4. Migrace radonu z podloží

Radioaktivní plyn migruje z geologického podloží do atmosféry.

Z minerálů mateřské horniny, která obsahuje rádium 226Ra (poslední člen uranové rozpadové řady před radonem), se uvolňují při rozpadu (přeměně) atomy radonu 222Rn. Tento proces se nazývá emanace. Při emanaci radonu dochází k několika dějům. Nejprve emanace zahnuje vlastní děj rozpadu rádia, následuje děj migrace atomu radonu po krystalové mřížce minerálu k jeho povrchu a konečně přechod atomu Rn do pórů a trhlin horniny. Koncentrace radonu v půdním vzduchu tedy tvoří ty atomy Rn, které pronikly až do pórů hornin a zemin. V této fázi dochází ke dvěma základním typům transportu radonu z geologického podloží:

a) Difúze je jev způsobený tepelným pohybem molekul a atomů plynu, který vede k jejich přemísťování z míst s vyšší koncentrací do míst s nižší koncentrací. Migrace radonu difúzí závisí na pórovitosti prostředí, uspořádání částic horniny, na nasycenosti pórů zeminy kapalinou a na teplotě. Z fyzikální podstaty jevu vyplývá, že vzdálenost i rychlost difúze je velmi malá a pohybuje se ve většině typů prostředí v cm/s a celková vzdálenost, na kterou se radon difúzí může přemístit, činí maximálně několik metrů.

b) Konvekce radonu je způsobena vnějšími fyzikálními jevy, např. tlakovými a teplotními gradienty v geologickém prosředí, velikostí tektonických struktur a poruch (např. zlomy), pohybem podzemních vod apod. Rychlost transportu radonu konvekcí je o několik řádů vyšší než difúzí. Radon může v půdě či tektonicky porušené hornině migrovat až na vzdálenost několika desítek metrů od zdroje. Samozřejmě, že u těcho dvou základních typů migrace radonu jsou ještě další doplňující faktory. Mezi ně patří:

ba) Propustnost hornin a půd. Horniny se zvýšenou propustností (např. písky, štěrky) slouží jako transportní cesta pro radon, a to jak ve svislém, tak i ve vodorovném směru. Naopak horniny s nízkou propustností (např. jíly) naopak brání proti pronikání radonu z podloží a mohou vytvářet bariéry, pod nimiž se radon hromadí.

bb) Tektonické porušení hornin různými zlomy a přesmyky. Tyto poruchy tvoří výbornou transportní cestu pro radon, neboť může podél poruch migrovat jednodušeji než kompaktní horninou. Terénními měřeními bylo prokázáno, že nad tektonickými poruchami ze základových půd uniká až několikanásobné množství radonu, než nad horninami neporušenými. Zlomy jsou navíc velmi často provázeny uranovou mineralizací a tím se stávají i výrazným zdrojem radonu.

bc) Teplota atmosféry a půdy způsobuje změny objemové aktivity radonu během kalendářního roku. V našich zeměpisných šířkách byl pozorován pokles průměrných radonových hodnot v letních měsících (nízká vlhkost půdy, dobře odvětraný půdní profil) a jejich nárůst v zimním období. Tyto rozdíly jsou způsobeny promrzáním svrchních půdních profilů v zimních měsících, čímž dochází k uzavření pórů v půdě, tím se radon akumuluje v hlubších horizontech profilu a nemůže volně unikat do atmosféry.

bd) Mezi další faktory ovlivňující pronikání radonu z podloží patří vlhkost půdy, srážková činnost, tlak vzduchu, rychlost větru, nasycenost horninového podloží mineralizovanou podzemní vodou, charakter vertikálního profilu hornin a jejich homogenita apod. Tyto faktory většinou působí ve vzájemné kombinaci, přičemž se nedá přesně určit podíl jednotlivých faktorů. Dá se však obecně říci, že za vlhkého počasí je radon zadržován v půdě a do atmosféry uniká méně. Výše popsanými způsoby migruje radon z geologického podloží, kde vznikl, do atmosféry a zde se rozptyluje a postupně se rozpadává na stabilní neradioaktivní prvky (206Pb). Koncentrace radonu v ovzduší ve volné přírodě činí jen několik málo Bq/m³.