Università degli Studi di Messina Facoltà di Medicina e Chirurgia Dipartimento di Protezionistica Ambientale, Sanitaria, Sociale ed Industriale

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2 Università degli Studi di Messina Facoltà di Medicina e Chirurgia Dipartimento di Protezionistica Ambientale, Sanitaria, Sociale ed Industriale G. Acri B. Testagrossa G. Vermiglio 2

3 Il nei materiali Il nei materiali Introduzione: La radioattività Che cosa è il Come si misura 3

4 Che cos è la radioattività? Il nei materiali Atomo 4

5 Retta di stabilità Che cos è la radioattività? Il nei materiali 5

6 Che cos è la radioattività? Il nei materiali I Decadimenti 6

7 Che cos è la radioattività? Il nei materiali Analisi matematica dn N dt N ( t ) N 0 e t 7

8 Analisi matematica Che cos è la radioattività? Il nei materiali 8

9 Che cos è la radioattività? Il nei materiali Attività A dn dt Bq 1 s A A 0 e t 9

10 Che cos è la radioattività? Il nei materiali Tempo di dimezzamento T Rappresenta quanto velocemente il materiale si disintegra 10

11 Che cosa è il Rn? Il nei materiali Il ( Z=86 ) appartiene all ottavo gruppo della Tavola Periodica di Mendeleev 11

12 Che cosa è il Rn? Il nei materiali Il radon contribuisce in media per il 50% alla dose da radiazioni naturali 12

13 Che cosa è il Rn? Il nei materiali Famiglie radioattive In natura esistono tre famiglie radioattive Famiglia dell Uranio 238 U 92 l uranio ha un tempo di dimezzamento di 4,5 *10 9 anni, l isotopo stabile finale è il piombo 206 Pb 82. Famiglia dell Attinio 235 U 92 l attinio ha un tempo di dimezzamento di 7,1 *10 8 anni, l isotopo stabile finale è il piombo 207 Pb 82. Famiglia del Torio 232 Th 90 il torio ha un tempo di dimezzamento di 1,4 *10 10 anni, l isotopo stabile finale è il piombo 208 Pb 82. L elemento padre ha una vita lunghissima, mentre l ultimo elemento è stabile. 13

14 Che cosa è il Rn? Il nei materiali 238 U 235 U 232 Th 222 Rn 220 Rn 219 Rn T ½ = 3.82 g T ½ = 55 s T ½ = 4 s 14

15 Che cosa è il Rn? Il nei materiali 15

16 Sorgenti di Il nei materiali Dove è prodotto? SUOLO e ROCCE Dove è presente? Ambienti di vita Ambienti di lavoro 16

17 Sorgenti di Il nei materiali 17

18 Sorgenti di Il nei materiali 18

19 Sorgenti di Il nei materiali 19

20 Sorgenti di Il nei materiali 20

21 Sorgenti di Il nei materiali Diffusione dal suolo permeabilità del suolo e sua porosità più è permeabile e poroso il terreno maggiore è la diffusione di radon consistenza del terreno sabbioso e argilloso si ha la massima diffusione del suo stato un terreno gelato, impregnato d acqua o coperto dalla neve libera una quantità di radon molto inferiore a quella che fuoriesce da un terreno secco condizioni meteorologiche maggiore diffusione con aumento temperature del suolo e dell'aria, pressione barometrica, velocità e direzione del vento profondità dei pozzi per il prelievo di acqua, concentrazione di radon e radio nell acqua stessa 22

22 Sorgenti di Il nei materiali Materiali tufi e pozzolana tali tipi materiali di origine vulcanica, infatti,possono presentare contenuti di radio e torio di alcune centinaia di Bq/kg i graniti ed i porfidi spesso usati in edilizia, possono presentare livelli di uranio e torio elevati sottoprodotti di processi industriali additivi per i materiali 23

23 Sorgenti di Il nei materiali MATERIALI UTILIZZATI NELLE COSTRUZIONI CON IL RISPETTIVO CONTENUTO DI URANIO 238 DA CUI DERIVA IL RADON

24 Sorgenti di Il nei materiali Acqua Il radon è solubile in acqua, pertanto può essere presente nelle acque che scorrono tra le rocce e le sabbie. l acqua costituisce un veicolo efficace per il trasporto del radon dagli strati più profondi alla superficie e a grandi distanze dal luogo di formazione l acqua per uso domestico se proviene da terreni vulcanici può contenere radon la solubilità del radon in acqua decresce all aumentare della Temperatura 25

25 Sorgenti di Il nei materiali Aria La diffusione del dal suolo nell atmosfera porta in genere ad una sua rapida diluizione. Tuttavia, in certi casi (valli incassate, fenomeni di inversione termica che portano a deboli movimenti di aria), la concentrazione di nell aria esterna può non essere trascurabile. 26

26 Sorgenti di Il nei materiali 27

27 Differenza di pressione Il nei materiali La principale causa dell afflusso di radon negli ambienti chiusi è la differenza di pressione che si viene a creare tra l interno e l esterno degli edifici. Il emesso all'interno di una casa tende a restare lì, l'aria interna tende a stagnare piuttosto che a rinnovarsi. Normalmente l interno delle case è in depressione rispetto all esterno. Si può facilmente confermare questo in inverno ponendo la mano vicino allo stipite di una finestra: una corrente di aria fresca, più o meno intensa secondo la larghezza della fessura, si può chiaramente percepire all'interno della casa, ma non all'esterno Questa depressione (solo pochi Pascal) è causata soprattutto da due fenomeni: l effetto camino e l effetto vento. 35

28 Differenza di pressione Il nei materiali L effetto camino è dovuto alla differenza di temperatura tra interno ed esterno della casa, in funzione della quale si forma una differenza di pressione P. In conseguenza di questa depressione interna l aria fredda contenente radon viene risucchiata dal terreno. Quanto più caldo è l'interno della casa e quanto più freddo è l'esterno, tanto più marcato sarà l effetto. Normalmente in ambienti o case non riscaldate la concentrazione di radon è minore. Spesso il problema del radon si presenta solamente in concomitanza della fase di riscaldamento. 36

29 Differenza di pressione Il nei materiali Il P può essere calcolato come segue : ΔP= α[1/(t e +273)-1/(T i +273)] dove T e e T i sono la temperatura esterna ed interna in ( C) e è una costante pari a 3462 Pa K. Con una differenza di temperatura di 30 C, si avrà una depressione di circa 1,3 Pa. Di conseguenza attraverso una crepa larga 1mm e lunga qualche metro, possono essere aspirati diversi metri cubi d aria all ora dal terreno. È importante ricordare che anche il funzionamento di una stufa o di sistemi d aspirazione nei bagni, in cucine, ecc. producono un effetto di risucchio dell'aria e possono far aumentare le concentrazioni di radon all interno degli edifici. 37

30 Differenza di pressione Il nei materiali L effetto vento è invece dovuto alla differenza di velocità dell aria tra esterno ed interno della casa. La pressione esercitata su una parete può essere calcolata come segue: P= P o + C p (ρv 2 /2), dove P o è la pressione statica, v la velocità del vento, ρ la densità dell aria e C p il coefficiente di pressione (va determinato in via sperimentale in una galleria del vento). 38

31 Differenza di pressione Il nei materiali In sintesi, secondo le condizioni di pressione relativa presenti in una casa, la concentrazione di radon può subire sensibili variazioni giornaliere e stagionali. In genere i valori di radon più elevati si osservano nelle prime ore del mattino, quando la differenza di temperatura tra l interno e l esterno è maggiore. Per lo stesso motivo (a parte la diversa ventilazione) d inverno le concentrazioni sono mediamente maggiori di quelle estive. 39

32 Il rischio Il nei materiali Il radon presente nell aria viene inalato e in gran parte espirato. I prodotti di decadimento del radon, invece, si trovano nel particolato atmosferico presente negli ambienti chiusi, che viene trattenuto a livello bronchiale. 44

33 Il rischio Il nei materiali L OMS ha classificato il Rn come agente cancerogeno (Gruppo 1) 45

34 Valutazione rischio Il nei materiali Al fine di una corretta prevenzione si deve conoscere la concentrazione di negli ambienti di vita e di lavoro 46

35 Valutazione rischio Il nei materiali Perché monitorare? Il monitoraggio non implica che le sorgenti oggetto d indagine siano dannose Rispetto dei limiti di legge Osservare eventuali anomalie nel tempo delle sorgenti Prendere tempestivamente adeguati provvedimenti 47

36 Il nella Materia Il nei materiali Rn-222 U 238 Rn 222 Rn

37 Il nella Materia Il nei materiali 49

38 Misurazione del Il nei materiali La concentrazione di radon Indoor può essere effettuata attraverso Misurazioni Attive Misurazioni Passive 51

39 Misurazione del Il nei materiali Rivelatori passivi Rivelazione delle tracce alfa con dosimetri Adsorbimento su canestri a carboni attivi Rivelazione di carica elettrica mediante elettrete 52

40 Misurazione del Il nei materiali Rivelatori passivi Canister a Carboni Attivi Periodo di esposizione settimana 53

41 Misurazione del Il nei materiali Rivelatori passivi Camera a ionizzazione ad elettrete una volta aperta e in equilibrio con l'ambiente raccoglie gli ioni prodotti dal decadimento del : in conseguenza il potenziale elettrostatico dell'elettrete si riduce in modo proporzionale alla radioattività prodotta dal presente nella camera. giorni Periodo di esposizione mesi 54

42 Misurazione del Il nei materiali Rivelatori passivi Dosimetri sono misuratori di tracce alfa che registrano il contenuto di radioattività alfa presente in locali, stanze, ambienti, pozzi e costruzioni di ogni genere Mese Periodo di esposizione anno 55

43 Misurazione del Il nei materiali Rivelatori Attivi Camere a ionizzazione Camere a scintillazione Rivelatori a Stato Solido 56

44 Misurazione del Il nei materiali Rivelatori Attivi Dispositivi che sono in grado di dare un risultato quasi istantaneo o registrare in modo continuo l andamento della concentrazione di. 57

45 Misurazione del Il nei materiali PRASSI 58

46 PRASSI Il nei materiali Caratteristiche 4 Bq/m 3 (tempo di integrazione 1h) 59

47 PRASSI Il nei materiali Caratteristiche Sorgenti di Rn-222 certificate 60

48 PRASSI Il nei materiali Caratteristiche 30 minuti al 95% del valore finale per un gradino istantaneo di concentrazione da 10 Bq/m 3 a 10 kbq/m 3 61

49 PRASSI Il nei materiali Caratteristiche 3 l/min 5% regolata elettronicamente 62

50 PRASSI Il nei materiali Caratteristiche Cella scintillazione rivestita di ZnS(Ag), accoppiata ad un fotomoltiplicatore ad alto guadagno 63

51 Scintillatore ZnS(Ag) Il nei materiali Scintillatore di tipo inorganico Polvere policristallina CARATTERISTICHE Efficienza di scintillazione elevata Utilizzato per la rivelazione di particelle o ioni pesanti 64

52 Scintillatore ZnS(Ag) Il nei materiali 65

53 Il nei materiali Scintillatore ZnS(Ag) + Fotomoltiplicatore SCINTILLATORE FOTOCATODO LUCE DINODI FASCI DI ELETTRONI ANODO 66

54 Misure di in Acqua Il nei materiali 67

55 Misure di nel Terreno Il nei materiali 68

56 Normativa Il nei materiali 69

57 D. L.vo 241/00 capo I Il nei materiali Le disposizioni del presente decreto si applicano: c) Alle attività lavorative [ ] che implicano la presenza di sorgenti naturali di radiazioni, secondo la specifica disciplina di cui al capo III bis; 70

58 D. L.vo 241/00 capo I Il nei materiali Il presente decreto non si applica all esposizione al radon nelle abitazioni o al fondo naturale di radiazio-ne, ossia non si applica né ai radionuclidi contenuti nell organismo umano, né alla radiazione cosmica presente al livello del suolo, né all esposizione in superficie ai ra-dionuclidi presenti nella crosta terrestre non perturbata. Dal campo di applicazione sono escluse le operazioni di aratura, di scavo o di riempimento effettuate nel corso di attività agricole o di costruzione, fuori dei casi in cui dette operazioni siano svolte nell ambito di interventi per il recupero di suoli contaminati con materie radioattive. 71

59 D. L.vo 241/00 Il nei materiali Attività lavorative soggette alla normativa luoghi di lavoro particolari come tunnel, metropolitane, grotte catacombe, e tutti i luoghi sotterranei tutti i luoghi di lavoro in zone dove, in generale, è più probabile trovare concentrazioni di radon elevate, che devono essere individuate dalle Regioni competenti terme attività estrattive 72

60 D. L.vo 241/00 Il nei materiali Commi 1, 2 e 4 75

61 Obblighi dell Esercente Il nei materiali l'esercente, entro ventiquattro mesi dall'inizio dell'attività, procede alle misurazioni di cui all'allegato I-bis, secondo le linee guida emanate dalla Commissione di cui all'articolo 10- septies. 76

62 Livelli di Azione Il nei materiali 500 Bq/m 3 concentrazione di attività di media in un anno 80

63 Livelli di azione Il nei materiali Misurazioni entro 24 mesi <400 Bq/m 3 >80% <500 Bq/m 3 >500 Bq/m 3 Nessun obbligo Ripetere la misura entro 1 anno Azioni di rimedio entro 3 anni <500 Bq/m 3 Ripetere la misura Comunicazione ARPA, SSN e Dir. Prov. Lav. Lavoratori sotto protezione sanitaria >500 Bq/m 3 87

64 Popolazione? Il nei materiali Per gli ambienti residenziali e le acque destinate ad uso potabile esistono raccomandazioni della Comunità Europea: rispettivamente la 143/90 e la 928/2001 Linee Guida per la tutela e promozione della salute negli ambienti confinati 88

65 Il nelle abitazioni Il nei materiali La Commissione della Comunità Europea ha raccomandato agli Stati Membri (CE 1990) di limitare l esposizione al nelle abitazioni, proponendo di stabilire un livello di riferimento per gli edifici esistenti ed uno per gli edifici nuovi. 89

66 Il nelle abitazioni Il nei materiali Per i primi ha proposto un livello di riferimento di 20mSv per anno (pari a 400 Bq/m 3 di concentrazione di attività di in aria) Per i secondi ha invitato a fissare un livello di progettazione di 10 msv per anno (pari a 200 Bq/m 3 di concentrazione di attività di in aria) 90

67 Il nelle abitazioni Il nei materiali La raccomandazione CE 1990 viene tuttora considerata adeguata dalla Commissione Europea preposta, che ha riconfermato i livelli di riferimento prima individuati, pur se non più corrispondenti ai livelli di dose in precedenza fissati. L Italia non ha ancora recepito tale raccomandazione. 91

68 Il nei materiali da costruzione Il nei materiali Il negli ambienti chiusi non proviene solo dal suolo, ma, in alcune zone, viene esalato da alcuni materiali di origine naturale, contenenti concentrazioni non trascurabili di U

69 Il nei materiali da costruzione Il nei materiali Limitare il contenuto di attività nei materiali serve a ridurre sia l esalazione di e di Toron, che la dose assorbita in aria da radiazione gamma. 93

70 Il nei materiali da costruzione Il nei materiali La legislazione italiana vigente (D.P.R. 1993) prevede che i materiali da costruzione abbiano alcuni requisiti tecnici di alta qualità e non debbano emettere sostanze pericolose tra cui e Toron 94

71 Il nei materiali da costruzione Il nei materiali Esso infatti recita L edificio deve essere progettato e costruito in modo tale che non sia una minaccia all igiene od alla salute degli occupanti o dei vicini, in particolare come risultato di presenza di particelle o gas nell aria emissioni di radiazioni pericolose 95

72 Il nei materiali da costruzione Il nei materiali Queste prescrizioni, non accompagnate da indicazioni quantitative, sono però inapplicabili, per cui si può concludere che l Italia, al momento, non dispone neanche di una normativa sulla radioattività nei materiali da costruzione. Per questi ultimi, anche l UE non ha emanato ancora alcuna direttiva. 96

73 Il nei materiali da costruzione Il nei materiali Parecchi paesi al momento hanno adottato come riferimento il seguente indice o formula: I=C(Ra226)/A(Ra226+C(Th232)/A(Th232)+C(K40)/A(K40) 1 con: C(x)=concentrazione di attività (Bq/kg); A(x)=valori parametrici prefissati (Bq/kg) 97

74 ICRP 60 Il nei materiali L ICRP 60 raccomanda che nelle abitazioni le esposizioni siano contenute solo attraverso forme di intervento (azioni di rimedio), mentre nei luoghi di lavoro che si consideri sia la necessità di interventi, sia il monitoraggio continuo del tenore di radon come parte della pratica eseguita in quel luogo di lavoro. 98

75 Il nei materiali IL RADON COME RISORSA? 99

76 Il nei materiali Il come indicatore Grazie alla sua grande mobilità il può essere utilizzato per avere informazioni dall interno della crosta terrestre. È in particolare utile per: L identificatore di depositi uraniferi La ricerca di giacimenti di idrocarburi La ricerca di risorse geotermiche L indicazione di variazioni geofisiche, in aree sismiche attive La modellizzazione delle regioni-sorgente delle aree di vulcanismo attivo. 100

77 Il nei materiali e terremoti Precursore a lenta evoluzione Gli innalzamenti e gli abbassamenti del suolo prima, durante e dopo un terremoto producono variazioni dell'emissione di gas nei suoli e nelle acque sotterranee I gas, e in particolare e anidride carbonica, sono i componenti presenti nelle acque che hanno dato le più frequenti manifestazioni di anomalia associata a terremoti in varie parti del mondo. 101

78 Il nei materiali e terremoti Osservazioni sperimentali sono : Prima dei disastrosi terremoti di Taskent del 1966 e 1967, vistose anomalie di Rn erano state registrate in pozzi profondi di una vasta area attorno alla zona epicentrale. Molte registrazioni valide si sono avute anche nell area della faglia di Sant Andreas. Il terremoto di Kobe (magnitudo 7.2 profondità 14 Km) avvenne sotto il mare tra Kobe e l isola di Awaji il 17 gennaio del Viene dimostrato che i cambiamenti nella concentrazione di dell atmosfera osservati prima del terremoto del 1995 possono essere un valido precursore dei terremoti. 102

79 Il nei materiali e terremoti Terremoto dell Irpinia del 1980 Sono stati osservati, a posteriori, aumenti di concentrazioni di nell area epicentrale del terremoto ed è stata studiata la distribuzione delle anomalie e il tipo di anomalie (positive e negative) 103

80 Il nei materiali e vulcani Il monitoraggio continuo di è utile anche per scopi di sorveglianza vulcanica. Un interessante anomalia fu registrata a Vulcano nel 1981 dovuta ad una crescita della pressione in profondità associata con l intrusione magmatica Anomalie sono state registrate presso i maggiori complessi vulcanici (Hawai, Piton de la Fournaise, Etna, El Chichon, Campi Flegrei, ecc ) 104

81 Riassumendo Il nei materiali È un gas nobile, quindi inerte È incolore, inodore, insapore È solubile in acqua Diffonde attraverso le rocce ed il terreno È distribuito su tutto il pianeta in maniera non uniforme È circa sette volte più pesante dell aria È prodotto dal decadimento del Radio È a sua volta radioattivo ( emette radiazioni e g ) 105

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