben lemért, 72 órás háttért is, aminek alapján a mintától származó tényleges

beütésszámokból levonjuk a háttérben azonos energián mért beütésszámokat. A csúcsok

területének felhasználásával, kiszámolható az aktivitás:

t

NA

**ηε= ,

ahol A az aktivitás (Bq/kg), N a nettó csúcsterület, t a mérési idı (24 óra), ε a

csatornaarány (relatív intenzítás táblázat alapján) , η a mérés hatásfoka.

A 238U bomlási sorából származó elemeket vizsgáltuk. Az egyes bomlási

folyamatból keletkezett leánymagok valamilyen gerjesztési energiával is rendelkeznek,

ezeket gamma-fotonok formájában adja le. Az egyes energiákhoz hozzárendeltük az

energiaszintnek megfelelı izotópokat:

• 186 keV� 226Ra

• 609 keV�214Bi

• 1461 keV�40K

• 2614 keV�232Th (208Tl)

12

A mérésünk célja, hogy kiszámítsuk a 226Ra a 214Bi a 40K és a 232Th

koncentrációját.

A koncentráció arányos a csúcsterülettel, de figyelembe kell venni a minta

energiafüggı önelnyelıdését és a detektor energiafüggı hatásfokát. A minta

önárnyékolása függ a minta összetételétıl (átlag-rendszámától), ezért ezt a faktort

minden minta esetén újra kell számolni. Ezt a feladatot a Monte-Carlo program végzi. A

program figyelembe veszi a minta geometriai viszonyaiból eredı veszteséget.

Véletlenszerő helyen és irányban elindít egy adott energiájú gamma-sugárzást, és követi

ennek az anyaggal történı kölcsönhatását az adott geometriának megfelelıen, és

végigszámolja az elnyelıdés gyakoriságát. A programot Deák Ferenc fejlesztette az

Atomfizikai Tanszéken.

4.3. Talajminta radonexhalációjának mérése

4.3.1. A mérés menete

A talajminták radonkibocsátásának mértékét radonkamrás módszerrel tudjuk

meghatározni. Mérés elıtt fontos, hogy megvárjuk, amíg a szemcsékben lévı rádium és

a kamra levegıjében lévı radon között beáll a szekuláris egyensúly. Ennek érdekében a

henger alakú randonkamrák (belsı átmérı 7 cm, magasság 7 cm) tetején lévı két csapot

a minta behelyezése után lezártuk. Szekuláris egyensúly akkor alakul ki, amikor a

leányelemek aktivitása eléri az anyaelem aktivitását, ekkor ugyanannyi radon

keletkezik, mint amennyi elbomlik. Jó közelítéssel ez a leányelemek közül a

legnagyobb felezési idejő elem felezési idejének ötszöröse, tehát a 222Rn 3,82 napos

felezési idejének ötszöröse, ami kb. 3 hét.

A mintákat RAD7 detektorral mértük le, ami egy hordozható alfa-spektrométer,

melyben egy pumpa keringeti a levegıt. A mőszer belsı térfogata 0,7 dm3, egy Si

szilárdtest félvezetı detektor található benne, ezzel alakítja át a sugárzás energiáját

elektromos jellé. A lezárt kamra két csapját mőanyag csövekkel, illetve egy

közbeiktatott páralekötıvel kötöttük össze a detektorral (3. ábra).

13

3.ábra. Radonexhaláció mérés vázlatos képe (REX mérésleírás alapján saját

szerkesztés).

4.3.2. Radonkoncentárció számítása

A radonkoncentrációt a leányelemei alapján határozzuk meg RAD7 detektorral. A

mőszer a 218Po és a 214Po bomlásait detektálja, energiájuk alapján megkülönbözteti ıket

és a beütéseiket más-más csatornán detektálja. A mőszert sniff-módban használjuk,

amikor a radonkoncentrációt csak a 218Po beütései alapján állapítja meg. A minták

exhalációjának mérése elıtt minden esetben háttérmérést is végeztünk. A

radonkamrában felhalmozódott aktivitáskoncentráció a kamra kinyitásával felhígul, a

számolásához szükséges a detektortér, a csövek illetve a minták térfogata. A

rendszerben található radonatomokat összeszámolva:

net

h

net

mlevV

Vc

V

Vcc detdet1 −

+= , ahol

clev a kamrában lévı radontartalom a mérés elıtt (Bq/m3

cm a mért eredmény

ch a mért háttérkoncentráció, a detektorban lévı levegı radontartalma

Vdet a detektor térfogata a csövekkel együtt

Vnet a kamra nettó térfogata, a minta térfogatának levonása után.

Az aktivitás Bq-ben vett értékéhez a kapott eredményt megszorozzuk a kamra nettó

térfogatával:

levlevVcA = , ahol

Vlev a detektor és a kamra nettó térfogata együttesen.

Ezután ahhoz, hogy megkapjuk a fajlagos radonexhalációt szükséges a minta kg-ban

mért tömegével (m) leosztani:

m

EM = .

14

4.4. A talajgáz radontartalmának és permeabilitásának mérése

4.4.1. Talajgáz mintavétel menete

A talajgáz radioaktivitásának megállapítása érdekében a talaj pórusaiban lévı

levegı radonaktivitás-koncentrációját mértük meg. A méréshez RAD7 detektort

használtunk. A mintavételi eszköz egy talajszonda volt, amivel a talajlevegı mőszerbe

jutását biztosítottuk (4. ábra). A szonda egy 100 cm hosszú üreges acél csı, melyet a 80

cm mélységig a talajba leütöttünk. Fontos, hogy a szonda a leütés során ne tömıdjön el,

mert abban az esetben a mérésünk pontatlan lesz. (ÓVÁRI et al. 2012). A szonda végére

egy mőanyag csövet csatlakoztatunk illetve egy páralekötıt, így csatlakoztattuk a

detektorhoz. A mérés során a talaj pórusaiban lévı levegı a RAD7 mőszer pumpájának

segítségével a detektorba kerül, és így annak radon koncentrációja meghatározható lesz.

Esetünkben két helyszínen mértünk radon koncentrációt, mindkét esetben sniff-

üzemmódban.

4.ábra. Talajlevegı mintavételezéséhez, valamint a radon koncentrációjának

méréséhez szükséges berendezés (Készítette Papp Botond (BBTE), szerk.: ANGYAL

ZS. et al 2012)

4.4.2. Talaj permeabilitásának mérése

A talaj permeabilitását RADON-JOK készülékkel mértük. A talajgáz

permeabilitása, áteresztı képessége a kızet tulajdonságától függ, elsısorban a pórusok

minıségének, méretének és megoszlásának függvénye. Számunkra azért fontos, mert

minél nagyobb, annál nagyobb valószínőséggel tud a talajból kidiffundálni a radon,

segítségével megbecsülhetı az adott terület radonpotenciálja.

15

A RADON-JOK egy hordozható készülék, mellyel in situ megállapítható a talaj

permeabilitása. A készüléket egy csı segítségével csatlakoztattuk az elızıleg 80 cm-re

leütıt és 5 cm-re visszahúzott acélcsıhöz. A készülék elve, hogy visszaszívja a

talajlevegıt, egy 1 kg-os súly negatív nyomásának segítségével. A visszaszívott levegı

egy speciális gumizsákot mozgat. A süllyedési idıt mértük. Az alábbi egyenlet

segítségével kiszámolható a permabilitás (RADON-JOK mérésleírás):

pk

FQ ∆= **µ

, ahol

Q [m2/s] az átáramló levegı sebessége a gumizsákon

F [m] alak-(shape-)faktor

k [m2] a talajgáz permeabiltása

µ [Pa*s] a levegı dinamikus viszkozitása (10°C-on µ=1,75*10-7m3/s)

∆p (kPa) a nyomás különbség (1 súly esetén 2,126 kPa)

A shape faktort külön ki kell számolni, függ a szonda keresztmetszetétıl és alakjától:

}/)]4/()4[(*2ln{/**2 2/1 dLDLDLLF +−= π , ahol

d [m] a mért terület átmérıje

L [m] a szonda feje és a mért terület közti távolság

D [m] a felszín alatti mélység

4.5. Szobalevegı radontartalmának mérése

A lakások radon-koncentrációja fıként a talajból származik. A radon kisebb

hányada érkezik diffúzióval, a nagyobb hányadot, a radon mintegy felét általában a

talajlevegı hozza magával nyílásokon keresztül, repedéseken, csatornákon,

villanyvezeték mentén a nyomáskülönbségek hatására.

Nyomdetektoros módszerrel megállapítható közvetlenül, a helyszínen a

szobalevegı radontartalma. Ezzel a módszerrel a radonból származó alfa-részecske

kerül detektálásra. A mérés során Vasadon 10 ház lakótérében, 2 hónapos szakaszokra

kiraktuk a detektort. Ha tartozott a házhoz pince, akkor a pincében, egyéb esetben

azokban a helyiségekben mértük a radonkoncentrációt, ahol a lakók az idejük

legnagyobb részét töltötték. Minden esetben felakasztva, a faltól 5-15 cm-es távolságba,

rögzített helyzetbe raktuk ki a 4 detektort tartalmazó szettet. A 4 detektor közül 2 a

körülbelül 1 perc felezési idejő toron átdiffundását is lehetıvé teszi, a másik kettı csak a

radonét. A detektor dobozokban az érzékeny anyag a CR-39 típusú szilárdtest

16

nyomdetektor volt. A 4 detektor közül 2 kiértékelését a Pannon Egyetem, Radiokémiai

és Radioökológiai Intézetében végezték. Mi ezen eredményeket használtuk fel.

A CR-39 egy szerves anyagú, poliallil-diglikol-karbonát nyomdetektor. A

nyomdetektorokat besugárzáskor diffúziós kamrában (detektor-doboz) helyezik el. A

kamra feladata, hogy a nem kívánt leányelemeket illetve radon izotópokat (220Rn és

219Rn) távol tartsa a detektoranyagtól. A detektor folyamatosan győjti a radontól és

leányelemeitıl származó alfanyomokat. A mérés elve, hogy az alfa-részecskék nyomot

hagynak a detektor anyagán, a töltött részecske a detektorban haladva a pályája mentén

ionizálja a detektoranyag molekuláit. A nyomokat kémiai maratás segítségével teszik

kiértékelhetıvé, mivel egyébként a részecske és a CR-39 detektoranyag kölcsönhatása

során kialakuló úgynevezett látens nyom szabad szemmel nem látható. A kémiai

maratást szerves anyagú nyomdetektorok esetében NaOH-val szokták végezni. A

maratólúg roncsolja a sérült polimerláncokat. A maratást elegendı ideig végezve a

nyom már optikai mikroszkóppal is látható. Az egységnyi felületen levı nyomok száma

arányos a radonaktivitás-koncentrációval (KOVÁCS S. 2009).

5. Mérési eredmények és kiértékelésük

5.1. Mérési helyszín

Vasad község Pest megyében, a Közép-magyarországi régióban található. A

Duna-Tisza közi homokhátság északi határán helyezkedik el, a legközelebbi

természetvédelmi terület a Csévharaszti borókás (www.vasad.hu). Vasad sík területének

nagy részét futóhomok borítja, csak néhány helyen találhatóak magasabb homokhalmok.

A futóhomok üledékes kızeteken keletkezik, a szél által osztályozott homokos üledék

(STEFANOVICS P. et al 2010). Mivel a talaj meghatározó része a homok frakcióba

tartózik nincs olyan alkotó, amely eltömhetné a nagyobb szemcsék közti pórusokat, így

a porozitás nagy lesz. A futóhomoknál a szemcsék függetlenek, egymáson elmozdulnak,

nincs struktúrájuk (SZALAI Z.-JAKAB G. 2011).

5.2. A vizek radontartalmának térbeli és idıbeli eloszlása

5.2.1. A vizsgált fúrt kutak

Vasad területén 4 fúrt kútból háromszor vettem mintát. Minden esetben a kutak

csappal voltak ellátva, így a méréshez csak egy fecskendıt használtam. Mérés elıtt 1-

1,5 percet kinyitva hagytam a csapot, hogy friss vizet tudjak mérni. A fecskendıbe 10

17

ml vizet szívtam fel, közvetlen a csapból. A mintát a 10 ml OptiFluor-O-val teli

küvettába fecskendeztem, majd gyorsan lezártam, illetve ha lehetısége volt rá

parafilmmel körbe is tekertem a küvetta nyakát a kisebb radon veszteség érdekében. A

kutak elhelyezkedését az 5. ábra mutatja.

5..ábra. A fúrt kutak elhelyezkedése Vasad területén. Piros- RV kút; Lila-BV kút; Kék-

EV kút; Zöld- PV kút (forrás: https://maps.google.hu alapján saját szerkesztés).

5 . 2 . 1 . 1 . R V k ú t

A Rákóczi utca 1. szám alatt található a kút. Mivel nem a mostani tulajdonos

(Szüleim) volt az elsı lakó, így csak nagyjából tudjuk, hogy a kút körülbelül 20 méter

mély és az 1990-es években fúrták. A kút a hideg évszakban téliesítve van, az év többi

idıszakában pedig rendszeres vízkivétel történik belıle. A meleg évszak beálltával

átlagosan naponta 200 liter vizet használnak öntözésre illetve állatok itatására.

5 . 2 . 1 . 2 . B V k ú t

A kutat 2006-ban fúrták, a Bem utca 80 szám alatt található kertes háznál. A kút

körülbelül 17 méter mély, állandó használatban van. Télen is naponta használják az

állatok itatására.

18

5 . 2 . 1 . 3 . E V k ú t

Kertes családi ház udvarán található, a Szabadság utca 29/a szám alatt (A Rákóczi

út 1. szemben lévı szomszédjában). Az EV jelő kút folyamatos használatban van. A

házba is a kút vize van bevezetve, így ivó-, fürdı- és öntözıvíznek is ezt a vizet

használják. Mélysége 36 méter. A kutat 1974-ben fúrták, a tulajdonos elmondása szerint

úgynevezett iszapdöngöléses technikával.

5 . 2 . 1 . 4 . P V k ú t

A Kossuth Lajos utca 52. szám alatt található családi ház kertjében van a kút. A

kút a hideg évszak beálltával téliesítve szokott lenni, de az év többi részében rendszeres

vízkivétel történik belıle. Az állatok itatására, illetve mint öntözıvíz használják a kút

vízét. A kutat 15 méteres mélységbe fúrták (mosatták), az 1970-es években.

5.2.2. A fúrt kutak mérési eredményének bemutatása

A fúrt kutak radonkoncentráció vizsgálatának eredményei, hibái illetve a

koncentrációk átlaga az alábbi, 2. táblázatban láthatóak.

A táblázatban látható, hogy nem minden kút esetében hiánytalan az adatsor.

Ennek oka az RV kútnál, hogy az adott, mérési napon a kút szivattyúja meghibásodott,

így nem tudtunk mérni. A BV jelő kútnál sajnos nem tudtuk elérni a kút tulajdonosát,

így februárban nem tudtam mintát venni belıle.

2. táblázat. Fúrt kutakból vett vízminták radonkoncentráció értékei, mérési bizonytalanságai és azok átlaga.

RV BV EV PV

Bq/l Hiba Bq/l Hiba Bq/l hiba Bq/l Hiba

2013.02.22 10,85 2,18 10,68 2,24 2,48 1,63

2013.03.23 3,12 1,95 11,90 2,95 11,43 2,91

2013.05.05 13,78 2,08 6,88 1,96 12,20 2,32 11,99 2,04

Átlag 12,31 2,13 5,00 1,95 11,59 2,50 11,71* 2,47

Az eredményekbıl jól látszik, hogy az RV, EV kutaknál a koncentrációk

nagyjából azonos értéket adtak. A PV kútnál megfigyelhetı, hogy a februári mérés

során a többi eredményhez képest jelentısen alacsonyabb koncentráció értéket kaptunk.

Ennek oka az lehet, hogy épp a mérés napján nyitották ki a kutat újra, a téliesítés után.

Valószínősíthetı, hogy a szivattyú, még nem mőködött rendesen, nem kapta fel a

19

mélybıl a vizet, és csak a kút alján maradt úgynevezett nyugalmi vízszint mélységébıl

tudtunk mérni. A kiugróan alacsony érték miatt ezt a vízmintát nem a felszín alatti vizet

reprezentáló mintának azonosítottuk, ezért az átlagba nem számoltuk bele (*). A BV

kútnál mindkét mérés esetében a többi kúthoz képest alacsonyabb értéket kaptunk.

Ennek oka vagy a víz valósan kisebb radioaktivitása, de elképzelhetı, hogy a

mintavételi veszteség jelentıs volt ebben az esetben, a kinyert vízminta még a mélyben

a levegıvel érintkezett, a radon kipárolgott.

A 6. ábrán látható a 4 mintavételi pontokban mért radonkoncentrációk

idıfüggése. Az x tengelyen elsı pontja a 2013. február 1-jei idıpontot jelzi.

Koncentráció idıfüggése

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

15,00 30,00 45,00 60,00 75,00 90,00Eltelt idı (nap)

Ra

do

nko

nce

ntr

áció

(B

q/l)

RV

BV

EV

PV

6. ábra. Vasadi fúrt kutak mintavételi pontjaiban mért radonkoncentrációk idıfüggése.

Az ábrán jól látszik, hogy a PV kút elsı mérési napján mért koncentráció és a BV

kút koncentrációja nagymértékben eltér a többi kúttól. Megfigyelhetı, hogy a kutak

koncentrációja a napok változásával csak kismértékben növekszik, a koncentrációk

idıben majdnem állandóak. Ugyanis a 2. táblázatban bemutatott értékekre igaz, hogy az

átlagoktól való átlagos eltérések (empírikus szórás) a mérési bizonytalanságnál

kisebbek.

5.3. A talajminták radioaktivitása és radonexhalációja

5.3.1. A talajminták elıkészítése

Talajmintát három háznál vettünk, két háznál két különbözı ponton is, így

összesen öt mintát készítettünk elı. A mérési helyszíneket a 7.ábra mutatja. A

talajmintákat ásóval vettük a talaj felsı rétegében, a takaró növényzet eltávolítása után.

20

Mintavételezés után a mintákat kissé kiszárítottuk, majd radonkamrába helyeztük ıket.

Kamrába helyezés elıtt a minták pontos tömegét lemértük. A kamrákba további 6 hétig

pihentettük a mintákat, hogy beálljon a szekuláris egyensúly. A kamrákat elıször HPGe

detektorral mértük le, hogy beazonosíthassuk a talajmintában lévı különbözı

leányelemek aktivitását, majd RAD7 detektorral a kamrákban felhalmozódott

radonkoncentrációját mértük le pontosan ugyanannak a mintának.

5 . 3 . 1 . 1 . R 1 T G

A talajmintát a Rákóczi utca 1. szám alatt vettük, március 2-án, a talaj 15 cm-es

mélységébıl. A talajt nem borította fő, így közvetlen tudtunk mintát venni a

mintavételezési zacskóba.

5 . 3 . 1 . 2 . R 2 T G

Az R1TG-vel megegyezı helyszínen vettem a mintát, de közvetlen a talaj

felszínérıl, alig 5 cm mélységbıl. Azért volt szükség két rétegbıl is mintát venni, mert

a talaj felsı rétegét a tulajdonos lefedte fekete termıtalajjal.

5 . 3 . 1 . 3 . B 1 T G

A B1TG talajmintát a Bem utca 73-as szám alatt vettük. A helyszín nem egyezik

meg a vízminta vétel helyszínével (BV), ennek oka, hogy a 73-as szám alatt lévı kút

szivattyúja nem mőködött. A B1TG-t a telken kívül, erdıs részen vettük, 10 cm

mélyrıl.

5 . 3 . 1 . 4 . B 2 T G

A helyszín a B1TG-vel megegyezı, de a telken belül vettük a mintát, az erdıs

résztıl távol. A talajmintát 10 cm-es mélységbıl vettük. A felszínt növényzet borította,

így a mintavételezés elıtt azt eltávolítottuk.

5 . 3 . 1 . 5 . E 1 T G

A mintát a Szabadság utca 29/a szám alatt vettük, az EV jelő kúttól 2 méterre. A

felszínt nem borította növényzet, 10 cm mélységbıl vettük a mintát.

21

7. ábra. Talajminták vételezési pontja Vasad területén. Piros- R1TG, R2TG; Sárga-

B1TG; Lila- B2TG; Kék- E1TG (forrás: https://maps.google.hu alapján saját szerkesztés).

5.3.2. A gamma-spektroszkópia eredménye

A mintákban vizsgáltuk a 226Ra, a 232Th, a 40K, illetve a 238U bomlási sorába

tartozó, nagy gyakoriságú 214Bi aktivitását. A fajlagos aktivitás és annak abszolút hibája

az 3. táblázatban látható. Az alsó sorban az 5 talajminta kálium, tórium, rádium és

bizmut átlagos fajlagos aktivitása látható.

Számításaim során a rádium effektív intenzitásának nem a 226Ra saját értékét a

0,0328 vettem, hanem 0,0591-et. Ennek oka, hogy a 186 keV-es csúcs összetett csúcs.

A 235U és radioaktív sorának legnagyobb relatív gyakoriságú γ-sugárzása szintén 186

keV-nél van. Mivel az aktíniumsor és az uránsor γ-vonalai ugyanolyan energiájúak a

radioaktív egyensúly fennállása esetén a kettı aránya meghatározható. A 235U relatív

gyakorisága 57,24%, míg a 226Ra 3,28% a 186 keV-es csúcson, az izotópok felezési

idejei ismertek, és a hatásfok a két esetre azonos, hiszen azonos energiájúak a fotonok.

Így kiszámolható, hogy radioaktív egyensúlyban εeff =0,0591.

22

3. táblázat. A talajminták fajlagos aktivitásai, azok mérési bizonytalansága és az átlaguk.

Kálium Tórium Rádium Bizmut

Bq/kg Hiba Bq/kg Hiba Bq/kg Hiba Bq/kg Hiba

R1TG 210,36 5,39 11,22 0,94 19,78 2,16 12,63 0,53

R2TG 229,67 5,57 9,26 0,84 22,35 2,08 10,77 0,49

B1TG 182,53 5,22 4,42 0,80 11,36 2,23 8,02 0,50

B2TG 210,48 5,06 7,42 0,79 15,07 1,87 10,18 0,46

E1TG 174,46 4,41 7,23 0,66 9,87 1,65 6,58 0,38

Átlag 201,50 5,13 7,91 0,81 15,68 2,00 9,64 0,47

A kapott értékekbıl látható, hogy a kálium 40-es izotópja minden mintában a

többi értékhez képest magas koncentrációban jelen van. Ez nem meglepı, hiszen szinte

minden talajmintában kimutatható a radioaktív kálium jelenléte.

A fontosabb rádium, és tórium fajlagos aktivitás koncentrációjának eloszlását a 8.

ábra mutatja.

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

R1TG R2TG B1TG B2TG E1TG

minta neve

tórium rádiumA rádium és a tórium fajlagos aktivitásának aránya

aktiv

itás

(B

q/k

g)

8. ábra. A fajlagos aktivitás aránya a rádium és tórium esetében a különbözı talajmintákban.

Az eloszlásból jól látszik, hogy a rádiumtartalom minden esetben magasabb, mint

a tóriumtartalom. Az R1TG és az R2TG magasabb rádium értékét okozhatja az, hogy a

mintavétel helyszínéül szolgáló kertben a talaj felsı rétege le van fedve a vasadi

futóhomoktól eltérı talajjal. A talajok radioaktivitásának ezen szintjei az átlagos

fajlagos aktivitások alatt maradnak.

23

5.3.3. Az exhalációs együttható meghatározása

A radon talajból való exhalációját a már korábban ismertetett módon, RAD7

detektorral határoztuk meg. A mérések elıtt minden esetben (6x5 perc) háttért is

mértünk, hogy biztosítsuk a mérés pontosságát. Végül a mintákat 4x15 percig mértük

(R1TG esetén 6x15 percig). A számítások során az elsı 15 percet minden esetben

elhagytuk. A fajlagos exhaláció értékeit a 4. táblázatban látni.

Továbbá szintén a 4. táblázatban a fajlagos exhaláció (REX) és a fajlagos

aktivitás (GAM) alapján meghatároztam a talajra jellemzı exhalációs együtthatót. Az

exhalációs együttható (ε) megadja, hogy a 226Ra-ból keletkezı 222Rn hány százaléka tud

kijutni a talajmintából a pórustérbe.

4. .táblázat. A talajminták fajlagos exhalációja, fajlagos aktivitása, és exhalációs együtthatója.

Fajalgos exhaláció

Fajlagos aktivitás

ε

R1TG Bq/kg 7,66 Bq/kg 19,78 39%

R2TG Bq/kg 7,15 Bq/kg 22,35 32%

B1TG Bq/kg 5,05 Bq/kg 11,36 44%

B2TG Bq/kg 0,98 Bq/kg 15,07 7%

E1TG Bq/kg 5,04 Bq/kg 9,87 51%

Jól látható, hogy a B2TG minta exhalációja, illetve az abból adódó exhalációs

együtthatója nagyon kicsi, ez adódhat a pontatlan mérésbıl. A 9.ábrán az exhalációs

együtthatók arányát ábrázoltam a fajlagos exhaláció és a fajlagos aktivitás mellett.

Exhalációs együttható arány

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

R1TG R2TG B1TG B2TG E1TGMinta neve

M:fajlagos exhaláció (Bq/kg)Fajlagos aktivitás (Bq/kg)Exhalációs együttható

aktiv

itás

9 .ábra. A minták fajlagos rádium aktivitása, a fajlagos exhaláció és az exhalációs együttható aránya.

24

A B1TG esetén a legnagyobb az exhalációs együttható, a talajszemcsékben

keletkezı radon 51%-a jut ki a szemcsék közül.

5.4. Beltéri radontartalom eloszlások

Méréseim során 10 házba nyomdetektort is tettem. A detektorokat minden esetben

a faltól 5 cm távolságba rögzítettem. A szobalevegı toron és radon koncentrációját

mértük. Az 5. táblázatban a kapott eredmények láthatóak Bq/m3-ben. Pest-megyében az

5000 fı kevesebb lakosú községeknél 96 Bq/m3 a várható radon koncentráció (TÓTH.

1999). A szettek december közepétıl, illetve január elejétıl március végéig voltak kint,

így a téli idıszakról kaptunk képet. Ez azért fontos mert télen a szellıztetés hiánya miatt

magasabb a radontartalom. A főtött szoba könnyebb levegıje felemelkedik, a kéményen

kiáramló levegı miatt a szobában lecsökken a légnyomás és így több radon fog a

talajból beáramlani.

5. táblázat. Vasad megvizsgált házainak radon illetve toron koncentrációi.

Radon koncentráció

Toron koncentráció szett #

[Bq/m3] [Bq/m3] utca, házsz.

VE1 152 0 Rákóczi utca 1,

kisház

VE2 65 133 Rákóczi utca 1,

nagy ház nappali

VE3 93 75 Bem utca, kis ház

VE5 217 9 Szabadság utca.

VE6 126 52 Szabadság utca,

üzlet

VE7 171 15 Szabadság utca,

pince

VE8 223 0 Szabadság utca,

kisház

VE10 196 0 Petıfi út, pince

VE11 200 59 Szabadság utca

eleje nappali

VE12 216 0 Kossuth Lajos utca, nappali

25

A VE8-as házat mintegy raktárnak használják a telken lakók, alig szoktak bejárni.

Jól látszik, hogy a zárt házban mennyivel magasabb a radon koncentráció. Kiemelkedik

még a VE12-es ház a magas radon koncentrációval, ennek oka fıként a szellıztetés

hiánya lehet. A télen is gyakran szellıztetett VE2-es és VE3-as háznál a radon

koncentráció jóval alacsonyabb, mint a többi esetben. Mivel a mérés nem egész éves

ezért nem tudjuk összehasonlítani az éves radonszintekre meghatározott

határértékekkel, de egy szellızetlen szobának átlag 100 Bq/m3 a radon koncentrációja, a

hazai lakásokban pedig 58 Bq/m3 (HÁMORI K et al., 2006a).

A toron koncentráció a legtöbb esetben 0, vagy nagyon alacsony. Kiemelkedik

viszont a VE2-es ház, ami 2009-ben épült, így valószínőleg az építıanyagból

származtatható a magas toron koncentráció.

5.5. A talajgáz radontartalmának és permeabilitásának eredménye

5.5.1. Talajgáz radontartalma

Két helyszínen megmértük a talaj pórusaiban lévı radon tartamát. Elsı esetben a

Rákóczi utca 1 kertjében a kerti asztal alatt mértünk 2x48 órát a koncentrációt (R1TR).

A radon koncentráció átlaga: 1506,48±108,26 Bq/m3. A 10. ábrán a koncentráció napi

változását lehet látni.

Ezután a Szabadság utca 29/a szám alatt mértünk 2x10 percet a veteményes kert

mellett (E1TR), az eredmény 2220±370 Bq/m3 lett. Mivel a VE2 jelő háznál a

szobalevegı toron tartalma magas volt, ezért megvizsgáltuk, hogy a talaj pórusaiban

milyen a toron tartalom. A toron kalibrációjához Tóth Balázs 2007-es sukorói

talajminták alapján számolt toron kalibrációját használtuk:

4,15*4043,4_ . −= beütéscsatBkalibrációToron

A radon és a toron koncentrációk hányadosát a 10. ábrán láthatjuk. A zöld résszel

jelölt görbét úgy vettük, hogy az elsı 24 órában még nem állt be az egyensúly. A

görbére illesztett trendvonal is mutatja, hogy a koncentrációk majdnem konstansak

voltak.

26

A koncentrációk arányának napi ingadozása

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

0 24 48 72 96 120 144

eltelt órák

konc

entr

áció

k ar

ánya

10 ábra. A toron illetve a radon koncentrációjának hányadosa, az eltelt napok függvényében a Rákóczi utca 1-ben.

A 11 ábrán a toron és a radon koncentrációjának egymáshoz való viszonyát

látjuk. Az a tény, hogy a toron koncentráció jóval alacsonyabb, mint a radon

koncentráció, megerısíti azt a feltételezést, miszerint a VE2 jelő háznál a magasabb

toron koncentrációt az építıanyag okozza.

Toron, radon napi ingadozása

0

500

1000

1500

2000

2500

0 24 48 72 96 120 144

eltelt órák

Toron

Radon

konc

entr

áció

(B

q/m

3)

11. ábra. A toron és a radon koncentráció napi ingadozása, jelezve a radon hibasávja.

27

5.5.2. Permeabilitás

A permabilitást a 3. fejezetben ismert módszer szerint számoltam. A 6. táblázat

mutatja a számolásnál használt adatokat. Két ponton mértem meg a permeabilitást. A

pontok megegyeznek az R1TR és az E1TR mérési pontokkal. A talajgáz

radontartalmnak mérése után a szondát nem húztuk ki, hanem 5 cm-es visszahúzás

mellett közvetlenül megmértük a permeabilitást. Az R1TR pont permeabilitását k1-gyel,

az E1TR pont permeabilitását k2-vel jelöljük.

6. táblázat. A permeabilitás számításához szükséges adatok.

Talaj permabilitása F (m) 0,155093 A (m2) 0,0247 s (m) 0,0775 µ (Pa*s) 1,75E-05 ∆p (Pa) 2160 t (s)1 10,89 t(s) 2 10,58 k1 (m2) 9,18E-12

k2 (m2) 9,45E-12

Átlag (m2) 9,32E-12

A permeabilitás értékeit nagyságuk szerint, a mérési adatok eloszlása alapján, korábbi

kutatások beszámolói 3 kategóriába osztották (KEMSKI J., 2001, NEZNAL M., 2004):

• Magas permeabilitás k>4,0*10-12 m2

• Közepes permabilitás 4,0*10-12 m2> k >4,0*10-13 m2

• Alacsony permabilitás k<4,0*10-13 m2

Tehát a két helyszínen a permeabilitás magas.

5.6. Radonpotenciál számítása

A radonpotenciált a permabilitás és a talaj pórusaiban lévı radon koncentráció

alapján tudjuk számolni, az alábbi képlettel:

10log10 −−= ∞

k

cGRP , ahol

k a talaj permabilitása, c ∞ a talajgáz radonkoncentrációja (NEZNAL M. 2004).

28

7. táblázat. A számításhoz szükséges adatok és a kiszámított értékek.

Rákóczi utca 1

Szabadság utca 29/a

K (m2) 9,2E-12 9,4E-12 c (kBq/m3) 1,51 2,22 GRP 1,46 2,17

A geológiai radonpotenciált is kategoriákba osztjuk Matej és Marton Neznal

munkái nyomán:

• Kicsi GRP<10

• Közepes 10<GRP<35

• Nagy GRP>35 nagy

Eszerint Vasadon a két vizsgált háznál a radonpotenciál értéke kicsi (7. táblázat).

Vagyis kicsi a veszély arra nézve, hogy az emberek D1 átlagos dózisnál többet kapnak,

és tüdırákosak lesznek.

6. Diszkusszió

Vasad községben 10 háznál mértünk 2 hónapos téli beltéri radontartalom

értékeket. Ezeket egy-egy házra átlagolva a következı 5 átlagot kapjuk:

108 Bq/m3 (R1), 93 Bq/m3 (B1), 187 Bq/m3 (E1), 196 Bq/m3, 216 Bq/m3. Ezen

átlagok átlaga 160 Bq/m3. A tíz házból kettı esetén mértük meg a talaj-radontartalmat

és a permeabilitást, így ezeknél tudtunk folytonos (nem csak kategóriákat megadó)

radonpotenciál változót meghatározni. Ezek GRP = 1,5 (R1) és 2,2 (E1).

6.1. A beltéri radontartalom és a talaj radioaktivitása közötti összefüggések

A beltéri radontartalom elsı sorban a talaj radonkibocsátó képességétıl függ, ami

többek között a talajgáz radontartalmát határozza meg. Ha egy olyan mennyiséggel

próbálunk becsülni, ami laboratóriumban mérhetı csak, és helyszíni mintavételezésen

alapul, akkor a legközvetlenebb paraméter a fajlagos radonexhaláció.

Ezt három ház esetén 20%-os bizonytalanság mellett határoztuk meg a kerti

felszínközeli talajokból. A kapott eredmények a következık: R1: 7,3 Bq/kg, E1: 5,0

Bq/kg, B1: 5,0 Bq/kg.

A kapott értékek különbségei nagyjából a mérési bizonytalansággal egyeznek

meg. Ez alapján a terület átlagos radonexhalációját 5,8±1,2 Bq/kg-nak lehet becsülni.

Ehhez képest a házak téli beltéri radontartalma között van egy kb. 2-es faktor

29

különbség. Ez a szellıztetési szokásokkal és házak eltérı építési idejével, így építési

technológiaival magyarázhatók. Az R1 ház modernebb jóval (2009-ben épült) az E1

háznál (1970-ben épült), a szigetelések is modernebbek, és az amortizáció is kevésbé

tette áteresztıvé a felszín alatti részeket. Az E1 ház esetében az is fontos szempont

lehet, hogy a pincében van egy kazán elhelyezve, ami jó hatásfokkal indítja be télen a

meleg levegı feláramlását, ezzel a talaj radontartalmát beszívja a beltéri légtérbe. Ez a

megoldás az R1 és B1 házakban nincs alkalmazva. A B1 ház különleges eset, mert

vályogház 1940-bıl. Az azonos exhaláció melletti különbözı beltéri radonszintet az

építési technológiával magyarázzuk.

A talaj radioaktivitását jellemzı a beltéri radontartalommal összefüggı paraméter

a kutak vizének radontartalma. Az exhalációhoz hasonlóan az R1-E1 házak kútjainak

radontartalma is hibán belül megegyezett. A B1 ház melletti kút radonszintje kisebbnek

adódott, melynek okát adatainkból nem tudjuk meghatározni.

8. táblázat. A talaj radioaktivitását jellemzı paraméterek és a beltéri

radonkoncentrációk összehasonlítása.

Talaj fajlagos exhaláció (Bq/kg)

Kútvíz átlagos radontartalma

(Bq/l)

Talajgáz radontartalom (max) (kBq/l)

Beltéri radon-koncentráció (tél) (Bq/m3)

GRP (relatív egység)

E1 5,0 12 2,2 187 2,1 B1 5,0 5 - 93 - R1 7,3 12 2,0 108 1,5 átl 6,1 12 2,1 147 1,8

Ugyan nem végezhetünk az egész településre érvényes átlagolást, de a két ház

esetében, ahol a legtöbb paramétert problémamentesen meg tudtuk mérni, a megfelelı

értékeket átlagolhatjuk. Ezek alapján ezen homokos talajon a kútvizek radontartama 12

Bq/l értékéhez 2,1 kBq/l felszín közeli talajgáz radontartalom tartozik, ami kb. a 6-od

része a víz aktivitáskoncentrációjának, pedig ugyanabból a talajból veszi fel a radont. A

különbség a mélységben rejlik. Ezekhez az értékekhez átlagosan 147 Bq/m3 téli

radonszint tartozik a belterekben. Ez az éves átlagra becsülve az országos átlag alatt

marad. Mindezek alapján az alacsony radonpotenciál kategória érvényes a területre.

6.2. Radonpotenciál meghatározási módszerek összevetése

A radonpotenciál kiszámítása mellett a talajgáz radontartalmát megbecsülı

módszereket is elvégeztem. Ehhez az alábbi képletet használtam:

p

Mc pot

ρ*= ,

30

ahol M a talajmintákra kiszámolt fajlagos exhaláció, ρ a talajminták sőrősége, p pedig

a porozítás, amit egységesen homokos talajra vett átlagként 0,3-nak vettünk, mérési

lehetıség hiányában. Sőrőségként a radonkamrákban mért sőrőséggel számoltunk annak

ellenére, hogy nem bolygatatlan talajmintákat vettünk. Ez a sőrőséget alulról becsüli, és

a talajban közvetlenül az igazi sőrőség értéke ennél valamivel nagyobb. Az így kapott

értékeket összevetettem a kútvizek radonkoncentrációjával illetve a talajlevegı (80 cm

mélyen mért) radonkoncentrációjával (9. táblázat).

9. táblázat. Talajradon becslı módszerek összevetése a kapott értékekkel.

A kapott értékekbıl látható, hogy a talajlevegı fajlagos exhalációjából számolt

becslés szerint a vizek radontartalmának a mért érték nagyjából kétszeresének kellene

lennie. A talajlevegı radonkoncentrációjának pedig a tízszerese. Az eltérések oka lehet,

hogy a talajok sőrősége függ a mélységtıl, míg a vízmintákat az átlagosan 20 méter

mély kútból vettük, a talajlevegı radonkoncentrációját 80 cm-en mértük, addig a

talajlevegı fajlagos exhalációját a felszínen mértük. A futóhomok porozitása és

permeabilitása igen nagy, így a radon könnyen kidiffundálhat a talajunkból, még ekkora

mélységben is. 80 cm-en nem veszi fel a nagy mélységekben mérhetı értéket a talajgáz

radontartalma. A vizek nem veszik fel a becsült lehetséges maximális

radonkoncentráció értéket, de egy kb. 2-es faktoron belül jó becslést adtunk erre a

paraméterre.

cpot (Bq/l)

Vizek radonkoncentrációja

(Bq/l)

Talajlevegı radonkoncentrációja

(kBq/m3) R1 27 12 1,5 B1 12 5 - E1 20 12 2,2

31

7. Összefoglalás

Szakdolgozatom céljaként Vasad területének radioaktivitás szempontjából történı

felmérését és jellemzését tőztem ki. Méréseim során fúrt kutak felszín alatti vizeinek

radonkoncentrációját, a talajok radioaktivitását, a talajgáz radontartalmának

vizsgálatatát, a talaj radonexhalációját, illetve a szobalevegı radon- és torontartalmát

vizsgáltam illetve a kapott értékekbıl többféle módon következtettem a radonpontenciál

értékére.

Mintavételeim során 10 házban mértem a szobalevegı radontartalmát, 5

talajmintát radioaktivitás illetve radonexhaláció szempontjából vizsgáltam és 4 kút

vizének radonkoncentrációját állapítottam meg 3 alkalommal 2013. február 22 – május

5. között. A tíz házból kettınél, a Rákóczi utca 1. szám alatt és a szomszédságában lévı

Szabadság utca 29/a ház esetén minden felmerülı szempontból vizsgáltunk, így a talaj-

radontartalmát és a permeabilitását is mértük. Ezek alapján tudtunk folytonos

radonpotenciál változót meghatározni. Ezek értékei (elfogadott relatív egységben) 1,5

(R1) és 2,2 (E1) így a két házat a kis radonpotenciálú kategóriába soroltuk.

Az R1 ház esetén a talaj torontartalmát és a beltéri téli toronkoncentrációt is

meghatároztuk. A talaj tóriumtartalmával összefüggı paraméterek a radon megfelelı

értékei alatt maradtak, de a beltérben relatívan mégis a torontartalom adódott

magasabbnak. Ez a ház építıanyagának tóriumtartalmára és a toronexhaláció

fontosságára irányítja a figyelmet.

Három háznál meghatároztuk a talaj radonkibocsátó képességét is. Ezek alapján a

terület átlagos radonexhalációját 5,8±1,2 Bq/kg-nak becsültük. A településen vizsgált 10

házban az átlagos téli radonszint 147 Bq/m3, a kútvizek radontartama 12 Bq/l. Ezek

szintén az országos átlag alatt vannak.

Összességében elmondható Vasad radioaktivitásáról, hogy nem jelent terhet a

lakosságra. Minden mért paraméter alapján az alacsony radonpotenciál kategória

érvényes a vizsgált területre.

32

8. Köszönetnyilvánítás

Szeretném megköszönni témavezetımnek, Horváth Ákosnak, hogy odaadó

munkájával, szakértelmével, tapasztalati tanácsaival segítette munkámat.

Köszönettel tartozom Freiler Ágnesnek a sok tanácsért a mérésekben és a

kiértékelésben nyújtott önzetlen segítségéért.

Köszönöm a mintavételi helyszíneket biztosító vasadi lakosoknak, hogy mindig

szívesen fogadtak, lehetıséget adtak, hogy otthonukban mérhessek.

Köszönet Szabó Katának a permeabilitás számolásában nyújtott elméleti

segítségéért.

Továbbá köszönöm Csordás Anitának és Dr. Kovács Tibornak a Pannon Egyetem

Radiokémiai és Radioökológiai intézetébıl, hogy a szobalevegı radontartalmának

méréséhez nyomdetektort biztosítottak, a kapott eredményeket megadták.

Köszönetet szeretnék mondani egész családomnak, Anyának, Apának, Anettnak

és Orsinak türelmükért, és mert mindig volt valaki, aki elkísért és segített a

mintavételkor. Külön köszönet Anettnak állandó és töretlen lelkesítéséért. Köszönöm

mindazon barátoknak, akik bármilyen mértékben és formában segítették a munkám sikeres

elvégzését.

33

9. Irodalomjegyzék

• ANGYAL ZS. (szerk) - BALLABÁS G.- DR. BARTHOLY J.- DR. DARABOS G.- DR.

GÁBRIS GY.- KARDOS L.- DR. KOVÁCS B.- MÁDLNÉ DR. SZİNYI J- DR.

MÁRIALIGETI K.- DR. MÉSZÁROS R.- DR. MINDSZENTY A.- DR. PAPP B.- DR.

PAPP S.- DR. ROMSICS CS.- DR. SZABÓ M.- DR. SZÉKELY B.- DR. TÖRÖK J.-

ZSEMLE F. 2012: Környezettudományi terepgyakorlat. - Typotex Kiadó,

Budapest. pp 140-150.

• ELTE TTK, Atomfizikai Tanszék - Sugárzások Fizikája Laboratóriumi

Gyakorlat, REX, GAM mérés leírás, http://atomfizika.elte.hu/akos/orak/sflab/

• Equipment for in situ permeability measurments RADON-JOK mérésleírás,

http://www.radon-vos.cz

• GUNDERSON, L. C. S.- RANDALL SCHUMANN R.- OTTON J.K.- DUBIEL R. F.-

OWEN D.E.-DICKINSON K. A. 1992: Geology of the United States, Geological

Society of america, Special Paper 271

• HÁMORI K.- HORVÁTH F. 2000: Természetes radioaktivitás mérése a Mórágyi

Rögön fekvõ településeken. - VII. Országos Környezettudományi

Diákkonferencia, Debrecen.

• HÁMORI K., TÓTH, E., LOSONCI, A., MINDA, M. 2006: Some remarks on the

indoor radon distribution in a country. Applied Radiation and Isotopes, pp. 64,

859–863.

• KEMSKI J.- SIEHL A.- STEGEMANN R.- VALDIVIA-MANCHEGO M. 2001: Mapping

the geogenic radon potential in Germany. The Science of the Total Environment,

pp. 272, 217–230.

• KISS Á. – Tasnádi P. 2012: Környezetfizika. – Typotex Kiadó, Budapest. pp. 32-

33, 109.

• KOVÁCS S., 2009: Radon mérés a Szekszárdi lösz-pincékben szakdolgozata.– PE

Radiokémiai és Radioökológiai Intézet.

• NEZNAL M.- NEZNAL M.- MATOLIN M.- BARNET I.- MIKSOVA J. 2004: The new

method for assessing the radon risk of building sites. pp.19., http://www.radon-

vos.cz/pdf/metodika.pdf

• ÓVÁRI M. (szerk) – TATÁR E. (szerk).- FARKAS J.- HAHN I. – MÁRIALIGETI K.-

ÓVÁRI M.- ROMSICS CS.- SZABÓ CS.- SZALAI Z.- SZÖVÉNYI G.- TATÁR E.- TÓTH

34

M.- TÖRÖK J.K. 2012: Környezeti mintavételezés. - Typotex Kiadó, Budapest.

pp 41-42.

• STEFANOVICS P.- FILEP GY.- FÜLEKY GY. 2010: Talajtan. – Mezıgazda Kiadó,

Budapest. pp. 36-37.

• SZABÓ K. ZS., 2009: Talajminták radioaktivitásának vizsgálata Pest megyében

szakdolgozata.- ELTE TTK

• SZALAI Z.-JAKAB G., 2011: Bevezetés a talajtanba környezettanosoknak. -

Typotex Kiadó, Budapest. pp. 49.

• TÓTH E., 1999: Radon a magyar falvakban. - Fizikai szemle 1994/2,

http://wwwold.kfki.hu/fszemle/archivum/fsz9902/radon.html

• www.vasad.hu (utolsó letöltés: 2013.05.12)

• https://maps.google.hu/ (utolsó letöltés: 2013.05.11)

• http://www.nrcan.gc.ca (utolsó letöltés: 2013.05.12)

• http://atomfizika.elte.hu/akos/orak/kmod/ml/tri.htm (utolsó letöltés: 2013.04.18)

• http://atomfizika.elte.hu/kornyfizlab/ml/rad.html (utolsó letöltés: 2013.04.15)

• http://pavogy.web.elte.hu/Kornyez/NAI/NAI.html (utolsó letöltés: 2013.04.15)

35

10. Mellékletek

1.sz. melléklet: A két fı mintavételezési pont eredményei

Rákóczi utca 1.

Szabadság utca 29/a

lakáslevegı (Bq/m3) Radon 152 65 126 171

Toron 0 133 52 15

víz (átlag, Bq/l) 12,31±2,13 11,59±2,50

talajminta (Bq/kg) R1TG R2TG E1TG

CK 12,63± 5,39 10,77± 5,57 6,58± 4,41

CRa 19,78± 2,16 22,35± 2,08 9,87± 1,65

CTh 11,22± 0,94 9,26± 0,84 7,23± 0,66

CBi 12,63± 0,53 10,77± 0,49 6,58± 0,38

Exhaláció 7,66±1,72 7,15±5,57 5,04± 2,78

Exhalációs együttható 0,39 0,32 0,55

Talajgáz (átlag, Bq) 1506,49±108,26 2220±370

Cpot 27,08 26,20 19,84

GRP 1,45 2,17

2.sz. melléklet: A vizsgált E1 és R1 fúrt kút csapja

36

3. sz. melléklet: A mintavételi pontok elhelyezkedése Vasad területén

Piros: E1, R1 beltér radon, vízradon, talajlevegı radont tartalma, talaj radioaktivitása – Zöld: beltéri radontartalom – Kék: víz radontartalom – Sárga: talaj radioaktivitásának

mérése (forrás: https://maps.google.hu alapján saját szerkesztés)