LA RADIOATTIVITÀ NELLE ROCCE DELLA REGIONE EMILIA-ROMAGNA Laura Tositti Prof. Ass. in Chimica dell ambiente e beni culturali laura.tositti@unibo.it Dip. Chimica G. Ciamician Univ. Bologna LA CARATTERIZZAZIONE DELLE AREE A DIFFERENTE RISCHIO RADON Bologna, 31 ottobre 2007 1
L EMISSIONE DI RADON IN ATMOSFERA, INDOOR/OUTDOOR, DIPENDE IN PRIMO LUOGO DAL LIVELLO DI CONCENTRAZIONE DEI SUOI PRECURSORI NEI MATERIALI CROSTALI E NEI LORO DERIVATI (e.g.materiali DA COSTRUZIONE) RADON POTENTIAL SPETTROMETRIA GAMMA L Unità di Roccia, rappresentata cartograficamente come un area, è un corpo roccioso tridimensionale omogeneo, con una determinata estensione superficiale ed in profondità; è CAMPIONI RAPPRESENTATIVI DELLA GEOLOGIA REGIONALE IN TERMINI DI individuata essenzialmente in base alla litologia ed alla geometria (spessore) e spesso è delimitata da elementi tettonici importanti (faglie), ma è definita anche da tutte le altre caratteristiche dell ammasso roccioso: UNITA contenuto DI ROCCIA di elementi radioattivi (in particolare 226Ra), fratturazione, porosità, permeabilità e caratteristiche (ca.30 PRELIEVI) idrogeologiche (APAT, 2000) ANALISI CAMPIONI SUDDIVISE TRA IL LAB. UNIBO ED IL LAB. ARPA-PC 2
SU COSA SI BASA IL CONCETTO DI RADON POTENTIAL Radon Potential mapping per mezzo di: NORM mapping Mappe geofisiche (faglie e fratture) Dati aeroradiometrici Permeabilità e radon interstiziale nei suoli Radon indoor 3
GEOFISICA DEL RADON U.S. Geological Survey - The Geology of Radon 4
ANALISI DEI GAMMA EMETTITORI NEI CAMPIONI DESCRITTI PRECEDENTEMENTE (cfr. L.Martelli) ANALISI NON DISTRUTTIVA TEMPI DI CONTEGGIO LUNGHI, ALMENO 1 GIORNO RADIONUCLIDI: famiglie Uranio-238, Uranio-235, Torio-232, e del primordiale Potassio-40 L analisi delle componenti spettrali della radioattività (NORM) non è mai un processo banale : naturale Catene di decadimento Equilibrio secolare Multipletti Autoassorbimento 5
DIFFICOLTA SPETTRALI NELLA MISURA DELLE NORM (NATURALLY OCCURRING RADIOACTIVE MATERIALS) I NUMERI OBLIQUI SONO LE ENERGIE DI EMISSIONE DEI FOTONI GAMMA CARATTERISTICI IN kev 6
ALCUNI COMMENTI L insieme dei dati radiometrici in rocce e suoli sono ampiamente utilizzate internazionalmente in campo ambientale sia per individuare le fingerprint geochimiche (origine ignea, metamorfica, sedimentaria) che per tracciare eventuali alterazioni suoli (fallout radioattivo o miscelazione con materiale di diversa origine) Il lavoro sperimentale, condotto su base volontaria, è da considerarsi a rigore puramente indicativo, anche se sufficiente per lo scopo di questo gruppo di lavoro (con i mezzi adeguati, sarebbe meglio effettuare campagne in the field per aumentare la densità dei punti) 7
RADIONUCLIDI PRIMORDIALI (Ubiquitari ) Nuclide Symbol Half-life Natural Activity Uranium 235 235 U 7.04 x 10 8 yr 0.72% of all natural uranium Uranium 238 238 U 4.47 x 10 9 yr Thorium 232 232 Th 1.41 x 10 10 yr Radium 226 226 Ra 1.60 x 10 3 yr Radon 222 222 Rn 3.82 days Potassium 40 99.2745% of all natural uranium; 0.5 to 4.7 ppm total uranium in the common rock types 1.6 to 20 ppm in the common rock types with a crustal average of 10.7 ppm 0.42 pci/g (16 Bq/kg) in limestone and 1.3 pci/g (48 Bq/kg) in igneous rock Noble Gas; annual average air concentrations range in the US from 0.016 pci/l (0.6 Bq/m 3 ) to 0.75 pci/l (28 Bq/m 3 ) 40 K 1.28 x 10 9 yr soil - 1-30 pci/g (0.037-1.1 Bq/g) 8
A RIGORE L INTERPRETAZIONE DEI LIVELLI DI RADON INDOOR DOVREBBERO TENER CONTO DELLA RADIOATTIVITA INTRINSECA AI MATERIALI DA COSTRUZIONE Estimates of concentrations of uranium, thorium and potassium in building materials (NCRP 94, 1987) Material Uranium Thorium Potassium ppm mbq/g (pci/g) ppm mbq/g (pci/g) ppm mbq/g (pci/g) Granito 4.7 63 (1.7) 2 8 (0.22) 4.0 1184 (32) Arenaria 0.45 6 (0.2) 1.7 7 (0.19) 1.4 414 (11.2) Cemento 3.4 46 (1.2) 5.1 21 (0.57) 0.8 237 (6.4) Calcare cementizio 2.3 31 (0.8) 2.1 8.5 (0.23) 0.3 89 (2.4) Arenaria cementizia 0.8 11 (0.3) 2.1 8.5 (0.23) 1.3 385 (10.4) Cartongesso 1.0 14 (0.4) 3 12 (0.32) 0.3 89 (2.4) Gesso (sottoprodotto) 13.7 186 (5.0) 16.1 66 (1.78) 0.02 5.9 (0.2) Gesso Naturale 1.1 15 (0.4) 1.8 7.4 (0.2) 0.5 148 (4) Legno - - - - 11.3 3330 (90) Mattoni in argilla 8.2 111 (3) 10.8 44 (1.2) 2.3 666 (18) 9
Concentrazioni di radionuclidi in alcuni campioni di ossidiana di LIPARI Campioni Bi-214 Bq/kg Pb-214 Bq/kg U ppm Bi-212 Bq/kg Th ppm K-40 Bq/Kg Lip 261 145 ± 7 131 ± 6 10 152 ± 7 37 1219 ± 63 Lip 268 155 ± 7 143 ± 7 11 165 ± 8 41 1429 ± 69 Lip269 139 ± 7 134 ± 6 10 160 ± 7 39 1424 ± 73 Lip R.R 176 190 15 219 54 1497 DATI PRODOTTI C/O LAB. RADIOCHIMICA AMBIENTALE, UNIBO, IN COLL. COL DIP. DI Scienze geologico-ambientali di UNIBO 10
Media (msv y -1 ) Range Radiazione cosmica totale 0.39 0.3 1 Radiazione Terrestre outdoor 0.07 0.3 0.6 2.4 Radiazione Terrestre indoor 0.41 0.3 0.6 Radon 1.26 0.2 10 Dati sperimentali Lipari (msv y -1 ) Alimentazione (radionuclidi 40 K, U, Th naturalmente presenti nel cibo) Esposizione media complessiva 0.29 1 10 2.4 (mondiale) 3.4 (Italia) 1 10 DATI PRODOTTI C/O LAB. RADIOCHIMICA AMBIENTALE, UNIBO, IN COLL. COL DIP. DI Scienze geologico-ambientali di UNIBO 11
CONCLUSIONI I DATI DI RADIOATTIVITA NATURALE RILEVATI SPERIMENTALMENTE CON- FERMANO LE ATTESE, OSSIA DATA LA NATURA PREVALENTEMENTE SEDI- MENTARIA DELLE ROCCE, I LIVELLI SONO MEDIAMENTE E TIPICAMENTE BASSI. QUESTO DATO è SOSTANZIALMENTE IN ACCORDO CON I LIVELLI MEDI DI RADON RILEVATI, A MENO DI ANOMALIE PUNTUALI LEGATE ESSENZIALMENTE A DISCONTINUITA STRUTTURALI FAVORELI ALLA MIGRA- ZIONE/ACCUMULO PRE- FERENZIALI DEL GAS RADIOATTIVO 12
TIPICI SPETTRI GAMMA DI RADIONUCLIDI NATURALI 13