Radon előfordulása barlangokban

Barlangokban, mint minden oldalról kőzetekkel körülvett terekben magas radonszintekre lehet számítani. Karsztos kőzetekben (mészkő, dolomit, só) kialakuló barlangok kőzeteiben az urán radioaktív bomlási sorában keletkező elemek a kőzetben maradnak, feldúsulhatnak, illetve tovább mozoghatnak. A radon azért is fontos ebből a szempontból, hiszen gáz halmazállapota révén a kibocsátási forráshoz képest nagy távolságokat tehet meg. A barlangok repedéshálózatára a nagy felület és a kis légtérfogat a jellemző, ezért ezekben a repedésekben nagy radon-koncentráció léphet fel.

A barlangok radonszintje, amely leggyakrabban a néhány kBq/m³-től a több tíz kBq/m³-ig terjedő tartományba esik, tipikus példa arra, hogy relatíve alacsony radionuklid tartalmú terekben is kialakulhatnak anomális radonszintek. A hazai barlangok karsztosodásra hajlamos karbonátos kőzetekben találhatók, amelyek általában a földkérgi átlagnál alacsonyabb radionuklid tartalmúak. A barlangi levegő ennek ellenére viszonylag magas radon-koncentrációja a légtér zártságának, a gyakran csekély mérvű légcserének és a barlang sajátos légáramlási rendszerének együttesen köszönhető. További jellemzője a barlangi radonszinteknek, hogy a meteorológiai paraméterek (hőmérséklet, nyomás, páratartalom) változásaira érzékenyen reagálnak.

Ezért sem mindegy az, hogy milyen barlangot (terápiás-barlangok, idegenforgalmi barlangok) mikor látogatják az emberek. A radonszintet befolyásolja még a kőzetbe szivárgó víz is, hiszen a repedésekben feldúsulhat az átáramló levegő és víz széndioxiddal és radonnal a kőzet minőségétől és áramlási paramétereitől függően.[37.]

A barlangi radonszint azonban függ a barlang típusától is, attól függően hogy hegylábi sajátosságokat, vagy a zsákszerű barlangokra jellemző tulajdonságokat mutat-e a vizsgált rendszer.

1.2.7.1. A barlangok osztályozása

A barlangok a légáramlás és a barlangi levegő minősége szerint három osztályba sorolhatók:

 hegyláb típusú barlangok,

 zsákszerű barlangok,

 inverz működésű barlangok.

1.2.7.2. Hegyláb típusú barlangok

Ezeknél a barlangoknál a legfőbb jellemző az, hogy a bejárat a barlang járataival azonos szinten helyezkedik el. A radonszint változás szempontjából nyáron magas, télen alacsony radonszint mérhető. A radonkoncentráció változásának éves menete együtt fut a felszíni hőmérséklet alakulásával. Ezek a fő tulajdonságok a következőképpen magyarázhatók: a radon termelődését a karsztbeli üreg felületének nagysága, elbomlását a térfogata határozza meg. A szűk repedésrendszer felület/térfogat aránya jóval nagyobb, mint a tágasabb barlangjáraté, így a repedésrendszerben magasabb szinten áll be a radioaktív egyensúly a radon keletkezése és bomlása között.

Télen a bejáratokon át elhanyagolható radon-koncentrációjú felszíni levegő áramlik a barlangba, így felhígítva az ott kialakuló radonszintet. Nyáron a levegő a repedésrendszer irányából érkezik a barlangba, nagymennyiségű radont szállítva megemeli a légmozgások nélkül kialakuló radonszintet. [37.,9.]

Ezeknél a barlangoknál jellemző még az időszakosan eltérő huzatirány és a jól szellőzöttség is. Ilyen típusú barlangok (Aggtelek, Tapolcai Barlangok), méréseim során a Tapolcai Tavasbarlang adatait elemeztem ki.

Az ilyen barlangok bejáratánál a nyomásváltozás egy összefüggéssel adható meg:

Δp = -g · Δh · ρkülső · (ΔT/T) (3) ,ahol:

Δp - a belső és külső tér közötti nyomáskülönbség [hPa]

g - gravitációs állandó [m/s²]

Δh - mérési pontok magasságkülönbsége [m]

ρkülső -külső levegősűrűsége [kg/m³]

ΔT -a belső és külső tér közötti hőm. Különbség [°C]

T -a külső levegő hőmérséklete [°C]

Összefoglalva a hegyláb típusú barlangokra jellemző, hogy télen befelé, nyáron kifelé áramlik a levegő a barlang bejáratánál, a hőmérsékletkülönbségeknek megfelelően, ennek megfelelően nyáron magas és télen magas radon aktivitás koncentrációkat tapasztalhatunk. [37.]

Az általam vizsgált barlang a Tapolcai Tavasbarlang hazánk egyik népszerű turista barlangja.

1.2.7.3. Tapolcai Tavasbarlang

A Kórház-barlang mellett Tapolca másik nevezetessége a Tavas-barlang, amely egyrészt hidrológiai értelemben, másrészt feltárásának történetével is összefügg a Kórház-barlanggal. Az 1900-as évek elején szintén kútásás közben jutottak be első üregeibe, amikor a városi kórház vízellátásának megoldásán dolgoztak. A Tavas-barlangban már a 20. század elején gyógyítottak orvosi irányítás nélkül szamárköhögéses gyerekeket, majd a 60-as évek elején terápiás vizsgálatokat végeztek, ami biztató eredményeket adott, de helyszűke miatt a kórház alatti barlang is előtérbe került, ahol is a mérések kedvezőbb adottságokat bizonyítottak. [38.]

A Tavasbarlang vízutánpótlása két úton történik, amely egyben magyarázatot ad a járatok kialakulására is. A fiatal szarmata mészkő a 210-230 millió éve képződött felső-triász dolomitra támaszkodik, amelyből hideg karsztvizek érkeznek a Tapolcai-medence térségébe. Ugyanez a dolomit a felszín alatt több száz méterrel lejjebb is megtalálható, ahol - a medence tájképét alapvetően meghatározó - napjainkra kihunyt tűzhányók utóvulkáni működésének köszönhetően az oda lejutó víz kb. 40 ^oC-ra felmelegszik, majd repedéseken keresztül feláramlik. E két forrásból származó, egymással keveredve immár 18-20 ^oC-os víz alakította ki a járatokat, amely a mára már nagyrészt száraz Kórház-barlang felől, északi irányból áramlik lassan a Malom-tó forrásai felé. A számos forrásszájon - a jégkorszakok óta - feltörő víz összefolyva a Tapolca-patakot táplálja. Az 1800-as évek végén medrét a felső szakaszon duzzasztással szélesítették ki. Így jött létre maga a Malom-tó, és a duzzasztás következtében csónakázhatóvá vált a Tavas-barlang. A barlang látogatható része a 6. ábrán látható, a fehér és világoskék részek bejárhatóak gyalogosan és csónakkal. Az elmúlt év végétől

idén áprilisig felújítási munkálatok folytak a barlangban, ennek eredményeként megszűntették a kőzetstabilitási problémákat és kicserélték az elektromos világítási rendszert is.

6. ábra: A Tapolcai-tavasbarlang alaprajza [39.]

A barlangba való lejutás egy felszíni épületből történik, ebben az épületben helyezkednek el az itt munkát vállaló személyek kiszolgáló helyiségei (öltözők, mosdóhelységek, pénztár, tartózkodó, stb.).