Radon

Radon on hajuton, mauton ja väritön radioaktiivinen jalokaasu. Radonin kemiallinen merkki on Rn, järjestysluku 86 ja CAS-numero 10043-92-2. Jalokaasuille tyypillisesti radon ei muodosta normaaleissa olosuhteissa yhdisteitä. Radon syntyy maankuoressa uraanin ja toriumin hajoamistuotteena. Radonin pysyvimmän isotoopin 222Rn puoliintumisaika on 3,8 päivää.

Radon aiheuttaa terveyshaittoja rakennuksissa. Suomessa suurimmat radonpitoisuudet löytyvät tyypillisesti Etelä-Suomesta ja Pirkanmaalla harju- ja salpausselkämuodostelmilla sekä Kaakkois-Suomesta. Kohteen radonpitoisuus on aina yksilöllinen ja se selviää ainoastaan mittaamalla. Radonhaittaa esiintyy kaikkialla Suomessa.

Radon on luokiteltu karsinogeeniksi ja on tupakoinnin jälkeen toiseksi yleisin keuhkosyövän aiheuttaja. Radon aiheuttaa Suomessa noin 300 keuhkosyöpää vuosittain. Puolet suomalaisten säteilyannoksesta koostuu radonin isotoopista 222Rn. Radonpitoisuutta voidaan kuitenkin aina rakennuksissa vähentää. Kaikki radonkorjaukset ja torjuntatoimet eivät aina toimi ja niissä on aina useita muuttujia. Suomessa on alueita, joissa koulujen, päiväkotien, työpaikkojen ja julkisten tilojen radonpitoisuus on lain mukaan selvitettävä.

Ominaisuudet

Fysikaaliset ominaisuudet 
Radon on radioaktiivinen, hajuton ja väritön kaasu. Se on noin kahdeksan kertaa ilmaa raskaampaa (9,73 kg/m3). Radon on nesteenäkin väritöntä, mutta kiinteänä se muuttuu keltaiseksi ja alhaisissa lämpötiloissa punaoranssiksi.

Isotoopit 
Radonin kaikki tunnetut isotoopit ovat radioaktiivisia. Radonilla on kolme luonnostaan syntyvää isotooppia: 219Rn, 220Rn ja 222Rn. 222Rn puoliintumisaika on 3,8 päivää, joka on pisin kaikista isotoopeista.

Radonin yleisin ja pitkä­ikäisin isotooppi 222Rn syntyy radiumin tavallisimman iso­toopin, 226Ra, hajoamisessa, ja se kuuluu tavallisimmasta uraani-isotoopista 238U, alkavaan hajoamissarjaan. Radon-222 muuttuu alfa­hajoamisessa poloniumin iso­toopiksi 218Po sekä edelleen muutaman välivaiheen jälkeen vakaaksi lyijyisotoopiksi 206Pb.

Radonin muista luonnossa esiintyvistä isotoopeista 219Rn kuuluu aktiniumsarjaan eli 235U:sta alkavaan ja 220Rn toriumista 232Th alkavaan hajoamis­sarjaan.

Radiumin hajoaminen 

222Rn kuuluu radiumin ja uraani-238:n hajoamissarjaan, ja sen puoliintumisaika on 3,8235 päivää. Sen neljä ensimmäistä hajoamistuotetta (pois sulkien marginaaliset hajoamissarjat) ovat lyhytikäisiä. Hajoaminen etenee seuraavasti:

Hajoamistuotteet 
Radonin hajoamis­tuotteet ovat edelleen radio­aktiivisia, mutta radonista poiketen ne ovat kiinteitä aineita. Ne kiinnittyvät helposti ilmassa oleviin aerosolihiukkasiin, samoin kuin myös kaikkien esineiden pinnalle, jotka joutuvat kosketuksiin radonia sisältävän ilman kanssa. Täten nekin tulevat pinnaltaan radio­aktiivisiksi. Jos tällainen esine kuitenkin siirretään paikkaan, jossa radonia ei esiinny, se menettää muutamassa tunnissa suurimman osan aktiivisuudestaan mutta jäljelle jää heikko aktiivisuus, joka pysyy jopa vuosi­kymmeniä. Tämä johtuu siitä, että radonin tavallisimman isotoopin, Rn-222, hajoamisessa syntyvistä nuklideista neljä ensimmäistä, Po-218, Pb-214, Bi-214 ja Po-214, ovat lyhytikäisiä: niiden puoliintumisajat ovat alle puoli tuntia, ja ne saavat aikaan tämän voimakkaan, mutta nopeasti heikkenevän aktiivisuuden. Sarjan seuraava jäsen, Pb-210, sen sijaan on pitkä­ikäinen ja itsessään vain heikosti säteilevä. Sen puoliintumisaika on noin 22 vuotta. Sen jälkeen hajoamis­sarjassa on vielä kaksi voimakkaasti aktiivista nuklidia, Bi-210 ja Po-210, ennen kuin sarja päättyy stabiiliin lyijyisotooppiin Pb-206. Pitkä­aikainen radio­aktiivinen kerrostuma koostuukin juuri näistä sarjan viimeisistä väli­jäsenistä. Sitä vastoin muut luonnossa esiintyvät radon­isotoopit Rn-220 ja Rn-219 muodostavat vain lyhyt­aikaista radio­aktiivista kerrostumaa, sillä torium- ja aktiniumsarjassa on kummassakin näiden radon­isotooppien jälkeen vain lyhytikäisiä nuklideja, ennen kuin sarjat päättyvät stabiileihin lyijy­isotooppeihin.

Kemialliset ominaisuudet ja yhdisteet 
Radon kuuluu jalokaasuihin. Jalokaasuille tyypillisesti radon esiintyy yksiatomisena, ja se on kemiallisesti inertti normaaleissa olosuhteissa: sen uloin elektronikuori on täynnä, joten sen reaktiivisuus on hyvin huono. Kuitenkin radonin ensimmäinen ionisaatioenergia on pienempi ja höyrystymislämpö suurempi kuin muiden jalokaasujen. Radonille on pystytty muodostamaan yhdisteitä laboratorio-olosuhteissa, kuten, neonia lukuun ottamatta, muillekin jalokaasuille. Ensimmäinen muodostettu yhdiste oli radonfluoridi, joka on laskennallisesti ioniyhdiste. Radon muodostaa komplekseja radonfluoridina antimoni-, tantaali- ja vismuttiheksafluoridien kanssa.

Esiintyminen ja terveysvaikutukset 
Suomalaisten asuntojen radonpitoisuudet ovat maailman suurimpia ja Suomessa yleinen rakennusten perustamistapa eli maanvarainen laatta edistää radonin virtausta asuintiloihin Suomalaisissa pientaloasunnoissa sisäilman keskimääräinen radonpitoisuus on 120 Bq/m3 ja kerrostaloasunnoissa 50 Bq/m3.. 

Radon on voimakkaan radioaktiivinen ja noin puolet suomalaisten säteilyannoksesta syntyykin radonista222. Radonin radioaktiiviset hajoamistuotteet tarttuvat keuhkoputkiin ja keuhko­rakkuloihin lisäten merkittävästi keuhkosyöpäriskiä, ja radon onkin tupakoinnin jälkeen toiseksi yleisin keuhkosyövän aiheuttaja Suomessa. Jokainen sadan becquerelin lisäys hengitysilmassa lisää keuhkosyövän todennäköisyyttä 16 prosentilla. WHO suositti tämän vuoksi vuonna 2009, että sen jäsenvaltiot laskevat sisäilman radonin suositellun enimmäispitoisuuden tasolle 100 Bq/m3. Enimmäisarvo oli Suomessa vuonna 2017 silti vanhojen asuntojen osalta vielä 400 Bq/m3 ja uusien osalta 200. Sisäilman radonin suurin sallittu arvo tulee laskemaan uuden EU-direktiivin myötä vuoteen 2018 mennessä 300 Bq/m3 tai vielä alemmas. 

Radonin pitoisuus maankuoressa on keskimäärin 4 · 10−13 mg/kg. Maan pintakerrosten huokosilman radonpitoisuus Suomessa on tyypillisesti 10 000–100 000 Bq/m3 ja se riippuu vallitsevan maa- ja kivilajin uraani- ja radiumpitoisuudesta. Erityisesti eteläisessä Suomessa on paljon radonpitoisia alueita . 
Pienikin ilmavirtaus maaperästä riittää nostamaan sisäilman radonpitoisuuden satoihin becquereleihin kuutiometrissä radonpitoisella alueella3..

Erityisen suuria radon­pitoisuuksia on eräissä kaivoksissa. Esimerkiksi Schneebergin hopea­kaivoksessa Saksassa, jossa malmi louhittiin hyvin syvältä, todettiin jo 1500-luvulla, että monet kaivoksessa työskennelleet kuolivat lyhyen ajan kuluessa vuoritaudin nimellä kulkeneeseen keuhko­syöpään

Radonmittaukset ja radonin poisto rakennuksesta 

Radonpitoisuus asuin- ja työtiloissa on syytä selvittää kaikkialla Suomessa, sillä raja-arvot ylittäviä kohteita on kaikkialla Suomessa. Radonmittaukset tehdään aina talvella, sillä radonpitoisuus on tyypillisesti kesäkaudella hyvin matala, koska asuintiloissa on kesällä vähemmän alipainetta kuin lämmityskaudella ja koska kesällä voidaan tuulettaa runsaammin ilman, että asunto jäähtyy liikaa.

Tuulettuvalla alapohjalla (rossipohja) varustetut rakennukset ovat kesäaikaan tyypillisesti radonpitoisuudeltaan lähes ulkoilmaan verrattavissa, mutta talvella radonia saattaa päästä huoneilmaan etenkin, jos tuuletusaukot suljetaan talveksi, jos alapohjarakenteet vuotavat ilmaa asuintiloihin, jos alapohjan alla oleva ryömintätila on matala tai jos sokkelissa ei ole riittävästi tuuletusaukkoja.

Koneellisella ilmanvaihdolla ja jäähdytyslaitteilla varustetut ilmatiiviit uudet rakennukset pitävät ikkunat suljettuina myös lämpimän sään aikana, jolloin ilmanvaihdon alipaineisuus vetää radonpitoista huokosilmaa puoleensa. Ilmanvaihdon riittämättömyys rakennuksessa saattaa kesäkaudella jäädä myös huomioimatta, kun tarjolla on esim. ilmalämpöpumpun jäähdyttämää sisäilmaa. 

Hiekka- ja soraharjuille ja niiden läheisyyteen rakennetuissa rakennuksissa voi radonpitoisuus sisäilmassa ylittää kesäaikana jopa huomattavasti talvimittausten keskiarvon. Syynä poikkeuksellisiin radonpitoisuuksiin on harjualueiden sisäiset ilmavirtaukset ja tuulien aiheuttamat maaperän huokosilman pumppaukset. Sulana aikana harjualueiden maaperän lämpötilaerot vallitsevaan ulkoilmaan aiheuttavat myös tehostuneen imuilmiön ja kohonneen radonriskin. 

Radonin mittaus on mahdollista aktiivisin ja passiivisin mittausmenetelmin. Suomessa viranomaisvalvonnan vaatimat radon-mittaukset on tehtävä Säteilyturvakeskuksen hyväksynnällä, joka tuottaa radon-mittauspalvelua itse sekä hyväksyy muut palvelua tarjoavat yritykset. Ennen korjauksia tehdään mittaukset, jotka passiivisilla menetelmillä kestävät useita kuukausia. Radonkorjausten toimivuus varmistetaan mittauksilla. Mittauksia suoritettaessa tulee myös huomioida tilojen osastoinnit.

Korkeita radonpitoisuuksia voidaan alentaa tehokkaasti erilaisilla torjuntamenetelmillä. Radonimurien, imupisteiden ja -kaivojen avulla radonpituisuutta on mahdollista pienentää. Ennen korjauksia on hyvä suorittaa aina kohdekohtainen korjaustapa-analyysi. Ilmanvaihdon toimimattomuus ja liiallinen alipaine kasvattavat myös radonriskiä.

Käyttö 
Radonia on käytetty syövän hoidossa, mutta nykyään käytetään turvallisempia metodeja.

Radonin radioaktiivisuutta voidaan hyödyntää muun muassa kaasuvuotojen havainnoinnissa. Radonia hyödynnetään myös hydrologiassa: jos jokivedessä on suuri pitoisuus radonia, saa se vettä pohjavedestä, joka on kosketuksessa radiumin kanssa.

Radonia eristetään uraanipitoisesta malmista poistamalla ensin vety- ja happikaasut johtamalla kaasuseos 1 000 Kelvinin lämpötilassa. Hapot ja kosteus poistetaan kaliumhydroksidin ja fosforipentoksidin avulla. Radon kondensoidaan nestemäisen typen avulla ja puhdistetaan sublimaation avulla muista kaasuista. Radonin yhdisteitä on erittäin vaikea valmistaa ja niillä ei ole toistaiseksi keksitty kaupallista käyttöä.

Yksiköt 
Radonin, kuten muidenkin radioaktiivisten aineiden määriä ja pitoisuuksia ei tavallisesti ilmaista massa- tai tilavuusprosentteina vaan aktiivisuutena tilavuus- tai massayksikköä kohti eli aktiivisuuspitoisuutena. Aktiivisuuden SI-yksikkö on becquerel, ja se vastaa sellaista määrää radioaktiivista ainetta, jossa yksi atomiydin sekunnissa hajoaa lähettämällä säteilyä. Koska radon-222-atomin massa on 222 atomimassayksikköä eli 
222 · 1,660 · 10−24 = 3,686 · 10−22 grammaa ja sen hajoamisvakio on 2,098 · 10−6 s−1, voidaan laskea, että 1 Bq radonia vastaa noin 0,177 femtogrammaa eli 0,177 · 10−15 grammaa. Pitoisuuden ollessa 1 Bq/m3 on litrassa ilmaa noin 480 atomia radonia eli noin yksi radonatomi 5,6 · 1019 molekyyliä kohti.

Historia 
Marie Curie huomasi vuonna 1899, että ilma muuttuu radioaktiiviseksi, kun se altistuu radiumille. Curie ei kuitenkaan tutkinut ilmiötä enempää. Saksalainen fyysikko Friedrich Ernst Dorn tutki Curien löytämää ilmiötä radiumyhdisteillä ja löysi radonkaasun vuonna 1900. Hän havaitsi kaasun tulevan radiumista ja kutsui sitä radiumin emanaatioksi. Nykyisin termein Dornin löytämä aine oli 222Rn. Ernest Rutherford tunnisti radonin alkuaineeksi kaksi vuotta myöhemmin. William Ramsay ja Robert Gray eristivät ensimmäisenä radonin vuonna 1908 ja nimesivät sen nitoniksi. Myöhemmin 1923 niton nimettiin radoniksi radiumin mukaan. Radon oli järjestyksessä viides löydetty radioaktiivinen alkuaine.

1900-luvun alussa havaittiin, että radiumin lisäksi myös toriumista ja aktiniumista lähti radioaktiivisia kaasuja. Niitä kaikkia nimitettiin aluksi emanaatioiksi. Rutherford ja Robert B. Owens raportoivat jo 1899 uudesta toriumin erittämästä radioaktiivisesta aineesta, jonka nykyisin tiedämme olleen 220Rn. André-Louis Debierne havaitsi aktiniumin hajoamissarjassa syntyvän kolmantena löydetyn radonin isotoopin 219Rn vuonna 1904. Tuolloin ei isotoopin käsitettä vielä tunnettu, minkä vuoksi eri aineista lähteviä radonin isotooppeja Rn-222, Rn-219 ja Rn-220 pidettiin aluksi eri alkuaineina. Niille ehdotettiin useita eri nimiä; nitonin ohella käytettiin nimityksiä radium-, aktinium- ja toriumemanaatio, myöhemmin lyhemmin radon, aktinon ja toron. Näistä toron (Tn) nimitystä näkee edelleen julkaisuissa, vaikka se ei ole IUPACin virallisen termistön mukainen.

Lähteet

Viitteet

Aiheesta muualla 
 Radon Säteilyturvakeskuksen internetsivuilla
 Pientaloasuntojen radonpitoisuudet Suomen kunnissa
 Säteilyturvakeskuksen hyväksymät radonmittausmenetelmät
 Kunnat, joissa työpaikkojen radonmittaus on pakollinen
 Periodictable: Technical data for Radon 
 Mindat: The Mineralogy of Radon 

Alkuaineet
Sisäympäristöjen haitta-aineet
Seulonnan keskeiset artikkelit
54 Kemia