1 si vuole qui specificare che con il termine generico Radon si intende l isotopo 222 Rn, mentre non

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1 L individuazione delle aree ad alto rischio Radon: l esperienza in corso nella regione Emilia-Romagna Gaidolfi, L., Sogni, R. Arpa Piacenza, Via XXI Aprile 48, Piacenza, lgaidolfi@arpa.emr.it Riassunto In questo lavoro viene illustrato l approccio metodologico adottato nella regione Emilia-Romagna per la Individuazione delle aree ad alto rischio Radon, compito affidato alle Regioni dalla attuale normativa. Il Servizio di Sanità Pubblica dell Assessorato alla Sanità della Regione Emilia-Romagna ha istituito, alla fine del 2001, un gruppo di lavoro multidisciplinare allo scopo di sopperire alla mancanza dei criteri che avrebbero dovuto essere elaborati, ai sensi dell art. 10-septies del D.Lgs. 241/2000, dalla Sezione speciale per le esposizioni a sorgenti naturali di radiazioni, istituita nell ambito della Commissione tecnica di cui all art. 9 del D.Lgs. 230/95 (1), e quindi procedere alla definizione e condivisione di un percorso metodologico mirato all individuazione di tali aree in Emilia-Romagna. Il gruppo di lavoro è costituito da esperti della Regione Emilia-Romagna (Servizio di Sanità Pubblica, con funzioni di coordinamento e Servizio geologico, sismico e dei suoli), dell Università degli Studi di Bologna (Dipartimento di Ingegneria Chimica, Mineraria e delle Tecnologie Ambientali e Dipartimento di chimica), dell Università degli Studi di Parma (Servizio Fisica Sanitaria), dell Università di Modena e Reggio Emilia (Dipartimento di Scienze della Terra) e di ARPA Emilia-Romagna 1) INTRODUZIONE Preliminarmente all avvio dell attività, il gruppo ha ritenuto opportuno procedere ad un analisi dello stato delle conoscenze sull argomento in Italia, procedendo ad una serie di incontri, nel corso dei quali sono state presentate e discusse da colleghi di ARPA/APPA alcune esperienze condotte nelle regioni Veneto (2) (3) (4), Toscana (5) e provincia autonoma dell Alto Adige (6) (7). Si è ritenuto altresì opportuno analizzare il lavoro condotto dall Università Cattolica Sacro Cuore di Roma, su richiesta APAT, volto alla realizzazione della mappatura del territorio italiano basato sulla messa a punto e la validazione di un Sistema Informativo Territoriale per la valutazione del Potenziale di Emanazione Radon dal Suolo (PERS) (8). Ciò fatto, si è convenuto di procedere al recupero di tutti i dati delle misure di radon 1 eseguite in diverse matrici (aria, acqua, suolo ) nella regione, relativi a distinte campagne svoltesi in anni differenti, procedendo successivamente a prime elaborazioni geostatistiche di tali dati. Si è venuta così a delineare una fotografia aggiornata dello stato delle conoscenze sulle concentrazioni di radon in Emilia-Romagna, al fine di estrapolarne informazioni utili alla definizione delle aree ad alto rischio, pur nella consapevolezza che i valori ottenuti dalle specifiche campagne considerate erano connessi ad obiettivi diversi da quello finalizzato ad ottenere una mappatura del radon. Il primo set di dati analizzato è relativo alle misure indoor, derivate da due campagne condotte in campioni di abitazioni e scuole materne/asili nido. L analisi statistica dei dati a disposizione non ha evidenziato aree a rischio Radon, ma ha denotato la presenza di alcuni hot spot, cioè valori significativamente più elevati rispetto alla media di altri vicini; per questo motivo si sono analizzate le eventuali possibili cause in grado di spiegare e generare sul territorio tali concentrazioni. L indagine nazionale radon indoor ha mostrato che generalmente un fattore che sicuramente influenza la concentrazione di radon indoor dipende dalla struttura geologica del territorio, ciò confermato anche nella nostra regione. Il gruppo ha pertanto stabilito di verificare il contenuto dei radionuclidi di origine naturale, progenitori di radon, presenti nelle più diffuse tipologie di rocce presenti nei suoli della regione. È stata allo scopo organizzata una campagna di prelievo e misura di campioni rappresentativi delle diverse tipologie di rocce. Ulteriore fonte di dati analizzata è risultata la concentrazione di radon in acque di pozzi e sorgenti. Infine si è altresì considerato la diffusa presenza di emissioni di gas naturale (metano) sul territorio, che può veicolare il Radon presente nel sottosuolo in superficie. 1 si vuole qui specificare che con il termine generico Radon si intende l isotopo 222 Rn, mentre non viene considerato l isotopo 220 Rn (indicato normalmente con il termine Toron ), comunque inserito nel campo di applicazione della normativa italiana, argomento però ancora da approfondire anche a livello internazionale.

2 L apporto della geostatistica è servito ad individuare curve di probabilità di superamento di alcuni valori soglia e a rappresentare cartograficamente la stima delle concentrazioni di radon sul territorio regionale. Il percorso metodologico seguito dal gruppo di lavoro, insieme ai primi risultati conseguiti, sono stati altresì presentati nel 2004 a livello nazionale nel Convegno Prevenzione dei rischi da Radon negli ambienti interni e informazione della popolazione, organizzato da ISS, e nella Giornata di studio La definizione delle aree ad elevato rischio Radon, promossa da AIRP e APAT. 2) MISURE DI RADON INDOOR Le misure di concentrazione di radon indoor considerate sono quelle rilevate nel corso di due indagini eseguite nel corso degli anni 90: l indagine nazionale (9), promossa e coordinata nel 1988 dall ISS e ENEA DISP (attualmente APAT), allo scopo di valutare l'esposizione media della popolazione alla radioattività naturale nelle abitazioni (10), e l indagine regionale, realizzata nel 1993 ed avente finalità simili, nelle scuole materne ed asili nido. Nella fig. 1 sono riportate le località nelle quali sono state effettuate misure di radon indoor, con i relativi valori: per rendere i dati confrontabili, sono rappresentati i punti e le concentrazioni medie derivanti dal secondo semestre di misura nelle abitazioni (semestre invernale ), insieme ai valori medi semestrali rilevati nelle scuole. Figura 1 Rappresentazione cartografica dei punti di misura del radon indoor Radon > 400 Bq/m³ 200 Bq/m³ < Radon 400 Bq/m³ Radon 200 Bq/m³ 3) MISURE DI RADIONUCLIDI NATURALI IN ROCCE Come riportato sopra, uno degli aspetti fondamentali per la conoscenza e prevenzione del rischio Radon è stabilirne eventuali relazioni con la geologia. Le caratteristiche geologiche che principalmente influiscono sulle emissioni di radon sono la composizione geochimica delle rocce (presenza di elementi capaci di generare radon) e le vie di connessione tra le rocce madri e i serbatoi naturali di radon e la superficie. La trasmissione di gas tra sottosuolo e superficie avviene infatti grazie alla porosità delle rocce (permeabilità primaria), alle faglie e ai sistemi di fratturazione (permeabilità secondaria). La caratterizzazione geologica del territorio è quindi fondamentale; a questo scopo è stata predisposta una carta di riferimento, a scala 1: , appositamente derivata dalla Carta Geologico- Strutturale dell Appennino Emiliano-Romagnolo alla stessa scala, recentemente pubblicata dalla Regione Emilia-Romagna (11), e dalla cartografia geologica regionale a scala 1: (12). Sulla base di precedenti analoghe indagini (8) e di dati di letteratura, la carta geologica di riferimento predisposta per l Emilia-Romagna vede le rocce affioranti raggruppate in base a litologia prevalente, stima della permeabilità ed età; da questa base cartografica è stata pianificata ed eseguita una campagna di raccolta di circa 50 campioni, rappresentativi dei principali litotipi affioranti a livello regionale, e analisi di laboratorio per la determinazione dei radionuclidi progenitori del gas radon.

3 4) MISURE DI RADON NELLE ACQUE SOTTERRANEE Le variazioni nelle concentrazioni di radon indoor a volte possono riflettere possibili differenze nelle caratteristiche chimico-fisiche degli acquiferi. I fattori che influenzano il contenuto di radio nelle acque sotterranee sono: - la consistente presenza di uranio/radio - il tempo di permanenza dell acqua nel sistema acquifero: le acque che si muovono più lentamente hanno infatti un tempo di contatto maggiore con l uranio/radio. In Emilia Romagna, nel corso degli anni sono state effettuate misure della concentrazione di radon in acque di pozzi e sorgenti (13) ; nel periodo è stato quindi intrapreso uno studio in acquiferi dell'appennino Reggiano-Parmense (14), ritenuti più significativi rispetto alle caratteristiche geologiche territoriali. 4.1) RADON NELLE ACQUE DI POZZI E SORGENTI I valori di radon rilevati risultano compresi tra 3 e 16 Bq/L circa. Nelle province di Piacenza e Parma sono stati riscontrati i valori relativamente più elevati, mentre i valori più bassi sono stati rilevati nelle province di Ravenna e Ferrara. 4.2) RADON NELLE ACQUE DI SORGENTI E POZZI NELL APPENNINO REGGIANO PARMENSE Valori di concentrazione di radon relativamente elevati (compresi fra 8-28 Bq/L) sono riscontrati in sorgenti, in particolare in acque ospitate in acquiferi di carattere ofiolitico. Valori particolarmente bassi sono rilevati in sorgenti rappresentative di acquiferi superficiali (compresi fra 1 e 5 Bq/L), mentre valori relativamente bassi sono rilevati in pozzi che captano acque di strato (valori compresi fra 4 e 8 Bq/L). Infine, valori intermedi sono rilevati in acque campionate in pozzi che captano acque di strato diluite con acque meteoriche (compresi fra 11 e 17 Bq/L). 5) PRESENZA DI ATTIVITA DEGASANTI Il gas naturale si è mostrato efficace nella generazione di anomalie radon indoor a carattere locale; gas naturali quali l anidride carbonica sono ritenuti responsabili di anomalie riscontrate nell Italia centro-meridionale. L anidride carbonica è praticamente assente nel territorio regionale (15), mentre il metano risulta presente in un centinaio di località caratterizzate da accertata attività degassante (16). Il metano di tali località risulta particolarmente ricco in radon e caratterizzato da notevole efficienza nei processi legati al suo trasferimento verso la superficie. Sono state quindi georiferite e cartografate le località caratterizzate da attività degassante descritte in letteratura (16, 17) ed identificate le aree caratterizzate da attività più intensa, cioè quelle per cui, attraverso una descrizione o da riscontri sul campo, l attività è risultata di tipo continuo e non provocato dalla perforazione di pozzi anche a debole profondità. Queste aree possono essere ritenute di interesse per eventuali indagini future orientate a meglio definire correlazioni metano-radon. 6) ANALISI GEOSTATISTICHE Le elaborazioni geostatistiche (18, 19, 20, 21) sono state eseguite allo scopo di interpretare la distribuzione spaziale del radon sul territorio regionale. In particolare, l analisi si è concentrata sulla regionalizzazione dei valori di radon e su eventuali correlazioni fra concentrazioni rilevate ed elementi associati al campione in esame; infatti, l esistenza, l intensità e l estensione di correlazioni spaziali forniscono elementi essenziali per identificare aree a maggiore rischio potenziale. L analisi geostatistica richiede la conoscenza delle coordinate del dato disponibile nel dominio di definizione. Nel nostro caso il dominio è lo spazio-tempo, ove lo spazio è quello tridimensionale; sono state adottate le seguenti semplificazioni: - si è ridotto lo spazio da 3D a 2D, derivando (mediante l utilizzo di cartografia a scala adeguata alle differenti situazioni) solo le coordinate geografiche x-y, mentre la coordinata z, cioè l altezza dal suolo, è servita esclusivamente per suddividere la popolazione di dati in sottoinsiemi omogenei (nel caso di diverse misure effettuate in piani diversi dello stesso stabile, è stato considerato il solo valore del piano terra); sono stati elaborati separatamente i dati dei singoli piani dei fabbricati oggetto delle rilevazioni; - si è trascurata la variabile temporale, considerando le misure in ogni edificio contemporanee e, in particolare, relative allo stesso intervallo di tempo.

4 Lo studio della variabilità spaziale è stato eseguito facendo ricorso a funzioni di autocorrelazione spaziali, che misurano il grado di correlazione di una variabile definita in due punti, in funzione della loro distanza: intuitivamente, più i punti di misura sono vicini, più i loro valori dovrebbero essere simili, mentre all aumentare della loro distanza la dissomiglianza media dovrebbe crescere, almeno fino ad un valore limite raggiunto ad una specifica distanza. La funzione di dissomiglianza utilizzata per l elaborazione geostatistica della variabile radon è il variogramma. Dall analisi geostatistica i dati di radon indoor mostrano la stessa struttura della variabilità spaziale, sia in pianura che in montagna, composta da tre strutture caratteristiche, isotrope: - una parte della variabilità è priva di correlazione spaziale (effetto pepita); - una parte della variabilità è legata a distanze caratteristiche di 8 km (modello sferico portata m); - una parte della variabilità è legata a distanze caratteristiche di oltre 50 Km (modello esponenziale portata equivalente di m). Le cartografie ottenibili da elaborazioni geostatistiche, tipicamente quelle ad isovalori, richiedono una fase di stima del valore della variabile d interesse ai nodi di una maglia regolare. Lo stimatore della geostatistica lineare adottato per realizzare questa cartografia è noto come krigaggio ordinario ; tale scelta è giustificata dalla presenza delle due strutture spaziali di variabilità a piccola (8 Km) e grande scala (70 Km); inoltre il krigaggio garantisce che la curva ad isovalori rispetti i dati veri (condizione di correttezza) e che la precisione sia massima (condizione d ottimalità). Elaborazioni preliminari hanno consentito di ottenere una cartografia della distribuzione spaziale delle concentrazioni di radon indoor, sulla base di tutti i dati distribuiti sul territorio (fig. 2). Figura 2 - Mappa ad isovalori dei livelli di radon indoor Bq/m³ La mappa mette in evidenza tre aree distinte dove si localizzano i maggiori valori di radon indoor rilevati, tutte ubicate in zona appenninica (una nella provincia di Piacenza, una fra le province di Reggio Emilia e Modena e la terza nell appennino romagnolo, in provincia di Forlì-Cesena). La fig. 3 riporta la cartografia della precisione della mappa precedente, basata su valori stimati. L errore di stima è compreso al 70% di probabilità nell intervallo +/- 30 Bq/m³, sia che si considerino aree molto vicine ad un dato, sia aree più distanti; ciò dipende dalla forte componente pepitica presente nel modello di variogramma.

5 Figura 3 - Mappa ad isovalori della varianza di stima dei livelli di radon indoor (Bq/m³)² Sono in fase di completamento analoghe elaborazioni geostatistiche effettuate anche per i dati relativi alle concentrazioni di radon nelle acque di pozzo. Caratteristiche geologiche correlate ai livelli di radon indoor potrebbero altresì essere: - i diversi litotipi su cui sono state effettuate le misure di radon; - le particolari strutture geologiche, quali il sollevamento tettonico cui l Appennino emilianoromagnolo (quindi il limite tra montagna e pianura) è soggetto; - le faglie, possibili vie di risalita e diffusione del gas radon. Si stanno processando i dati disponibili e i risultati sono in corso di elaborazione. 7) CONCLUSIONI Le indagini radon indoor condotte nelle scuole e nelle abitazioni hanno indicato che la regione Emilia- Romagna è caratterizzata da livelli relativamente bassi di radioattività naturale, nella pressoché totalità dei casi inferiori a 400 Bq/m³, livello d azione adottato nella Raccomandazione 90/143/EURATOM (22). Tutte le misure di radon indoor sono state georeferenziate e cartografate, allo scopo di poter eseguire elaborazioni geostatistiche, le cui prime risultanze sono le seguenti: - il radon ha una distribuzione spaziale strutturata nella zona appenninica, non strutturata nella pianura; - il tipo di differenziazione geologica fra i litotipi, la natura della variabile misurata (radon indoor), la logica e la natura del campionamento, sono tutti fattori che possono spiegare l assenza di ulteriori correlazioni più o meno evidenti; - tramite modelli stimati è possibile costruire una mappatura del radon e calcolarne l attendibilità delle stime. Sono in corso ulteriori elaborazioni geostatistiche sulle altre matrici oggetto di indagini, ovvero acque di pozzo, rocce, attività degasanti. Bibliografia (1) Decreto Legislativo 17 marzo 1995, n. 230 e succ. mod. e int., recante "Attuazione delle direttive 89/618/EURATOM, 92/3/EURATOM e 96/29/EURATOM in materia di radiazioni ionizzanti" (2) Regione Veneto, ARPAV (2000) Indagine regionale per l individuazione delle aree ad alto potenziale di radon nel territorio veneto (3) Trotti F., Giannardi C. (2001) Individuazione delle aree soggette a rischio radon, Atti Convegno nazionale Problemi e tecniche di misura degli agenti fisici in campo ambientale, Provana in Parella (To) (4) Bertolo A., Verdi L. (2001) Validazione di un sistema informativo territoriale per la valutazione del potenziale di esalazione di radon dal suolo in Alto Adige e in Veneto, Atti Convegno nazionale Dal monitoraggio degli agenti fisici sul territorio alla valutazione dell esposizione ambientale, Torino (5) Giannardi C. (2001) In progress identification of radon prone areas: Toscana and Veneto, Rad. Prot. Dos. 97, (6) APPA Bolzano La mappatura del radon evidenzia le zone a rischio, (7) Verdi L., Caldognetto E., Trotti F. (2003) Confronto tra due diversi metodi di mappatura del radon in Alto Adige, Atti Convegno nazionale Problemi e tecniche di misura degli agenti fisici in campo ambientale, Provana in Parella (To)

6 (8) ANPA (2000) Il Sistema Informativo Territoriale per la valutazione del Potenziale di Esalazione di Radon dal Suolo, ISBN (9) Bochicchio F., Campos venuti G., Nuccetelli C., Piermattei S., Risica S., Tommasino L., Torri G. (1996) Results of the representative italian natural survey on Radon indoors, Health Phys. 71 (5); (10) Regione Emilia-Romagna/ Sedi (1991) Radioattività naturale nelle abitazioni Serie Dossier n.7 (11) Cerrina Feroni A., Martelli L., Martinelli P., Ottria G. (2002) Carta geologico-strutturale dell Appennino emiliano-romagnolo in scala 1: Regione Emilia-Romagna-Servizio Geologico, Sismico e dei Suoli C.N.R.-I.G.G., sezione di Pisa. S.EL.CA., Firenze. (12) Carta Geologica dell Appennino Emiliano-Romagnolo alla scala 1: e alla scala 1: Disponibile presso l Archivio cartografico della Regione Emilia-Romagna, via dello Scalo3/2, Bologna, o presso il Servizio geologico, sismico e dei suoli, Regione Emilia-Romagna, viale A. Silvani, 4/3, Bologna. (13) Martinelli G., Patrizi G., Venturini L., Vicari L., Zavatti A., (1991) Occorrenze di Radon 222 e Arsenico in fluidi di origine profonda nel quadro geodinamico del fronte Appenninico Padano, C.N.R.- G.N.V., Poster Session. (14) Toscani L., Martinelli G., Dalledonne C., Gaidolfi L., Ortalli I., Sogni R., Vaccari S., Venturelli G., (1999) Radon in underground waters of Northern Apennines as determined by four different analytical methods", Proc. 5th Int. Conf. on Rare Gas Geochemistry, Debrecen, Hungary, (15) Minissale A., Magro G., Martinelli G., Vaselli O., Tassi G.F., (2000) Fluid geochemical transect in the Northern Apennines (central-northern Italy): fluid genesis and migration and tectonic implications, Tectonophysics, 319, (16) Scicli A. (1972) L attività estrattiva e le risorse minerarie della Regione Emilia-Romagna Poligrafico Artioli, Modena, 736 pp. (17) Martinelli G., Judd A. (2004) Mud volcanoes of Italy, Geological Journal, 39, (18) Ricciardi O. (2003) - Contributo della Geostatistica alla caratterizzazione spaziale della presenza di Radon sul territorio della Regione Emilia-Romagna - Tesi di Laurea in Ingegneria per l Ambiente ed il Territorio, DICMA, Univ. Bologna. (19) Bonduà S. (1998) - Caratterizzazione della distribuzione del Radon (in aria) sul territorio della Regione Emilia- Romagna, mediante simulazione geostatistica autoregressiva di FAI-k - Tesi di Laurea in Ingegneria per l Ambiente ed il Territorio, DICMA, Univ. Bologna. (20) Gritti F. (2004) - Identificazione delle zone a rischio radon in falda mediante analisi multivariata delle informazioni dirette ed indirette - Tesi di Laurea in Ingegneria per l Ambiente ed il Territorio, DICMA, Univ. Bologna. (21) Sogni R., Bruno R., Bonduà S., (1999) Mapping of radon and geologic characterisation of the Emilia Romagna Region - Italy", Proc. 5th Int. Conf. on Rare Gas Geochemistry, Debrecen, Hungary, (22) CEC (Commissione della Comunità Europea) (1990) Raccomandazione della Commissione del sulla tutela della popolazione contro l esposizione al Radon in ambienti chiusi (90/143/Euratom), Gazz.Uff.Com.europee. L80, 26-28