Měření radonu v budovách a ochrana obyvatelstva Bakalářská práce současný stav problému v literatuře Vypracovala ZUZANA SKURČÁKOVÁ Obor GEOLOGIE - kombinovaná forma, MU Prosinec 2009 Obsah 1. Úvod 2. Historie 3. Základní jednotky a veličiny 4. Vznik, vlastnosti a zdravotní rizika 5. Migrace radonu 6. Radon v interiéru budov 7. Metodika měření a hodnocení obsahu přírodních radionuklidů dle SÚJB 8. Základní principy protiradonových opatření 9. Seznam zdrojů informací
1. Úvod Většina prvků vyskytujících se v horninách a zeminách jsou prvky stabilními. V přírodě se však vyskytují i prvky radioaktivní, které se samovolně rozpadají na prvky stabilnější. Tento jev se nazývá radioaktivní přeměna (rozpad). Z hlediska dopadu na lidské zdraví mají největší význam především izotopy rádia 226 Ra, thoria 232 Th a draslíku 40 K, včetně jejich přeměnových řad. V interiérech budov přírodní radionuklidy zatěžují člověka dominantně prostřednictvím vdechovaného radonu, jeho produktů přeměny a složkou zevní expozice záření gama, které se uvolňuje při přeměně radia ve stavebních materiálech. 2. Historie První dopady účinku radonu byly pozorovány v souvislosti s těžbou rud v Krušných horách, která se rozvíjela od druhé poloviny 15. století. Agricola ve svém díle De Re Metallica (1556) popisuje mezi horníky vysokou úmrtnost na nezvyklé plicní choroby. V roce 1789 německý chemik Martin Klaproth poprvé izoloval minerály uranu z krušnohorských dolů. Objev fenoménu radioaktivity uranu byl učiněn francouzským fyzikem Henri Becquerelem v roce 1896. Začíná tak období rozvoje oboru nazývaného jaderná fyzika. V letech 1898 až 1902 asistentka Henri Becquerela Marie Curie Sklodowská a její manžel Pierre objevují radioaktivní prvky polonium a rádium. Radon v thoriové rozpadové řadě thoron 220 Rn objevili roku 1900 Soddy a Rutherford. V roce 1901 Friedrich Ernst Dorn objevuje radon 222 Rn (Mudd, 2008). V roce 1901 bylo provedeno první měření koncentrace radonu v ovzduší dolu ve Schneebergu a v Jáchymově. Zjištěny byly velmi vysoké koncentrace 70 500 kbq/m 3. Začíná se tušit souvislost mezi obsahem radonu v dolech a rakovinou plic. Celých dalších 50 let jsou však všechny pokusy o vysvětlení vzniku rakoviny plic inhalací samotného radonu neúspěšné. V roce 1951 William F. Bale předkládá myšlenku, že příčinou rakoviny plic by mohly být produkty přeměny radonu. Nezávisle na něm k podobnému závěru dochází i F. Běhounek, tím se odstartovala řada studií. V roce 1956 Hultqvist publikuje výsledky prvních měření koncentrace radonu v domech. Jeho studie, která zahrnovala 225 švédských domů, ukázala, že v některých domech, které byly postaveny z lehkého betonu vyrobeného s použitím kamenečných břidlic, jsou vysoké koncentrace radonu. V roce 1960 byly zjištěny vyšší hodnoty dávkového příkonu záření gama v panelových domech (Petřiny, Stochov) postavených ze škvárobetonových panelů vyrobených ze škváry z elektrárny v Rynholci u Nového Strašecí. Ve výroční zprávě UNSCEAR (United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation) jsou v roce 1977 publikovány výsledky měření radonu v domech v několika zemích. Potvrzuje se rozsáhlá variabilita úrovní radonu v domech, pokrývající rozpětí od několika Bq/m 3 až po 100 kbq/m 3. V letech 1978 až 1980 byly radiometricky proměřeny téměř všechny domy v Jáchymově a na základě tohoto byla zahájena příprava na celostátní řešení radonové problematiky v domech. V roce 1987 vychází v tehdejší ČSSR první metodický pokyn hlavního hygienika, ministerstva stavebnictví a ministerstva zdravotnictví s cílem omezit hmotnostní aktivitu rádia ve stavebních výrobcích a stanovit limitní koncentrace radonu v domech. Legislativní proces se postupně vyvíjel až do současné podoby, kdy platí vyhláška Státního úřadu pro jadernou bezpečnost 499/2005 Sb. V roce 1995 vychází ČSN 73 0601 řešící ochranu staveb proti radonu (Jiránek, 2002). 3. Základní jednotky a veličiny Aktivita podíl středního počtu radioaktivních přeměn v určitém množství radionuklidu za časový interval, jednotkou je becquerel (Bq) Becquerel 1 Bq je aktivita látky, ve které proběhne jedna radioaktivní přeměna za 1 sekundu Curie (symbol Ci) dříve používaná jednotka aktivity, která odpovídá aktivitě 1g 226 Ra, 1 Ci = 3,7x10 10 Bq, 1 pci/l = 37 Bq/m 3 Objemová aktivita radonu (symbol OAR) počet radioaktivních přeměn v 1 m 3 vzorku za 1 sekundu, jednotka Bq/m 3 Ekvivalentní objemová aktivita radonu a ekv (symbol EOAR) - je vážený součet objemové aktivity a 1 polonia 218, objemové aktivity a 2 olova 214 a objemové aktivity a 3 vizmutu 214 dle vztahu a ekv = 0,106a 1 + 0,513a 2 + 0,381a 3, jednotka Bq/m 3-2-
Hmotnostní aktivita radonu počet radioaktivních přeměn v 1 kg vzorku za 1 sekundu, jednotka Bq/kg Poločas přeměny (symbol T) průměrná doba, za kterou se z počátečního počtu atomů N 0 daného radionuklidu přemění polovina Elektronvolt (symbol ev) jednotka energie, odpovídá kinetické energii, kterou získá elektron urychlený ve vakuu napětím jednoho voltu 4. Vznik, vlastnosti a zdravotní rizika Přírodním radionuklidem, který se ve stopovém množství vyskytuje ve všech horninách, je uran 238 U. Rozpadem uranu vznikají další prvky s postupně se zvyšující stabilitou jádra. Tyto prvky tvoří tzv. uran-rádiovou přeměnovou řadu (viz níže). Na jejím začátku stojí 238 U, který se s poločasem rozpadu 4,5 miliardy let postupně přeměňuje na rádium 226 Ra, to se s poločasem 1600 let rozpadá na radon 222 Rn. Radon (poločas rozpadu 3,825 dne) se přeměňuje dále na 218 Po, celý řetězec je zakončen neradioaktivním kovem olovem 206 Pb. Radon je také součástí thorium-rádiové přeměnové řady (viz níže). Radon 220 Rn (nazývaný thoron) má poločas rozpadu 54,7 sekundy. Tabulky rozpadových řad (Ball, 1991). -3-
Radon je přírodní radioaktivní plyn. Je bezbarvý, bez chuti a zápachu, chemicky netečný, patří mezi tzv. vzácné plyny. Ve vodě se rozpouští velmi špatně (rozpustnost klesá s rostoucí teplotou, viz graf níže), lépe je rozpustný v organických látkách. Ze vzácných plynů má nejvyšší bod tání a varu. Rozpustnost radonu ve vodě vzhledem k teplotě (Mudd, 2008). Cw koncentrace ve vodě Ca koncentrace ve vzduchu Při vdechování se radon v tkáních těla rozpouští a je opět v nezměněném stavu vydechován zpět do atmosféry. Je podstatně méně škodlivý než jeho produkty přeměny 218 Po, 214 Pb, 214 Bi, 214 Po které bezprostředně po svém vzniku existují ve vzduchu ve formě volných iontů či neutrálních atomů. Převážná část těchto produktů se rychle váže na částice nebo povrchy, např. aerosoly, stěny, nábytek... Po vdechnutí jsou produkty přeměny zachyceny na vnitřních površích průdušek a plic, kde ozařují tamní tkáně. Nebezpečnost tohoto ozáření spočívá v malém dosahu záření alfa, kdy je zasažena výhradně epitelová výstelka dýchacích cest. Zasažená tkáň je velmi intenzivně ionizována, což může vést k poškození bazálních buněk a následnému vzniku mutací, které způsobují rozvoj rakoviny (Jiránek, 2002). Podle údajů UNSCEAR (United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation) dosahuje podíl radonu na celkovém ozáření lidského organismu až 55%. Dalšími zdroji ozáření je kosmické záření či zdroje v lékařství (Barnet, 1992). Je velmi obtížné stanovit podíl radonu na vzniku rakoviny plic. Studie jsou prováděny na velkých statistických vzorcích obyvatelstva vybraných tak, aby bylo možno postihnout vliv dalších faktorů, jako je např. kouření nebo dlouhodobý pobyt v silně znečištěném prostředí. V České republice je roční incidence rakoviny plic cca 6000 případů, z nichž cca 900 (15%) vzniká v důsledku radonu. Přibližně 220 000 obyvatel České republiky bydlí v domech, kde ekvivalentní objemová aktivita radonu přesahuje 200 Bq/m 3 (Jiránek, 2002). Hodnota 200 Bq/m 3 je směrnou hodnotou pro nově projektované stavby dle vyhlášky 307/2002 Sb. Studie z American Journal of Public Health se snaží vyjádřit vliv kouření a vliv radonu v budovách na vznik rakoviny plic. Studováni jsou lidé ve věku 40 let (bez ohledu na pohlaví), kteří kouří od věku 20 let a kteří žijí v domě se zvýšenou koncentrací radonu. Skupiny - lidé, kteří stále kouří - lidé, kteří kouřit skončili - lidé, kteří nikdy nekouřili Jsou zvoleny dvě hodnoty koncentrací radonu 4 pci/l a 10 pci/l - koncentrace 10 pci/l je natolik vysoká, že do této skupiny spadá pouze 0,7% domácností. V pravém a levém sloupci u jednotlivých koncentrací je zachycen dopad provedení protiradonových opatření v budovách (snížení koncentrace -4-
na 2 pci/l). Z výzkumu vyplynulo, že kouření má mnohem větší dopad na lidské zdraví, než zvýšené koncentrace radonu v obydlích (Mendez, 1998). 5. Migrace radonu Každé porézní prostředí je tvořeno pevnou fází a póry vyplněnými vzduchem nebo vodou. Při přeměně atomu rádia 226 Ra je emitována náhodným směrem částice alfa s kinetickou energií 5,49 MeV a opačným směrem atom radonu s kinetickou energií 0,1 MeV. Tomuto fyzikálnímu jevu se říká zpětný odraz. Nově vzniklý atom radonu se pohybuje na takovou vzdálenost, dokud všechnu svou energii nepředá okolnímu prostředí. Jeho doběh je v pevné fázi je jen 0,02 0,07 μm, ve vodě asi 0,1 μm a ve vzduchu 63 μm. Díky tomuto jevu se radon uvolňuje z pevné fáze (zrn) do systému pórů, kterým se dále snadno šíří. Předpokladem ovšem je, aby atom rádia ležel pod povrchem zrna ve vzdálenosti menší než je doběh atomu radonu. Pro poměr radonu, který z materiálu unikl, a radonu, který se v něm vytvořil, byl zaveden pojem emanační koeficient. Ten se pro většinu materiálů pohybuje v rozmezí jednotek až desítek procent (Jiránek, 2002). Průměrné hodnoty koeficientu emanace pro některé materiály (Radiační ochrana, Doporučení, Měření a hodnocení obsahu přírodních radionuklidů ve stavebních materiálech) V pórovém systém může tedy být radon obsažen jak v části vyplněné vzduchem, tak v části zaplněné vodou, v níž se rozpouští a z níž pak velmi snadno přechází do vzduchu.v malém množství se rovněž adsorbuje i na povrchu pevné části. Jiná situace nastává, když je přirozený tok přerušen základy stavebního objektu. Uvnitř objektu je vzduch vždy teplejší než půdní vzduch, který je obsažený mezi zrny zvětralé horniny či půdy v podloží, tzn. že má nižší hustotu. Na rozhraní objektu a podloží vzniká tlakový gradient, který vlivem konvektivního proudění směruje radon dovnitř objektu. Budova tak nasává radon z podloží. V případě, že je základová deska porušena netěsnostmi, může se radon akumulovat ve sklepních prostorech a odtud komínovým efektem pronikat do vyšších pater objektu (Barnet, 1992). -5-
Mezi základní parametry transportu patří permeabilita prostředí a efektivní součinitel difúze. Permeabilita prostředí (označení k) závisí převážně na velikosti, počtu a rozložení pórů, velikosti a tvaru zrn pevné fáze a na vlhkosti. Velká porozita ještě nemusí znamenat velkou permeabilitu, protože ta vypovídá o struktuře pórového systému, tj. zda se jedná o póry otevřené či uzavřené a zda jsou póry vzájemně propojeny. Hodnoty permeability běžných zemin vykazují značný rozptyl. Při nižších hodnotách je dominantním transportním mechanismem difúze, při vyšších konvekce. V suchých porézních zeminách může radon proudit spolu s půdním vzduchem až na vzdálenost několika set metrů. Ve vlhkých jemnozrnných zeminách je transport půdního vzduchu velmi omezen. Pod hladinou podzemní vody klesá konvekce až na nulu a difúzní délka dosahuje jen jednotek až desítek centimetrů. Efektivní součinitel difúze (označení D e ) závisí na porozitě, vlhkosti a velikosti pórů (Jiránek, 2002). 6. Radon v interiéru budov Zdrojem radonu uvnitř domů je většině případů podloží, někdy stavební materiál a užitková voda. Výsledná koncentrace radonu v interiéru není konstantní, ale mění se v čase v závislosti na rychlosti přísunu radonu od jednotlivých zdrojů a na násobnosti výměny vzduchu (kolikrát se vymění celkový objem vzduchu ve sledované místnosti za jednu hodinu). Oba dva tyto parametry závisí na řadě okolností, mezi které patří rychlost a orientace větru, teplotní rozdíly mezi interiérem a exteriérem, způsob větrání objektu, těsnost obvodového pláště atd. Měnící se tlakové rozdíly vyvolávají jak změny v nasávání půdního vzduchu z podloží do interiéru, tak změny v násobnosti výměny vzduchu a v důsledku toho i změny koncentrace radonu v jednotlivých místnostech a v celém domě. Obecně lze v budově, kde je zdrojem radonu podloží, očekávat vyšší hodnoty v noci než ve dne a v zimním (topném) období vyšší hodnoty než v létě. Výkyvy během dne a noci se mohou od průměru lišit až dvakrát. Koncentrace radonu v objektu se mění i prostorově. Je-li zdrojem radonu podloží, nejvyšší koncentraci zjistíme v místnostech v přímém kontaktu se zeminou, zatímco ve vyšších podlažích jsou hodnoty nižší. Bude-li naopak zdrojem radonu stavební materiál, potom vyšší obsah radonu naměříme v místnostech, které jsou jím ohraničeny (Jiránek, 2002). 6.1 Přísun radonu z horninového podloží Uran je v horninách přítomen v samostatných uranových minerálech nebo v minerálech, které tvoří základní hmotu hornin a zemin. Čím je hornina jemnozrnnější, tím vzrůstá celkový povrch zrn, z něhož může být radon uvolňován. Pokud je půda dobře propustná, radon může snadno pronikat k povrchu a odtud do objektů. Pokud je půda hlinitá až jílovitá, radon je zadržován v blízkosti svého vzniku v hlubších horizontech půdy. Půdní profil není obvykle homogenní a je složen z více vrstev s rozdílnou propustností. Pokud je vrchní partie půdy nepropustná a hlubší horizonty jsou propustnější, radon se může pod ní hromadit a migrovat do stran, uvolní se až v místech s nižší propustností svrchního horizontu. Na základě většího množství měření radonu v určitém typu horniny je možno odhadnout přibližný rozsah hodnot objemové aktivity radonu v půdním plynu. Tento odhad se však týká pouze standardních geologických podmínek (tzn. horninový typ v homogenním vývoji, bez významných tektonických poruch,...) (Barnet, Mikšovská, 1998). -6-
Objemová aktivita radonu v horninových typech a převažující kategorie radonového indexu pozemku (Barnet et al., 1998). Hodnoty objemové aktivity radonu v horninových typech (Barnet et al., 1998). Z uvedených tabulek je patrné, že mezi horniny s nejvyššími hodnotami objemové aktivity patří horniny magmatické. Ty se vyskytují na rozsáhlém území Českého masivu, zatímco silurské sedimenty, které mají rovněž vysoké hodnoty objemové aktivity radonu, zaujímají podstatně menší části a nepředstavují proto tak významné riziko. Silurské sedimenty obvykle obsahují velký podíl organické hmoty, na kterou se váže uran. Permské sedimenty mají obvykle střední hodnoty, protože koncentrace uranu je v nich mírně zvýšena přítomností jílové komponenty, ve které jsou vázány slídy. U přeměněných hornin se převážně setkáváme se středními hodnotami radonového indexu. Pro mladší sedimenty (křídové pískovce, neogenní písky,...) jsou typické nižší hodnoty objemové aktivity radonu. Kategorii radonového indexu může ovlivnit tektonické porušení hornin. Přítomnost zlomů a drcených poruchových zón v hornině se projevuje zvýšením hodnot objemové aktivity radonu, protože tektonicky oslabené zóny jsou propustnější pro migrování radonu (Barnet, Mikšovská, 1998). -7-
Typické koncentrace radonu v půdním vzduchu 1 m pod povrchem země se v ČR pohybují v rozmezí 1 až 100 kbq/m 3. Extrémní hodnoty jsou až 1000 kbq/m 3. 6.2 Přísun radonu ze stavebních materiálů Běžný stavební materiál je vyroben z přírodních surovin obsahujících přírodní radionuklidy, tedy i uran se všemi členy své radioaktivní řady. I ve stavebním materiálu se část radonu uvolňuje do pórů, část je převážně difúzí transportována k povrchu stavebního materiálu, kde exhaluje do vnitřního ovzduší stavby. Radon, který ze stavebního materiálu neunikl, se v něm přeměňuje a jeho produkty přeměny jsou spolu s dalšími radionuklidy přítomnými v materiálu zdrojem záření gama. Dochází tak k zevnímu celotělovému ozáření uživatelů místnosti (Jiránek, 2002). Hmotnostní aktivita rádia a koeficient emanace vybraných stavebních materiálů (Vlček, 1998) 6.3 Přísun radonu z vody Koncentrace radonu ve vodě odpovídá radioaktivitě hornin, s nimiž voda přichází do styku. Nejvyšší obsah radonu vykazuje podzemní voda v geologickém profilu tvořeném vyvřelými horninami. V podzemní vodě jsou objemové aktivity radonu na úrovni objemových aktivit radonu v pórech hornin a půd, tj. 10 1000 kbq/m 3. Vlivem provzdušňování je koncentrace radonu v povrchových vodách nižší než ve vodách podzemních. Rizikové jsou proto podzemní zdroje vody studny. Radon se uvolňuje z vody do ovzduší pouze při její spotřebě, tj.při praní, sprchování,... (Jiránek, 2002). Vyhláška č. 307/2002 Sb. o radiační ochraně, ve znění vyhlášky č. 499/2005 Sb. omezuje koncentraci radonu v užitkových vodách směrnými a limitními hodnotami objemové aktivity. -8-
7. Metodika měření a hodnocení obsahu přírodních radionuklidů dle SÚJB Zákon č. 18/1997 Sb., o mírovém využívání jaderné energie a zdrojů ionizujícího záření (atomový zákon) a o změně a doplnění některých zákonů, stanoví v 3 odst. 2 písm. h) Státnímu úřadu pro jadernou bezpečnost povinnost sledovat a posuzovat stav ozáření a usměrňovat ozáření osob. Závažné je v tomto smyslu ozáření přírodními zdroji záření. Z hlediska radiační ochrany jsou zvláště důležité činnosti související s měřením a hodnocením obsahu přírodních radionuklidů ve stavbách, na stavebním pozemku, ve stavebních materiálech a ve vodě. 7.1 Metodika měření a hodnocení přírodního ozáření osob v pobytových prostorech staveb Státní úřad pro jadernou bezpečnost vypracoval odlišnou metodiku postupu pro hodnocení ozáření osob ve stavbě a pro posuzování úrovně radioaktivity ve stavbě jako takové. Důvodem je, že objemová aktivita radonu, resp. ekvivalentní objemová aktivita radonu je ovlivněna chováním uživatele stavby (způsobem větrání a vytápění,...) a používáním některých technologii (nucená ventilace, klimatizace,...). Proto se při hodnocení konkrétní expozice osob a při hodnocení úrovně přírodní radioaktivity ve stavbě jako takové může dojít k odlišným závěrům. 7.1.1 Měření a hodnocení ozáření osob v pobytovém prostoru stavby V případě hodnocení ozáření osob se vychází z dlouhodobé (roční) průměrné hodnoty obsahu radonu a produktů jeho přeměny v době pobytu osob, přitom platí: Jedná-li se stavby, kde se předpokládá trvalý pobyt osob, vychází se z průměru ekvivalentní objemové aktivity radonu stanoveného nepřetržitým ročním měřením. Hodnocení ozáření osob ve stavbě se provádí pro jednotlivé měřené místnosti porovnáním zjištěných ročních průměrných hodnot ekvivalentní objemové aktivity radonu se směrnými hodnotami. Za dostačující se považuje změření všech pobytových místností v přímém kontaktu s podložím, alespoň jedné třetiny pobytových místností v prvním nadzemním podlaží, alespoň jedné pobytové místnosti v každém dalším nadzemním podlaží a místností, kde byl použit ve významné míře stavební materiál s očekávanou vyšší hmotnostní aktivitou 226 Ra. Není-li ani v jedné z místností překročena směrná hodnota, je učiněn závěr, že směrná hodnota není překročena v celém objektu. Jedná-li se o stavby, kde není trvalý pobyt osob, vychází se z průměru ekvivalentní objemové aktivity radonu stanoveného z měření v době přítomnosti osob. 7.1.2 Měření a hodnocení úrovně přírodní radioaktivity ve stavbě V případě posuzování úrovně přírodní radioaktivity ve stavbě jako takové se vychází ze systému měření, šetření a analýz, které mají za cíl co nejobjektivnější posouzení stavby a které jsou proto prováděny zpravidla v postupných krocích: Prvním krokem jsou informativní krátkodobá měření prováděná za takových podmínek, aby nedošlo k podcenění hodnoty ekvivalentní objemové aktivity radonu ve stavbě (tzv. konzervativní podmínky). Tato měření slouží jako odhad. Za konzervativní podmínky se považují zejména podmínky, kdy je omezeno větrání místností, kdy nejsou užívány technologie, které mohou ovlivnit obsah radonu v objektu (např. vzduchotechnika), kdy je zajištěn alespoň průměrný roční přísun radonu z podloží do místnosti (dostatečný tlakový gradient vyvolávající přísun radonu např. teplotní rozdíl vně a uvnitř objektu). Měření se považuje za dostačující, bylo-li provedeno ve stejném rozsahu jako při měření ozáření osob v pobytovém prostoru stavby. -9-
Druhým krokem (prováděných při překročení směrných hodnot při informativních krátkodobých měřeních) jsou podrobnější šetření a analýzy příčin překročení směrných hodnot. Cílem tohoto kroku je analyzovat hodnotu ekvivalentní objemové aktivity radonu za reálného užívání stavby, případně za dohodnutých standardních podmínek. Třetím krokem je analýza zdrojů transportu radonu ve stavbě za účelem získání podkladů pro návrh protiradonových opatření. Popsat je třeba zejména konstrukci v kontaktu s podložím v jednotlivých místnostech (složení a stav podlah, těsnost prostupů instalačních vedení,...), skutečnosti, které mají vliv na transport radonu ve stavbě (dispozice, způsob vytápění, způsob ventilace, počet podlaží,...) a další. 7.2 Metodika stanovení radonového rizika stavebního pozemku Stanovení radonového indexu pozemku vychází z posouzení hodnot objemové aktivity radonu 222 Rn v půdním vzduchu a z posouzení plynopropustnosti zemin. Čím vyšší je objemová aktivita radonu v půdním vzduchu a čím jsou vrstvy zemin propustnější, tím vyšší je pravděpodobnost, že může do objektu pronikat významné množství radonu. Radonový index pozemku (RI) vyjadřuje míru rizika pronikání radonu z geologického podloží na daném pozemku, nabývá hodnot nízký střední vysoký. Radonový index stavby (RB) vyjadřuje míru potřebné stavební ochrany stavby proti vnikání radonu z geologického podloží. Vychází z radonového indexu pozemku a zohledňuje hloubku a způsob založení stavby a stav základových zemin. Na jednom pozemku s daným radonovým indexem může být radonový index staveb rozdílný. Radonový potenciál pozemku (RP) vyjadřuje radonový index pozemku. Je-li RP < 10, radonový index pozemku je nízký, je-li 10 RP < 35, radonový index pozemku je střední, je-li 35 RP, radonový index pozemku je vysoký. 7.2.1 Objemová aktivita radonu v půdním vzduchu c a Objemová aktivita radonu v půdním vzduchu (c a ) se stanovuje měřením radioaktivity vzorků půdního vzduchu odebraných v hloubce 0,8 m. V případě hodnocení pozemku o rozloze menší nebo rovné 800 m 2 je nutno provést měření v rozsahu minimálně 15 odběrových bodů. Pro stanovení radonového indexu pozemku je významná zejména hodnota třetího kvartilu (c a75 ) (75% percentil souboru hodnot) statistického souboru hodnot objemové aktivity radonu. Naměřené hodnoty nižší než 1 kbq/m 3 jsou z hodnocení vyřazeny. V případě hodnocení pozemku o rozloze větší než 800 m 2 se postupuje v základní odběrové síti 10x10 m. Je nutno rozhodnout, zda je plocha natolik homogenní, že ji lze charakterizovat jedním radonovým indexem, tj. že lze využít hodnotu třetího kvartilu souboru hodnot. V případě nehomogenního pozemku, se území dále dělí a hodnotí se charakter nehomogenit (poruchová pásma, lokální anomálie, dílčí nehomogenní plochy). Během výzkumných prací se zjistilo, že není rozdíl ve stanovení kategorie radonového indexu na stavebním pozemku, pokud jsou vzorky půdního plynu odebírány před nebo po vyhloubení základů. 7.2.2 Plynopropustnost zemin k Prostředí s vyšší plynopropustností je z hlediska stanovení radonového indexu pozemku obecně více rizikové než méně plynopropustné prostředí. Plynopropustnost je stanovena buď přímo in situ v hloubce 0,8 m pod povrchem terénu (udává se v jednotkách m 2 ) nebo odborným posouzením (hodnotí se jako nízká střední vysoká). -10-
V případě přímého měření jsou požadavky na minimální počet měřících bodů stejné jako u měření objemové aktivity radonu v půdním vzduchu. Rozhodujícím parametrem pro stanovení radonového indexu pozemku je shodný statistický parametr, tj. třetí kvartil datového souboru (k 75 ). Odborné posouzení je založeno na popisu zemin ve vertikálním profilu do hloubky min. 1,0 m a je doplněno alespoň jednou z následujících metod: - makroskopický popis vzorků odebraných z hloubky 0,8 m, včetně klasifikace plynopropustnosti (nízká střední vysoká), využívá se odhadu obsahu jemné frakce f v zeminách a horninách Kategorie propustnosti (Jiránek, 2002) - subjektivní hodnocení odporu sání při odběru vzorků půdního vzduchu, včetně odhadu převažující klasifikace plynopropustnosti (nízká střední vysoká) V případě hodnocení pozemku o rozloze menší nebo rovné 800 m 2 je nutno realizovat minimálně dvě ručně vrtané sondy, v případě hodnocení pozemku o rozloze větší než 800 m 2 je nutno realizovat minimálně dvě ručně vrtané sondy + jednu ručně vrtanou sondu na každých ukončených 30 odběrových bodů pro měření objemové aktivity radonu v půdním vzduchu. Pro stanovení radonového indexu pozemku se využívá klasifikační tabulka, viz níže (Barnet, Mikšovská, 1998). 7.2.3 Stanovení radonového indexu pozemku Pro numerické údaje objemové aktivity radonu v půdním vzduchu i plynopropustnosti zemin se radonový index pozemku stanoví pomocí radonového potenciálu pozemku. Je-li RP < 10, radonový index pozemku je nízký, je-li 10 RP < 35, radonový index pozemku je střední, je-li 35 RP, radonový index pozemku je vysoký. Pro numerické údaje objemové aktivity radonu v půdním vzduchu a stanovené kategorie plynopropustnosti zemin (nízká střední vysoká) odborným posouzením se radonový index pozemku stanoví dle výše uvedené tabulky. -11-
7.3 Měření a hodnocení obsahu radonu ve stavebních materiálech 7.3.1 Legislativa, prováděcí předpisy Zákon č. 18/1997 Sb., o mírovém využívání jaderné energie a zdrojů ionizujícího záření (atomový zákon) a o změně a doplnění některých zákonů, ve znění pozdějších předpisů stanoví v 6 odst. 6 výrobcům a dovozcům stavebních materiálů povinnosti týkající se systematického měření a hodnocení obsahu přírodních radionuklidů ve vyráběných či dovážených stavebních materiálech. Podrobnosti v naplnění uvedených povinností stanoví vyhláška č. 307/2002 Sb. o radiační ochraně, ve znění vyhlášky č. 499/2005 Sb. Důvodem uvedených ustanovení je regulovat ozáření obyvatelstva z přírodních zdrojů ionizujícího záření přítomných ve stavebních materiálech na úroveň optimalizovanou z hlediska radiační ochrany. Měření obsahu přírodních radionuklidů ve stavebních materiálech je dle 9 odst. 1 písm. r) zákona č. 18/1997 Sb., ve znění pozdějších předpisů, zařazeno mezi služby významné z hlediska radiační ochrany, k jejichž provádění je třeba povolení Státního úřadu pro jadernou bezpečnost. Výrobci a dovozci stavebních materiálů jsou povinni zajistit systematické měření a hodnocení obsahu přírodních radionuklidů a to v rozsahu, který stanoví prováděcí předpis vydaný Státním úřadem pro jadernou bezpečnost (SÚJB) vyhláška SÚJB č. 307/2002 Sb. o radiační ochraně, ve znění vyhlášky SÚJB č. 499/2005 Sb. Zjišťují se mezní a směrné hodnoty obsahu přírodních radionuklidů. Údaje jsou povinni oznamovat Státnímu úřadu a na vyžádání i veřejnosti. Stavební materiály se nesmí uvádět do oběhu, pokud obsah přírodních radionuklidů překročí mezní hodnoty stanovené prováděcím předpisem nebo pokud obsah přírodních radionuklidů překročí mezní hodnoty stanovené prováděcím předpisem, s výjimkou případů, kdy náklady spojené se zásahem ke snížení obsahu radionuklidů by byly prokazatelně vyšší než rizika zdravotní újmy. Mezní hodnoty obsahu přírodních radionuklidů ve stavebním materiálu, podle tabulky č. 1 přílohy č. 10 vyhlášky SÚJB č. 499/2005 Sb. -12-
Směrné hodnoty obsahu přírodních radionuklidů ve stavebním materiálu, podle tabulky č. 2 přílohy č. 10 vyhlášky SÚJB č. 499/2005 Sb. Při překročení směrné hodnoty se stavební materiály, které jsou určeny k přímému zabudování do staveb, mohou uvádět do oběhu jenom ve zdůvodněných případech, kdy náklady spojené se zásahem ke snížení obsahu radionuklidů by byly prokazatelně vyšší než rizika zdravotní újmy. Za měření obsahu přírodních radionuklidů se považuje změření aktivit 226 Ra, 228 Th, 40 K. Měření je provedeno před uvedením materiálu do oběhu a poté v intervalech dle tabulky č. 3 přílohy č. 10 vyhlášky SÚJB č. 499/2005 Sb. 7.3.2 Postup měření dle prováděcího předpisu vyhlášky č. 307/2002 Sb. o radiační ochraně, ve znění vyhlášky č. 499/2005 Sb. Systematické měření a hodnocení obsahu přírodních radionuklidů je prováděno pouze prostřednictvím laboratoří, jež jsou držiteli povolení SÚJB. Odběr a úprava vzorků Vzorky se odebírají u výrobců a dovozců ve stavu, v jakém jsou uváděny do oběhu. Pokud je v rámci přípravy vzorku k měření prováděno jeho sušení, musí se tato skutečnost zohlednit při hodnocení výsledku. Musí být uvedeny tyto údaje: výrobce nebo dovozce materiálu, identifikace materiálu, použití, datum výroby nebo dovozu, místo a datum odběru, způsob odběru, identifikace odebírající osoby, použitý způsob úpravy vzorku, identifikace měřící laboratoře, datum předání vzorku do laboratoře. Měření vzorku Ke stanovení obsahu přírodních radionuklidů ve stavebním materiálu se používají metody scintilační nebo polovodičové spektrometrie záření gama. Pro měření stavebních materiálů nejsou v ČR k dispozici normalizované postupy. V případě polovodičové spektrometrie gama je možno vycházet -13-
z ČSN ISO 10703 Jakost vod stanovení objemové aktivity radionuklidů spektrometrií záření gama s vysokým rozlišením. V případě scintilační spektrometrie je možné vycházet z odborné literatury, případně z návodu výrobce k používání měřících zařízení a vyhodnocovacích programů. Hodnocení výsledků Výsledky systematického měření obsahu přírodních radionuklidů ve stavebních materiálech se hodnotí ve vztahu ke směrné hodnotě indexu hmotnostní aktivity (tabulka č. 2 přílohy č. 10 vyhlášky SÚJB č. 499/2005 Sb.) a k mezní hodnotě hmotnostní aktivity radionuklidu 226 Ra (tabulka č. 1 přílohy č. 10 vyhlášky SÚJB č. 499/2005 Sb.). 7.3.3 Postup při překročení směrné nebo mezní hodnoty dle prováděcího předpisu vyhlášky č. 307/2002 Sb. o radiační ochraně, ve znění vyhlášky č. 499/2005 Sb. Je-li opakovaně zjištěno překročení směrné hodnoty a není-li překročena mezní hodnota, zajistí výrobce nebo dovozce provedení doplňujícího rozboru materiálu (stanovení koeficientu emanace nebo rychlosti emise radonu z materiálu), případně proměření dalších vzorků s cílem identifikovat zdroj zvýšené hmotnostní aktivity 226 Ra ve výrobku. Dále výrobce nebo dovozce postupuje podle zásad pro optimalizaci radiační ochrany zhodnotí ozáření obyvatel z používání stavebního materiálu, posoudí možná opatření ke snížení hmotnostní aktivity 226 Ra v materiálu a náklady potřebné na jejich realizaci, rozhodne o realizaci případného opatření ke snížení obsahu přírodních radionuklidů. Pokud je výsledek měření blízký směrné hodnotě, je účelné až do provedení opatření zajistit zvýšenou četnost měření. Je-li zjištěno překročení mezní hodnoty, musí výrobce nebo dovozce zastavit expedici materiálu, ověřit situaci měřením dalších vzorků a provést opatření ve výrobě nebo dovozu tak, aby byla snížena hmotnostní aktivita 226 Ra v materiálu pod mezní hodnotu. Materiál s hmotnostní aktivitou 226 Ra větší než 1000 Bq/kg nelze uvést do oběhu. Materiál s hmotnostní aktivitou 226 Ra menší než 1000 Bq/kg je možno použít výhradně pro stavby bez pobytových prostorů, odběratel materiálu musí být o této skutečnosti seznámen. 8 Základní principy protiradonových opatření Postupy pro navrhování a provádění ochrany staveb proti radonu z podloží stanovuje norma ČSN 73 0601. Protiradonová opatření musí zajistit, aby v pobytových prostorech byla průměrná roční ekvivalentní koncentrace radonu menší než směrné hodnoty uvedené ve vyhlášce SÚJB č. 307/2002 Sb. o radiační ochraně, ve znění vyhlášky SÚJB č. 499/2005 Sb. 200 Bq/m 3 v nových stavbách, 400 Bq/m 3 ve stavbách již zkolaudovaných. Základní rozdělení opatření je na opatření přímá a nepřímá. Mezi nepřímá opatření řadíme ta, která ovlivňují fyzikální zákonitosti transportu radonu a jsou součástí téměř každé stavby. Např. utěsnění šachet v úrovni stropní konstrukce každého podlaží, oddělení schodišťového prostoru, obsyp suterénních stěn z propustného materiálu,... Přímá opatření jsou založena na principech: - odstranění zdroje radonu - přerušení transportu radonu od zdroje k uživateli U nových staveb vycházíme ze zásady, že ze tří možných zdrojů radonu vyloučíme vhodným výběrem stavební materiály a kontrolou radioaktivity i vodu. Jediným zdrojem, proti kterému nutno provádět opatření je podloží. U stávajících staveb lze odstranit pouze zdroj jediný vodu. Vybourání stavebních materiálů může být neefektivní a neekonomické. Základním principem opatření tak zůstává přerušení transportu radonu. -14-
Základní dělení metod pro přerušení transportu radonu: - úprava podloží odvětrání z podloží - úprava stavební konstrukce plynotěsné provedení konstrukce - úprava vnitřního vzduchu odvětrání radonu a produktů přeměny z interiéru Úprava stavební konstrukce proti radonu z podloží se volí u všech nových staveb a u stávajících staveb, které jsou ve špatném technickém stavu a u kterých je zásah do konstrukcí nutný i z jiných důvodů (statické zajištění, řešení vlhkosti,...). Ve stávajících objektech v dobrém technickém stavu se navrhuje aktivní odvětrání radonu z podloží pod objektem, jehož realizace není podmíněna výměnou podlah. Tam, kde jsou zdrojem radonu stavební hmoty, se volí úprava vzduchu prostřednictvím řízeného větrání s rekuperací tepla. ČSN 73 0601 zavedla tři kategorie těsností kontaktních konstrukcí. Konstrukce 1. kategorie těsnosti stavební konstrukce omezující proudění vzduchu a snižující transport radonu difúzí; obsahuje vždy minimálně jednu vrstvu celistvé protiradonové izolace (plní i funkci hydroizolace, je u ní stanoven součinitel difúze radonu) s plynotěsně provedenými spoji a utěsněnými prostupy dle normy (použití plášťové trouby s přírubou). Konstrukce 2. kategorie těsnosti stavební konstrukce výrazně omezující proudění vzduchu; obsahuje nejméně jednu vrstvu celistvé hydroizolace s vodotěsně provedenými spoji a plynotěsně provedenými prostupy. Konstrukce 3. kategorie těsnosti celistvá stavební konstrukce omezující proudění vzduchu s prostupy utěsněnými proti proudění vzduchu; neobsahuje izolační vrstvy. Jako ochrana staveb na pozemku s nízkým radonovým rizikem se považuje za dostatečné provedení konstrukcí v kontaktu se zeminou v 2. kategorii těsnosti. Jako ochrana staveb na pozemku se středním radonovým rizikem se požaduje provedení konstrukcí v kontaktu se zeminou v 1. kategorii těsnosti. Jako ochrana staveb na pozemku s vysokým radonovým rizikem se považuje za dostatečné provedení konstrukcí v kontaktu se zeminou v 1. kategorii těsnosti, hodnota koncentrace radonu v podloží nesmí přesáhnout určité limity 60 kbq/m 3 pro vysoce propustné zeminy, 140 kbq/m 3 pro středně propustné zeminy, 200 kbq/m 3 pro zeminy s nízkou propustností. Pokud jsou limity překročeny, musí být instalován drenážní systém nebo musí být kontaktní konstrukce provedeny s ventilační vrstvou. ČSN 73 0601 z roku 2006 zavádí nový pojem radonový štítek budovy. Radonový štítek slouží k přehlednému porovnání průměrné koncentrace radonu zjištěné v pobytových místnostech budovy se směrnou hodnotou dle vyhlášky 307/2002 Sb., ve znění č. 499/2005 Sb. Ukazuje ale i zvýšení rizika onemocnění rakovinou plic. Štítek vychází z epidemiologických studií, podle kterých se riziko vzniku rakoviny plic zvyšuje o 15% na každých 100 Bq/m 3. Radonový štítek lze požít při kolaudačním řízení, k prokázání účinnosti protiradonových opatření, ke stanovení odhadní ceny nemovitosti,... Radonový štítek pro stávající stavbu (Jiránek, 2006). -15-
Radonový štítek pro novou stavbu (Jiránek, 2006). -16-
9 Seznam zdrojů informací Ball T. K., Cameron D. G., Colman T. B. & Roberts P. D. (1991): Behaviour of radon in the geological environment: a review. - Quarterly Journal of Engineering Geology, 24, 169-182. Nottingham. Barnet I. (1992): Radon v geologickém prostředí. Vydavatelství Českého geologického ústavu. Praha. Barnet I., Mikšovská J. (1998): Radon a geologie. Dostupné na: http://www.vpradon.cz/index.php?nid=7092&lid=cz&oid=1190709, 29. 12. 2009. Barnet I., Mikšovská J., Procházka J. (1998): Radon database and radon risk map 1:500 000 of the Czech Republic. In: Barnet I., Nezval M. (eds): Radon investigations in the Czech Republic VII and the fourth international workshop on the Geological Aspects of Radon Risk Mapping, 1-5. Prague. Jiránek M. (2002): Konstrukce pozemních staveb 80 Ochrana proti radonu. Vydavatelství ČVUT. Praha. Jiránek M. (2006): Radonový štítek budovy. Radon bulletin, 11, 4. Praha. Mendez D., Warner K. E., Courant P. N. (1998): Effects of Radon Mitigation vs Smoking Cessation in Reducing Radon-Related Risk of Lung Cancer. American Journal of Public Health, 88, 5, 811-812. Mudd G. M. (2008): Radon sources and impacts: a review of mining and non-mining issues. Reviews in Environmental Science and Biotechnology, 7, 325-353. Zákon č. 18/1997 Sb., o mírovém využívání jaderné energie a zdrojů ionizujícího záření (atomový zákon) a o změně a doplnění některých zákonů. Vyhláška Státního úřadu pro jadernou bezpečnost 307/2002 Sb., o radiační ochraně. Vyhláška Státního úřadu pro jadernou bezpečnost 499/2005 Sb., kterou se mění vyhláška Státního úřadu pro jadernou bezpečnost č. 307/2002 Sb., o radiační ochraně. Radiační ochrana, Metodiky měření a hodnocení obsahu přírodních radionuklidů ve stavbách, na stavebních pozemcích a ve stavebních materiálech a vodě. SÚJB. Praha 1998. Dostupné na: http://www.sujb.cz/docs/16_mereni_prirodnich_rn.pdf, 27. 10. 2009. Radiační ochrana, Doporučení, Měření a hodnocení obsahu přírodních radionuklidů ve stavebních materiálech. SÚJB. Praha 2009. Dostupné na: http://www.sujb.cz/docs/sm_final.pdf, 27. 10. 2009. Radiační ochrana, Metodika pro stanovení radonového indexu pozemku. SÚJB. Praha 2004. Dostupné na: http://www.sujb.cz/docs/mp_metodikabcaef_04.pdf, 29. 12. 2009. ČSN 73 0601 Ochrana staveb proti radonu z podloží. Český normalizační institut. Praha 2006. -17-