Radon och Boende

Lungcancern - eller rättare bronchialcancern - har stadigt ökat i västvärlden och tilldragit sig ett allt större intresse från allmänhetens och forskarens sida.

Bild A Dödsfall i bronchialcancer och motorfordonsolyckor enl. Statistisk Årsbok från Läkartidningen 1978.72

Under de senaste 20 åren har cigarrettrökningen som huvudorsak till denna cancerform etablerats, men etiologin (orsaken) bedöms ändå multifaktoriell. Under senare år har även partikelstrålningen från radondöttrarna (RdD) mer och mer kommit i blickpunkten som en viktig initiator av denna västvärldens nya folksjukdom. Hur stor del av antalet bronchialcancerfall som tillskrivs denna påverkan är ännu föremål för spekulation.

Initieringen är emellertid av sådan art och grad att ingripande och utredning är klart motiverade.

Hur kommer det sig då att den oskyldiga bakgrundsstrålningen från mark och byggnadsmaterial kan åstadkomma bronchialcancer? På något sätt måste det radioaktiva energiavgivandet koncentreras till människans luftvägar för att cancerutveckling skall kunna ske. Och det är också precis vad som sker.

Bakgrundsstrålningen (från Uranserien, Thoriumserien och Kalium) utgöres av gammastrålning. Marken och byggnadsmaterialet vari uranseriens atomer ingår skyddar oss från den biologiskt betydligt aktivare alfa- och betastrålningen.

Men via radon kan dessa aktiva strålningsformer lyftas ut från väggen och marken och nå människan. Bakgrundsstrålningen når hela människokroppen, medan alfastrålningen (och betastrålningen) från dessa ädelgasdöttrar når ett tunt skikt av människans luftvägar när vi utsätts för detta radon och dess döttrar. Och det är denna koncentrering av den radioaktiva strålningen till ett mycket tunt skikt av luftvägarna som utgör det eventuella hotet för cancerutveckling.

Händelsekedjan från Uran -, Torium- och Kaliumatomerna i byggnadsmaterialet och marken är lång och invecklad. Egentligen är det kanske rena oturen att t ex uran och dess sönderfallskedja uppför sig som den gör.

Torium (Th) och Uran finns överallt i små mängder. Viss koncentrering sker till vissa geologiska material. Uran i form av isotopen 238 finns koncentrerad till speciella uranmalmer men mera känd - dock i mindre mängder - vissa graniter, Bohusgraniten och alunskiffern.

Hur t ex uranet kunnat anrikas i de kolrika alunskifferlagren är inte känt. Rödfyren och vissa från skiffern utgående moräner har också hög uranhalt. Radonavgången synes vara större i luckert material såsom rödfyr och skifferbaserad blå gasbetong (kallad blåbetong) och moräner, medan radonavgången p g a högre diffusionsmotstånd är lägre i moderbergarten alunskiffer. Den i alunskiffern varierande uranhalten återspeglas i den i blåbetongen varierande radioaktiviteten enligt fig. B. I enstaka fall har man bränt tegel av rödfyr och erhållit hög radio- aktivitet i byggmaterialet.

Fig. B Fördelning av gamma strålning i hus av olika byggmaterial efter Hultqvist 56. versus absorberad dos i mSv/a vid 100% vistelse i bostaden

I graniternas relativt stora kristallsystem visar det sig att uranet är ansamlat till kristallytan. Radonavgången från dessa bergarter kan vara betydande och följer då speciellt grundvattnet. Fluor har samma tendens att ansamlas i kristallytan som uran, vilket kan förklara sambandet mellan radon och fluor just i grundvatten.

Kalium finns även överallt och en viss procent av kaliummängden är radioaktiv och avger bland annat gammastrålning. Ur bronchialcancersynpunkt är denna ointressant. Men kalium ger ändå ett relativt stort bidrag till bakgrundsstrålningen, inte minst därför att den finns även i människokroppen.

Bildning av radon

I uranets sönderfallskedja, se fig. C, ingår radium, som efter en halveringstid av ca 1600 år bildar ädelgasen radon. Radonatomen är en tung ädelgas och kemiskt inert, d v s kemiskt oberoende. Radon Rd atomen har genom sin obundenhet och sin halveringstid av ca 4 dagar möjlighet att diffundera i byggmaterialet eller i berggrunden och har en tendens att koncentreras till vatten eller till hålrum. (Halveringstiden på ca 4 dagar innebär att medelöverlevnadstiden för Radonatomen är ungefär 6 dagar). Förmågan att diffundera är materialberoende. Alunskiffern innebär t.ex. ett kompaktare hinder än den porösa blåbetongen, i vars porer Radon ansamlas. Koncentrationen i porerna och i markens luftfickor kan bli ganska hög och står porerna i förbindelse med rumsluften sprids de dit. Radon kan diffundera från väggarna och underliggande mark och kan dras in mot huset delvis p.g.a. den högre temperaturen och det lätta undertryck, som alltid finns i en bostad, jämfört med lufttrycket ute. Radon kan också komma från grundvattnet och in i bostaden via kranvatten.

Egenskapen att den potentiella radioaktiviteten kan nå rumsluften innebär det första steget i koncentreringen av den radioaktiva energin. Genom att koma ut från det skyddande materialet, som absorberar alfa och beta och lite av gammastrålningen , ökar därmed exponeringen för den radioaktiva aktiviteten. Skulle radonatomen sönderfalla inne i materialet , innebär detta ett helt försumbart bidrag till bakgrundsstrålningen och radonatomen är därmed oskadliggjord. Detta är ju vad som sker med de flesta radonatomer. Några hinner dock passera tillräckligt långt under sin halveringstid styrda livstid och når rumsluften. Hade halveringstiden varit kortare , som t.ex. Toriumseriens radonatom, hade aldrig problemet kommit upp i hälsovårdsammanhang. I svenska bostäder finns i medeltal så mycket radon att man kan räkna med ca 40 sönderfall per m3 och sekund. (Ett sönderfall per sekund kallas Bequerel Bq, och som volymenhet används m³ för luft och kg för material.

Man har valt detta mått i stället för att mäta antalet radonatomer på konventionellt kemiskt sätt, då det är lättare att mäta radioaktivt sönderfall än den otroligt ringa mängd Radon , som det faktiskt är frågan om . Att tala om Radongas är inte relevant , eftersom den är så otroligt utspädd , att man inte kan mäta de med kemiska metoder. Men tack vare att Radonkärnan är instabil och slumpmässigt sönderfaller kan man ganska noggrant mäta dessa små koncentrationer. Man bedömer att mängden av Radon har ökat i våra bostäder sedan 50 talet och detta har tillskrivits ett nytt byggmaterial med högre uranhalt, samt en försämrad ventilation inomhus. Radonhalten i våra bostäder, är nämligen starkt ventilationsberoende. Ökas t.ex. ventilationen till det dubbla, minskar radonmängden till ungefär hälften. Normalt kräver man i en bostad en luftomsättning av ca 0,5 (halva mängden rumsluft bytes per timme) men eftersom ventilationsluft är dyrt, har man på sina håll dragit ned ventilationen till 0,1 med åtföljande anhopning av radonatomer i rumsluften.

Radonatomens sönderfall

Har man ett slutet rum stiger efter hand radonhalten till ett toppvärde. Mängden tillförd radon blir då lika stor som sönderfallet. Detta styrs av radonatomens halveringstid om ca 4 dagar. Från att ha varit en tung gasatom blir den genom avgivande av en heliumkärna, a-partikeln, och lite överskottsgammastrålning helt plötsligt en metallatom. En poloniumatom (Po) med en halveringstid av ca 3 min. Denna atom är den första av de kortlivade döttrarna

fig. C. Illustrerar Uranets väg till det fruktade Radonet och dess döttrar. Nedan en förhoppningsfullt mer pedagogisk bild.

Här ingår Polonium, Po 218, med halveringstiden 3 minuter, bly, Pb 214, med halveringstid 25 minuter och Vismut (Bi) 214,20 minuter, och Polonium 214 med en extremt kort halveringstid av milliondels sekunder. Denna kedja av sönderfall leder så småningom till mera stabila och mera långlivade döttrar och slutligen stannar det vid stabila blyatomen Pb 206. Det är bara de två poloniumdöttrarna som avger α-strålning. Pb och Bi ger den mindre intressanta β-strålningen.

När radonatomen är i jämvikt med sina döttrar är radonhalten ca dubbelt mot radondotterhalten. Men vid luftomsättningar ändras förhållandet och känner man bara till radondotterhalten, kan därför inte alltid förutsägas hur hög radonhalten är i rummet.

Tillbaka till radioaktiviteten. Hur kan den ringa mängden radon (även om man uttrycker den i Bq/m ) bli potentiellt farlig? Fram till nu är det inte heller någon större fara. Om radonatomen sönderfaller i luften, stannar alfapartikeln efter ett par centimeter, och den hejdas klart av vårt skyddande hornlager i huden. Andas vi emellertid in Rd atomen kan a-strålning vid sönderfall nå den oskyddade slemhinnan. Men a-strålningen från Rd atomen är närmast försumbar i jämförelse med den strålning som de instabila poloniumdöttrarna står för. De enda ställen där kroppen är känslig för utifrån kommande strålning är munhåla, svalg och andningsvägar. Hit samlas strålningen buren av de instabila döttrarna.

Döttrarna lever bara en kort stund, men genom sina jonegenskaper (elektriskt laddade) och numera metallegenskaper drar de i första hand åt sig några stycken vattenmolekyler ur luften och blir fortfarande en nog så rörlig ”clusterion”. Vi kallar dessa fria joner. I rumsluften finns vanligen rikligt med föroreningar i form av kondensationskärnor, till vilka dessa metalljoner relativt snabbt adderar sig. När jonen fastnat på kondensationskärnan (kalla den bunden) är dess rörlighet avsevärt nedsatt och dess benägenhet att fastna på föremål avsevärt mindre än för den fria jonen.

Den fria jonen har egenskapen att fästa sig vid föremål och väggar. Den passerar t ex med inandningsluften. I våra slemhinnor adderar den sig snabbt till ytan, speciellt om turbulens råder. Den bundna jonen har däremot mindre benägenhet att fastna på vägen ned i lungorna. Man har uppskattat att den bundna jonens förmåga att fastna i t.ex. trachea, luftstrupen, är ca 100 gånger mindre än vad det gäller den fria jonens.

Det visar sig vidare att den fria jonens möjlighet att fastna i andningsvägarna är beroende på andningshastigheten och vidare att den att fastna företrädelsevis i de övre luftvägarna. Den bundna däremot förs längre ned i lungan där lufthastigheten avtagit och där bronchialträdet avsmalnat.

Experiment med hundar har visat att större delen av radondöttrarna fastnar i strupen (trachea). Vidare fann man att ren luft fri från kondensationskärnor gav en absorption av 75% av de inandade radondöttrarna, medan i vanlig rumsluft absorptionen blev bara 25% av de döttrar som andades in. Moder Radonet, som sönderfaller i själva lungan, ger döttrar som adderas till väggen på vanligt sätt, men detta bidrag är bara ungefär 3% av den totalt tillförda alfastrålning, som drabbar slemhinneväggen.

Försök visar alltså att exponering i luftvägarna ansamlingen av radondöttrar RdD - är beroende av andningens minutvolym och vidare av om jonen är fri eller bunden. De fria döttrarna har visat sig stanna i de övre luftvägarna. Minst 25% silas bort av näsa och svalg.

Vid avgivande av a-partikeln från döttrarna har denna i vävnaden en mycket kort gångsträcka. Heliumpartikeln når dock ner mot slemhinnans tillväxtzon, där cellerna är kanske som mest känsliga. alfastrålningen avger sin mesta bromsenergi alldeles i slutet av sin bana.

fig. D. Det är när alfapartikeln just skall bromsa in som den avger den mesta av sin energi, som då skadar det känsligaste tillväxtskiktet. Detta kallas Braggeffekten.

Det är de två kortlivade poloniumdöttrarna som svarar för a-energin, den första någon mindre energi och alfapartikeln når inte lika djupt som den yngre 214 Poloniumatomens. Båda atomernas strålning når de känsliga basalcellerna.

Fig. E visar snitt av luftvägarnas slemhinna. Överst ett tunt slemskikt, därefter cilie och bägarceller. Under dessa basalcellerna, som svarar för nyproduktionen av de ytligare cellerna.

Mest energiavgivande drabbar just slemhinnans tillväxtskikt. På detta sätt kan skadorna på cellkärnan bli så många och förändringarna på DNA, RNA och proteinsyntesen bli så omfattande att cellen dör eller att reparationsmekanismen inte klarar av det. Den höga jonisationstendensen, speciellt i slutet på a-partikelns bana, ger multipla skador på cellkärnan. Den omfattande ommöblering, som därvid kan tänkas äga rum, försvårar det normala reparationsarbetet i cellen och ökar risken för en malignitetsomvandling - canceromvandling – och risken för en cancer anses därvid öka. En exponering av γ-strålning anses inte ha lika stor skadande effekt då denna strålform sprider sin energi över ett större antal celler. Cellskadorna vid alfastrålning anses irreparabelt då flera (multipla) skador drabbar DNA.

Denna alfapartikelns energiavgivande egenskap tävlar med poloniumjonens egenskaper som uranseriens mest otursbringande egenskaper och kombinationen av dammsugareffekten och alfaeffekten bidrar till att den oskyddade slemhinnan utsätts för mer radioaktiv strålning än vad vi tidigare vågat tro. Ännu vet vi dock inte hur stor strålning som detta tunna skikt av luftvägarnas slemhinna utsätts för, utan vi är hänvisade till gissningar och mer eller mindre spekulativa beräkningar. Den officiella bedömningen har dock stannat vid att till slemhinnan når ca mellan 3 och 20 mSv per år vid en lufthalt av ca 100 Bq/m RdD. Som jämförelse kan nämnas att naturlig bakgrundsstrålning från mark är 0,5 mSv och i hus med t.ex. blåbetong upp till 2-3 mSv per år.

Uranserien visar att den för kroppen försumbara bakgrundsstrålningen γ-strålningen genom en serie fysikaliska fenomen upptransformeras till en relativt ansenlig stråldos i ett mycket tunt skikt av människokroppen och kanske det känsligaste området av slemhinnan.

Toriumserien å andra sidan visar ungefär samma sönderfallsbild och slutar också med en blyatom. Ädelgasformen kallad Torson - är inte lika intressant, helt enkelt därför att dess halveringstid är så kort, att den inte hinner diffundera någon längre sträcka innan den sönderfaller. Toriumdöttrarnas sönderfallsegenskaper är i övrigt så annorlunda vilket utgör hinder för en allvarligare exponering av våra lungvävnader.

Bronchialcancer

Bergsjukan gamla gruvarbetares yrkessjukdom kan vara bronchialcancer. Genom djurförsök har man nämligen bundit Radon vid cancerutveckling i luftvägarna. Tillsats av irriterande ämnen har dessutom visat sig öka cancerutvecklingsbenägenheten. Försök med cigarrettrök och radon har givit lite tvetydiga resultat i djurförsök.

Humana studier

På 40-talet gavs på oklara grunder röntgenbestrålning åt patienter med en inflammatorisk ryggsjukdom (Morbus Bechterew). Av ca 14 000 studerade fall visade det sig att 124 st. fick bronchialcancer mot förväntade 84. Utgående från dessa 40 "överfall" har man relaterat lungcancerbenägenheten till den absorberade röntgendosen. I Hiroshima fann man en överrisk för lungcancer (detta ses ej i Nagasakimaterialet). Även detta material har använts för doseffektberäkningar. Men de viktigaste studierna av bronchialcancer finner vi hos gruvarbetarna, vari bl.a. svenska studier ingår. I ett tjeckiskt material finner man 115 lungcancer (varav 5 är icke-rökare). Här finner man en överrisk för arbetare som började sitt gruvarbete sent i livet. Detta är ett genomgående fynd även i andra studier.

Så t.ex. finner man i en amerikansk urangruvestudie ingen överrisk i den yngsta gruppen. I en kanadensisk studie av 15 000 gruvarbetare fann man 81 fall mot förväntade 45 st. Även vid en relativt låg kumulativ dos fann man ett icke oansenligt antal lungcancer. På Newfoundland studerades omkring 1100 arbetare, man fann där 65 bronchialcancer. Här var nästan alla rökare. Den svenska studien med sina 22 lungcancerfall mot förväntade 2,3 är viktig därför att den har en lång uppföljningstid och har en noggrann rökningsanamnes. Denna studie bekräftar det icke väntade resultatet vid djurförsök att icke-rökaren har en högre risk för bronchialcancerutveckling än förväntat. Latenstiden för bronchialcancerutveckling hos icke-rökaren jämfört med rökaren är emellertid avsevärt större, ca 10- 15 år. Detta innebär i princip att icke-rökaren aldrig hinner få sin lungcancer innan han dör i någonting annat. En studie från Malmberget med sina 45 lungcancerfall (varav 7 icke-rökare) bekräftar också denna högre insjuknandefrekvens bland icke-rökare än vad man tidigare hade väntat.

Gruvstudierna visar att risken för lungcancer kan uttryckas i termer av radonhalt och tid, även om osäkerheten är mycket stor (6-47 fall/l 000 000 person år och W LM).

Det visar sig att de mer proximala, övre delarna, av luftvägarna är mest utsatta. Det synes inte föreligga någon överrisk vid unga år, men ju äldre gruvarbetarna var vid anställningens början, desto större risk att utveckla bronchialcancer förelåg. Någon multiplikativ effekt mellan radonexponering och rökning föreligger inte som i fallet med asbest.

Gruvundersökningarna har medfört att man infört ett hygieniskt gränsvärde på ungefär 1100 Bq radondöttrar/m³ . När man så finner att enstaka hus har värden motsvarande hygieniskt gränsvärde, har man ansett att åtgärder måste vidtagas. En för bostäder motsvarande siffra blir då ca 400 Bq/m. Över denna nivå betraktas det som en sanitär olägenhet.

Från forskningshåll har man ansett att det för gruvorna antagna gränsvärdet ger en överrisk av ca 100 %. Dessa antaganden stöds av en preliminär studie av boende och bronchialcancer, där man fann en överrisk för att bo i hus byggda av sten jämfört med hus byggda i trä. Studien är endast tröskeln till fortsatt forskning, där radondotterexponering och bronchialcancerforskning måste intensifieras. Samhället måste ha ett fastare underlag för att kunna prioritera eventuellt sanerande insatser.

Bronchialcancer är en viktig sjukdom, men den visar en hel del egendomliga drag. Den är t.ex. lägre på landet, det finns en skillnad mellan stad och land som man inte kan förklara med rökningen. Skillnaden i frekvens mellan man och kvinna avtar med det ökande kvinnliga bronchialcancertalet. Detta har tillskrivits ett ökat kvinnligt rökande. Radonforskningen bidrar plötsligt och kommer kanske att ge intressanta fakta som eventuellt kan öka förståelsen för denna sjukdom som har gäckat oss under så många årtionden.

Bronchialcancern orsaker har hittills tillskrivits tobakstjäran samt de carcinogener som finns i cigarrettröken. Man har visat att tjäran destruerar slemhinnans skyddande cilieepitel och möjliggör för t.ex.  benzpyrener att nå känsliga celler. Även andra etiologiska faktorer har sett dagens ljus, bland annat asbest, den dåliga stadsluften, krom etc.

I teorin för utveckling av cancer har man velat se först en initierande faktor (initiator) som förändrat cellkärnans struktur.

Fig. F 1 Initiering av en cancer, som skadar kromosomen.

Fig. F 2 Promotion av en cancer

Som tänkbar sådan initiator har den radioaktiva strålningen utpekats. För att denna förändring skall leda till cancer krävs sedan en latenstid om många år. Under denna tid fordras en promotor (pådrivare) för att cellen skall omvandlas till en aktiv cancercell. En viktig promotor har man ansett carcinogener i cigarrettröken vara. Detta är bland annat en av anledningarna till att exponerade gruvarbetare med rökvanor drabbats av sjukdomen 10-15 år tidigare än sina icke rökande kollegor.

I ingången till luftvägarna (larynxregionen) visade det sig vid experiment att stor del av de fria radondöttrarna hade en benägenhet att fastna, detta speciellt vid låga lufthastigheter. Vid larynxcancerfallen föreligger en ännu större manlig dominans än vad som gällde för bronchialcancern. Mer än tio gånger så många män som kvinnor får larynxcancer. Rökningen anses vara den alltigenom dominerande etiologiska komponenten. Mannens försprång tas emellertid snabbt igen av en ökande rökningsfrekvens hos kvinnorna. En studie här vore synnerligen angelägen att genomföra även om studien störs av cigarrettrökningen. En eventuell etiologi där RdD kan skymta i bakgrunden är experimentellt visat av de fria RdD, som ansamlas just i larynxregionen vid de lägre andningshastigheterna. Turbulensen i området är en starkt bidragande orsak till att RdD fastnar här.

Innan andningsluften når larynx måste den passera näsan och svalget. RdD-deponeringen i denna region kan inte vara försumbar. Vissa författare har ansett att 25% av RdD silas ifrån i denna region. Skulle RdD vara cancerframkallande måste även dessa regioner vara känsliga för radondöttrar. Några studier av detta är inte kända. Studerar man näs - svalgcancer (nasopharynx) - statistiken, finner man att skillnaden man/kvinna är måttlig. Denna nasopharynxcancer (eller tidigare epifarynxcancer) är svår att kliniskt fastställa. Den avslöjas genom näsblödning och neurologiska bortfallssymptom då cancern har en tendens att växa genom skallbasen och in i känsliga områden. Att sjukdomen har gamla anor visar mumier från Egypten. Kineser visar sig vidare ha en kraftigt hög överfrekvens av just denna sjukdom. Virusetiologi? Antalet fall av denna sjukdom i Sverige är inte försumbara. Om man antar att den är rökningsoberoende blir dess frekvens inte alltför långt ifrån icke-rökarens lungcancerfrekvens. Diagnosen är säker - även om den är svår att ställa - och medianåldern för död i denna sjukdom är ca 60 år för män och något högre för kvinnor. Om den visar sig vara rökningsoberoende utgör denna nasopharynxcancer ett mycket intressant alternativ att studera just för att knyta ihop radondotterhalt och malignitetsutveckling i andningsvägarna. Som kontroller kan väljas ålder, köns- och yrkesmässigt och även rökvanemässigt matchade individer. I Skaraborg kan dessa kontroller väljas bland t ex patienter som ingår i hypertoniprogrammet. Med tanke på att materialet är begränsat ställs stora krav på matchning. Exponering går att göra genom studier av bostaden och kontroll av radondotterhalt i den eller de bostäder som patienten och kontrollen har bott i. Fördelen med att välja exponering bland patienter i Skaraborg är att utflyttningen har varit relativt markant och att rörligheten i länet är ganska måttlig. Svårigheten är som annars att praktiskt spåra upp den tidigare bostaden. Genom att göra studier av den här typen mera faktaintensiva kan man begränsa materialet till ca 10- 20 fall och dubbelt så många kontroller.

Det är synnerligen angeläget att man med epidemiologisk modell kan binda RdD till malignitet. En studie av detta slag skulle vara ett positivt bidrag till den kunskap vi redan har där lågdosexponeringseffekt ännu inte är fullständigt utredd. En liknande studie med mera lätt diagnostiserad larynxcancer kan även vara mycket viktig, men den kommer dessvärre att störas av rökningen. Ett negativt utfall av nasopharynxcancerstudien kan även det ses som ett mycket värdefullt bidrag till den infekterade debatten kring radondotterhalt och boende som har blossat upp under de senaste åren.

Incidensen av bronchialcancer är enligt fig. G relativt låg i Skaraborg. Orsaken till detta kan vara flerfaldig. En egendomlighet är relationen man kvinna. Denna stämmer inte riktigt med landet i övrigt och kan vara ett incitament till studie. Hus på alunskiffermorän förväntas ha relativt höga RdD-halter och husens RdD-halt måttligt beroende av själva byggnadsmaterialet. I Skaraborg kan vi förvänta oss finna flertalet hus på just alunmorängrund med höga RdD värden. Till en kostnad av under 1 000 kronor kan man ur cancerregistret plocka fram tillräckligt många fall och pricka ut dem på boendeorter. Finns en ansamling till alunskiffermoränstråken skulle detta vara ett intressant bidrag till Radon-bronchialcancerteorin och möjligen sprida lite ljus över den något egendomliga man/kvinna frekvens som Skaraborg uppvisar.

Fig. G Statistik kring cancrar som kan komma i fråga.

Men ännu är inte sista ordet sagt i denna svårtolkade och dramatiska sjukdom.