IΙ. ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ ΡΑ∆ΟΝΙΟΥ (222Rn) ΣΕ ΕΣΩΤΕΡΙΚΟΥΣ ΧΩΡΟΥΣ ΚΑΙ ΟΙ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΤΟΥ Α. ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΑ ΕΠΙΠΕ∆Α ΡΑ∆ΟΝΙΟΥ (222Rn) ΣΤΑ ΚΤΙΡΙΑ Η κύρια πηγή Ραδονίου (222Rn) στους εσωτερικούς χώρους είναι το Ράδιο–226 (226Ra) που βρίσκεται στο έδαφος και στα οικοδοµικά υλικά. Για να γίνει κατανοητή η γεωλογία του ραδονίου (πού δηµιουργείται, πώς δηµιουργείται, πώς κινείται) πρέπει να αρχίσουµε µε τη βασική του πηγή, το Ουράνιο–238 (238U). Όλα τα πετρώµατα περιέχουν λίγο ουράνιο–238, αν και τα περισσότερα απ’ αυτά περιέχουν µόνο µία µικρή ποσότητα, µεταξύ ενός και τριών κοµµατιών στο εκατοµµύριο (ppm) από ουράνιο–238. Μερικοί τύποι πετρωµάτων έχουν περισσότερο ουράνιο–238 από το µέσο επιτρεπτό όρο. Αυτά τα πετρώµατα είναι οι γρανίτες τα οποία περιέχουν περίπου εκατόν κοµµάτια στο εκατοµµύριο. Όσο πιο ψηλό είναι το επίπεδο ουρανίου–238 σε µία περιοχή, τόσο πιο µεγάλες είναι οι πιθανότητες να υπάρχουν µέσα στα κτίρια υψηλά επίπεδα ραδονίου. Αλλά, µερικά κτίρια στις περιοχές µε πολύ ουράνιο–238 στο χώµα έχουν χαµηλά επίπεδα ραδονίου στο εσωτερικό τους, και άλλα κτίρια κτισµένα σε εδάφη µε λίγο ουράνιο–238 έχουν ψηλά επίπεδα ραδονίου στο εσωτερικό τους. Για να γίνει πιο κατανοητό, η ποσότητα ραδονίου σε ένα κτίριο επηρεάζεται από επιπρόσθετους παράγοντες όσον αφορά την παρουσία ουρανίου–238 στο υπέδαφος. Ο εξωτερικός αέρας συνεισφέρει επίσης στις συγκεντρώσεις Ραδoνίου (222Rn) στους εσωτερικούς χώρους, διαµέσου του εξαερισµού. Το νερό της βρύσης και η οικιακή εγκατάσταση γκαζιού είναι συνήθως πηγές ραδονίου µικρότερης σηµασίας, µε ελάχιστες εξαιρέσεις. ∆ηλαδή, οι µεταβολές στη συγκέντρωση ραδονίου εντός των κτιρίων εξαρτώνται σε γενικές γραµµές από πολλούς παράγοντες όπως τις καιρικές συνθήκες, τα χαρακτηριστικά του κτιρίου, τη χρήση συστηµάτων θέρµανσης και κλιµατισµού στα κτίρια, τις συνήθειες των κατοίκων, και από αρκετούς άλλους παράγοντες. 1 Tο πιο κάτω σχήµα δείχνει τους τρόπους εισχώρησης Ραδονίου (222Rn) σε εσωτερικούς χώρους. Εξωτερικός αέρας Οικοδοµικά υλικά Έδαφος ΣΧΗΜΑ 1. Τρόποι εισχώρησης Ραδονίου (222Rn) σε εσωτερικούς χώρους. Τα σηµεία από τα οποία µπορεί το Ραδόνιο (222Rn) να εισέλθει στο εσωτερικό των κτιρίων ποικίλουν, όπως φαίνονται και στα σχήµατα που ακολουθούν. Αυτά είναι τα εξής: → Οι µικρορωγµές (ραγίσµατα) που υπάρχουν στο τσιµεντένιο δάπεδο (το φαινόµενο διευκολύνεται αν υπάρχει κενός χώρος κάτω από την οικοδοµή), → Τα κενά (χαραµάδες) ή ρωγµές που υπάρχουν στους τοίχους, → Τα κενά στα σηµεία σύνδεσης τοίχου και δαπέδου, → Τα διάκενα στα ξύλινα πατώµατα, → Τα κενά στα σηµεία εισόδου των σωλήνων ύδρευσης και αποχέτευσης, → Τα διάκενα στις πόρτες και τα παράθυρα, 2 → Τα οικοδοµικά υλικά του κτιρίου τα οποία είναι πιθανόν να περιέχουν Ουράνιο–238 (238U) ή Ράδιο–226 (226Ra), → Η χρήση του νερού όπως στο µαγείρεµα ή στο λουτρό. Γ Β ∆ Α4 Α Α Α3 Α1 ΣΧΗΜΑ 2. Σηµεία εισχώρησης Ραδονίου (222Rn) σε εσωτερικούς χώρους. Στην πλειοψηφία των κτιρίων που παρουσιάζουν υψηλά επίπεδα συγκέντρωσης Ραδονίου (222Rn), έχει βρεθεί ότι προέρχεται από το έδαφος (χώµα ή πέτρωµα) κάτω από τα θεµέλια. Το ραδόνιο εισρέει στους ζωτικούς χώρους των κτιρίων µε τη διαδικασία της διάχυσης ή λόγω διαφοράς πίεσης ανάµεσα στο εσωτερικό του κτιρίου και στο εξωτερικό περιβάλλον, εφόσον υπάρχουν κατάλληλοι δίοδοι µεταξύ του εδάφους και των χώρων αυτών. Η πίεση αέρα στο εσωτερικό των κτιρίων είναι ελαφρώς χαµηλότερη από αυτή στο έδαφος. Όπως όταν υπάρχει κενό, τα κτίρια έλκουν το αέριο ραδόνιο από µερικά πόδια (µονάδα µέτρησης) µακριά. Οι καύσεις των συσκευών, όπως είναι οι φούρνοι, θερµάνσεις ζεστού νερού, τζάκια καθώς και αεριστήρες µειώνουν την πίεση στο εσωτερικό. ∆υνατοί άνεµοι δηµιουργούν ένα 3 κενό µέσα στο κτίριο που είναι αποτέλεσµα του νόµου του Bernoulli. Ο ζεστός αέρας µέσα στα κτίρια κινείται προς τα πάνω, όπως µέσα στην καπνοδόχο, και αυτή η «συνέπεια της καπνοδόχου» µειώνει την πίεση αέρα στο εσωτερικό, και συγκεκριµένα στα χαµηλότερα πατώµατα. Όταν το έδαφος είναι παγωµένο ή έχει βραχεί, λόγω της βροχής, το παγιδευµένο ραδόνιο στο έδαφος µετακινείται στο ζεστό και διαπερατό αµµοχάλικο που είναι κάτω από το κτίριο. ∆ηλαδή, οι διακυµάνσεις της βαροµετρικής πίεσης και ο ρυθµός εκροής ραδονίου από το έδαφος λειτουργούν σαν «αντλία» και διευκολύνουν την εισροή του στο εσωτερικό. Η συγκέντρωση ραδονίου στο σπίτι είναι ψηλότερη από τη συγκέντρωση ραδονίου στο εξωτερικό περιβάλλον. Αυτό συµβαίνει διότι, η πίεση αέρα στο εξωτερικό περιβάλλον είναι συνήθως µεγαλύτερη από την πίεση αέρα µέσα στο κτίριο. Εποµένως, ο αέρας τείνει να κινηθεί µέσα στο κτίριο διαµέσου των ανοιγµάτων που υπάρχουν σε αυτό. Αυτό είναι πιο εµφανές το χειµώνα, όταν ζεστός αέρας µέσα στο κτίριο έχει την τάση να ανεβαίνει και να αποδρά από το κτίριο. Επειδή, το ραδόνιο είναι αέριο έχει πολύ µεγαλύτερη κινητικότητα από το Ουράνιο–238 (238U) και το Ράδιο–226 (226Ra), τα οποία φτιάχνονται µέσα στο στερεό υλικό, δηλαδή στο έδαφος. Το ραδόνιο µπορεί λοιπόν, ευκολότερα να αφήσει το έδαφος, δραπετεύοντας µέσα από ρωγµές και ανοίγµατα στα πετρώµατα του εδάφους και µέσα από τους πόρους ανάµεσα στους κόκκους και το χώµα του εδάφους. Αυτή η ευκολία και η ικανότητα µε την οποία το ραδόνιο κινείται στα διαστήµατα των πόρων ή στις ρωγµές επηρεάζει την ποσότητα ραδονίου που εισέρχεται στο κάθε κτίριο. Εάν, το ραδόνιο έχει την ικανότητα να κινείται εύκολα και γρήγορα στους πόρους ή στις ρωγµές, τότε µπορεί να ταξιδέψει µεγάλη απόσταση πριν να διασπαστεί, και είναι πιθανότερο να µαζευτεί σε µεγάλες συγκεντρώσεις µέσα στο κτίριο. Μελέτες έχουν δείξει ότι το ραδόνιο κινείται γρηγορότερα διαµέσου των διαπερατών εδαφών, όπως είναι η χοντρή άµµος και το χαλίκι, παρά διαµέσου ξηρών εδαφών, όπως είναι ο άργιλος. Αυτό φαίνεται καθαρά στο επόµενο σχήµα. 4 Υψηλή διαπερατότητα Χαλίκι Αµµοχάλικο Λάσπη Άργιλος Χαµηλή διαπερατότητα ΣΧΗΜΑ 3. ∆ιαπερατότητα Ραδονίου (222Rn) διαµέσου των εδαφών. Με λίγα λόγια, οι συγκεντρώσεις Ραδονίου (222Rn) µπορεί να είναι υψηλές, ανάλογα µε τα γεωλογικά στοιχεία και τις ατµοσφαιρικές συνθήκες της περιοχής. Τα κτίρια σε περιοχές µε ξηρότερα και πολύ διαπερατά εδάφη που περιέχουν πετρώµατα, όπως λόφοι, πλαγιές και φαράγγια µπορεί να έχουν υψηλά επίπεδα ραδονίου στο εσωτερικό τους. Ακόµα και αν η περιεκτικότητα ραδονίου στο χώµα ή στις ρωγµές που υπάρχουν στο έδαφος είναι στην κανονική κλίµακα, η διαπερατότητα αυτών των περιοχών επιτρέπει στο ραδόνιο να κινείται σε µεγαλύτερες αποστάσεις πριν να διασπαστεί, και έτσι συµβάλλει στα ψηλά επίπεδα ραδονίου στο εσωτερικό των κτιρίων. Μετά από µελέτες αποδείχθηκε ότι συνήθως στο εσωτερικό των κτιρίων η συγκέντρωση ραδονίου είναι δέκα φορές µεγαλύτερη απ’ ότι στον εξωτερικό αέρα. Επίσης, ένας ακόµη παράγοντας που επιδρά στη διαµόρφωση της εσωτερικής συγκέντρωσης Ραδονίου (222Rn) σε µία οικοδοµή είναι οι συνθήκες εξαερισµού του χώρου. Τα επίπεδα ραδονίου είναι µεγαλύτερα σε υπόγεια δωµάτια και χαµηλότερα σε δωµάτια υψηλότερων ορόφων. Η συγκέντρωση ραδονίου στο πρώτο πάτωµα µίας µονοκατοικίας είναι κατά µέσο όρο 60% της συγκέντρωσης ραδονίου στο υπόγειο. Η συγκέντρωση ραδονίου στο πρώτο και στο δεύτερο πάτωµα µίας διπλοκατοικίας είναι κατά µέσο όρο 51% και 62% αντίστοιχα της συγκέντρωσης ραδονίου στο υπόγειο. Τα επίπεδα ραδονίου αλλάζουν από ώρα σε ώρα και από µέρα σε µέρα. Μπορεί να είναι 5 µεγαλύτερα σε µοντέρνα, καλά αποµονωµένα σπίτια, διότι η στέγη του σπιτιού είναι σχεδόν αεροστεγές και έτσι τα σπίτια δεν έχουν αρκετό εξαερισµό, παρά σε παλαιά σπίτια στην ίδια περιοχή. ∆ηλαδή, συνήθως οι συγκεντρώσεις είναι υψηλότερες το απόγευµα και τη νύχτα απ’ ότι αργά το πρωί και το µεσηµέρι, υψηλότερες το χειµώνα απ’ ότι το καλοκαίρι. Ο χαµηλός ρυθµός εξαερισµού επιτρέπει επίσης να συσσωρεύεται το ραδόνιο. Ο ρυθµός εξαερισµού συνήθως εκφράζεται σαν τον αριθµό αλλαγών αέρα (Air Change) ανά ώρα (AC/ώρα). Ένα τυπικό σπίτι έχει 0.5 µε 1.0 AC/ώρα το χειµώνα, αλλά οι ρυθµοί αυτοί το καλοκαίρι ή σε σπίτια θερµών κλιµάτων είναι υψηλότεροι. Σε παλαιότερα σπίτια οι ρυθµοί εξαερισµού είναι συνήθως 3 µε 5 AC/ώρα, ενώ σε ηλεκτρικά θερµαινόµενα σπίτια έχουν ένα ρυθµό 0.3 AC/ώρα. Όπως φαίνεται στη σχηµατική παράσταση που ακολουθεί, τα επίπεδα ραδονίου αυξάνονται δραστικά όταν ο ρυθµός εξαερισµού πέφτει κάτω από ~0.5 AC/ώρα. Ο ρυθµός φυσικού αερισµού των σπιτιών είναι συνάρτηση της ταχύτητας του ανέµου, Συγκέντρωση Ραδονίου (222Rn) καθώς και της εσωτερικής–εξωτερικής θερµοκρασιακής διαφοράς. 1.0 0.5 0.1 Ρυθµός εξαερισµού ανά ώρα (ΑC/ώρα) ΣΧΗΜΑ 4. Συγκέντρωση Ραδονίου (222Rn) σαν συνάρτηση του ρυθµού εξαερισµού. 6 Καινούρια σπίτια κατασκευάζονται έτσι που να «κρατούν» τα επίπεδα Ραδονίου (222Rn) χαµηλά, ώστε να έχουν µία καλή επίστρωση στο πάτωµα και ένα φράγµα αερίων µέσα στους λίθινους τοίχους, που εµποδίζουν και αυτά το ραδόνιο να εισέλθει µέσα στο σπίτι. Πολλά «αεροστεγή» σπίτια έχουν επίσης εξαεριστήρες που αυξάνουν τον εξαερισµό, χωρίς απώλεια θερµότητας. Ωστόσο, πρέπει να σηµειωθεί, ότι µία µειονότητα των περιπτώσεων υψηλών επιπέδων συγκέντρωσης Ραδονίου (222Rn) οφείλεται στη χρήση οικοδοµικών υλικών, όπως πλίνθο, σκυρόδεµα και πέτρα που περιέχουν υψηλές συγκεντρώσεις Ραδίου–226 (226Ra). Το είδος θεµελίωσης της οικοδοµής πάνω στο έδαφος, το ύψος της κατοικίας από το έδαφος και τα οικοδοµικά υλικά (συγκεκριµένα η εκροή ραδονίου από τα οικοδοµικά υλικά, και µάλιστα από τις εσωτερικές επιφάνειες) επιδρούν και αυτά µε τη σειρά τους στη διαµόρφωση της συγκέντρωσης ραδονίου στο εσωτερικό των κατοικιών. Για µία τυπική ισόγεια κατοικία, οι συνεισφορές του εδάφους, των οικοδοµικών υλικών και του εξωτερικού αέρα στη συγκέντρωση ραδονίου είναι αντίστοιχα ~60%, ~20% και ~20%, ενώ για τα υψηλότερα πατώµατα σε πολυώροφα κτίρια, τα ποσοστά γίνονται ~0%, ~50% και ~50%. Σπίτια κατασκευασµένα από τούβλα ή σκυρόδεµα έχουν περισσότερο ραδόνιο απ’ ότι σπίτια από ξύλο, λόγω του ότι τα υλικά αυτά είναι πλουσιότερα σε Ουράνιο (U). Επίσης, σπίτια χωρίς πατώµατα που να καλύπτουν την επιφάνεια του εδάφους, θα έχουν περισσότερο ραδόνιο, που προέρχεται από το χώµα του εδάφους. Καλύπτοντας το σκυρόδεµα στα πατώµατα µε ειδική βαφή ή πολυουρεθάνη η οποία γεµίζει τα χάσµατα και αντιστέκεται στην υδροστατική πίεση, µειώνεται σηµαντικά η διαφυγή ραδονίου από το σκυρόδεµα. Τα σπίτια που είναι φτιαγµένα από σκυρόδεµα και τούβλα βρέθηκε να περιέχουν, κατά µέσο όρο 50% περισσότερο ραδόνιο από τα ξύλινα σπίτια. Τέλος, η ύδρευση στο σπίτι µπορεί να καταστεί µία από τις µεγαλύτερες πηγές Ραδονίου (222Rn). Γνωρίζουµε ότι το ραδόνιο είναι διαλυτό στο νερό. Όπως υπολογίζεται το µισό σχεδόν από το ραδόνιο µέσα στο σπίτι φθάνει µε το νερό της βρύσης, που είναι το κύριο σύστηµα ύδρευσης, και διαχέεται στο εσωτερικό του σπιτιού µε το πλύσιµο των πιάτων ή των ρούχων, µε το λουτρό ή µε οποιαδήποτε άλλη χρήση του νερού όπως φαίνεται στο επόµενο σχήµα. 7 ΣΧΗΜΑ 5. Εισχώρηση Ραδονίου (222Rn) στην κατοικία µε τη χρήση του νερού. Επίσης, Ραδόνιο (222Rn) εισέρχεται στο σπίτι όταν το νερό έλκεται στο εσωτερικό από τη δράση των τριχοειδών αγγείων που υπάρχουν στους πόρους του σκυροδέµατος ή σπρώχνεται από την υδροστατική πίεση. Η ψηλότερη θερµοκρασία και η χαµηλότερη πίεση στο εσωτερικό απελευθερώνει το ραδόνιο. Το νερό στις οπές των πηγαδιών και των αποχετεύσεων στο πάτωµα απελευθερώνει ατµό και ραδόνιο. Επίσης, έχει βρεθεί ότι διαφορετικές πηγές νερού, ακόµα και στην ίδια γεωγραφική περιοχή, περιέχουν διάφορες συγκεντρώσεις ραδονίου, λόγω της διαφορετικής γεωλογίας του εδάφους. Το ραδόνιο στο νερό κινείται πιο αργά από το ραδόνιο στον αέρα. Η απόσταση που κινείται το ραδόνιο πριν από την πλήρη διάσπασή του είναι λιγότερη από 1 ίντζα στο νερό διαποτισµένων πετρωµάτων του εδάφους. Αντίθετα, µπορεί να είναι περισσότερο από έξι πόδια, και µερικές φορές δεκάδες ποδιών, διαµέσου ξηρών πετρωµάτων του εδάφους. Έτσι, το ραδόνιο ταξιδεύει µικρότερες αποστάσεις σε υγρά εδάφη παρά σε ξηρά εδάφη πριν να διασπαστεί. 8 Β. ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΑΠΟ ΤΗΝ ΕΙΣΠΝΟΗ ΡΑ∆ΟΝΙΟΥ (222Rn) Έχει αποδειχθεί ότι άνθρωποι (όπως επίσης µελέτες σε ζώα) οι οποίοι εισπνέουν µεγάλες ποσότητες Ραδονίου (222Rn), για µεγάλο χρονικό διάστηµα, υπόκεινται σε αυξηµένο κίνδυνο εµφάνισης καρκίνου του πνεύµονα, όπως επίσης οξεία µυελώδη λευχαιµία, καρκίνο στον προστάτη και µελανώµατα στο δέρµα. Λόγω της έντονης διάχυσής του και επειδή είναι αέριο, το Ραδόνιο (222Rn) κυκλοφορεί µε τον ατµοσφαιρικό αέρα, µέρος του οποίου εισπνέει και ο άνθρωπος. Είναι διαλυτό στο αίµα κάθε ζωντανού οργανισµού. Στην ατµόσφαιρα υπάρχει σε ακίνδυνα επίπεδα. Ωστόσο, σε κλειστούς χώρους µε µη επαρκή εξαερισµό, µπορεί να συσσωρευτεί σε επίπεδα ικανά να αυξήσουν τον κίνδυνο καρκίνου στον πνεύµονα. Όπως ήδη γνωρίζουµε το Ραδόνιο (222Rn) διασπάται στα θυγατρικά παράγωγα (218Po), Πολώνιο–218 214 Πολώνιο–210 ( Βισµούθιο–214 (214Bi), Μόλυβδο–214 (214Pb) και Po). Αφού ο άνθρωπος εισπνέει ραδόνιο (και το εκπνέει από τους πνεύµονες και την επιδερµίδα), θα εισπνέει και τα ραδιενεργά αυτά σωµατίδια. Οι επιπτώσεις στον πνευµονικό ιστό οφείλονται περισσότερο στα θυγατρικά παράγωγα ραδονίου παρά στο ίδιο το ραδόνιο. Επειδή το ραδόνιο είναι χηµικά αδρανές και ο χρόνος ηµιζωής ( T1/ 2 ) του είναι σχετικά µεγάλος συγκρινόµενος µε το χρόνο της αναπνοής, µόνο ένα πολύ µικρό ποσοστό από το εισπνεόµενο ραδόνιο προλαβαίνει να διασπαστεί µέσα στους πνεύµονες. Αντίθετα όµως, τα τέσσερα θυγατρικά παράγωγα ραδονίου δεν είναι αδρανή αέρια και λίγο µετά το σχηµατισµό τους προσκολλούνται σε σωµατίδια aerosols. Αυτά τα θυγατρικά όταν εισπνέονται µαζί µε τον αέρα, εισέρχονται και εναποτίθενται στους πνεύµονες του ανθρώπου (συγκεκριµένα στο πνευµονικό επιθήλιο), στην τραχεία και στους βρόγχους διότι είναι σε στερεά και όχι σε αέρια κατάσταση. Όταν εγκλωβιστούν από τους πνεύµονες, τους ακτινοβολούν εκπέµποντας σωµατίδιο–α. Αυτή η ακτινοβολία µπορεί να προκαλέσει βλάβη στις ευαίσθητες κυψελίδες του πνεύµονα (βλάβες και διασπάσεις στο DNA προκαλώντας µεταλλάξεις), η οποία µπορεί να οδηγήσει σε εµφάνιση καρκίνου των πνευµόνων. Το ίδιο ακριβώς σωµατίδιο εκπέµπεται και από τον καπνό του τσιγάρου, όταν αυτό εισχωρήσει στους πνεύµονες. Επιπρόσθετα, υπάρχει µαρτυρία ότι το ραδόνιο είναι πολύ πιο επικίνδυνο 9 στους καπνιστές (ακόµη και στους παθητικούς καπνιστές, λόγω της αναπνοής είναι πάλι εξίσου σηµαντικό) παρά στους µη καπνιστές. Επίσης, τα ραδιενεργά σωµατίδια καταλήγουν στο στερεό Μόλυβδο–206 (206Pb), ο οποίος σαν χηµικό στοιχείο είναι τοξικό και επικάθεται στους πνεύµονες. Στον πιο κάτω πίνακα παρουσιάζονται ορισµένες εκτιµήσεις σχετικά µε τον κίνδυνο εξαιτίας του ραδονίου. Πληθυσµός Εκτίµηση του κινδύνου εξαιτίας της έκθεσης στο Ραδόνιο (222Rn) Αριθµός ατόµων 20 Bq/m3 200 Bq/m3 Καπνιστές 10 100 Μη καπνιστές 1 10 Γενικός πληθυσµός 3 30 ΠΙΝΑΚΑΣ 1. Εκτιµήσεις σχετικά µε τον κίνδυνο εξαιτίας του Ραδονίου (222Rn). 10