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Jber. Natf. Ges. Graubünden, 111 (2002), Seiten 49-79 49 Radon im Wasser - Überblick für den Kanton Graubünden von Christian Böhm Adresse: Christian Böhm Geologe/Hydrogeologe Obere Gasse 40 7000 Chur Zusammenfassung sigkeiten (1*10-4 bis 1*10-3 m/s) die höchs- ten Radonwerte auf; bei höheren Durchläs- Für den Kanton Graubünden wird ein Über- sigkeiten ist die Kontaktfläche Ge- blick über die Radonwerte in Wasserproben stein/Porenraum gering, so dass niedrige - Quellen, Grundwasser und Trinkwasser - Radonwerte resultieren. Dass bei niedrige- vermittelt. Die Radonwerte der Wasserpro- ren Durchlässigkeiten ebenfalls niedrige ben sind vergleichsweise niedrig und sind Radonwerte gemessen wurden, könnte auf als gesundheitlich unbedenklich anzusehen Adsorption durch organische Substanz zu- (z.B. nur wenige Werte über 150 Bq/L). Die rückzuführen sein (Hypothese). Die Ra- schweizweit höchsten Radonwerte stammen donwerte im Wasser geben im Überblick aus Graubünden (Disentis bis 715 Bq/L; die Verhältnisse in Bodenluft und Woh- Valchava bis 741 Bq/L). In den Kristallin- nungsluft wieder. Bei Radonaktivitäten von gebieten Graubündens wurden 3 Mal hö- >50 Bq/L in Wasser muss mit problemati- here Radonwerte in Wasser gemessen als in schen Radongehalten in Wohnungsluft ge- den Sedimentgebieten (im Mittel 35 Bq/L rechnet werden (so genannte Radongefähr- resp. 12 Bq/L). dungsgebiete). Die Radonaktivität von Wasser korreliert nicht, oder nur in räumlich begrenzten Ge- Schlagworte: Radon Hydrogeologie bieten, mit dessen chemischer Zusammen- Grundwasser Quelle Wasserversorgung setzung. Radonanalysen in Wasser können Graubünden ergänzende, z.T. bisher nicht verfügbare Angaben liefern: Mischungsverhältnisse von chemisch ähnlichen Wässern, Qualität Summary von Quellwasser (Schutzfunktion der Deck- schicht), Infiltration und Exfiltration von Approximately 1300 water samples from all Grundwasser, Alter von Grundwasser. over the Grisons were analysed for their ra- Grundwasser weist bei mittleren Durchläs- don activities. The radon levels found are Jber. Natf. Ges. Graubünden, 111 (2002), Seiten 49-79 50 mainly low. No severe healt risks from ra- don in water exist in the considered area ei- Allgemeines zu Radon ther regarding ingestion or inhalation (few Formelzeichen Radon Rn levels over 150 Bq/L). The highest radon häufigstes Radonnuklid Radon-222 (= 222Rn) activities for Switzerland were measured in 1 radioaktiver Zerfall/Sekunde = 1 Bq (Becquerel) Einheit für Radonaktivität 1 Bq/m3 = 0.001 Bq/L the Grisons (Disentis: 715 Bq/L, Valchava: Freisetzung von Radon (Radium-)Emanation 741 Bq/L). In territories with crystalline Veraltete, Nicht-SI-Einheiten: basement rocks the radon activities in water Eman 1 Eman = 3.7 Bq/L are three times higher (35 Bq/L on the aver- Mache-Einheit ME 1 ME = 13.5 Bq/L age) than for regions in sedimentary basins Picocurie pCi 1 pCi/L = 0.037 Bq/L (12 Bq/L). In general no correlation seems to exist between radon and the chemical composition of water. Radon analyses can dioaktive Tochter Radon-222 durch einen supply useful information for hydrological so genannten Alphazerfall gebildet wird. and hydrogeological purposes e.g. mixing Aus Radon-222 entstehen nach einem wei- proportions between chemically undistin- teren Alphazerfall Polonium-218, dann wei- guishable waters, ground water quality tere Blei-, Bismut- und Poloniumnuklide, (missing or existing of a protective soil bis die radioaktiven Zerfälle beim stabilen cover), infiltration and exfiltration of Blei-206 enden. Im Verlauf dieser Zerfalls- ground waters, and age determination of reihe werden die Atome immer leichter, da ground waters after seepage. Ground waters z.B. bei jedem Alphazerfall ein Helium- in medium permeable soils (1*10-4 to 1*10-3 atom, das Alphateilchen, abgespalten wird. m/s) show the highest radon activities, while an adsorption of radon to organic ma- In der ganzen Uran-238-Zerfallsreihe stellt terials could take place at lower perme- Radon das einzige gasförmige Isotop dar. abilities. At higher permeabilities and con- Die festen Nuklide können praktisch nur vective flow conditions the contact area be- durch chemische Lösung im Untergrund tween soil grains and water is to small to al- mobilisiert werden. Dagegen ist Radon ein low the buildup of high radon levels. Areas Edelgas und damit chemisch praktisch inert; with radon activities of >50 Bq/L in water diese Eigenschaften bewirken, dass die Mo- usually coincide with increased radon val- bilität von Radon weitaus höher ist als die- ues in dwellings (radon-prone areas). jenige der anderen Uran-238-Folge- produkte. Beim radioaktiven Zerfall von Radium zu Radon können Radonatome ins 1. Einleitung: Radon Porenwasser und in die Porenluft abgege- ben und freigesetzt werden (Abb. 2). Radon ist ein Edelgas und ein radioaktives Element. Das Isotop Radon-222 (222Rn) ist Radon entsteht natürlicherweise im Unter- mit seiner kurzen Halbwertszeit von 3.82 grund. In der Bodenluft werden bei uns Ra- Tagen das langlebigste Radonnuklid - auf donaktivitäten von 10'000 - 100'000 Bq/m3 dieses beziehen sich die folgenden Ausfüh- (Becquerel pro Kubikmeter Luft; 1 Becque- rungen. Auf die kurzlebigen Isotope - Tho- rel = 1 radioaktiver Zerfall pro Sekunde) ron (220Rn) und Actinon (219Rn) - wird hier gemessen. Bodenluft, welche in Wohnge- nicht eingegangen. bäude eindringt, kann zu problematischen Werten im Gebäudeinnern führen. Zu hohe Radon-222 entstammt der Uran-238-Zer- Radonwerte in der Wohnungsluft erhöhen fallsreihe. Das natürliche Uran-238 zerfällt das Lungenkrebsrisiko (NATIONAL RE- über Uran-234 zu Radium-226, dessen ra- SEARCH COUNCIL / BEIR VI 1999; Jber. Natf. Ges. Graubünden, 111 (2002), Seiten 49-79 51 BAG 1999). Radonwerte in Wasser werden die letzte Stelle genau; wichtig ist, dass Hö- in Becquerel pro Liter (Bq/L) angegeben. he der Radonwerte bekannt ist und dass die Verhältnisse zwischen den Messstellen rich- tig wiedergeben werden. Radonkonzentrationen (Wertebereiche) Rn in Bodenluft 10'000 - 100'000 Bq/m3 Rn in Wasser 1 - 100 Bq/L 2. Historisches zu Radon 3 (= 1000 - 100'000 Bq/m ) Rn in Wohnungsluft 50 - 5000 Bq/m3 (1000 Bq/m3: Grenzwert) Ende des 19., anfangs des 20. Jahrhunderts wurden kurz nacheinander verschiedene die Radioaktivität betreffende Entdeckungen Im vorliegenden Artikel werden erstmals gemacht (1896: Radioaktivität des Urans die Radonwerte für ganz Graubünden dar- durch H. Becquerel; 1898: Radium durch gestellt. Ausserdem wird der Nutzen der M. Curie). M. und P. CURIE (1899) beo- Radonmessung in Wasser für hydrogeologi- bachteten im Umfeld ihrer Radiumpräparate sche Untersuchungen sowie für Belange der eine unbekannte Verunreinigung ("radioac- Trinkwasserversorgung geprüft und an Bei- tivité induite"). Die Entdeckung, dass diese spielen erläutert. "Verunreinigung" durch ein radioaktives Gas - damals Emanation, heute Radon ge- Die Radonmessungen wurden zum grössten nannt - verursacht wird, ist für die Thorium- Teil mit eigenen Messgeräten ausgeführt. emanation (220Rn) E. RUTHERFORD (Ja- Die ersten Messungen wurden mittels nuar 1900) und für die Radiumemanation Elektretionisationskammer über einer freien (222Rn) E. DORN (Juni 1990) zu verdanken. Wasseroberfläche ausgeführt (KOTRAPPA Rutherford (1903) war auch der Erste, der und JESTER 1993). Die meisten Messdaten die Natur des Radons erfasste (Halb- wurden nach Entgasung mit einem Messge- wertszeit, Zerfall in radioaktives Gas = Ra- rät vom Typ Niton Rad7 gewonnen, wel- don und Heliumteilchen). ches mittels eines Festkörper-Alpha-Detek- tors eine Alpha-Spektrometrie ausführt. Der Möglicherweise der Erste, der Radon in statistische Messfehler beträgt 3-5 % bei Wasser nachwies - allerdings ohne dessen Radonwerten von 100 Bq/L, um 15 % bei Natur zu erfassen, war THOMSON (1902). Werten von 10 Bq/L und nimmt für ganz Kurz darauf wurden in der Schweiz ver- niedere Radongehalte weiter zu (Fehler- schiedene Wässer, meist Mineralwässer auf werte im Anhang aufgeführt). Weitere mög- Radon hin untersucht (GOCKEL 1904; liche Fehlerquellen bei der Radonmessung VON SURY 1906/07; SCHWEITZER in Wasser sind: Engasung bei der Pro- 1909). Schweitzer legte Wert darauf, dass benahme und bei der Messung. Bei der Pro- die Analysen an der Quelle erfolgten, wes- benahme kommt es darauf an, wie nahe das halb er nur während seiner Ferien Radon- Wasser an der Quelle erhoben werden kann, analysen ausführen konnte. Seine Resultate da sofort eine Entgasung stattfindet. Wenn stimmen, so weit Vergleichsmessungen vor- die Analyse nicht vor Ort durchgeführt liegen, recht genau mit den heutigen Daten wird, ist darauf zu achten, dass die Probe überein. Die damaligen Messresultate wur- luftblasenfrei erhoben wird, damit auf dem den in Mache-Einheiten oder Eman an- Transport keine Entgasung stattfindet. Ins- gegeben (siehe Kästchen). gesamt ist für die häufigsten Radonwerte von einer Messungenauigkeit von 20 % und In Graubünden hatte SCHWEITZER (1909, mehr (bei niedrigen Radonwerten) auszuge- 1910, 1916) bereits in den ersten Jahren des hen. Die Radondaten sind also nicht bis auf 20. Jahrhunderts das Wasser aller Mineral- Jber. Natf. Ges. Graubünden, 111 (2002), Seiten 49-79 52 quellen auf ihren Radongehalt hin unter- Radonwerte der Kristallinquellen mit durch- sucht. Die Daten werden hier der Vollstän- schnittlich 116 Bq/L deutlich über denjeni- digkeit halber in den Anhang integriert. gen der Triasquellen (34 Bq/L) und weiterer PAYOT (1953) führte in der ganzen Quellen aus Sedimentgebieten liegen (10 - Schweiz Radioaktivitätsmessungen aus, 20 Bq/L). Der Medianwert aller