Dpto. de Física, Universidad de Extremadura Medida de radón disuelto en aguas de manantiales, pozos y fuentes de Extremadura M. Galán López, A. Martín Sánchez y V. Gómez Escobar Dpto. de Física, Universidad de Extremadura

Objetivos: Analizar las concentraciones de radón disuelto en aguas subterráneas que emergen en fuentes, pozos, manantiales y balnearios. Empleo del radón como indicador de la presencia de otros radionulceidos naturales en el agua. Estudiar posibles correlaciones de las concentraciones de radón con: - variables físicas del agua (pH, temperatura) grado de extinción de la muestra (parámetro SQP(E)) - materiales del acuífero - presencia de otros radionucleidos (U, Ra) en el agua Estimación de la contribución a la dosis por inhalación del radón que emana del agua en el punto de recogida y por ingestión del radón disuelto.

Rn 222 Introducción Más pesado de los gases nobles Características químicas Soluble en compuestos orgánicos y en agua 3 isótopos: 222Rn, 220Rn (torón) y 219Rn(actinón) Características radiactivas Rn 222 Descendiente del 238U Elemento natural radiactivo, emisor a 222Rn 218Po 214Po (6,00 MeV) 3,11 min a (5, 49 MeV) 3,82 d ... 206Pb

¿Por qué radón? Radionúclido Energía a (MeV) Distancia en tejido (mm) 222Rn 5,49 41 218Po 6,00 48 214Po 7,69 71 aerosol 222Rn Órgano Espesor pared Pulmón [5 – 110] mm Aparato digestivo [3 – 20] mm Pared celular [5-10] mm 222Rn Alto riesgo de daño en las células por la acción de las partículas a Riesgos para la salud Inhalación: mayor probabilidad de desarrollar cáncer de pulmón Ingestión: mayor probabilidad de desarrollar cáncer de estómago

Procedimiento de medida Elementos: Equipo de medida: Quantulus 1220TM (Wallac Oy) 2 tipos de cócteles: RADONS® (Etrac Lab. Inc) RADONEX (fabricación propia) Viales: polietileno de 22 mL (Packard) Patrones de calibración: disolución de 226Ra (CIEMAT) Características del procedimiento: Tiempo de medida: 200 minutos Volumen de muestra: 10 mL Volumen de cóctel: 10 mL Ventajas para espectrometría a: Geometría 4 p Eficiencias de recuento cercanas al 100% Preparación de muestras muy simple y rápida Poco volumen de muestra Técnica de medida: Centelleo líquido 222Rn 218Po 214Po Cóctel de centello PSA Eficiencia (%) MDA (Bq L-1) RADONS 115 88  4 0.13 RADONEX 85 71  3 0.39

Características del método CÓCTEL AGUA Facilidad y rapidez en la preparación MDA = 0.1 BqL-1 Eficiencia > 80 % Fondo = 0.11  0.02 cpm Tiempo de recuento = 200 min Volumen = 10 mL Rendimiento del proceso Procesado de gran cantidad de muestras Muestreo “in situ”

Instrumentación Apantallamientos activo y pasivo Espectrómetro Quantulus 1220TM Apantallamientos activo y pasivo Dos analizadores multicanal programables Analizador de altura de pulsos (PSA)

Calibración y puesta a punto Elección del PSA PSA = 115

Calibración y puesta a punto Elección del tipo de vial Mejor resolución con los viales de polietileno

Calibración y puesta apunto Relación cóctel/muestra Mejor relación: 10/10 mL MDA = 0.13 BqL-1 Eficiencia > 80 % Fondo = 0.26  0.03 cpm Tiempo de recuento = 200 min Volumen = 10 mL Rendimiento del proceso

Calibración y puesta a punto Difusión del radón a través del vial Periodo de semidesintegración experimental: 3.72  0.11 days Teórico: 3.825  0.004 days (Browne,1986) La difusión del radon a través del vial, si la hay, es despreciable.

Calibración y puesta a punto Extinción

Calibración y puesta a punto Interferencias con otros radionúclidos

Calibración y puesta a punto Validación

Aplicación Leyenda puntos de muestreo: fuentes pozos manantiales

Ficha de muestras

Cálculos de las concentraciones de actividad de 222Rn CPMmedida = cuentas por minuto de la muestra en la ventana de recuento CPMfondo = cuentas por minuto del fondo en la venta de recuento l = constante de desintegración del radón t1 = recogida de la muestra t2 = final de la medida V = volumen de muestra (10 mL) e = eficiencia total Estudio estadístico de los datos Representación de las concentraciones de actividad de todas las muestras Representación de rangos de actividad del total de las muestras Representación de histogramas por modo de afloramiento (fuentes, pozos, manantiales y balnearios) Comportamiento de tipo lognormal

Concentraciones de actividad de todas las muestras analizadas Rango de valores: [0,2 – 1200] BqL-1

Histogramas de concentración de actividad Todas las muestras Fuentes Media aritmética: 98 Bq L-1 Media geométrica: 30 Bq L-1 Media aritmética: 105 Bq L-1 Media geométrica: 37 Bq L-1 Pozos Manantiales y balnearios Media aritmética: 71 Bq L-1 Media geométrica: 15 Bq L-1

Estudio Hidrogeológico rocas metamórficas granitos pizarras cuarcitas material detrítico areniscas Leyenda hidrogeológica: Leyenda puntos de muestreo: fuentes pozos manantiales

EURATOM > 33 % Granitos Cuarcitas Pizarras M. Detrítico R. Metamor. [0-25] Bq / L [50-100] Bq / L [150-200] Bq / L [250-300] Bq / L [350-400] Bq / L [450-500] Bq / L Granitos Cuarcitas R. Metamor. Areniscas Pizarras M. Detrítico 5 10 15 20 25 30 35 40 EURATOM > 33 % Se reproduce el comportamiento de tipo lognormal

Estimación de la dosis Dosis por inhalación b) Dosis por ingestión Suposiciones: La deposición del 222Rn y sus hijos de corta vida se producen en la zona bronquial Se produce irradiación del tejido del pulmón (células basales) Rango de recorrido de las partículas a en tejido es aproximadamente de 50 mm Las paredes del pulmón tienen un espesor desde la viscosa hasta las células basales de 15 a 110 mm El espesor de las células basales es de 5 a 10 mm Método propuesto por CRAWFORD-BROWN y COTHERN (87) posteriormente modificado por BARNETT y McKLVEEN (92) b) Dosis por ingestión Inconvenientes: Muy pocos modelos propuestos en la bibliografía No existen, internacionalmente, factores de conversión aceptados para la dosis efectiva compormetida - UNSCEAR, 93 10-8 Sv Bq-1 - NRC, 98 0.3810-8 Sv Bq -1

Rangos de concentración (Bq L-1) Tipo de muestra Rangos de concentración (Bq L-1) Rango de dosis por inhalación (mSv a-1) Rango de dosis efectiva comprometida (mSv a-1) Fuentes [0,2 – 555] [210-3 - 6,1] [5 10-4 - 1,5] Pozos [0,2-1200] [2 10-3 - 13] [4 10-4 - 3,3] Manantiales [0,3 -553] [3 10-3 - 6,9] [8 10-4 - 1,5] Balnearios [11 - 465] [0,1 - 5,1] [3 10-2 –1,3] Dosis media en España: 3,5 m Sv a-1 34% 2,90% 13,60% 10,10% 8,70% 0,30% 30,40% Radón y descendientes Torón y descendientes Radiación externa Rayos cósmicos Radiación interna (rayos g del 40K) Usos médicos Otros (residuos nucleares, lluvia...) Fuente, CSN

Conclusiones  Aplicación satisfactoria del método a muestras ambientales, todas las concentraciones son superiores a la MDA. Rangos de concentración entre 0.2 Bq L-1 y 1200Bq L-1  Procedimiento de medida rápido y sin preparación de muestras tediosa.  El cálculo de las concentraciones de actividad de las muestras analizadas revela un comportamiento de tipo lognormal. Se reproduce en el tipo de afloramiento.  El estudio hidrogeológico reveló una fuerte correlación con el tipo de material del acuífero. Granitos > Cuarcitas > R. Metamórficas > Areniscas > Pizarras > Material Detrítico  La continuación de la investigación permitirá la obtención de un mapa de riesgo para el 222Rn en Extremadura que podrá ser comparado con el Mapa de Radiación Natural en la región.  El análisis de otros radionúclidos disueltos en el agua de puntos de muestreo con concentraciones superiores a los 500 Bq L-1 se están analizando en este momento.

Agradecimientos: Consejo de Seguridad Nuclear, proyecto (SRA/646/2003/640.00)