La rilevazione del radon

Il radon diffonde nell'aria dal suolo e dall'acqua, raggiungendo le abitazioni attraverso fessure nelle cantine e nei seminterrati, ma può essere già presente nei materiali da costruzione;
mentre negli spazi aperti è diluito dalle correnti d'aria, in un ambiente chiuso può accumularsi e raggiungere alte concentrazioni, con conseguenze anche serie per la nostra salute.
Come rilevare la presenza di questo gas? Abbiamo dato uno sguardo, attraverso il web,
alle principali metodiche analitiche e a qualche suggerimento per la prevenzione.

Il radon è un gas nobile, radioattivo, volatile, incolore a temperatura ambiente, ma quando viene raffreddato sotto il punto di congelamento diventa fosforescente e addirittura rosso-arancio alla temperatura dell'aria liquida.
Si tratta del gas monoatomico più pesante conosciuto (la sua densità a 0° C è pari a 9,72 g/L, 8 volte più denso dell'acqua), è inerte e quindi non reagisce con l'aria, l'acqua, gli acidi, le basi e gli alogeni tranne il fluoro per formare il fluoruro di radon(II), RnF2, ma questo composto non è stato completamente caratterizzato [1, 2].
La tabella 1 fornisce informazioni sui radioisotopi del Radon, le masse, i tempi di dimezzamento, il modo di decadimento, lo spin nucleare e il momento magnetico nucleare.
Il Radon è prodotto dal decadimento radioattivo di tre nuclidi [5] e precisamente il torio 232, l'uranio 235 e l'uranio 238 (il più abbondante in natura): ognuno di questi elementi genera rispettivamente Rn220, Rn219 e Rn222; quest'ultimo, che ha un periodo di dimezzamento di 3,825 giorni ed emette particelle alfa da 5,48 MeV, viene isolato dal radio-226 (vedi tabella 2) secondo l'equazione [1], anche se potrebbe essere ottenuto come sottoprodotto della liquefazione dell'aria, in cui è presente in tracce:

226Ra Æ 222Rn + 4He Equazione 1

La sorgente principale del radon è costituita dall'uranio-238 che si trova in natura in rocce granitiche, sedimentarie e di origine vulcanica (lave, tufi e pozzolane) e in terreni di vario tipo, ma può essere presente anche nelle falde acquifere come gas disciolto.

Le vie dell'esposizione al radon
Il radon diffonde nell'aria dal suolo e dall'acqua, raggiungendo le abitazioni attraverso fessure e piccoli fori presenti nelle cantine e nei seminterrati (fig. 1), ma può essere già presente nei materiali da costruzione; mentre negli spazi aperti è diluito dalle correnti d'aria, in un ambiente chiuso può accumularsi e raggiungere alte concentrazioni.
La maggior parte del radon presente in una casa proviene dal suolo sul quale è stata edificata l'abitazione (terreni granitici e vulcanici) e in misura minore dai muri o dai rubinetti, se l'acqua contiene del radon disciolto. Questo gas, dal momento che la pressione all'interno di una casa è leggermente più bassa che all'esterno, tende a rimanere all'interno, qualora non si prendano precauzioni speciali.
La concentrazione totale di radon, che insieme ai prodotti del suo decadimento è la principale causa di esposizione alla radioattività naturale, dipende pertanto dal tipo di costruzione e dalla ventilazione, indipendentemente dal terreno e dalle condizioni meteorologiche.
I più alti valori di concentrazione di questo gas si rilevano tipicamente nei climi freddi e soprattutto durante i mesi invernali, quando la ventilazione è minima.
La necessità di effettuare misure di livelli di radon nelle abitazioni deriva dal fatto che sono noti i rischi di questo gas, che, dopo il tabacco, è la seconda causa di cancro ai polmoni, e l'effetto totale di tali esposizioni è di gran lunga superiore alla loro somma. Non è il radon di per sé ad essere nocivo, in quanto gas inerte, ma piuttosto i prodotti del suo decadimento, che sono metalli quali piombo, bismuto e polonio, chimicamente attivi e a o b emittenti. Le particelle alfa (nuclei di elio altamente veloci) sono particolarmente pericolose dal momento che possiedono un'elevata energia e che quindi possono danneggiare le cellule [6], rompendo in più punti la molecola di DNA.
L'EPA (l'Ente di Protezione Ambientale americano) consiglia di prendere provvedimenti se il livello di radon in un'abitazione si aggira sui 4 pCi/L (picocuries per litro) [7].
La prima regola di prevenzione riguarda i materiali e la zona su cui costruire un edificio, facendo riferimento a mappe di rischio, ovvero studi relativi alla distribuzione del gas radon sul territorio nazionale e/o regionale.
Alcune strategie di mitigazione della concentrazione di radon sono:
- Ventilazione (naturale e forzata);
- Depressurizzazione attiva: si modificano le condizioni di pressione con un drenaggio costituito da pietrame che consente la cattura del gas e con condotti d'aspirazione forzata;
- Suzione del sottosuolo: si effettua il drenaggio del terreno e il gas viene allontanato con un aspiratore;
- Tecnica della parete ventilata: si realizza con una presa d'aria esterna.

Tecniche di misura
La rilevazione della presenza di radon si esegue con due tipi di dispositivi: rivelatori passivi, costituiti da pellicole sensibili alla radiazione a e attivi, composti da un sensore Geiger sensibile alla radiazione a [8]. Questi ultimi sono più costosi, ma forniscono risultati più attendibili.
Nel convegno dal titolo "La valutazione del rischio radon: implicazioni sulla tutela della salute del lavoratore", tenutosi in occasione della manifestazione SICURTECH EXPO 2001, sono state presentate due relazioni che riguardano proprio le tecniche di misura della concentrazione del gas radon [9]. Il Dr. Colonnelli, fisico sanitario del Policlinico di Milano, nel suo intervento intitolato "Metodi e tecniche di rilevazione del radon" li distingue in base al tipo di campionamento e di misura come:
- Istantanei, che si basano sul campionamento istantaneo di una certa quantità d'aria;
- Continui, che effettuano in modo automatico e simultaneamente sia il campionamento sia la misura;
- A integrazione, in cui viene misurata l'esposizione da radon mediante speciali rivelatori.
I rivelatori che utilizzano metodi di monitoraggio sia istantaneo sia a flusso continuo sono i seguenti:
- camere a ionizzazione, dotate di un anodo centrale per la raccolta degli ioni prodotti dalle radiazioni;
- celle a scintillazione, la cui parete interna è ricoperta di solfuro di zinco, con cui gli atomi di radon interagiscono, producendo dall'urto fotoni determinati da un fotomoltiplicatore;
- metodo dei due filtri, basato sul conteggio dei prodotti di decadimento del radon raccolti su uno dei filtri, il primo dei quali serve a far entrare solo il gas radon.
I metodi ad integrazione della concentrazione media di radon sono metodi passivi che forniscono la possibilità di effettuare un gran numero di campionamenti ad un basso costo e si distinguono in base al tipo di rivelatore utilizzato (a carbone attivo, a termoluminescenza, ad elettrete e a tracce nucleari), posizionato nell'ambiente di misura per un periodo di tempo che dipende dalla sua sensibilità (da 3 a 7 giorni per i carboni attivi, a 80-120 giorni per il Cr-39).
Nella seconda presentazione dedicata alle tecniche di misura dal titolo "Metodo di rilevazione del radon con utilizzo dei Cr-39", la dr.ssa Valentina Ronago della divisione Istituto Sicurezza di Campoverde approfondisce il metodo basato sulla lettura di tracce generate da Cr-39.
Si tratta di un materiale, realizzato in sottili lastre, sensibili alle particelle alfa, con cui interagiscono causando un danno ai legami chimici (traccia latente), che viene successivamente amplificato con un trattamento chimico e/o elettrochimico per poter effettuare la lettura ottica.
Il tempo di esposizione medio è di circa 3 mesi.

BIBLIOGRAFIA

[1] http://www.webelements.com/webelements/elements/text/Rn/key.html
[2] http://www.webelements.com/webelements/elements/rext/Rn/chem.html
[3] http://www.webelements.com/webelements/elements/rext/Rn/radio.html
[4] http://www.atral.com/U238.html
[5] http://edilitaly.com/radon/radon.php3
[6] http://inferno.asap.um.maine.edu/physics/radiation/radon.htm
[7] http://www.beesinc.org/about/healrado.htm
[8] http://edilitaly.com/radon/misure.php3
[9] La valutazione del rischio radon: implicazioni sulla tutela della salute del lavoratore - Atti del Convegno - Sicurtech 2001 - Milano 15 Marzo 2001

#TAB. 1 - i radioisotopoi del radon

Isotopo Massa Tempo di Tipo di Spin nucleare Momento magnetico
dimezzamento decadimento nucleare nucleare

210Rn 209,98968 2,4 h EC, a 0
211Rn 210,99059 14,6 h EC, a 1/2 0,60
212Rn 211,99069 24 m a 0
213Rn 212,99387 0,025 s a 9/2
214Rn 213,99535 0,000027 s a 0 -0,020
215Rn 214,99873 0,0000023 s a 9/2
216Rn 216,00026 0,000045 s a
217Rn 217,00391 0,0006 s a 9/2
218Rn 218,00559 0,035 s a 0
219Rn 219,00948 3,96 s a 5/2
220Rn 220,01138 55,6 s a 0
221Rn 221,0156 25 m a, ß- 7/2
222Rn 222,017571 3,8235 g a 0

#TAB. 2 - SCHEMA DEL DECADIMENTO RADIOATTIVO DELL'URANIO-238 [4]

Nuclide Tempo di dimezzamento

Uranio-238
a Ø 4,5 x 109 anni
Torio-234
ß Ø 24,5 giorni
Protoattino-234
ß Ø 1,14 minuti
Uranio-234
ß Ø 2,33 x 105 anni
Torio-230
a Ø 8,3 x 104 anni
Radio-226
a Ø 1590 anni
Radon-222
a Ø 3,825 giorni
Polonio-218
a Ø 3,05 minuti
Piombo-214
ß Ø 26,8 minuti
Bismuto-214
ß Ø 19,7 minuti
Polonio-214
ß Ø 1,5 x 10-4 secondi
Piombo-210
a Ø 22 anni
Bismuto-210
a Ø 5 giorni
Polonio-210
a Ø 140 giorni
Piombo-206 stabile

(tabelle e formule di questo articolo sono pubblicate integralmente sulla rivista n.1 di gennaio/febbraio 2002)