Promieniotwórczość naturalna materiałów budowlanych

Promieniotwórczość naturalna w środowisku życia człowieka zawsze występowała i zawsze będzie występować. Występuje jednak w różnych miejscach w różnych dawkach. A słowo naturalna nie oznacza, że jest nieszkodliwa.

Promieniotwórczość naturalna materiałów budowlanych

Najczęściej wyróżnia się trzy typy promieniowania elektromagnetycznego, które posiada właściwości jonizujące, opisywane literami greckiego alfabetu jako α, β i γ.

  • promieniowanie α: powstaje podczas przemiany jądra atomowego pierwiastka promieniotwórczego, w wyniku której zostaje emitowana cząstka α, będąca jądrem helu, czyli składająca się z 2 protonów i 2 neutronów. Jest to promieniowanie najmniej przenikliwe, nie jest w stanie przeniknąć przez skórę, ale może być bardzo szkodliwe, np. w płucach przy wdychaniu radonu 222Rn.
  • promieniowanie β: powstaje podczas przemiany jądra atomowego pierwiastka promieniotwórczego, w wyniku której zostaje emitowana cząstka β, będąca elektronem lub pozytonem. Jest to promieniowanie mało przenikliwe, może przeniknąć przez skórę na kilka milimetrów, występuje też w przyrodzie rzadziej niż inne rodzaje promieniowania i stanowi mniejsze zagrożenie.
  • promieniowanie γ: następuje tutaj emisja nie jak poprzednio cząstki masy lecz energii – wysokoenergetyczny foton.

Jest to promieniowanie bardzo przenikliwe, bez trudu przenikające przez ludzkie ciało. Zatrzymują go dopiero osłony ołowiane.

Szkodliwość działania promieniowania jonizującego na organizm ludzki

Organizm ludzki jest przystosowany do regeneracji komórek, które uległy działaniom promieniowania naturalnego. Dotyczy to jednak niewielkich dawek, i trwa z określona szybkością. Przy zwiększonych dawkach organizm nie nadąża się regenerować, powstają nieodwracalne zmiany, które w ostateczności mogą spowodować śmierć.

Monitorowanie i ochrona przed skutkami promieniowania jonizującego

W niniejszym artykule nie będzie omawiany monitoring i profesjonalna ochrona przed promieniowaniem jonizującym występującym w ogromnych dawkach, mających związek z zastosowaniem przemysłowym lub badawczym materiałów promieniotwórczych lub urządzeń wytwarzających silne promieniowanie. Dalsza część opracowania dotyczy promieniowania oddziaływującego na całość ludzkiej populacji.

Monitorowanie promieniowania naturalnego polega na odnajdywaniu jego źródeł. W przyrodzie występuje wiele pierwiastków promieniotwórczych, ale nie wszystkie są zagrożeniem. Dla potrzeb skutecznego monitoringu, wytypowano pierwiastki chemiczne, których udział w promieniowaniu naturalnym jest największy lub w inny sposób najbardziej zagrażają zdrowiu i życiu ludzi.

Dla łatwiejszych porównań zostały opracowane dwa wskaźniki, pokazujące zagrożenie promieniowaniem naturalnym:

  • wskaźnika aktywności f1 który określa zawartość naturalnych izotopów promieniotwórczych oraz
  • wskaźnika aktywności f2, który określa zawartość radu Ra-226.

Wskaźniki aktywności, o których mowa są zdefiniowane wzorami:

Wskaźniki zagrożenia promieniowaniem naturalnym

Za dawki dopuszczalne, a więc nie zagrażające zdrowiu człowieka, przyjęto:

f, = 1 i f2 = 200 Bq/kg w odniesieniu do surowców i materiałów budowlanych stosowanych w budynkach przeznaczonych na pobyt ludzi lub inwentarza żywego;

Wartości wskaźników aktywności f1 i f2 nie mogą przekraczać o więcej niż 20 % powyższych wartości. [1]

Tabela 1. Wskaźniki aktywności f1 i f2 w wybranych surowcach i materiałach budowlanych (w nawiasach podano wartości średnie) [2]

Rodzaj surowca lub materiału budowlanego Liczba próbek Wskaźniki aktywności
f1 f2 [Bq/kg]
SUROWCE POCHODZENIA NATURALNEGO (lata 1980–2007)
Kamień wapienny 144 0,01-0,64 (0,11) 1-51 (17)
Piasek 232 0,01-0,95 (0,18) 1-91 (13)
Surowiec ilasty 741 0,28-1,39 (0,58) 7-130 (38)
Glina 116  0,12-1,39  (0,61)  6-161  (48)
 SUROWCE POCHODZENIA PRZEMYSŁOWEGO (lata 2003–2009)     
Popioły lotne  4172  0,02-3,59  (1,07)  11-876  (122)
Żużel kotłowy  1979  0,02-2,53  (0,82)  2-482  (102)
Gips z odsiarczania spalin  37  0,01-0,37  (0,07)  2-67  (11)
Żużel wielkopiecowy  136  0,1-1,32  (0,68)  16-178  (111)
Żużel pomiedziowy  9  1,41-2,27  (1,67)  267-386  (318)
Fosfogips  1   1,31  -  360  -
Kruszywo z popiołów  484  0,87-1,20  (1,04)  58-166  (123)
 MATERIAŁY BUDOWLANE (lata 2003–2009)     
Cement  516  0,03-1,06  (0,30)  10-128  (39)
Beton lekki  861  0,10-1,17  (0,66)  9-225  (68)
Betony inne  51   0,07-3,11  (0,64)   5-356  (75)
Ceramika budowlana 2148 0,11-1,63 (0,64) 8-176 (53)
Autoklawizowany beton komórkowy (lata 1981–2010)
Piaskowy 64 0,11-0,24 (0,17) 4,44-27,48 (11)
Popiołowy 1803 0,29-0,94 (0,69) 27-170 (80)
Silikaty – Silka E 24 Unisil 24 P+W 2 0,16-0,22 (0,19) 20-21 (21)

W wynikach z powyższej tabeli widać, że zarówno surowce, jak i wybrane materiały budowlane mają średni wskaźnik f1 poniżej wymaganej wartości maksymalnej 1,2 oraz średni wskaźnik f2 poniżej wymaganej wartości maksymalnej 240 Bq/kg. Spośród najpowszechniej stosowanych materiałów ściennych, a więc autoklawizowanego betonu komórkowego piaskowego i popiołowego, wyrobów z ceramiki czerwonej oraz silikatów, najniższe wskaźniki mają ABK piaskowy i silikaty.

Problemy z utrzymaniem właściwego poziomu wskaźników promieniotwórczości naturalnej materiałów budowlanych mogą się pojawić w materiałach, w skład których będą wchodziły dodatki pochodzenia przemysłowego, jak żużle czy popioły. Należy wówczas zastosować takie receptury produkcyjne, aby końcowy produkt nie przekraczał maksymalnych wartości poszczególnych wskaźników. Dotyczy to takich materiałów, jak cementy z dodatkiem popiołów czy żużli, czy ceramiki czerwonej, gdzie stosuje się popiół jak materiał schudzający i obniżający skurcz przy wypalaniu.

Jak widać ze średnich wyników wskaźnika f2 w powyższej tabeli, wszystkie tam wymienione surowce, a także materiały budowlane z nich wyprodukowane, z dużym zapasem spełniają warunek poniżej 240 Bq/kg. Współczynnik ten dotyczy stężenia radu, który to przekłada się na stężenie bardzo szkodliwego gazu szlachetnego radonu 222Rn w pomieszczeniach. Ale radon do pomieszczenia dostaje się nie tylko ze ścian czy sufitów.

Tabela 2. Źródła radonu w powietrzu wewnątrz statystycznego budynku, przy założeniu wymiany powietrza co godzinę [3]

Źródło radonu Udział [%]
Podłoże gruntowe 77,9
Materiały budowlane 12,0
Powietrze atmosferyczne (zewnętrzne) 9,3
Woda 0,2
Gaz naturalny (ziemny) 0,6

Radon 222Rn jest czynnikiem najbardziej odpowiedzialnym za skutki działania promieniowania α. Jeśli wdychamy go z powietrzem z pomieszczenia, przenika i napromieniowuje drogi oddechowe i płuca. Tam też mogą pozostawać pochodne jego rozpadu, również promieniotwórcze.

Podsumowanie

Aby promieniowanie naturalne w otaczającym nas środowisku nie było szkodliwe, należy:

  • Używać sprawdzonych materiałów budowlanych, które były przebadane w zakresie wskaźników f1 i f2 i spełniają wymagania prawne.
  • W czasie budowy stosować, najlepiej razem z poziomym zabezpieczeniem przeciwwilgociowym, zabezpieczenie przed przenikaniem radonu z gruntu,
  • Należycie projektować, wykonać i używać wentylacji pomieszczeń, zwłaszcza tych, gdzie człowiek lub zwierzęta przebywają powyżej 4 godzin na dobę.

Autor: Józef Macech, ekspert Stowarzyszenia Producentów Silikatów „Białe murowanie”

Bibliografia:

[1] ROZPORZĄDZENIE RADY MINISTRÓW z dnia 2 stycznia 2007 r. w sprawie wymagań dotyczących zawartości naturalnych izotopów promieniotwórczych potasu K-40, radu Ra-226 i toru Th-228 w surowcach i materiałach stosowanych w budynkach przeznaczonych na pobyt ludzi i inwentarza żywego, a także w odpadach przemysłowych stosowanych w budownictwie, oraz kontroli zawartości tych izotopów.

[2] Naturalna promieniotwórczość wyrobów budowlanych, w tym autoklawizowanego betonu komórkowego (ABK) Prof. ICIMB dr inż. Genowefa Zapotoczna-Sytek ICIMB – Centrum Badań Betonów –CEBE T w Warszawie, mgr Kalina Mamont-Cieśla – Centralne Laboratorium Ochrony Radiologicznej, mgr inż. Tomasz Rybarczyk – SOLBE T Sp. z o.o. Przegląd budowlany 7-8/2012

[3] Sources, Effects and Risks of Ionizing Radiation. UNSCEAR, New York, 1988.

Komentarze

FILMY OSTATNIO DODANE