Il problema radon. Enrico Chiaberto. Agenti fisici rischi industriali Radiazioni ionizzanti e siti nucleari ARPA Piemonte

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1 Il problema radon Enrico Chiaberto Agenti fisici rischi industriali Radiazioni ionizzanti e siti nucleari ARPA Piemonte

2 È un elemento chimico Simbolo: Rn Il suo nucleo è formato da 86 protoni numero di massa 222 È un gas nobile: non si combina

3 A temperatura ambiente è un gas Inodore incolore (così si dice, ma nessuno ne ha mai respirato tanto per poterlo affermare) Punto di ebollizione -72 C Chi ha provato a congelarlo l ha visto di un bel colore arancione vivo

4 è radioattivo emette ioni di elio cioè particelle alfa

5 La radioattività E un fenomeno naturale dovuto all instabilità dei nuclei di alcuni elementi pesanti. La sua scoperta si deve ad Henry Becquerel (1896), anche se la scienziata per prima studiò approfonditamente il fenomeno fu madame Curie Tale instabilità provoca la trasformazione spontanea di questi elementi in altri: tale trasformazione è accompagna da radiazione e viene detta decadimento radioattivo Il radon è stato scoperto da Friedrich Ernest Dorn nel 1900

6 Tipi di radiazioni

7 Legge del decadimento Un importantissima proprietà comune a tutti i tipi di decadimento radioattivi è la cosiddetta legge esponenziale del decadimento La legge del decadimento venne scoperta sperimentalmente da Ernest Rutherford, all inizio del 900

8 tempo di dimezzamento (emivita)

9 dn dt C( t = N λt ) λ Rn C( t) = 0 C e 1 λ t 1 ln(2) 2 = C0 = C e t 1 = 2 2 λ dn/dt è l attività che si misura in Bq λ è la costante di decadimento del radon ed è la probabilità che un atomo ha di decadere

10 Appartiene alla famiglia radioattiva dell 238 U

11 Isotopi del radon e la loro emivita: chi è il protagonista? Isotopo Serie di appartenenza T1/2 Rn 219 Actinon U 235 3,96 S Rn 220 Thoron Th ,6 S Rn 222 Radon U 238 3,82 d

12 Percezione del rischio

13 IERI: considerato benefico per la salute?!

14 (dal WEB) OGGI: considerato dannoso per la salute L OMS lo classifica nel gruppo 1: massima evidenza cangerogenicità (da una rivista)

15 Il Radon e la radioattività naturale Le radiazioni ionizzanti che colpiscono l uomo sono in buona parte di origine naturale e provengono essenzialmente da due diverse fonti: Radionuclidi presenti nella crosta terrestre Raggi cosmici K-40 e Famiglie radioattive dell Uranio e del Torio

16 DOSE EFFICACE MEDIA IN PIEMONTE: 3,8 msv radioattività artificiale (irraggiamento + ingestione) 1% radon (inalazione) 39% diagnostica medica 31% dose naturale da ingestione 8% dose naturale da irraggiamento (suolo + raggi cosmici) 21%

17 Quantifichiamo l esposizione al radon e alla radioattività 4.77 Mev Ra 226 T 1/ anni α Rn Mev T 1/ giorni α Po Mev T 1/ min. α Il radon decadendo produce nell aria elementi a loro volta radioattivi β Pb 214 T 1/ minuti β Bi 214 T 1/ minuti Po Mev T 1/2 164 µs α

18 I figli del radon a vita breve Sono 4 con tempi di decadimento inferiore a 30 minuti 2 sono alfaemettitori (Po-218 e Po-214) 2 sono beta emettitori (Pb-214 e il Bi-214) Il Pb-214 e il Bi-214 sono anche gamma emettitori ben visibili in numerosi spettri ambientali (particolato atmosferico, terreno ) Sono solidi e reattivi chimicamente Appena emessi hanno carica positiva (dovuto al forte rinculo del nucleo dovuto all emissione di una particella α che lascia sul posto qualche elettrone Una parte di essi resta unattached Una parte di essi si attacca al pulviscolo Una parte della frazione attaccata si deposita sugli oggetti (plateout) Ciò che resta sospeso in aria (attached o unattached) è pronto per essere respirato

19 Il sistema radon e figli a vita breve indoor VENTILAZIONE 222 Rn 218 Po 214 Pb 214 Bi 214 Po DECADIMENTO RADIOATTIVO EMISSIONE RADON PLATEOUT (DEPOSIZIONE SU SUPERFICI) MOLTO PIU VELOCE DI QUELLA OUTDOOR SUOLO MATERIALI DA COSTRUZIONE

20 Il radon nell apparato respiratorio Quando respiriamo inaliamo Rn e figli del Rn Il Rn, essendo un gas nobile, viene quasi tutto riesalato senza avere tempo di decadere nei polmoni. Al contrario, i figli del Rn, si attaccano alle superfici dell apparato bronco-polmonare, non vengono quindi riesalati, ma nell arco di decine di minuti decadono emettendo radiazioni alfa (e beta-gamma). Sono proprio le radiazioni alfa emesse dai figli del Rn a rilasciare gran parte della dose ai polmoni (~10 volte quella del Rn). Per brevità si parla di rischio Rn, ma la dose è data in larga parte dai suoi figli La conoscenza migliore si ha se si riescono a misurare anche le concentrazioni dei figli: fattore di equilibrio

21 Il problema, dal punto di vista fisico-dosimetrico, è assai complesso: la dimensione del particolato a cui sono attaccati i figli del radon influenza infatti la sua distribuzione nell apparato respiratorio La radiazione è emessa direttamente all interno dell apparato respiratorio aumento del rischio di tumore al polmone

22 radon e fumo sono in sinergia il fumo di sigaretta aumenta il particolato fine che veicola i figli del radon all interno dei polmoni

23 Con calcoli teorici, conoscendo le energie rilasciate dalle alfa di radon e figli, è dunque possibile stimare la dose che è la grandezza correlata agli effetti sanitari Concentrazione di attività radon (Bq/m 3 ) Approccio epidemiologico fattori di conversione Approccio dosimetrico Dose (Sv) imputabile ai prodotti di decadimento a vita breve

24 Il radon in casa e al lavoro Origine e ingresso negli edifici

25 Nel SUOLO e materiali da costruzione In aria negli ambienti confinati

26 Il radon ha un emivita sufficiente per uscire dal suolo e trovare una facile via d accesso agli edifici attraverso crepe, fessure, imperfezioni delle solette, aperture per il passaggio di tubazioni e cavi,

27 Il radon ha un emivita sufficiente per uscire dal suolo e trovare una facile via d accesso agli edificiattraverso crepe, fessure, imperfezioni delle solette, aperture per il passaggio di tubazioni e cavi,

28 Meccanismi di ingresso del radon in un edificio

29 Emanazione dai materiali costruttivi (es.tufo) Concentrazione radon Bq/m minuti

30 Una depressurizzazione all interno di un edificio provoca un risucchio di aria contenente radon dal suolo. Quali sono i fenomeni naturali che depressurizzano?

31 Effetto camino

32 Effetto Vento

33 Normativa: Il Decreto Legislativo 241/00 fissa un Livello d Azione di 500 Bq/m 3 per la concentrazione di attività media annua di radon nei luoghi di lavoro interrati Il Livello d Azione è quel valore oltre il quale occorre adottare opportune azioni di rimedio al fine di ridurre la concentrazione di radon. Le azioni di rimedio sono obbligatorie per i luoghi di lavoro e consigliate per le abitazioni.

34 Normativa: Il datore di Lavoro ha l obbligo di effettuare la misura : Se il risultato è una concentrazione radon maggiore di 500 Bq/m 3 Comunicazione del superamento (ARPA Direz Prov. Del Lavoro) Azioni di rimedio Verifica dell efficacia delle azioni di rimedio L EQ per le valutazioni dosimetriche del caso compresa tra 400 e 500 Bq/m 3 Ripetizione della misura

35 Normativa: Il Decreto Legislativo 241/00 fissa un Livello d Azione di 500 Bq/m 3 per la concentrazione di attività media annua di radon nei luoghi di lavoro interrati Il Livello d azione è quel valore oltre il quale occorre adottare opportune azioni di rimedio al fine di ridurre la concentrazione di radon. Le azioni di rimedio sono obbligatorie per i luoghi di lavoro e consigliate per le abitazioni.

36 Attenzione a cosa si intende per luogo di lavoro interrato: Dal punto di vista del rischio radon lo sono i locali parzialmente, completamente o su alcuni lati posti al di sotto del piano di campagna: Dal punto di vista normativo non sono state emanate linee guida per altro previste dal D. Lvo 241/00 Molti datori di lavoro o professionisti fanno riferimento alla definizione locale o ambiente con almeno tre pareti interamente sotto il piano di campagna, indipendentemente dal fatto che queste siano a diretto contatto con il terreno circostante delle Linee guida emanate dalla Conferenza stato Regioni

37 Normativa: Il decreto L.vo 241/00 impone alle Regioni di individuare le aree ad elevata probabilità di alte concentrazioni di gas radon (prone areas) per le quali l obbligo della misura del radon si estende a tutti i luoghi di lavoro e non soltanto a quelli interrati

38 Direttiva Europea 2013_59 EURATOM Principali novità Misure sia in luoghi di lavoro che abitazioni Unico Livello di riferimento indipendentemente dal piano 300 Bq/m3

39 Dir. 2013/59/Euratom: principali articoli sul radon Principali articoli sul Rn nei luoghi di lavoro Art Limiti di dose Art Provvedimenti da adottare sul luogo di lavoro Art Radon nei luoghi di lavoro Principali articoli sul Rn nelle abitazioni Art Esposizione al radon in ambienti chiusi Principali articoli comuni al Rn nei luoghi di lavoro e nelle abitazioni Art Piano d'azione per il radon Allegato XVIII - Elenco di elementi da considerare nell'elaborazione del piano d'azione nazionale per affrontare i rischi di lungo termine derivanti dall esposizione al radon di cui agli articoli 54, 74 e 103.

40 Direttiva 2013/59/Euratom: principali punti e novità Sostituzione del livello di azione (AL) con il livello di riferimento (RL): esposizioni a livelli superiori al RL sono considerati inappropriate; i livelli di Rn devono essere ridotti seguendo il principio di ottimizzazione, dando priorità ai livelli > RL, ma applicando l ottimizzazione anche per livelli < RL. I RLs sono espressi solo in termini di concentrazione media annua di Rn. I valori di RL sono inferiori ai precedenti AL: nei luoghi di lavoro: da AL 1000 Bq/m 3 (in Ita: =500) a RL 300 Bq/m 3 nelle abitazioni: da AL = 20 msv/a (~600 Bq/m 3 )* a RL 300 Bq/m 3 Sono previsti limiti di dose (20 msv/a, ~1300 Bq/m 3 ), ma solo per i lavoratori. Per le abitazioni: livelli > RL sono inappropriati e vanno comunque ridotti. * La corrispondenza tra dose efficace e concentrazione media è cambiata diverse volte. Sopra sono riportati i valori più recenti.

41 Misure di concenrazione di radon sono obbligatorie in: luoghi di lavoro al piano terra e sottostanti in edifici situati in aree definite (aree ove ci si aspetta che un numero significato di edifici abbia livelli di radon, come media annua, superiori al RL); luoghi di lavoro specifici, identificati nel Piano Nazionale Radon. Se il livello di Rn rimane > RL nonostante l ottimizzazione, il luogo di lavoro deve essere notificato alle autorità competenti, e: se la dose efficace 6 msv/a (~ Rn 400 Bq/m 3 ), l esposizione al radon deve essere tenuta sotto controllo; se la dose efficace > 6 msv/a (~ Rn > 400 Bq/m 3 ), il luogo di lavoro deve essere regolato come se fosse una situazione di esposizione pianificata, tramite prescrizioni decise dagli stati membri.

42 Articolo 103 Piano d'azione per il radon 1.In applicazione dell'articolo 100, paragrafo 1, gli Stati membri definiscono un piano d'azione nazionale che affronta i rischi di lungo termine dovuti alle esposizioni al radon nelle abitazioni, negli edifici pubblici e nei luoghi di lavoro per qualsiasi fonte di radon, sia essa il suolo, i materiali da costruzione o l'acqua. Il piano d'azione tiene conto degli aspetti elencati nell'allegato XVIII ed è aggiornato periodicamente. 2. Gli Stati membri provvedono affinché siano adottate misure appropriate per prevenire l ingresso del radon in nuovi edifici. Tali misure possono comportare l'introduzione di prescrizioni specifiche nelle norme edilizie nazionali. 3. Gli Stati membri individuano le zone in cui si prevede che la concentrazione di radon (come media annua) superi il pertinente livello di riferimento nazionale in un numero significativo di edifici

43 ALLEGATO XVIII Elenco di elementi da considerare nell'elaborazione del piano d'azione nazionale per affrontare i rischi di lungo termine derivanti dall'esposizione al radon di cui agli articoli 54, 74 e 103 1) Strategia per l'esecuzione di indagini sulle concentrazioni di radon in ambienti chiusi o concentrazioni di gas nel suolo al fine di stimare la distribuzione delle concentrazioni di radon in ambienti chiusi, per la gestione dei dati di misurazione e per la determinazione di altri parametri pertinenti (quali suolo e tipi di roccia, permeabilità e contenuto di radio-226 della roccia o del suolo). 2) Metodologie, dati e criteri utilizzati per la classificazione delle zone o per la determinazione di altri parametri che possano essere utilizzati come indicatori specifici di situazioni caratterizzate da un'esposizione al radon potenzialmente elevata. 3) Identificazione delle tipologie di luoghi di lavoro ed edifici pubblici, ad esempio scuole, luoghi di lavoro sotterranei e luoghi di lavoro o edifici pubblici ubicati in determinate zone in cui sono necessarie misurazioni della concentrazione di radon sulla base di una valutazione del rischio, tenendo conto ad esempio delle ore di occupazione. 4) Le basi per la determinazione di livelli di riferimento per le abitazioni e i luoghi di lavoro. Se del caso, le basi per la determinazione di diversi livelli di riferimento per i diversi usi degli edifici (abitazioni, edifici pubblici, luoghi di lavoro) e per gli edifici esistenti e nuovi. 5) Assegnazione di responsabilità (governative e non governative), meccanismi di coordinamento e risorse disponibili per la messa in atto del piano d'azione. 6) Strategie per la riduzione dell'esposizione al radon nelle abitazioni e per affrontare in via prioritaria le situazioni di cui al punto 2. 7) Strategie volte a facilitare interventi di risanamento dopo la costruzione.

44 ALLEGATO XVIII 8) Strategia, compresi i metodi e gli strumenti, prevenire l'ingresso del radon nei nuovi edifici, inclusa l'identificazione di materiali da costruzione con esalazione di radon significativa. 9) Tempistiche delle revisioni del piano d'azione. 10) Strategia per la comunicazione finalizzata a sensibilizzare maggiormente l'opinione pubblica e a informare i responsabili delle decisioni a livello locale, i datori di lavoro e i dipendenti in merito ai rischi del radon, anche associati al consumo di tabacco. 11) Orientamenti riguardanti i metodi e gli strumenti per le misurazioni e gli interventi di risanamento. Occorre considerare anche l'opportunità di definire criteri per l'accreditamento dei servizi di misurazione e dei servizi che effettuano interventi di risanamento. 12) Se del caso, sostegno alle indagini finalizzate al rilevamento del radon e agli interventi di risanamento, soprattutto per quanto concerne le abitazioni private con concentrazioni di radon estremamente elevate. 13) Obiettivi di lungo termine in termini di riduzione del rischio di cancro dei polmoni attribuibile all'esposizione al radon (per fumatori e non fumatori). 14) Se del caso, presa in considerazione di altre questioni associate e programmi corrispondenti, quali programmi sul risparmio energetico e la qualità dell'aria in ambienti chiusi.

45 Mappatura radon Compito istituzionale demandato alle Regioni e svolto da ARPA. Si è scelta una suddivisione del territorio in unità amministrative Armonizzazione base dati Classificazione radiolitologica Valutazione medie radon nei Comuni

46 MAPPATURA RADON Base dati Le concentrazione di radionuclidi nelle rocce e nei suoli piemontesi (394 campioni) e le misure di radon indoor (4124 misure) Il punto di arrivo è la classificazione del territorio regionale sotto diversi aspetti: potenziale geogenico mappatura del radon componente terrestre del rateo di dose gamma

47 Metodo di misura : dosimetri passivi 47

48 Il dosimetro ARPA

49 Durata misura un anno diviso in due semestri 49

50 Perché la media annuale? Ricambio d aria Effetto camino Effetto tappo Effetto vento Variazioni stagionali Cinv/Cest=1.7 Cann/Cinv = 0.79 Cann/Cest = 1.35 Variazioni notte/giorno Condizioni meteo 50

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53 Carta geologica del Piemonte alla scala 1: : sintesi della cartografia geologica esistente, comprendente le diverse edizioni della carta geologica d'italia e i lavori pubblicati. 200 unità di legenda, definite da criteri litologici, stratigrafici e genetici. Le unità alpine e appenniniche sono individuate in base ai classici criteri connessi all'evoluzione strutturale e metamorfica della catena e all'ubicazione delle unità nel quadro paleogeografico anteriore alla chiusura dell'oceano ligurepiemontese e alla formazione della catena stessa.

54 Classificazione del Piemonte in unità radiogeolitologiche In base ai dati della spettrometria le circa 200 unità di legenda della carta geologica del Piemonte sono diventate 26 unità radiogeolitologiche caratterizzate dall ipotesi di omogeneità di contenuto radioattivo, pur mantenendo significatività dal punto di vista geologico. La classificazione delle litologie è ottenuta in modo indipendente dalle misure di radon utilizzando le misure di spettrometria gamma (campionamento rappresentativo delle litologie presenti).

55 Unità 9 Plutoni della Valle del Cervo, di Brosso- Traversella e di Miagliano; vulcaniti e vulcanoclastiti oligoceniche 164 Bq/kg Th 140 Bq/kg U 1141 Bq/kg K Sienite della Balma 369 Bq/kg Th 336 Bq/kg U 1670 Sienite Bq/kg della K Balma rateo di dose 0,458 µgy/h

56 Media sperimentale del Rn sulle unità radiogeolitologiche Sovrapponendo le concentrazioni radon sperimentali alle nuove classi radiogeolitologiche si ottengono i valori medi di radon su tale suddivisione

57 Costruzione della mappa radon sulle unità amminisrative (comuni) Nelle unità amministrative si ottiene un valore di radon dalle medie sperimentali delle aree radiogeolitologiche che insistono sul territorio comunale. MA j = p k = 1 AL k AC AC j j ML Il modello supera in parte alcuni problemi legati alla variabilità antropogenica del radon che elaborazioni basate puramente sulla geolitologia non risolvono. Questo perché nel calcolo delle ML k per le unità radiogeolitologiche ci basiamo sempre su misure di concentrazione radon k

58 Mappa delle concentrazioni al piano terra In continua evoluzione con l aumentare dei dati

59 Geoportale Trova la concentrazione di gas radon nel tuo Comune Mappa radon interattiva Regione Piemonte (media piano terra comune per comune) aggiornata al 01/06/2018: Aprire il link seguente alla voce "Arpa Piemonte - Radiazioni ionizzanti - Medie radon comunali" e selezionare il tasto Viewer hp/tematiche/radioattivita

60 Attenzione: non attribuiamo eccessiva importanza alla mappatura.. E uno strumento che serve per orientarsi e, alle autorità, per pianificare interventi preventivi e informativi, ma dobbiamo ricordare che ogni edificio e chi lo vive è un mondo a sé stante. I livelli di radon sono influenzati da: Tipologia costruttiva Età del fabbricato Caratteristiche costruttive Materiali da costruzione Abitudini di vita Efficientamento energetico: una migliore efficienza energetica è spesso ottenuta a scapito del ricambio d aria Tutti fattori possono influenzare i livelli di radon anche in misura molto maggiore della collocazione geografica dell abitazione: nel dubbio, meglio fare una bella misura!!

61 Azioni di rimedio 61

62 Il radon non crea una contaminazione permanente: se elimino il radon scompare per decadimento anche la radioattività che esso stesso produce

63 In linea generale tutti i metodi più efficaci di bonifica sono basati su principi non distruttivi : Evitare l accumulo Impedire l ingresso

64 Rimedi passivi 64

65 Rimedi attivi 65

66 Rimedi attivi 66

67 Rimedi attivi 67

68 Per le azioni di rimedio si utilizzano strumenti di misura attivi che misurano in continuo le fluttuazioni del radon negli ambienti Camere a ionizzazione Strumentazione Camere a scintillazione silicio celle di Lucas 68

69 Esempi su abitazioni, luoghi di lavoro,scuole 69

70 CASO DI UN ABITAZIONE PRIVATA Concentrazioni radon 1126 Bq/m 3 (inverno) 289 Bq/m 3 (estate) Grande volumetria degli ambienti 70

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73 73

74 74

75 Radon in basement workplace march Concentration (Bq/m 3 ) / /3 2 12/ /3 7 13/ / /3 2 15/ /3 7 16/ / /3 2 18/ /3 7 19/3 21 Date (day/month) Time (hour) Concentrazione media asintotica di radon= Bq/m 3

76 L azione di rimedio Ventilatore: 250 W 220 V 50 Hz Flusso di aria immessa: m 3 /s Ricambio d aria: 1.08 h -1 76

77 remedial action: room's pressurisation 1500 Concentration (Bq/m 3 ) / /6 0 22/ /6 0 23/ /6 0 24/ /6 12 fan on 25/6 0 25/ /6 0 26/ /6 0 27/ /6 0 28/ /6 0 29/ /6 0 30/6 12 1/7 0 1/7 12 Date (day/month) Time (hour) Concentrazione Radon teorica con ventilazione forzata: 73 Bq/m 3 Porta chiusa Concentrazione Radon sperimentale: 16 Bq/m 3 77

78 Stesse condizioni di ventilazione invertendo il flusso d aria room's depressurisation Concentration (Bq/m 3 ) /7 16 outlet flux 29/7 11 inlet flux 0 26/7 0 27/7 0 28/7 0 29/7 0 30/7 0 Date (day/month) Time (hour) 78

79 79

80 Intervento proposto 80

81 Azioni di rimedio: Aspiratore per immissione di aria dall esterno Si rivela utile per ottimizzare il sistema e ridurre i costi la combinazione di: ventola timer variatore di velocità

82 La pompa aspirante ha una potenza di 47 W con flusso d aria massimo 285 m 3 /h

83 il radon proviene da una cabina di cablaggio elettrico (interrata) Rimedio: sigillatura canaline porta cavi

84 Ventola + riscaldatore 84

85 unità di ventilazione monostanza con ricupero di calore (es. scambiatore ceramico efficienza 90% - Portata 35 m 3 /h -Volume locale 170 m 3 )

86 Rimedio: il più economico 86

87 + in generale Qual è la strategia con miglior rapporto costi e benefici? La prevenzione: ad esempio inserendo negli strumenti urbanistici (piani regolatori, regolamenti edilizi ) la prescrizione di adottare semplici e economici accorgimenti preventivi (Raccomandazioni Piano Nazionale Radon)

88 GRAZIE PER L ATTENZIONE Ulteriori informazioni sul radon e sulle attività che ARPA Piemonte svolge (anche a favore di privati) le potete trovare al seguente indirizzo internet: CONTATTECI ALL INDIRIZZO radiazioni.ionizzanti@arpa.piemonte.it