Emanation
Unter Emanation versteht man die Radonfreisetzung aus der festen, meist kristallinen Phase der Gesteins- und Bodenmatrix in den Porenraum, in Mikrorisse und Kluftsysteme des Untergrundes. Eine wichtige Rolle fÜr die Emanation spielt die Korngrößenverteilung. Einerseits vergrößert sich während der Gesteinsverwitterung durch mechanischen Aufschluss, Korrosion von Mineralkörnern sowie Neubildung feinkörniger Minerale die innere Oberfläche, die fÜr Diffusions- und RÜckstoßprozesse bei der Radonfreisetzung zur VerfÜgung steht, andererseits reichern sich während Verwitterungs- und Sedimentationsprozessen primär uranhaltige Schwerminerale wie Zirkon, Apatit und Monazit, in denen der isomorphe Einbau radioaktiver Elemente besonders hoch ist, in den kleineren Kornfraktionen an. Die Anwesenheit von Wasser kann die Radonfreisetzung erhöhen.
Böden und Gesteine erreichen bei unterschiedlichen Feuchtegraden das Maximum der Emanation. Zwischen trockenem und feuchten Zustand kann die Emanation bis um den Faktor 5 differieren. Die Uran- bzw. Radiumgehalte eines Minerals sind dagegen oft erstaunlich gering mit der Radonfreisetzung korreliert. Gesteine sind im allgemeinen schlechte Emanatoren. Freisetzungsraten erreichen selten mehr als 10 bis 15 %, nur in wenigen Fällen bis zu 40 %. Böden haben, aufgrund ihrer größeren inneren Oberfläche, wesentlich höhere Emanationskoeffizienten. Emanationsraten von 30 bis 40 % sind keine Seltenheit.
Die Abbildung zeigt die Emanationskoeffizienten eines unterdevonischen geschieferten Siltsteins aus dem Rheinischen Schiefergebirge sowie eines Bimstuffs aus den Laacher-See-Bimsen im Neuwieder Becken bei unterschiedlichen Wassergehalten in Abhängigkeit von der Korngröße. Deutlich erkennbar ist die Zunahme der Emanation mit abnehmender Korngröße und ein Maximum bei mittleren Wassergehalten. Bemerkenswert ist auch der deutlich höhere Emanationskoeffizient des Siltsteins gegenÜber dem Bimstuff, obwohl letzterer einen wesentlich höheren Radiumgehalt aufweist. Die Lokalisierung des Radiums im Korninneren erlaubt hier jedoch nur eine geringe Radonfreisetzung, wohingegen im Siltstein Radium auf der Kornoberfläche sitzt und damit eine Radonfreisetzung in den Porenraum begÜnstigt wird.