Radon oraz wybrane czynniki biotyczne jako elementy zespołu chorego budynku.

Transkrypt

1 Jan Antoni RUBIN *) Radon oraz wybrane czynniki biotyczne jako elementy zespołu chorego budynku. Powietrze kubaturowe w budynkach mieszkalnych bywa często zanieczyszczone bakteriami i ich przetrwalnikami, jak również grzybami oraz produktami ich metabolizmu. Obecne w tymże powietrzu czynniki biotyczne mogą być przyczyną wielu nieprzyjemnych dolegliwości. Występujący w naszych domach radon również wywiera pewien wpływ na zdrowie ludzi. Między innymi radon może tworzyć tzw. klastery z zarodnikami np. grzybów pleśniowych, co prowadzi do synergistycznego oddziaływania tychże czynników na organizmy wyższe. Radon and selected biotic factors as elements of the infected building. Air space in the residential buildings is often polluted with bacteria and their spores together with fungi and products of their metabolism. The present biotic factors can be the cause of unpleasant ailments. Radon, which is present in our houses, also has a strong influence over human health. Among others, radon can cause clusters with spores e.g. mould fungi, what leads to synergetic impact of those factors over higher organisms. 1. Syndrom chorych budynków. We współczesnym świecie wielu ludzi cierpi z powodu choroby, która teoretycznie nie ma określonej przyczyny. Cierpiący doświadczają szeregu symptomów wynikających z uwrażliwienia na pewne warunki niezadowalającego środowiska mieszkalnego lub też biurowego. Tego rodzaju złe samopoczucie, jak również czynniki wywołujące je określa się jako SBS syndrom chorych budynków (sick building syndrome) [1]. Wystąpienie przykrych dolegliwości związane jest głównie z zbyt małą ilością świeżego powietrza w pomieszczeniu oraz z jego złą jakością. Źródłami zanieczyszczeń powietrza w pomieszczeniu mogą być organizmy żywe (np. produkty uboczne oddychania, pocenia się, grzyby domowe i pleśniowe, roztocza, itp.), materiały budowlane i elementy wyposażenia wnętrz (np. rozpuszczalniki, impregnaty drewna, związki emitowane przez farby i lakiery malarskie, azbest, itd.), systemy wentylacji i klimatyzacji (np. mikroorganizmy żyjące w nieczyszczonych przewodach wentylacyjnych), powietrze zewnętrzne (np. zanieczyszczenia chemiczne powietrza w dużych aglomeracjach miejskich) albo samo użytkowanie pomieszczeń (np. palenie tytoniu) [2]. Do tego typu czynników w funkcji czasu, można także zaliczyć bezwonny i bezbarwny promieniotwórczy gaz szlachetny radon [3]. Objawy SBS, to: bóle i zawroty głowy, omdlenia i mdłości, objawy przemęczenia, podrażnienie błon śluzowych, utrudnione oddychanie i inne tego typu dolegliwości [2]. Problem chorych budynków i jego rozwiązywanie stanowi wielce istotny element w postępie cywilizacyjnym współczesnego świata ludzki [4]. *) dr inż.; Politechnika Śląska, Wydział Budownictwa, Gliwice; jan.rubin@polsl.pl Polskie Stowarzyszenie Mykologów Budownictwa, Koło Śląskie.

2 2. Radon w mikrośrodowisku mieszkalnym człowieka. 156 Promieniowanie jonizujące oddziaływuje ciągle w mniejszym lub większym zakresie na organizmy żywe. Promieniowanie to pochodzi z licznych źródeł tak pozaziemskich, jak i ziemskich naturalnych oraz sztucznych. Największą dawkę promieniowania organizmy żywe otrzymują jednak w wyniku wchłaniania powietrza, w którym występuje radon (Rn-222) radioaktywny gaz szlachetny. Na rys. 1. przedstawiono w sposób poglądowy procentowe udziały poszczególnych rodzajów promieniowania jonizującego, na które wystawiony jest organizm człowieka. Rys.1. Procentowe udziały ekspozycyjne mieszkańców Ziemi na promieniowanie jonizujące [5]. Gdzie: 1 promieniowanie wewnętrzne (od pożywienia) 0,3 msv (11%); 2 promieniowanie kosmiczne 0,4 msv (15%); 3 ziemskie promieniowanie gamma (od skał i gleb) 0,6 msv (22%); 4 radon 1,4 msv (52%). Z porównania poszczególnych udziałów promieniowania jonizującego działającego na organizm człowieka wynika, iż radon zawarty w powietrzu stanowi największe zagrożenie w porównaniu z innymi emiterami tegoż promieniowania. Radon znajduje się w różnych ilościach w mineralnych materiałach budowlanych, w wodach powierzchniowych i głębinowych, w paliwach stałych i gazowych, a przede wszystkim w gruntach budowlanych. Ok. 52% dawki równoważnej promieniowania (rys. 1) pochodzi od radonu; przy czym przyjmuje się, iż z tego ok % to tzw. radon materiałowy, a ok % to tzw. radon gruntowy [6]. Przejście gazowego radonu do przestrzeni porowej czy to w gruncie (rys. 2), czy w materiałach budowlanych jest pierwszym etapem jego migracji w środowisku [7]. Dotyczy to w mniejszym lub większym zakresie wszystkich porowatych ciał mineralnych (np. skały, ceramika, betony), w których występuje rad (Ra 226) macierzysty pierwiastek radonu. Wnikanie radonu do powietrza wentylowanego mieszkań odbywa się zarówno na drodze swobodnej molekularnej dyfuzji atomów tegoż radonu z gruntu, jak i efektu ssania. Efekt ten wynika z niewielkiej różnicy ciśnień pomiędzy wnętrzem i zewnętrzem domu, spowodowanej z kolei przez różnicę temperatur (tzw. efekt kominowy ) oraz wiatr, opady i ciśnienie powietrza atmosferycznego. Radon przedostaje się do wnętrza budynku przez spoiny, pęknięcia, otwory instalacyjne, a także różnego rodzaju nieszczelności w ławach i płytach fundamentowych [7][8][9][10]. Na rys. 3 przedstawiono najbardziej prawdopodobne drogi wnikania radonu przez poszczególne elementy budowlane do wnętrza budynku [9] [10]. Rys.2. Schematyczne przedstawienie dróg migracji radonu w podłożu gruntowym [7]. Rys.3. Schemat dróg, którymi wnika radon zewnętrzny do wnętrza budynku [9], [10].

3 157 Oddziaływanie naturalnych źródeł promieniowania jest problemem, z którym długo jeszcze borykać się będą zarówno naukowcy, projektanci, wykonawcy jak również zwykli ludzie. Pomimo ciągłych debat nad wpływem promieniowania na ludzki organizm, oraz często sprzecznych na ten temat opinii, projektując oraz wykonując budynki, należy dbać o to, aby stężenie pierwiastków promieniotwórczych głównie radonu było jak najmniejsze i nie przekraczało naturalnego tła promieniowania. Rys.4. Schemat migracji radonu do wnętrza pomieszczeń [9]. Radon wnika do naszych mieszkań różnymi drogami (rys. 4). Jeśli nie zastosowano odpowiednich zabezpieczeń, to gromadzi się on w pomieszczeniach, osiągając bardzo wysokie stężenia, nawet do kilkaset razy większe niż na zewnątrz. Nawet jeżeli podłoże gruntowe nie wykazuje wysokiego stężenia radonu w wyniku kumulacji we wnętrzu budynku, stężenie to może przekroczyć dopuszczalne normy, dlatego np. warto przed zakupem działki pod zabudowę zbadać podłoże gruntowe w celu dostosowania projektu do klasy ryzyka. Stosowanie technik prewencyjnych na etapie projektowania i budowania pozwala na unikanie kosztów związanych ze stosowaniem systemów ograniczania koncentracji radonu w istniejących budynkach. Oczywiście dotyczy to obszarów, o podwyższonym ryzyku radonowym. Jak już wspomniano, izotop radonu Rn-222 (wraz ze swymi pochodnymi) zawarty w powietrzu pomieszczeń mieszkalnych, jest źródłem narażenia wewnętrznego mieszkańców obiektów przeznaczonych na stały pobyt ludzi [11]. Radionuklidy te są emiterami trzech rodzajów promieniowania: γ (gamma), α (alfa) i β (beta). Najmniej przenikliwe jest promieniowanie α. Są to cząstki o dużej masie, dzięki czemu zatrzymywane są już przez kilkucentymetrową warstwę powietrza (wystarczy ok. 6 7 cm). Nieco bardziej przenikliwe jest promieniowanie β elektrony o bardzo dużych energiach. Zarówno promieniowanie α jak i β, występujące w przyrodzie, nie odgrywają istotnej roli w zewnętrznym oddziaływaniu na człowieka. Mają one jednak znaczący wpływ w oddziaływaniu wewnętrznym np. przy wdychaniu aerozoli zawierających produkty rozpadu radonu Rn-222. Produkty te, to promieniotwórczy: polon (Po-214 i Po-218), bizmut (Bi-214) oraz ołów (Pb-214) rys. 5.

4 γ Ra lat Rn-222 3,82 dni Po-218 3,05 min. 158 γ krótkotrwałe produkty rozpadu Pb ,8 min. β Bi ,7 min. β Po-214 0,1 ms długotrwałe produkty rozpadu Rys.5. Szereg promieniotwórczy radonu Rn-222 z jego krótkotrwałymi produktami rozpadu (podane czasy są fizycznymi okresami półrozpadu radionuklidów) [3]. Rys.6. Schematyczne przedstawienie przemieszczania się tzw. radonu materiałowego wewnątrz budynku [9]. Na rys. 6 przedstawiono w sposób poglądowy schemat przemieszczania się tzw. radonu materiałowego wewnątrz obiektu kubaturowego [9]. Podobnie zresztą, zachowuje się tzw. radon gruntowy. Produkty rozpadu radonu Rn-222 jak wiadomo, są izotopami ciał stałych. Jądro atomu w chwili powstania izotopu macierzystego ma ładunek elektryczny, dlatego też szybko (w ciągu ok. 1 s) reaguje z cząstkami gazu oraz parą wodną znajdującą się w powietrzu pomieszczeń. Tworzą się wówczas małe cząstki zwane klasterami (- grona). Ich średnica wynosi od 0,5 do ok. 5,0 nm. W ciągu następnych kilku (kilkudziesięciu) sekund wolne izotopy przyczepiają się do tzw. aerozoli atmosferycznych (gazu, pyłu, zarodników grzybów, itp.), tworząc aerozole promieniotwórcze z pochodnymi radonu rys. 7, [12]. Prawdopodobieństwo łączenia się produktów rozpadu radonu z aerozolem, zależy w dużej mierze od jego średnicy [12]. Rys.7. Podstawowe procesy zachodzące w atmosferze z produktami rozpadu radonu [12].

5 Toksyczność promieniotwórcza. Omawiane aerozole promieniotwórcze, wdychane do organizmów w tym i ludzi, mogą być przyczyną chorób nowotworowych płuc [12]. Na rys. 8 zaprezentowano uogólniony model odpowiedzi biologicznej na czynniki fizyczne i chemiczne [13]. Linią przerywaną przedstawiono zależność liniową bezprogową; linią ciągłą przedstawiono tzw. hormetyczną zależność dawka skutek. Rys.8. Uogólniony model odpowiedzi biologicznej na czynniki fizyczne i chemiczne [13]. Gdzie: deficyt czynnika dawka mniejsza od D powoduje wyraźne objawy niedoboru. Dawki małe pomiędzy D i T poprawiają stan zdrowia. Dawki wyższe od T wywodują skutki szkodliwe. Z kolei N oznacza średnią dawkę naturalnego promieniowania jonizującego. Wpływ oddziaływań długotrwałych, małych dawek promieniowania jonizującego na organizm ludzki nie został jeszcze rozpoznany w sposób jednoznaczny i wiarygodny. Zależy on jednak w dużej mierze od własności subiektywnych organizmu człowieka oraz od długości czasu ekspozycji promieniowania. Do rozpowszechnienia irracjonalnego lęku przed promieniowaniem jonizującym, najbardziej przyczyniła się tzw. hipoteza liniowa, w której przyjmuje się wysoką korelację liniową między dawką otrzymaną a ubocznymi efektami biologicznymi [13]. Hipoteza ta ekstrapoluje wyniki badań epidemiologicznych ludności Hiroszimy i Nagasaki napromieniowanej dużymi dawkami do dawki zerowej. Zgodnie z tą hipotezą zależność między dawką otrzymaną a skutkiem ma postać liniową i nawet najmniejsza dawka (bliska zerowej), zawsze przynosi szkodę organizmom żywym. Hipoteza ta zakłada, iż nie istnieje żaden próg, poniżej którego przestają występować skutki, jakie obserwuje się po otrzymaniu wielkich dawek [13]. Przyjmuje się przy tym, że efekty popromienne są tylko i wyłącznie szkodliwe (np. uszkodzenia genetyczne), a otrzymane małe dawki promieniowania powodują także tylko skutki negatywne. Hipoteza liniowa jest całkowicie sprzeczna ze zjawiskiem tzw. hormezy, tzn. z występowaniem skutków stymulujących i w pewnym zakresie pożytecznych dla organizmu przy małych dawkach czynnika, w przeciwieństwie do dużych dawek, które są szkodliwe [13]. Na zjawisko hormezy wskazują wyniki wielu badań in vitro, w których wykazano, iż ekspozycja na działanie czynnika genotoksycznego występującego w niewielkim stężeniu, bądź też napromienianie komórki małą dawką pobudza procesy naprawcze w komórce. Jeśli na tak pobudzoną komórkę zadziałać innym silnym czynnikiem genotoksycznym, to na ogół wywołuje on skutek znacznie słabszy od zakładanego [14]. Wynika to jednak dość często jak się wydaje z cech czysto osobniczych. Z zaprezentowanych tutaj pozycji literaturowych wynika również, iż inne czynniki wpływające na powstanie syndromu chorego budynku mogą w pewnym zakresie potęgować oddziaływanie radonu na organizmy żywe. Współdziałanie to może polegać na addytywnym lub też synergistycznym oddziaływaniu na wspomniane już organizmy żywe, w tym i człowieka. Dotyczy to także grzybów domowych i pleśniowych, oraz bakterii.

6 Podsumowanie. Człowiek od początku swego istnienia był narażony na przyjmowanie pewnych dawek promieniowania pochodzącego zarówno z ziemskiego promieniowania tła, jak również z promieniowania kosmicznego, ale do tych dawek organizm ludzki zdążył się przystosować i w pewnym sensie są one dla niego konieczne (rola bakteriobójcza i stymulująca promieniowania). Zaobserwowana w minionym stuleciu zmiana sposobu bycia, spędzania 80% czasu w pomieszczeniach zamkniętych, a także zwiększenie ilości źródeł promieniowania (tak naturalnych jak i sztucznych) może wpłynąć na takie zmiany ekspozycyjne człowieka, że przekroczą one jego zdolności adaptacyjne. Wskutek tego promieniowanie może spowodować poważne szkody w organizmie, a naświetlony organizm nie zdaje sobie z tego sprawy. Rodzaj i rozmiar objawów wywołanych przez promieniowanie zależą od rodzaju promieniowania i od głębokości wnikania, a także od wielkości powierzchni ciała, na które działa promieniowanie oraz czasu jego trwania. Ważna jest także tzw. odporność osobnicza. Bibliografia. 1. Mikoś J.: Budownictwo ekologiczne. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej. Gliwice, 2000r Rubin J.A.: Zagrożenie radonem. Kalejdoskop Budowlany 6, czerwiec 2004r. 4. Praca zbiorowa pod redakcją J. Ważnego & J. Karysia: Ochrona budynków przed korozją biologiczna. Arkady. Warszawa, 2001r. 5. Promieniotwórczy radon. Seria: Ochrona przed promieniowaniem ; zeszyt 5. Wydano na zlecenie Departamentu Szkolenia i Informacji Społecznej Państwowej Agencji Atomistyki. Warszawa, 1993r. 6. Brunarski L., Krawczyk M.: Promieniotwórczość naturalna w budynkach. XL Konferencja Naukowa Komitetu Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN i Komitetu Nauki PZITB. Krynica, 1994r. 7. Wysocka M.: Radon w domach na terenie Górnośląskiego Okręgu Węglowego. Konferencja Naukowo Szkoleniowa na temat: Naturalna promieniotwórczość w środowisku. GIG. Katowice, luty 1996r. 8. Brunarski L.: Promieniotwórczość naturalna wyrobów budowlanych. SBPB. Warszawa, 1997r. 9. Handbook of RADON in buildings: Detection, Safety, and Control. Mueller Associates, Inc. SYSCON Corporation. Brookhaven National Laboratory. New York 1988 London. 10. Mamont Cieśla K.: Radon w mieszkaniach. Przegląd Budowlany, 7/ Brunarski L., Krawczyk M.: Metody zabezpieczeń mieszkańców przed zagrożeniem radonowym. Konferencja Naukowo Szkoleniowa na temat: Naturalna promieniotwórczość w środowisku. GIG. Katowice, luty 1996r. 12. Plewa M., Plewa St.: Radon w środowisku naturalnym i jego migracja do budynków mieszkalnych. Wydawnictwo Naukowe DWN; Wydawnictwo Oddziału PAN. Kraków, 1999r. 13. Jaworowski Zb.: Dobroczynne promieniowanie. Wiedza i Życie, 3/ Cebulska Wasilewska A.: Skutki biologiczne ekspozycji na radon i produkty jego rozpadu. XVII Szkoła Jesienna Polskiego Towarzystwa Badań Radiacyjnych im. Marii Skłodowskiej Curie. Zakopane, 1997r.