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Grundinformation
Radon ist ein seltenes Edelgas, das dennoch im Boden und in Boden- und bodennaher Luft stets vorhanden ist. Im Wasser löst es sich bei 20 °C im Vergleich zu Luft im Verhältnis 1:4 = 0,25. Radonhaltiges
Wasser in einer Flasche mit dem gleichen Volumen Luft darüber enthält also 1
Teil, die Luft 4 Teile des gesamten eingeschlossenen Radons. Wasserproben für
den Radonnachweis sollten also ohne Luftblase abgefüllt und schnell verarbeitet
werden. Am besten eignen sich dazu PET-Flachen (Coke). Sie haben einen
radondichten Verschluss.
Radon stammt z.B. aus der Uran-Radium-Zerfallsreihe (siehe links im
Ausschnitt) und hat dann eine HWZ von 3,8 d. Die Folgeprodukte bilden bei Luftabschluss ein radioaktives Gleichgewicht, das heißt, alle Nuklide
der Reihe weisen gleiche Aktivitätskonzentrationen auf. Man kann auch sagen es
wird durch den Zerfall von Radon so viel an Zerfallsprodukten nachgeliefert, wie
eben diese Zerfallprodukte (Po218, Pb214, Bi214...) abgebaut werden.
Das Radon aus der Thorium-Reihe hat nur eine HWZ von 1 min und ist daher im Trinkwasser messtechnisch nicht relevant.
Der Versuch
Zum Nachweis des Radon im Wasser müssen die Folgeprodukte extrahiert und
auf ein möglichst kleines Volumen konzentriert werden. Das geschieht, indem man z.B. zwei Liter frisches Leitungswasser durch ein Glasfaserfilter MN 85/90 der Firma Macherey-Nagel filtiert
ohne eine Wasserstrahlpumpe zu benutzen. Das Polonium, das beim Passieren des
Filters an die feinen Glasfasern des Filters angelagert wird, muss Zeit haben
eben dies zu tun. Es geht auch nicht mit einem beliebigen Filter (Papier), weil
nur die Glasfasern des genannten Typs eine anziehende Wirkung auf das Polonium
haben. Als Filtergefäß dient ein Büchnertrichter (Abb. rechts).
Der Filtereinsatz wird anschließend auf einer Herdplatte bei ca. 300°C getrocknet. (Wasser wirkt als Moderator (=Abschwächer) und muss weitestgehend entfernt werden)
Die Radontöchter Po, Pb und Bi lagern sich an den Glasfasern an. Deren Zerfall kann nun mit verschiedenen Messgeräten, die in verschiedenen Bereichen wirksam sind, erfasst werden. Der
Inspector eignet sich wegen seiner Alpha- und Betaempfindlichkeit sehr gut. Dazu
kommt die Möglichkeit das Gerät an einen PC anzuschließen und damit nicht nur
die Aktivität des Wassers sondern auch noch die Abklingkurve des Filters zu
messen. Über die daraus bestimmbaren Halbwertszeiten können Rückschlüsse auf
die zerfallenden Nuklide gezogen werden.
Hinweis: Um ein brauchbares Ergebnis zu erhalten,
muss das Wasser frisch aus der Leitung kommen. Es ist daher notwendig, das
Wasser, das im Rohrsystem des Hauses längere Zeit gestanden hat, ablaufen zu
lassen, bevor die 2 Liter für den Versuch gezapft werden (vorher z.B. Garten
gießen).
Ergebnis
Nach ca. 20 min sind die 2 Liter Wasser durch das Filter
gelaufen. Das Filter wurde infolge von Rost bei diesem Versuch braun gefärbt.
Die Messung der Grundrate ergab 26 CPM (counts per minute = Impulse pro Minute) Am Filter wurden 5 Messungen durchgeführt, die die folgende Tabelle 1 wiedergibt:
Diese 27 Impulse Nettomittel sind auf das Vorhandensein von Radon zurückzuführen. Berücksichtigt man den Kalibrierfaktor k=3 für den Inspector in Bezug auf Radon, dann kommt man auf 1 Bq/l Trinkwasser.
27 /min : 60 s/min · 3 : 2,00 l = 1 Bq pro Liter (aufgerundet)
Die Standardabweichung der Messung beträgt Ö26 + 53 = 9. Mit 3·s
ist das Ergebnis in jedem Fall signifikant.
Auswirkungen
Ein Teil des im Boden gebildeten Radons dringt durch
Poren und Risse aber auch durch Bergwerkschächte hervor. Hier wie dort bewirkt
es neben der Kernstrahlung und den Radioaktiven Folgeprodukten auch auch eine
Schwermetallbelastung. Aus der Luft ausgewaschen gelangen Radon und
Radontochternuklide wieder in die oberen Bodenschichten. Dort werden sie in
Pflanzen eingelagert, die wiederum Tieren als Nahrung dienen. Es gibt
Forschungsergebnisse, die genau angeben, welche Nahrungsmittel auf diese
natürliche Weise (= ohne Einwirkung irgendwelcher Kernanlagen) wie stark
belastet sind.
Radon wird auch mit der Atemluft inhaliert. Deshalb ist es wichtig, Räume in Bodennähe oder gar Kellerräume vor allem in alten Häusern, die noch mit Natursteinen errichtet wurden, regelmäßig zu lüften.
Im Sommer 2000 besuchte ich eine Karsthöhle im Kyffhäusergebirge. In diesem
Gebiet wird Anhydrit abgebaut. Weiter im Berginneren hat man auch ein
Kupferschiefervorkommen entdeckt, das sich aber als nicht abbauwürdig erwies.
Vermutlich ist dieser Stollen die Quelle für den extrem hohen Radongehalt in
der Luft dieser Höhle. Der Inspektor hat an verschiedenen Stellen des knapp 1
km langen Weges untertag von 200 CpM bis 800 CpM als Untergrundstrahlung
angezeigt. Interessant wäre hier eine Messung mit der Philionplatte
gewesen.
Das Trinkwasser ist hier in Neumarkt sehr wenig belastet, Gott sei Dank. Wenn
das Wasser aus granithaltigen Regionen kommt, können es schon 10 Bq/l werden.
Aber nicht nur Leitungswasser ist belastet. Wie oben schon erwähnt wird Radon
beim ersten Regen ausgewaschen. Der oben beschriebene Versuch lässt sich
natürlich auch mir Regenwasser durchführen. Eine Messung am 14. Juli 1998 zeigte nach einem regenfreien Tag beim ersten gesammelten Regenwasser eine
Belastung von 13 Bq/l. Im Mai 2000 habe ich nach 3 Wochen Trockenheit 76 Bq/l
gemessen. Mit so einem Filter kann man hervorragend die Abklingkurve ausmessen,
weil die Aktivität für mehrere Halbwertszeiten (ca 20 - 45 Minuten) reichlich
oberhalb der Nullrate liegen. Höhere Werte liefern die Wässer von Radonbädern
(Bad Kissingen, Sybillenbad bei Neualbenreuth, Bad Brambach ...). Sie liegen
hier zwischen 2000 Bq/l und 4500 Bq/l.
Für Versuchszwecke kann man Radonwasser oder Radonalkohol (Radonol) künstlich herstellen. Dazu werden stark Radon exhalierende Mineralien gasdicht in einem Gefäß eingeschlossen. In dieses Gefäß werden eine Aktivkohletabletten (Kohlekomprette [Bayer] aus der Apotheke) gelegt. Bei Bedarf wird eine Tablette entnommen und in eine verschließbare Flasche mit 200 - 250 ml Wasser oder Alkohol (Spiritus) geworfen. Man lässt das ganze ein paar Stunden stehen und filtriert dann ab. Die Werte entsprechen denen von Regenwasser nach längerer Trockenheit.
Die aufgeladene Kohletablette kann aber auch direkt als Präparat Verwendung finden. Lässt man sie für einige Tage unter dem Inspector liegen, und von ZEDER alle 4 bis 6 Stunden eine 10-minütige Messung durchführen, dann kann man aus der Messreihe via EXCEL ganz brauchbar die Halbwertszeit von Radon zu 3,8 Tagen herausbringen.
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