בעיית גז הראדון בבנייני מגורים
על מקורות הראדון , גורמים המשפיעים על ריכוזו ופתרונות הנדסיים לצמצום ריכוזי הגז במבנים (קרינה רדיואקטיבית).
גז הראדון נוצר בשרשרת ההתפרקות הרדיואקטיבית של אורניום בריכוז גבוה. הגז מסוכן לאיכות
הסביבה. מקורות ראדון אפשריים הם: סלעים ,קרקע וחומרי בנייה מינרליים שמקורם בסלעים.
ממקורות אלה יכול הראדון לנדוד לסביבת האדם.
בקרקע וברוב חומרי הבנייה קיימים ריכוזים של רדיואיזוטופים שהחשובים שבהם, מבחינה רדיולוגית, שייכים לשרשרות רדיואקטיביות הניתנות לייצוג על ידי תכולת האיזוטופים רדיום-226 , תוריום - 232 ו -אשלגן -40 .
נוכחות רדיואיזוטופים אלה בחומרי בנייה גורמת לחשיפה חיצונית של יושבי הבניינים לקרינה,
בעיקר לקרינת גמא. תוצר התפרקות של רדיום-226 הוא הגז הרדיואקטיבי ראדון המשתחרר בחלקו לחלל החדר. שאיפתו גורמת לחשיפה פנימית של יושבי הבניין לקרינת אלפא של בנות הראדון. חשיפה מתמשכת של בני אדם למנות נמוכות של קרינה עלולה לגרום לנזקים בריאותיים המופיעים 30-5 שנה לאחר החשיפה הרדיואקטיבית (בספרות מסתמכים על זמן חשיפה של כ-7,000 שעות שנתיות לאדם).
על מנת לצמצם את חשיפת האוכלוסייה הרחבה לקרינה רדיואקטיבית יש לבקר ולהגביל את ריכוזי
הראדון והחומרים הרדיואקטיביים האחרים בבניינים.
אחת המסקנות העיקריות ממדידות ריכוזי הראדון בישראל היא שריכוזו הגבוה ביותר של ראדון נמדד בפוספוריט. יחד עם זאת בספרות נתגלה, שרמות קרינה גבוהות שנמדדו באתרים אחדים בירושלים, בנגב, בגליל ובמקומות אחרים, קשורות לשבירה ולקרסט, לאו דווקא לנוכחות המינרלים המכילים יסודות רדיואקטיביים. באזור השבירה יכולה רמת הקרינה לעלות פי כמה. מצערת למדי העובדה שלא נעשה בארץ מיפוי שברים מפורט. לכן, אין באפשרותם של אנשי מקצוע לקשור בין ריכוזים מוגדלים של הראדון, שנמדדים לעתים בבניינים שונים, לבין קיום שבר בתת קרקע. ניתן לצפות, שמיפוי מפורט של קרקעות בארץ לפי ריכוזי הראדון בקרקע, יאפשר ליזמי הבנייה, למתכננים ולקבלנים לבחור את אתרי הבנייה ואת סוג המבנה בהתאם.
סקר ספרותי שבוצע בשנת 1997 בקהילה אירופית מסווג את מקורות הראדון בבניין לשלושה סוגים:
א. המקור המשמעותי ביותר הוא היווצרות ראדון בקרקע מתחת למבנה. המינרלים המכילים מיקרו- כמויות של אורניום בסלע מהווים פוטנציאל גבוה לפליטת גז הראדון שבקרקע. שברים גיאולוגיים או סידוק בסלע מתחת למבנה תורמים להולכת הראדון מהקרקע אל המבנה. השברים מאפשרים את "מימוש הפוטנציאל" של פליטת הגז, וכתוצאה מכך עשויים להיווצר ריכוזי ראדון גבוהים בתוך המבנה.
ב. פליטת הראדון מחומרי בנייה המכילים רדיום -226. זאת, כתוצאה מהתפרקות הרדיום לראדון.
ג. המקור השלישי הוא נוכחות ראדון במים ביתיים.
במאמר זה נתמקד בשני המקורות המשמעותיים יותר, (א) ו-(ב) מקורות ראדון מחוץ לבניין (מקורות חוץ) ומקורות ראדון מפנים הבניין.
הגורמים שמשפיעים על חדירות הראדון ממקורות חוץ הם:
- מרחק המבנה מהקרקע
- העובי הממוצע של רצפת הבטון
- נוכחות סדקים ברצפת ובקירות המבנה
- נוכחות פתחים סביב צינורות מים, ביוב, חשמל, טלפון וצנרת אחרת
- פרצות לאורך קווי החיבור בין הרצפה היצוקה ובין הקירות
- מידת האוורור בבניין.
- גז ראדון עלול להיפלט מחומרי בנייה המשמשים לרכיבי מבנה שונים, באמצעות דיפוזיה וקונבקציה.
הגורמים המשפיעים על ריכוזי הראדון במבנה ממקורות פנים הם:
- מיקרו-מבנה של החומר
- ריכוז רדיום בחומר
- עובי וצפיפות הרכיב
- תכולת רטיבות בחומר
- אופי עיבוד פני השטח של הרכיב
- לחצי אוויר במבנה ובחוץ
נהוג לתאר את תהליך שחרור הראדון מחומרי הבנייה באמצעות מקדם אקסלציה, המאפיין את קצב פליטת הראדון מהחומרים.
יש לציין, כי ערכי פליטת הראדון מבטון, הם בדרך כלל גבוהים ביותר ( 0.5-0.2 בקרל למ"ר בשעה,
ליחידת ריכוז רדיום בחומר - בקרל למ"ק). ניתן להסביר זאת במרחקי דיפוזיה קצרים יחסית כתוצאה משטח ספציפי מפותח ביותר של מוצרי ההידרציה של צמנט המגיע ל -20,000 מ"ר לק"ג לעומת 330...350 מ"ר לק"ג בלבד בצמנט פוטלנד לפני ההידרציה.
עד עצם היום הזה לא נעשה בארץ מחקר מעמיק אודות קצב פליטת הראדון ממוצרי בנייה אופייניים בישראל, ויש לעשותו. יחד עם זאת, קיים גורם העלול להעלות או להוריד (פי 10 ואפילו יותר) את ריכוז הראדון בממוצע שנתי וזהו קצב תחלופות האוויר בחדר אשר משתנה באופן חד במשך היממה, החודש והשנה. ניתן לצפות שלחומרי הבנייה המקומיים לא תהיה השפעה כה משמעותית על ריכוזי הראדון בחדרי המבנה, כמו לקצב תחלופת אוויר הפנים, למשל בסקר ספרותי, שנעשה במכון הלאומי לחקר הבנייה בטכניון בהנחיית פרופ' רחל בקר, בשנת 1995, נאמר שתחלופת האוויר הממוצעת שנמדדה בבניינים במדינות שונות נמצאת בתחום של 0.03...10.35 לשעה. הערכים הנמוכים התקבלו בבניינים שבהם החלונות והדלתות כמו גם יתר חלקי המעטפת אטומים היטב, ובזמנים של רוח חלשה.
נכון להיום אין מספיק נתונים על תחלופת האוויר בתנאי הארץ מידע זה חיוני לחישוב ריכוזי הראדון הצפויים במבנה.
לעת עתה נהוג להשתמש במספר של כ- - 10.5 שעה לצורך הערכה גסה של מצב תחלופות אוויר הפנים.
ראדון במקלטים ובממ"דים
ניתן לצפות לריכוזי ראדון מוגדלים במקומות שבהם חסר אוורור - במקלטים ובממ"דים, לדוגמה.
מקומות ללא אוורור מהווים למעשה "מלכודת" ראדון. לפי המלצות הספרות המקצועית, בבניית
מקלטים, יש לדאוג מראש לאוורורם באופן רציף ותמידי באמצעים טבעיים או על ידי אוורור מלאכותי.
בעיית הראדון בממ"ד דומה לזו של המקלט. בחיי היום יום אין הקפדה על נהלי אוורור תקינים
במקלטים. בנוסף, יש לצפות לריכוזי רדיום מוגדלים בקירות ובפרט בקירות העשויים בטון עבה.
עד היום לא נערך מחקר לאיתור הגורם לפליטת גז הראדון בחדרי המבנה בהקשר לתחלופת האוויר בהם, ולא הוכנו המלצות כלשהן לתכנון הנדסי הנוגעות לבעיית הראדון. חברות העוסקות במדידות ריכוזי הראדון נהגו עד היום לבצע בדיקות קצרות טווח ( 7-3 ימים, בדרך כלל ( במבנה סגור. קיים הבדל רב בין חדר מגורים רגיל, במצב "סגור" כאשר החלונות והדלתות בו סגורים אך לא אטומים, ובין מצב "אטום" האופייני לממ"ד. הדבר, כנראה, מסביר את העובדה שנמדדות רמות ראדון של אלפי בקרל למ"ק במקלטים ובממ"דים סגורים (למעשה אטומים), כאשר ריכוז ראדון ממוצע של 200 בקרל למ"ק בלבד לכשעצמו מחייב פעילות לצמצום ריכוזי הראדון, לפי הנחיות המשרד לאיכות הסביבה:
כיצד מקטינים את רמת הראדון במבנה: הנחיות כלליות
סוג הפעולה ורמת הדחיפות | ריכוז ראדון ממוצע Bq/m3 |
בבניית בתים חדשים, יש לבחור חומרי בנייה ואמצעי אוורור שימנעו עלייה בריכוז הראדון. | 200 |
נקיטת צעדים פשוטים כמו אוורור, איטום סדקים, איטום צנרת חשופה תוך מעקב אחר הריכוזים בבתים קיימים. | 400 |
נקיטת צעדים להפחתת הריכוזים בתוך חודשים אחדים, גם אם הדבר כרוך בפעולות מסובכות ובהוצאות כספיות. | 1000 |
נקיטת צעדים דחופים, גם מסובכים ויקרים בתוך שבועות אחדים, להורדת ריכוזי הגז. | 1000+ |
לציין, שבחישוב רמת החשיפה השנתית המותרת לאדם בחדר מגורים רגיל מניחים שהוא שוהה בו 7,000 שעות בשנה (80 %). רמות הראדון הנ"ל אינן אופייניות למקומות שבהם חיים אנשים, משום שאין הדייר מסוגל לשרוד יותר ממספר שעות בחדר אטום, ללא אוורור, כתוצאה מעלייתם של ריכוזי ה-co2 והלחות באוויר ומחוסר חמצן. עם זאת, בדיקות קצרות טווח הן אפקטיביות כאשר נדרש לקבל תשובה אינדוקטיבית מהירה אודות תמונת המצב במבנה תוך מספר ימים.
יתרון נוסף של בדיקות קצרות טווח הוא השפעה מינימלית של הרוח ושל שינויי קצב תחלופת האוויר בחדר הנבדק.
הבודקים בארץ מסתמכים על הדרישות של הסוכנות להגנת הסביבה ה-
Environmental Protection Agency - EPA מארה"ב המחייבות בדיקת ראדון בתנאים סגורים, כאשר החלונות בכל קומות הבית ודלתות הכניסה (חוץ מדלתות הכניסה והיציאה) סגורים. אם כך, מדוע חלק מבודקי הראדון המורשים מבצעים את הבדיקות קצרות הטווח בממ"דים בתנאים אטומים למעשה, כאשר גם דלת הממ"ד סגורה?! תנאי הבדיקה במצב אטום אינם משקפים את המציאות ואת תנאי המחייה הרגילים, הכוללים אוורור סביר של ממ"ד ומקלט, המשמשים לעיתים קרובות למגורים ולשינה.
בעקבות התדיינות במשרד לאיכות הסביבה, בהשתתפות הגורמים המקצועיים המעורבים בנושא הראדון, התקבלה בחודש דצמבר 2000 ההחלטה לעבור לבדיקות ראדון ארוכות טווח בממ"דים, המתבצעות בתנאי מחיה שגרתיים במשך 3 חודשים לפחות.
שימוש בחומרי לוואי תעשייתיים בעלי ריכוז רדיואקטיביות גבוה
בארץ ובעולם גובר העניין בשימוש בחומרי לוואי תעשייתיים, בעלי ריכוז רדיואקטיביות גבוה,
כמרכיב בחומרי בנייה. שימוש בחומרי לוואי אלה עלול לגרום לריכוזי ראדון מוגדלים בבניינים.
בספרות המקצועית פורסמו נתונים אודוות קרינת מוצרי בנייה על בסיס גבס כימי. אפר פחם הינו
חומר לוואי תעשייתי נוסף המשתייך לקבוצת חומרי לוואי אלה . יש יתרונות כלכליים לשימוש באפר
הפחם כמרכיב בחומרי בנייה. לכן, הוא עתיד לשמש כמוצר בנייה בכמויות גדולות. בקנדה, ארצות
הברית, אנגליה, גרמניה, רוסיה ובמדינות רבות אחרות משתמשים באפר הפחם במגוון רחב של חומרי ומוצרי בנייה, כולל אלה בהם תכולתו המשקלית של האפר מגיעה ל-% 60 מהמוצר הסופי.
השימוש העיקרי באפר פחם בענף הבנייה הוא בבטונים ובבלוקים למיניהם. בארץ מקובל השימוש באפר כתחליף לחלק מצמנט הפורטלנד שבבטון, כאשר האפר מחליף כ-% 10 מהצמנט (לפי ת"י 1 צמנט פורטלנד) ועד 30 % מהצמנט (האחוזים הגבוהים מותרים לפעמים במספר תקנים זרים). כיום מפתחים מוצרי בנייה נוספים אשר בהם תכולת האפר גבוהה בהרבה. לדוגמה, בטונים שבהם האפר מהווה גם תחליף לחלק מהחול, בטונים אשר בהם חלק ניכר מהצמנט מוחלף באפר פחם, בטונים מאגרגט קל, אשר בהם רוב האגרגט מוחלף באפר פחם ומוצרי חול סיד מותפחים הידועים בשם הטכני בטון תאי אוטוקלבי.
כאשר האפר (או חומרי לוואי תעשייתיים אחרים בעלי ריכוז רדיונוקלידים מוגדל) מיושמים בצורה
המקובלת, דהיינו תכולתו היא אחוזים בודדים ממשקל הבטון, בעיית הקרינה הרדיואקטיבית היא
מזערית אך כאשר מנסים לעבור למוצרים שימושיים אשר תכולת האפר בהם מהווה עשרות אחוזים מתכולת חומר הבנייה, יש לקחת את גורם הקרינה בחשבון.
במחקרים שבוצעו במכון הלאומי לחקר הבנייה בשיתוף פעולה עם אגף הקרינה של המשרד לאיכות הסביבה נתגלה, שהשימוש באפר הפחם כתחליף חלקי של חול קוורצי בבטון כמעט אינו משפיע על מאפייני קרינת גמא. בהתחשב בנתוני פליטת גז ראדון, שפורסמו בספרות ושמצביעים על כך שתוספת אפר פחם במקרים רבים גורמת אפילו להקטנת ריכוז הראדון הנפלט, ניתן לצפות שתכולת האפר יכולה להיות עוד יותר גדולה מזו שהייתה במחקר (150 ק"ג למ"ק), ללא סכנה לבריאות דיירי המבנה. הסיבה לכך היא השינוי שעושה האפר במיקרו-מבנה של הבטון כתוצאה מתגובה כימית (פוצולנית) המתרחשת בין אפר הפחם ובין אחד ממוצרי ההידרציה של צמנט פורטלנד - מימת הסידן. הסיבה השנייה היא היווצרות מבנה זכוכיתי צפוף של חלקיקי האפר הנוצרים בטמפרטורות גבוהות בתהליך שריפת הפחם, אשר מונע "בריחת" אטומי הראדון לנקבי הבטון. עם זאת, יש לבדוק במעבדה את מאפייני קרינת גמא ופליטת גז ראדון של הבטונים המיוחדים שבהם תכולת אפר הפחם גדולה במיוחד.
בנוסף, יש להתחשב בעובדה שקצב פליטת הראדון במוצרים המכילים אפר פחם קטן בהדרגה עם הזמן.
כמו כן הוא תלוי בלחות הסביבה ומגיע למקסימום פליטה בתנאי של 75 % לחות יחסית באוויר החדר.
פתרונות הנדסיים לצמצום ריכוזי הראדון במבנים
התקנת מערכת הנדסית לצמצום ריכוזי הראדון במבנים קיימים עולה 2,500-800$, אך עלות התקנתם בעת בנייה חדשה היא 500-300$ בלבד לבית ממוצע בארה"ב. המערכת ההנדסית הבסיסית מורכבת בדרך כלל מהאלמנטים הבאים:
A. שכבה חדירת גזים מתחת לרצפה מאפשרת לגזי קרקע לנוע בצורה חופשית מתחת לבית. בדרך כלל משתמשים בשכבת חצץ נקי בעובי של כ-10 ס"מ.
B. יריעות פלסטיות שמניחים על השכבה חדירת הגזים מתחת לפלטת יסוד מבטון, כדי למנוע את חדירת גז הקרקע אל-תוך הבית.
C. סתימת סדקים ביסודות הבניין לשם מניעת חדירת הראדון מהקרקע אל-תוך הבית.
D. צינור PVC בקוטר -34 אינץ' אטום למים, אשר עובר משכבת חדירת הגזים לגג הבית במטרה להוביל את הראדון וגזי קרקע אחרים מעל הבית.
E. התקנת תא חיבור חשמלי כדי לחבר לו מאוורר חשמלי.
על מנת להפחית את פליטת הראדון מחומרי הבנייה ניתן לצבוע את החדר בצבע מיוחד או להשתמש בחומרי איטום העומדים בפני חדירת גז הראדון. כמו-כן ניתן לקבל ייעוץ במעבדה המאושרת על ידי המשרד לאיכות הסביבה בנוגע לפתרונות הנדסיים נוספים.
כיום מתפתחת בעולם תקינה הבאה להגביל את כמות הקרינה המותרת לרמה שתבטיח את בריאות הציבור.
לדעתי, יש לגבש בארץ פעילות מדעית הנדסית כוללת, המיועדת לבנות בסיס איתן לתכנון בניינים
חדשים באזורים שונים בארץ, בהתחשבות בבעיית הראדון . יש להכין המלצות לצמצום ריכוזי הראדון בבניינים קיימים ולגבש את התשתית המקצועית לתקן ישראלי חדש, שיקבע את הרמות המותרות של ריכוזי הראדון בבניינים ואת שיטות הבדיקה האחידות למדידת ריכוזי הראדון וקצב פליטתו ממוצרי הבנייה. לאחרונה החלה ועדת המומחים לתקן החדש של מכון התקנים לגבש הצעה לת"י 5098"תכולת חומרים רדיואקטיביים במוצרי בניין".
בין הפעילויות הנדרשות לשיפור איכות הבנייה, אנו ממליצים על:
- גיבוש הידע המקצועי העדכני והכנת סקר ספרות עדכני בנושא "בעיית ראדון בבניינים".
- מיפוי הארץ המפורט לפי ריכוזי הראדון בקרקע.
- הכנת המלצות לתקן ישראלי לריכוזי ראדון בבניינים ולשיטות הבדיקה.
- עיבוד תשתית מקצועית כבסיס להכנת המלצות לפתרונות הנדסיים לצמצום ריכוזי ראדון בבניינים
חדשים ובבניינים קיימים.
- הדרכת מתכננים, קבלנים ובונים בנושא "בעיית ראדון בבניינים" בכל האמצעים האפשריים, בהם הפצת חומר מקצועי, הרצאות, סמינרים וימי עיון לענף הבנייה.
- ליווי מקצועי למדידה ולאיתור בעיית הראדון, סיוע בפתרונות לצמצום או לסילוק הבעייה וייעוץ
שוטף באמצעות הגופים המאושרים.
- שיתוף פעולה עם מכוני מחקר בחו"ל ועם ארגונים מקצועיים ממשלתיים ובין-לאומיים לרבות חילופי פרסומים, עבודה משותפת בוועדות בין-לאומיות, ארגון כנס בין-לאומי בארץ בהשתתפות מומחים לנושא ראדון וכו'.
נושא הראדון הוא בעל חשיבות טכנית, כלכלית וציבורית. מורכבותו מחייבת פעילות מתואמת של
מומחים מתחומי הבנייה, הקרינה ובריאות הציבור. כל זאת בתמיכתו של המכון הלאומי לחקר הבנייה בטכניון, אשר ימשיך ויוביל בנושאי המחקר, קידום התקינה והייעוץ.