Radioaktivnost u stambenim i poslovnim prostorima

Na osnovu epidemioloških studija sprovedenih u Evropi, Aziji i Severnoj Americi, Svetska zdravstvena organizacija (SZO) je identifikovala radon (radioaktivni gas lakši od vazduha) kao drugi uzročnik raka pluća posle pušenja, odgovoran za oko 3 – 14% svih smrtnih slučajeva uzrokovanih rakom pluća. U Evropi je odgovoran za oko 20.000 smrtnih slučajeva godišnje. Na osnovu ovih nalaza, Evropski savet je uključio radon u Osnovne bezbednosne standarde (BSS) za zaštitu od opasnosti koje proizilaze iz izlaganja jonizujućem zračenju. Jedna od obaveza država članica je da identifikuju regione u kojima se očekuje da će koncentracija radona premašiti nacionalni referentni nivo.

Radon je prirodni radioaktivni gas koji dolazi iz zemlje i iz građevinskog materijala, prodire kroz podrumske konstrukcije, podove i zidove. Prisutan je u svim domovima i kancelarijama, ali je ipak nevidljiv, bez mirisa i ukusa, pa se ne može otkriti bez posebnih profesionalnih merenja. Nekoliko pristupa za smanjenje koncentracije radona u zatvorenom prostoru već postoji, ali oni su uglavnom fokusirani na sanaciju starih zgrada u kojima se radon uglavnom širi iz tla.

Oni uključuju ili ugradnju ventilacionog sistema ispod prizemlja u podrumu ili umetanje zaštitnih slojeva između podruma i prizemlja. Međutim, novi građevinski materijali obično sadrže neke industrijske nusprodukte (fosfogips, lebdeći pepeo i donji pepeo iz procesa sagorevanja uglja, šljake itd.) koji već poseduju visoku radioaktivnost, te na ovaj način povećavaju širenje radona iz građevinskog materijala i povećavaju rizik od nastanka karcinoma u životnim i radnim prostorima. Na koncentraciju radona u zatvorenim prostorijama dominantan uticaj imaju karakteristike građevinskog zemljišta i građevinskih materijala. Najznačajniji mehanizam prodiranja radona u zatvorene prostorije je ekshalacija iz zemljišta i građevinskih materijala, kao funkcija brzine emanacije radona, teksturalnih i mikrostrukturnih karakteristika materijala.

Radioktavnost – Da li su kuće, objekti i kancelarijski prostori u kojima živimo i stvaramo radioaktivni?

Nažalost jesu! Radioktivnost se nalazi svuda oko nas!

Spektar elektromagnetnog zračenja može se podeliti na oblasti (slika 1.), a po zdravlje ljudi je najštetnije ono koje može da vrši jonizaciju, tj. ono koje ima najviše energije, u prvom redu gama-zračenje iz jezgara atoma i iz vasione od koje nas štiti atmosfera, zatim rendgensko zračenje uglavnom iz veštačkih izvora X-zraka. Trebalo bi voditi računa da izbegavamo duga sunčanja i solarijume, ali i preteranu medicinsku dijagnostiku npr. CT gde jedno snimanje odgovora ukupnoj dozi zračenja od oko 400 RTG snimaka, kao i česte prekookeanske letove koji nas takođe izlažu gama-zračenju iz vasione usled smanjenog sloja atmosfere.

Slika 1. Spektar elektromagnetnog zračenja

Pored jonizujućeg elektromagnetnog (talasnog) zračenja (X i γ), postoji i prirodna radioaktivnost u vidu čestičnog alfa-zračenja (α-čestice: jezgra helijuma) i beta-zračenja (β-čestice: elektroni i pozitroni) koja itekako mogu naškoditi ljudskom zdravlju. Na osnovu analize spektra elektromagnetnog zračenja i izvora jonizujećeg zračenja moguće je konstatovati da prirodna radijacija iznosi oko (85% građevinski materijali i tlo 18%, kosmičko zračenje 14%, hrana i pijaća voda 11% i radon 42%) (slika 2.) dok na zračenja iz medicinskih izvora iznose 14%, a iz nuklearne energetike svega 1% (izvor: Predrag Kuzmanović, Korelacija radioloških i strukturnih karakteristika građevinskih materijala, doktorska disertacija, Univerzitet u Novom Sadu, Prirodno-matematički fakultet, Novi Sad, 2020.). Udeo radona u prirodnom zračenju iznosi gotovo polovinu, pa se može zaključiti da je radon najzastupljeniji protivnik ljudskom zdravlju po pitanju zračenja.

Kada se pogleda koji su sve izvori radona kojima je čovek izložen (slika 2. desno), uočava se da je najzastupljenije zemljište sa gotovo 70%, sledi bunarska voda sa 19%, vazduh sa 9%, a zatim građevinski materijali sa 2,5% i vodovodna voda sa 0,5%. Prirodna radijacija je stara koliko i vasiona, koliko i planeta Zemlja i odavnina se koristila u lečenju (za mineralne banje iz 19. veka utvrđeno je da poseduju povećanu radioaktivnost).

Slika 2. Izvori jonizujućeg zračenja (levo) i radona (desno) kojima je čovek izložen izložen (Seo, J., Nirwono, M. M., Park, S.J., Lee, S. H., 2018. Standard Measurement Procedure for Soil Radon Exhalation Rate and Its Uncertainty. J. Radiat. Prot. Res., 43(1), 29-38)

Prirodni izvori radioaktivnosti su sastavni deo životne sredine: kosmičko zračenje, zemaljsko zračenje, rude i mineralne sirovine i radon. Radon se emituje iz tla i koncentriše se u zgradama, odnosno njegov uticaj u prirodi je zanemarljiv dok je u zatvorenim prostorima značajan i predstavlja po značaju drugi uzročnik raka pluća. Osnovni problem je u tome što ljudska čula nisu dovoljna osetljiva da osete povećan nivo radioktivnosti. Sa obzirom na to da radioaktivno zračenje uzrokuje veoma štetne posledice po zdravlje ljude, potpuno je opravdano podizanje svesti ljudi o negativnom uticaju radioaktivnosti. Sa obzirom na to da je i ranije pomenuto da je nivo zračenja prirodnih mineralnih sirovina značajno, tako će i građevinski materijali mineralnog sastava emitovati različite nivoe zračenja. Tako će, na primer, materijali koji su dobijeni eksploatacijom prirodnih mineralnih sirovina ili tla sadržati uranijum (238U), torijum (232Th) i radijum (226Ra), kao i radioaktivni izotop kalijuma (40K).

Uticaj radioaktivnog zračenja na zdravlje ljudi

Molekul koji je primio energiju značenja se menja što ostavlja posledice po ćeliju u kojoj se nalazi, pogotovo ako je to molekul DNK ili protein. Ukoliko je nivo zračenja (doza) dovoljno velik, posledice je moguće odmah uočiti i taj fenomen poznat kao radijaciono trovanje. Ukoliko se ipak radi o manjim dozama, onda se kao posledica javljaju kancerogena oboljenja, pri čemu su najpodložnije ćelije koštane srži, polne ćelije i ćelije korena kose i to na način da će nove ćelije koje se stvaraju biti izmenjene. Iako se efekti malih doza ne konstatuju odmah, osnovni problem po zdravlje ljudi je njihovo kumulativno dejstvo.

Radioaktivnost utiče na zdravlje ljudi

To znači da će se doze zračenja koje primamo godinama akumulirati i imati dejstvo na naše ćelije i ceo organizam. Zakonom o radijacionoj i nuklearnoj sigurnosti i bezbednosti su propisane doze za profesionalno izložena lica od 20 mSv (20 milisiverta) godišnje, dok za medicinska izlaganja ne važi princip ograničavanja doza ali se zaštita od jonizujućih zračenja sprovodi kroz principe opravdansoti prakse, optimizacije zaštite i ograničavanje izlaganja. Izlaganje stanovništva jonizujućem zračenju treba da ne prelazi dozu ozračivanja kome je čovek izložen iz prirode (prirodni fon) koja prosečno iznosi 3 mSv godišnje.

Uticaj građevinskih materijala na zdravlje ljudi

Uzimajući u obzir sve navedeno evidentno je da zemljište, a samim tim i građevinski materijali imaju značajni uticaj na nivo radijacije koje prima čitavi živi svet pa samim tim i ljudi. Glavni borac protiv radona je dobra provetrenost prostorije, pa su tako i porozniji materijali pogodniji, odnosno dozvoljavaju zidovima da dišu. Tako bi se za isti nivo radijacije moglo pretpostaviti da će manje štete izazivati drvene konstrukcije od današnjih modernih. Takođe, različiti mineralni dodaci i aditivi mogu značajno uticati na poroznost i time smanjiti „disanje objekta“. Sa druge strane na prvu ploču bi valjalo postaviti neki materijal koji bi imao izuzetno malu poroznost i da je sastavljen bez pukotina kako bi se sprečilo prodiranje radona iz zemljišta u unutrašnje prostorije.

Kuće ili zgrade od stenskog materijala, akumuliraju više radona od drvenih, kako drvo „diše“, jer se njegova koncetracija smanjuje usled izmene vazduha. Isto tako, značajnija količina će se registrovati na nivoima bližim temeljnoj zoni i u podrumima od spratnih stanova jer se koncentracija gasa koji prodire odozdo smanjuje. Treba naravno imati u vidu i funkciju određenih materijala. Tako, na primer, granit kao prirodni materijal može predstavljati izvor radona zbog svog sastava ali je važno i kako se primenjuje. U tom smislu veća je opasnost upotrebe granita za oblaganje kamina, od recimo kuhinjskih ploča (radon kao gas će se više oslobođati na povišenoj temperaturi kamina). I sama završna obrada je važna jer materijal koji se „kruni“ ili lako pretvara u prah može lakše dovesti do ekshalacije radona iz svog sastava od drugog materijala koji ima glatku i stabilnu, glaziranu površinu.

Kako da se zaštitimo?

Da ponovimo najdominantniji izvor radona je zemljište na kojem su izgrađeni objekti, a da sama koncentracija radona u unutrašnjim prostorijama zavisi od prirode i karakteristika građevinskih materijala koji su korišteni za izgradnju pa kako se onda zaštiti od neželjene radijacije? Pre svega potrebno je naglasiti da se građevinski materijali koji su komercijalno dostupni na tržištu ispituju i uz odgovarajuće ateste odobravaju za upotrebu. Osim toga jedno od rešenja je i razvoj materijala kontrolisane poroznosti koja povećava „disanje“ zidova i zidanih konstrukcija, a i razvoj materijala sa što manjom propustivljošću na radon. Upravo na ovakvim materijalima radi tim Laboratorije Katedre za inženjerstvo materijala Tehnološkog fakulteta u Novom Sadu u okviru kratkoročnog projekta „Razvoj građevinskog materijala za zaštitu od alfa-zračenja u okviru nove strategije smanjenja zdravstvenog rizika u životnoj sredini AP Vojvodine“, rukovodilac Dr Bojan Miljević, kojeg finansira Sekretarijat za visoko obrazovanje i naučnoistraživačku delatnost APV.

Učesnici na projektu su pored Tehnološkog fakulteta još i Prirodno-matematički fakultet, Departman za fiziku i Medicinski fakultet, UNS. Predmet istraživanja ovog projekta je razvoj metodologije za određivanje uticaja svojstava građevinskih materijala (strukture, sastava i poroznosti) na koncentraciju radio- aktivnog gasa radona u stambenim objektima u AP Vojvodini.

Značaj projekta ogleda se u sinergijskom pristupu ispitivanja osobina materijala, radioloških karakteristika i procena štetnog uticaja na javno zdravlje uz interdisciplinarni pristup iz oblasti prirodno-matematičkih, tehnološko-tehničkih i medicinskih nauka. Smanjenje štetnih efekata radona iz zemljišta i građevinskih materijala je od izuzetne važnosti kako bi se smanjio zdravstveni rizik od incidence karcinoma pluća. R

azvoj novih materijala sa smanjenom radonskom propustljivošću doprineće smanjenu njegovog štetnog dejstva što će za konačni cilj imati smanjenu radiološku izloženost stanovništva AP Vojvodine u stambenim objektima, a time i poboljšanje javnog zdravlja na teritoriji AP Vojvodine. Sve veći trend zaštite životne sredine upotrebom otpadnih materijala u proizvodnji građevinskih elemenata (lebdeći pepeli, nusproizvodi hemijske industrije…), ukoliko nije praćen odgovarajućim naučnim ispitivanja, može dovesti do toga da štitimo prirodu, a ne čoveka. Sa obzirom na ubrzan razvoj materijala, ali i naših znanja vezanih za izloženost radioktivnom zračenju, najmanje što možemo da uradimo je da se edukujemo u pogledu osnovnih karakteristika materijala koje ugrađujemo u naš životni i radni prostor, uz što češće provetravanje prostorija u kojima boravimo jer je dobra provetrenost najveći borac protiv radona.

In-situ merenje hemijskog sastava ispitivanog stenskog materijala metodom XRF

Autori teksta: Dr Snežana Vučetić, Docent i Dr Bojan Miljević, Viši naučni saradnik Laboratorija za ispitivanje materijala u kulturnom nasleđu, Tehnološki fakultet Novi Sad