Corso Gas Radon Nola 12/04/2018 GAS RADON. a cura dell Esperto Qualificato dott. ing. Carlo Zuddas

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1 GAS RADON a cura dell Esperto Qualificato dott. ing. Carlo Zuddas 1. Che cosa è il Gas Radon Il radon è un gas radioattivo (tempo di dimezzamento di 3,8 giorni) di origine naturale che si forma nel terreno per il decadimento radioattivo dell uranio presente nelle rocce. L isotopo radon (Rn-222) è uno dei prodotti radioattivi della serie di decadimento dell uranio-238 e la sua caratteristica è di essere l unico elemento in forma gassosa di questa serie. Il radon può dunque, a differenza degli altri elementi solidi, essere sprigionato dalle rocce, diffondere nel terreno ed essere quindi inalato negli ambienti di vita. Il gas radon è un gas radioattivo classificato chimicamente assieme ai gas rari come xeno, kripto e neon, che viene prodotto a seguito dei fenomeni di disintegrazione dell'uranio. Il radon non reagisce con altri elementi chimici ed è il gas più pesante in natura. La sua densità corrisponde a circa 8 volte più dell'aria. La sua disintegrazione da luogo al piombo come prodotto finale. Il gas Radon fu scoperto dal fisico F. Dorn, che ne 1900, lo rilevò come produzione di alcuni tipi di sali di radio. La presenza di uranio o comunque di uno o più dei suoi prodotti di decadimento all'interno del mantello terrestre, è considerata la fonte di energia per la produzione di calore e quindi dei moti convettivi dell'astenosfera. Dall'osservazione dei moti delle placche presenti sul pianeta è lecito supporre che gli elementi radioattivi presenti siano posti in ben determinate concentrazioni stabilmente al di sotto delle zone vulcanicamente attive. Lo spostamento dei vulcani attivi nel corso della storia geologica del pianeta infatti, è dovuto al movimento soprastante delle placche. Conseguentemente si suppone che le concentrazioni radioattive siano relativamente si trovino in zone bloccate all'interno della mesosfera, lo strato del mantello più solido al di sotto dell'astenosfera liquida. I moti convettivi caldi generati dai minerali radioattivi, quindi salgono dalle zone centrali del pianeta e raggiungono la crosta. Qui danno luogo a lenti procedimenti di fusione, fino a raggiungere la superficie. Raggiunto questo limite, la pressione interna della roccia fusa, frammista a bolle di gas caldo, generano i vulcani e li mantengono in vita fino a quando la zona di produzione di calore è proprio al di sotto di loro stessi. 1

2 Successivamente al movimento superficiale delle placche, quindi la zona convettiva si sposta al di sotto di zone più spesse e fredde e qui ricomincia il processo di fusione e di rigenerazione di altri vulcani. Il decadimento dei materiali radioattivi ha inizio a partire dall'uranio 238, l'isotopo più pesante, per raggiungere lentamente attraverso vari passaggi, lo stato stabile e non radioattivo del piombo. Più precisamente dall'uranio 238, nasce il Radon 222, il Thorio 232 e l'uranio 235 producono rispettivamente il Radon 220 e il Radon 219. E' logico pensare che in corrispondenza di zone sismicamente attive vi sia una estrema probabilità di registrare la presenza di radon. Questo è solitamente rilevabile in presenza di rocce di tipo lavico, di tufi, pozzolane e di alcuni graniti. Ve ne è segnalata la presenza tuttavia anche all'interno di marmi, marne e flysh, tre diversi tipi di rocce sedimentarie. Le rilevazioni e i metodi di prevenzione contro le concentrazioni di gas radon all'interno delle cantine e delle case di zone a rischio, costituisce un'importante metodo di salvaguardia da malattie particolarmente insidiose come il cancro. Un ottimo rimedio è costituito da una buona e costante aerazione dei locali a diretto contatto con il suolo. Il radon può essere presente anche all'interno di falde acquifere, e in basse concentrazioni anche all'interno di acque termali. Famosa proprio per le caratteristiche terapeutiche dell'acqua termale con bassa concentrazione di radon, è la località di Bad Kleinchircheim in Austria. Il Radon può essere facilmente presente anche all'interno delle miniere. Nel tardo 1800, in Sassonia, elevate concentrazioni di radon provocarono a numerosi minatori la malattia polmonare battezzata con il nome di cancro ai polmoni. Le pericolosità del gas radon relativamente alla generazione di cancro ai polmoni è secondo solo al fumo, e l'assunzione di fumo e gas radon insieme, genera una probabilità di rischio notevolmente superiore alla somma dei due. Il rilascio di radon da parte delle rocce presenti negli strati superficiali del suolo, varia in funzione delle condizioni atmosferiche: umidità e temperatura del suolo e dell'aria, pressione atmosferica, velocità e direzione del vento. Ma anche in funzione della porosità del suolo e del suo stato: secco, umido, gelato, innevato ecc. Inoltre la concentrazione di radon decresce rapidamente con l'innalzamento di quota. 2

3 Praticamente il radon è presente in ogni punto della terra, ma la sua concentrazione è molto varia, in funzione dei tipi di roccia. La concentrazione varia però anche nello stesso luogo con il trascorrere del tempo. All'interno delle case, la concentrazione di radon aumenta a causa della bassa ventilazione o della presenza di materiali da costruzione contenenti materiali radioattivi come rocce tufacee o laviche. Ma è dovuta in parte anche al fatto che le case mantengono una pressione leggermente inferiore all'esterno, favorendo il ristagno dell'aria. Il gas radon può senz'altro costituire un elemento importante nello studio dei precursori sismici. La sua misurazione su zone a rischio potrebbe fornire dati interessanti se raccolti sistematicamente e messi a disposizione dei ricercatori. La rilevazione di gas radon avviene mediante l'apposizione di dosimetri, ovvero di piccoli contenitori impermeabili alla luce, al cui interno vi è posta una pellicola fotografica. Le particelle radioattive lasciano sulla pellicola, una volta sviluppata, determinati segnali facilmente riconoscibili da un occhio esperto. Esistono anche dei misuratori portatili da posizionarsi all'interno delle abitazioni. Piccole concentrazioni di radon sono praticamente innocue, e possono essere facilmente eliminate con opportuni accorgimenti. Concentrazioni più elevate invece possono essere pericolose e quindi i provvedimenti da adottare più drastici. 2. Il ciclo di decadimento dell'uranio: Isotopo Radiazione Emivita Uranio 238 alfa 4,9 x 109 anni Torio 234 beta 24,1 giorni Protoattinio 234 beta 1,2 minuti Uranio 234 alfa 2,5 x 105 anni Torio 230 alfa 7,5 x 104 anni Radio 226 alfa 1600 anni Radon 222 alfa 3,8 giorni Polonio 218 alfa 3 minuti 3

4 Piombo 214 beta 27 minuti Bismuto 214 alfa e beta 20 minuti Polonio 214 alfa 1,5 x 10-4 secondi Piombo 210 beta 25 anni Bismuto 210 beta 5 giorni Polonio 210 alfa 136 giorni Piombo 206 non radioatt. Stabile 3. Il radon un pericolo per la salute Il radon ed in particolare i suoi figli (prodotti di decadimento) sono importanti dal punto di vista della tutela della salute in quanto decadendo emettono particelle alfa e beta, che sono radiazioni ionizzanti. Soprattutto le particelle alfa sono caratterizzate da un'elevata energia ed efficacia biologica. Inalati, il radon e soprattutto i suoi figli che si depositano sul tessuto polmonare come elementi solidi, causano un irraggiamento delle cellule epiteliali, in particolare nella regione bronchiale e possono provocare il cancro polmonare. A causa della sua ubiquità il radon è la fonte dominante dell'esposizione umana alle radiazioni ionizzanti. Il radon rappresenta la seconda causa di tumore al polmone dopo al fumo di tabacco ed è responsabile del 3%-14% dei casi di tumore ai polmoni (WHO). Si calcola che ogni 100 Bq/m³ il rischio di tumore ai polmoni aumenti del 10%. 4. Come si misura il radon indoor Le misure di concentrazione di radon in aria indoor sono essenziali per valutare l esposizione delle persone che frequentano o abitano i locali; tali misurazioni sono relativamente semplici da realizzare, ma devono essere realizzati secondo protocolli standardizzati affinché i risultati siano affidabili, confrontabili e riproducibili. 4

5 Una indicazione in tale senso, che può essere presa a riferimento, è fornita dalle Linee guida per le misure di concentrazione di radon in aria nei luoghi di lavoro sotterranei, (adottate dal Coordinamento delle Regioni e delle Province autonome di Trento e Bolzano nel febbraio 2003) che illustra le modalità di esecuzione delle misure annuali nei luoghi di lavoro previste dal D. Lgs 241/00. Tale documento fornisce inoltre alcune indicazioni sugli organismi idoneamente attrezzati, cioè gli enti, privati o pubblici, ai quali può essere affidata l esecuzione di misure di radon indoor; a garanzia della capacità tecnica di tali enti è consigliabile pertanto richiedere documentazione attestante la taratura periodica della strumentazione utilizzata e l esecuzione di controlli di qualità, nonché la partecipazione a circuiti di interconfronto comprovanti l esito positivo. E necessario seguire alcuni criteri al fine di misurare la concentrazione di gas radon in ambienti chiusi ed adibiti ad attività con permanenza continua di persone (es. strutture sanitarie socio sanitarie, scuole di ogni ordine e grado, edifici residenziali, luoghi di lavoro anche non soggetti agli obblighi del D.Lgs. 241/2000) e conseguentemente valutare la necessità/opportunità per avviare soluzioni tecniche per ridurre la concentrazione di radon. Le tipologie disponibili sono i rivelatori a tracce, gli elettreti, i rivelatori a carbone attivo, i rivelatori ad integrazione elettronica e il monitor in continuo che si differenziano per il tipo di informazione fornita: alcuni rivelatori misurano la concentrazione media di radon del periodo misurato, altri permettono di monitorare l andamento temporale della concentrazione di radon, in genere su tempi più limitati. Una distinzione tra le tipologie si basa sulla durata della misurazione: si definiscono short term, cioè a breve termine, le rilevazioni che effettuano misure di qualche giorno e long term quelle su lungo periodo (almeno qualche mese). Le misure short-term sono adatte a dare una prima e immediata indicazione sulla concentrazione di gas presente in un ambiente, con il limite che tale concentrazione si riferisce al solo periodo di effettuazione della misura e quindi fortemente influenzata dai numerosi parametri, soprattutto meteorologici e stagionali; si dovrebbe infatti evitare di eseguire misure di questo tipo in condizioni particolari (per es. in presenza di forte vento, piogge intense e prolungate, ghiaccio...). 5

6 Questo tipo di misurazione deve comunque essere eseguita generalmente in condizioni peggiorative, con riduzione di ricambi d aria e degli accessi ai locali, in modo da consentire la rilevazione delle concentrazioni massime presenti. Le misure short-term sono utili quando si vuole conoscere l efficacia di interventi di mitigazione con misure ex ante ed ex post e quelle effettuate con monitor in continuo sono utilmente impiegate per fornire informazioni quantitative e di efficacia sulle variazioni temporali delle concentrazioni di radon in un ambiente quando siano stati attivati sistemi di ricambio d aria che necessitano di temporizzazione. Le misurazioni a lungo termine, eseguite in normali condizioni di utilizzo e di ventilazione dei locali, sono quelle più adatte a determinare la concentrazione di radon presente in un ambiente. Per valutare la concentrazione media annua di radon in un locale, è preferibile quindi eseguire due misure semestrali consecutive, una in periodo invernale ed una in periodo estivo al fine di tener conto della variabilità stagionale e delle diverse condizioni meteorologiche. La scelta del metodo di misura deve quindi essere fatta in funzione dell obiettivo, del tipo di informazione desiderata e del tempo a disposizione. 5. I materiali da costruzione Anche alcuni materiali da costruzione possono essere causa di un significativo incremento delle concentrazioni di gas radon all interno dell edificio, a causa del loro contenuto di radionuclidi di origine naturale. I materiali che possono costituire una sorgente significativa di radon indoor sono quelli caratterizzati da un elevato contenuto di Radio-226 (precursore del radon) e da un elevata permeabilità al gas. La Commissione Europea ha emanato un documento Radiological Protection Principles Concerning the Natural Radioactivity of Building Materials che indica che i materiali da costruzione non dovrebbero contribuire al superamento di concentrazione di gas radon pari a 200 Bq/m 3 negli edifici. 6

7 Numerosi sono gli studi che hanno approfondito tale tematica; le misurazioni del contenuto di Radio-226 nei materiali lapidei italiani hanno mostrato valori di attività specifica che vanno da meno di 1 Bq/kg a qualche centinaio di Bq/kg. In campioni di tipo sedimentario, come i travertini, si sono riscontrate le concentrazioni più basse, invece valori più elevati sono stati osservati nei graniti e nelle sieniti ( Bq/kg di Radio 226). Un recente studio italiano ha misurato la radioattività naturale di circa 80 campioni di materiali da costruzione comunemente usati in Italia; da tale rilevazione è emerso che sono numerosi i materiali che hanno un indice di rischio eccedente i valori di riferimento indicati dalla Commissione Europea. Tale indice di rischio è tuttavia da correlare alle proprietà del materiale ed al suo uso; lo studio infatti ha evidenziato che i materiali basaltici e i composti ceramici avevano valori di emanazione di radon più elevati rispetto ad altri materiali con i medesimi indici di rischio. Un più recente studio condotto a livello europeo ha determinato i livelli di radioattività naturale di materiali edilizi provenienti da numerosi paesi europei ed ha valutato che numerosi sono quelli che superano i valori indicati dalla Commissione Europea; le misurazioni confermano una elevata concentrazione di radionuclidi naturali nelle pietre di origine vulcanica e di origine metamorfica. 6. Tecniche di prevenzione e mitigazione Il fattore su cui è più immediato e semplice intervenire per ridurre le esposizioni al gas radon nelle abitazioni è quello legato alla tipologia e alla tecnologia costruttiva dell edificio. Le tecniche di controllo dell inquinamento indoor da gas radon possono essere schematicamente riassunte in: barriere impermeabili (evitare l ingresso del radon all interno degli edifici con membrane a tenuta d aria); depressione alla base dell edificio (intercettare il radon prima che entri all interno degli edifici aspirandolo per espellerlo poi in atmosfera); pressurizzazione alla base dell edificio (deviare il percorso del radon creando delle sovrappressioni sotto l edificio per allontanare il gas). 7

8 Barriere impermeabili. Si tratta di una tecnica applicabile prevalentemente nella nuova edificazione ma adattabile anche in edifici esistenti e consiste nello stendere sull intera superficie dell attacco a terra dell edificio una membrana impermeabile che separi fisicamente l edificio dal terreno. In questo modo il gas che risalirà dal suolo non potrà penetrare all interno dell edificio e devierà verso l esterno disperdendosi in atmosfera. E una tecnica che già viene normalmente eseguita in diversi cantieri allo scopo di evitare risalite dell umidità capillare dal terreno. Spesso tuttavia la membrana viene posta solo sotto le murature (membrana tagliamuro per evitare il rischio di umidità sulle murature a piano terra) ma per essere efficace anche nei confronti del gas radon deve essere posata su tutta l area su cui verrà realizzato l edificio. 8