Powszechność występowania radonu w środowisku, mimo na ogół niewielkich jego koncentracji, stwarza możliwość wykorzystania tego gazu jako naturalnego, radioak-tywnego znacznika różnych procesów zachodzących w litosferze, hydrosferze oraz at-mosferze, a szczególnie na granicach pomiędzy tymi geosferami. Jest to ułatwione ze względu na stosunkowo proste wykrywanie nawet niewielkich zmian koncentracji ra-donu w dowolnym ośrodku, dzięki pomiarom promieniowania wysyłanego przez ten gaz lub jego pochodne. Możliwy jest także długotrwały monitoring jego stężenia praktycz-nie w każdym środowisku.
Radon można wykorzystywać jako narzędzie pomocnicze przy kartowaniu geologicz-nym. Sporządzając mapy zawartości radonu w powietrzu glebowym i/lub wodach grun-towych można śledzić przebieg struktur geologicznych, takich jak uskoki (zwłaszcza aktywne strefy sejsmiczne), spękania, granice warstw skalnych oraz jednostek litolo-gicznych lub tektonicznych, a także kierunki lineacji i foliacji, jeżeli połączone są one ze spękaniami. Wybrane ważniejsze pozycje literatury z tego zakresu przedstawiono w załączniku 5. Z wiedzy tej korzysta się następnie m.in. przy wyborze lokalizacji budyn-ków i innych konstrukcji inżynierskich w aspekcie bezpieczeństwa ich posadowienia.
Radon jest wykorzystywany także jako znacznik przy poszukiwaniu złóż uranu (za-łącznik 5). Stosuje się w tym celu najczęściej połączenie tzw. zdjęć radiohydrogeolo-gicznych – polegających na wykonaniu pomiarów zawartości radonu w wodach podziem-nych i powierzchniowych oraz zdjęć emanacyjpodziem-nych – polegających na wykonaniu po-miarów zawartości radonu w powietrzu glebowym i strumienia lub objętości tego gazu wydostającego się do atmosfery.
Z wielu parametrów geochemicznych, które umożliwiają przewidywanie ruchów w płaszczu i skorupie ziemskiej radon jest stosowany prawdopodobnie najczęściej. Zmia-ny stężenia tego gazu w powietrzu glebowym, wodach podziemZmia-nych lub inZmia-nych geoflu-idach (np. w ropie naftowej) wykorzystuje się do przewidywania trzęsień ziemi (naj-częściej o magnitudzie powyżej 4 w skali Richtera), wybuchów wulkanów, a także tą-pań w kopalniach podziemnych, osunięć ziemi, wyrzutów gazów i skał (załącznik 5). Dotychczas jednak nie uzyskuje się w pełni zadowalających rezultatów, tzn. nie można przewidzieć na podstawie takich pomiarów dokładnego czasu i miejsca zdarzenia, ani też energii uwalnianej podczas takiego zjawiska. Wykorzystuje się w tych badaniach długo, rzędu miesięcy lub lat, narastające anomalie stężenia radonu w wodach
podziem-nych lub powietrzu glebowym, albo też gwałtowne zmiany stężenia. Anomalie te spo-wodowane są zmianami naprężeń w górotworze i mogą być notowane nawet w odległo-ściach rzędu kilkuset kilometrów od późniejszego epicentrum (por. rys. 2.14). Przesu-nięcie anomalnych stężeń radonu w czasie względem trzęsienia ziemi lub podobnego zjawiska może być rzędu minut lub godzin, a według niektórych autorów nawet rzędu miesięcy.
Zjawisko wspólnej wędrówki gazowych węglowodorów i radonu z głębi skorupy ziem-skiej w kierunku jej powierzchni znajduje zastosowanie w promieniotwórczych meto-dach poszukiwań złóż ropy naftowej i gazu ziemnego. Radon może być także wykorzy-stywany jako znacznik miejsc, z których wydostają się na powierzchnię ziemi gazy (np. metan, siarkowodór, dwutlenek węgla, hel i in.), gdyż bardzo często im towarzyszy i jest znacznie łatwiej od nich wykrywalny, nawet w niewielkich stężeniach (załącznik 5).
Radon jest wykorzystywany także przy poszukiwaniu złóż energii geotermalnej i określaniu ich zasobów, stref zasilania oraz przepływu, czy też procesów mieszania się wód chłodnych z termalnymi (załącznik 5).
Radon może być także znacznikiem stosowanym do charakteryzowania struktur hy-drogeologicznych, zbiorników wód podziemnych, lokalizowania stref dopływu i obli-czania ilości wód podziemnych dopływających do wód powierzchniowych (np. w sy-stemach krasowych lub w strefach den i brzegów mórz i oceanów) i odwrotnie – dopły-wu wód infiltracyjnych (opadowych) do zbiorników wód podziemnych. W badaniach tych wykorzystuje się występowanie znacznie mniejszych stężeń radonu w wodach po-wierzchniowych i opadowych względem wód podziemnych, co jest związane ze znacz-nie mznacz-niejszym ciśznacz-nieznacz-niem parcjalnym radonu w atmosferze, niż w górnej części litosfe-ry, a także ze znacznie większą szybkością i turbulencyjnym przepływem wód powierzch-niowych, który powoduje tzw. dyfuzję turbulencyjną i w rezultacie ucieczkę radonu do atmosfery. Radon jest stosowany także jako znacznik mieszania się różnych składowych
Rys. 2.14. Zmiany stężenia radonu w wodach podziemnych ujętych w odległości około 260 km od ogniska trzęsienia ziemi Hyogo-ken Nanbu (M = 7,2) w Japonii,
w czasie od 7 do 26 stycznia 1995 roku (Ohno & Wakita, 1996). Strzałką oznaczono moment trzęsienia ziemi. Linia ciągła łączy wartości mierzone co godzinę
wód podziemnych oraz wód powierzchniowych. Stosowany jest także do określania szyb-kości przepływu wód podziemnych przez różnorodne warstwy skalne (załącznik 5). Radon stosuje się także jako jeden z kilku wskaźników służących do wyznaczania wieku wód podziemnych (czasu ich podziemnego przepływu) (Gudzenko, 1992; Sun & Li, 2001). Jest także znacznikiem skażeń wód podziemnych i gleb substancjami ropopochodnymi, w których gaz ten jest lepiej rozpuszczalny niż w wodzie (Hunkeler i in., 1997; Schu-bert i in., 2001).
Radon jest używany również jako znacznik procesów zachodzących w atmosferze, zwłaszcza ruchów określonych mas powietrza (załącznik 5). Różnice oraz zmiany za-wartości radonu i jego pochodnych w powietrzu atmosferycznym nad obszarami mor-skimi (oceanicznymi) i lądowymi (kontynentalnymi) są wykorzystywane do śledzenia ruchów mas powietrza na granicy kontynent – ocean (Liu i in., 1984; Cothern & Smith, 1987; Polański, 1988; Hutter i in., 1995; Carvalho, 1995). Dane takie są również stoso-wane do śledzenia pionowego transportu mas powietrza oraz wyznaczania frontu po-wietrza kontynentalnego, a także procesów kształtowania się chmur i ich przemieszcza-nia się. Radon jest również znacznikiem używanym do tworzeprzemieszcza-nia globalnych modeli transportu atmosferycznego. 222Rn jest idealnym znacznikiem tego transportu ze wzglę-du na okres półrozpawzglę-du tego nukliwzglę-du i miejsca jego przedostawania się do atmosfery. Źródłem radonu występującego w atmosferze są przede wszystkim obszary lądowe wolne od pokrywy lodowej. Na podstawie śledzenia zmian stężenia radonu oraz stosunku jego aktywności do aktywności produktów jego rozpadu w różnych warstwach atmosfery nad kontynentami i oceanami można wiele wywnioskować o mieszaniu się poszczególnych warstw i mas powietrza oraz o skali ruchów konwekcyjnych, szczególnie w pobliżu po-wierzchni litosfery, a także o czasie pozostawania określonych mas powietrza z dala od źródeł radonu, tj. w troposferze lub nad oceanami. Nuklid 222Rn jest także dobrym na-turalnym radioaktywnym znacznikiem ruchów zanieczyszczeń przemysłowych w atmo-sferze (załącznik 5).
Toron (220Rn) natomiast, jako nuklid o krótkim okresie półrozpadu, jest wykorzy-stywany do śledzenia i modelowania mieszania się warstw powietrza w najniższych par-tiach atmosfery – do około 1 m nad powierzchnią gruntu, gdzie zachodzą skomplikowa-ne, turbulentne ruchy wywołane dobowymi zmianami temperatury skał i gleb znajdują-cych się na powierzchni ziemi (Cothern & Smith, 1987; Butterweck i in., 1994; Leh-mann i in., 1999).
Pomiary zmian stężenia radonu w powietrzu jaskiń i innych podziemnych obiektów, często udostępnianych jako atrakcje turystyczne (np. sztolnie, systemy piwnic, systemy umocnień, podziemia twierdz i in.) również umożliwiają charakteryzowanie ruchów mas powietrza wewnątrz tego typu obiektów (załącznik 5). Pomiary takie stosuje się także do modelowania wymiany masy powietrza struktury podziemnej z atmosferą, co pozwala na precyzyjne charakteryzowanie warunków mikroklimatycznych wnętrza takiego obiektu i ich zmian (Kies & Massen, 1995; Przylibski & Piasecki, 1998; Hoyos i in., 1998; Sánchez-Moral i in., 1999).
3.1. Wprowadzenie
Radon w przepisach prawa geologicznego i górniczego pojawia się w dwóch aspek-tach. Na mocy ustawy Prawo geologiczne i górnicze (1994) wydano rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 14 czerwca 2002 r. w sprawie zagrożeń naturalnych w zakładach górniczych. Obejmuje ono przepisy związane z za-grożeniem radiacyjnym naturalnymi substancjami promieniotwórczymi w podziemnych zakładach górniczych, w tym promieniowaniem pochodzącym od krótkożyciowych pro-duktów rozpadu radonu. Ze względu na zagrożenie radiacyjne ustalono w tym akcie dwie klasy wyrobisk – A i B, w których środowisko pracy stwarza potencjalne narażenie na otrzymanie przez pracownika rocznej dawki skutecznej przekraczającej odpowiednio 6 mSv oraz większej niż 1 mSv, lecz nie przekraczającej 6 mSv. Przepisy te są w pełni zgodne z artykułem 17. ustawy Prawo atomowe (Ustawa..., 2000), w którym na podsta-wie tych samych wartości rocznej dawki skutecznej od promieniowania jonizującego podzielono pracowników na dwie kategorie – A i B. Ustalone kategorie A i B pracow-ników odpowiadają klasom A i B wyrobisk górniczych.
Drugim aspektem związanym z pojawianiem się radonu w przepisach prawa geolo-gicznego i górniczego jest uznanie wód radonowych z określonych złóż za wody lecz-nicze i zaliczenie ich do kopalin podstawowych na mocy Rozporządzenia Rady Mini-strów (2001) na pdostawie delegacji zawartej w ustawie (Ustawa..., 1994).
Stan prawny w Polsce świadczy zatem o traktowaniu radonu jako czynnika naraże-nia radiacyjnego, m.in. górników, a jednocześnie jako składnika nadającego wodom podziemnym właściwości uzasadniających ich stosowanie w leczeniu różnych schorzeń i powodującego traktowanie ich jako kopaliny. Odnosząc te fakty do hipotez nauko-wych można stwierdzić, że stan prawny w naszym kraju jest zgodny raczej z teorią hor-mezy radiacyjnej, niż z bezprogową hipotezą liniową.
Problemy związane z występowaniem zwiększonych koncentracji radonu, a przede wszystkim produktów jego rozpadu w powietrzu wyrobisk górniczych są znane od kil-kudziesięciu lat. W związku z tym stężenia tych radionuklidów są kontrolowane ruty-nowo w podziemnych zakładach górniczych, a wyniki prac naukowych, dotyczących tej problematyki, są często publikowane. Wybrane pozycje literatury naukowej z tego zakresu zestawiono w załączniku 1.
Tematyka tej pracy dotyczy zagadnień przyrodniczych i górniczych odnoszących się do występowania radonu w wodach podziemnych. Dlatego też w dalszej części rozdziału szczegółowo omówiono problemy związane z uwzględnieniem w przepisach prawa ge-ologicznego i górniczego wód radonowych, będących kopaliną eksploatowaną na po-trzeby lecznictwa uzdrowiskowego.