Universidad Nacional del Centro del Perú
Unidad de Posgrado de la Facultad de Ingeniería Química
Evaluación de la concentración de radón 222 para la formulación de un plan de acción en Huancayo
metropolitano
Chavarria Márquez, Esmila Yeime
Huancayo 2020
Esta obra está bajo licencia https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Repositorio Institucional - UNCP
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
ESCUELA DE POSGRADO
UNIDAD DE POSGRADO DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
TESIS
PRESENTADA POR:
ESMILA YEIME CHAVARRÍA MÁRQUEZ
PARA OPTAR AL GRADO ACADÉMICO DE:
DOCTORA EN INGENIERÍA QUÍMICA Y AMBIENTAL
JUNÍN – PERÚ
2020
EVALUACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE RADÓN 222 PARA LA FORMULACIÓN DE UN PLAN DE ACCIÓN EN HUANCAYO
METROPOLITANO
i
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
ESCUELA DE POSGRADO
UNIDAD DE POSGRADO DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
TESIS
EVALUACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE RADÓN 222 PARA LA FORMULACIÓN DE UN PLAN DE ACCIÓN EN HUANCAYO
METROPOLITANO
PRESENTADA POR:
ESMILA YEIME CHAVARRIA MÁRQUEZ
PARA OPTAR AL GRADO ACADÉMICO DE:
DOCTORA EN INGENIERÍA QUÍMICA Y AMBIENTAL
JUNÍN – PERÚ
2020
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
UNIDAD DE POSGRADO
ACTA DE SUSTENTACIÓN DE TESIS PARA OPTAR AL GRADO DE DOCTORADO EN INGENIERÍA QUÍMICA Y AMBIENTAL
MAESTRA: CHAVARRIA MARQUEZ, ESMILA YEIME.
Siendo las doce horas del día domingo trece del mes de setiembre del año dos mil veinte, en la sala virtual de la plataforma G SUITE de la Unidad de Posgrado de la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad Nacional del Centro del Perú; con la presencia del jurado de Sustentación de Tesis, conformado por los catedráticos:
PRESIDENTE : Dr. Elías A. SANABRIA PÉREZ.
SECRETARIO : Dr. Orlando A. VILCA MORENO
ASESOR : Dr. Venancio S. NAVARRO RODRÍGUEZ.
VOCAL (01) : Dr. Venancio S. NAVARRO RODRÍGUEZ.
VOCAL (02) : Dr. Iván L. OSORIO LÓPEZ.
VOCAL (03) : Dr. Pascual V. GUEVARA YANQUI.
Se reunieron para la sustentación virtual, oral y pública de la Tesis para optar el grado Académico de Doctora en Ingeniería Química y Ambiental, de la Maestra CHAVARRIA MARQUEZ, ESMILA YEIME.
Después de darse lectura al Expediente N° 08030, en el que consta el cumplimiento de todas las disposiciones reglamentarias, los señores miembros del jurado, recepcionaron la Tesis titulada:
“EVALUACION DE LA CONCENTRACION DE RADON 222 PARA LA FORMULACIÓN DE UN PLAN DE ACCIÓN EN HUANCAYO METROPOLITANO”
Y formuladas las preguntas, estas fueron defendidas y absueltas por el graduando.
Acto seguido el jurado procedió a la votación, el que dio como resultado el siguiente calificativo:
Vocal (01) :..
16 (Bueno)
...Vocal (02) :..
16 (Bueno)
...Vocal (03) :..
16 (Bueno)
...PROMEDIO:...
16 (Bueno)
....Siendo las... 13:30...horas, se dio por concluido el acto de sustentación, firmando al pie los presentes.
Dr. Elías A. SANABRIA PÉREZ Presidente
Dr. Orlando Alfredo VILCA MORENO Dr. Venancio S. NAVARRO RODRÍGUEZ
Secretario (Vocal 1)
Dr. Iván L. OSORIO LÓPEZ Dr. Pascual V. GUEVARA YANQUI
(Vocal 2) (Vocal 3)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ ESCUELA DE POSGRADO
UNIDAD DE POSGRADO DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
TESIS
PRESENTADA POR:
ESMILA YEIME CHAVARRIA MARQUEZ PARA OPTAR AL GRADO ACADÉMICO DE:
DOCTORA EN INGENIERÍA QUÍMICA Y AMBIENTAL
APROBADA POR EL JURADO SIGUIENTE:
PRESIDENTE:
________________________
Dr. Elías Adrián Sanabria Pérez SECRETARIO:
Dr. Orlando Alfredo Vilca Moreno PRIMER MIEMBRO:
_______________________________
Dr. Venancio Navarro Rodríguez SEGUNDO MIEMBRO:
_______________________________
Dr. Iván Luis Osorio López TERCER MIEMBRO:
_______________________________
Dr. Pascual V. Guevara Yanqui ASESOR DE TESIS:
________________________________
Dr. Venancio Navarro Rodríguez
Huancayo, 13 de Setiembre de 2020
EVALUACION DE LA CONCENTRACION DE RADON 222 PARA LA FORMULACIÓN DE UN PLAN DE ACCIÓN EN
HUANCAYO METROPOLITANO
________________________
DEDICATORIA
Al ofrecerme como voluntario con amor y altruismo, quiero
ofrecerlo a todos, independientemente de su raza, religión,
género, condición política y social. Respeta la vida y
promueve la oportunidad que tengo para dar y aprender. Hago
todo con las mejores intenciones, trabajando con
transparencia, respeto y humildad, sin obligar a los demás a
creer en lo que creo, ofreciéndolo desde el fondo de mi
corazón.
AGRADECIMIENTO
A Dios por permitir llegar a cumplir esta meta y a mis familiares por su apoyo incondicional.
INDICE
DEDICATORIA ... ii
AGRADECIMIENTO ... iii
INDICE ... iv
1 ÍNDICE DE TABLAS ... vi
2 ÍNDICE DE FIGURAS ... vii
RESUMEN ... 8
ABSTRACT ... 9
INTRODUCCIÓN ... 10
CAPÍTULO I ... 11
MARCO TEORICO ... 11
1.1. Antecedentes o marco referencial ... 11
1.2. Bases teóricas y conceptuales ... 14
1.2.1. Radón ... 14
1.2.2. Radiactividad ... 17
1.2.5. Comportamiento del radón en el suelo ... 23
1.2.6. Decaimiento de Radón 222... 27
1.2.7. Emanación del radón ... 32
1.2.7.1. Principales procesos de emanación ... 32
1.2.7.2. Factores que favorecen la emanación ... 33
1.2.7.3. Transporte de radón ... 33
1.2.7.4. Fuentes naturales de emanación... 34
1.2.8. Impacto del gas radón en la salud ... 34
1.2.9. Instrumentos de medición ... 35
1.2.9.1. Instrumentos Pasivos ... 35
1.2.9.2. Instrumentos Activos ... 36
1.2.10. Pruebas de detección ... 36
1.2.11. Medidas para contrarrestar la emanación del radón ... 36
1.2.12. Exposición a radón ambiental y su contribución a la dosis total de los seres vivos y los humanos. ... 37
1.3. Definición de términos básicos ... 41
1.4. Hipótesis de investigación ... 42
1.4.1. Hipótesis General ... 42
1.4.2. Hipótesis Específicas ... 42
1.5. Operacionalización de las variables ... 43
CAPITULO II ... 44
DISEÑO METODOLÓGICO ... 44
2.1. Tipo y nivel de investigación ... 44
2.1.1 Tipo de investigación... 44
2.1.2 Nivel de investigación ... 44
2.2. Métodos de investigación ... 44
2.3. Diseño de la Investigación ... 45
2.4. Población y muestra. ... 45
2.4.1 Población………45
2.4.2 Muestra. ... 45
2.5. Técnicas e instrumentos de recopilación de datos ... 46
2.6. Técnicas de procesamiento de datos. ... 46
CAPÍTULO III ... 47
ANALISIS Y DISCUSION DE RESULTADOS ... ¡Error! Marcador no definido. 3.1 Presentación, análisis e interpretación de los datos ... 47
3.1.1 Concentraciones de Radón 222 con velocidad del viento en Huancayo Metropolitano ... 47
3.1.2 Concentraciones de Radón 222 en Huancayo Metropolitana ... 53
3.1.3 Concentraciones de radón promedio en viviendas de Huancayo metropolitana 59 3.1.4 Concentración de radón 222 en diferentes horarios en el aire ... 61
3.1.5 Concentración de radón 222 con la variación de velocidad del aire ... 63
3.1.6 Evaluación del cumplimiento de los límites máximos permisibles de la concentración de radón 222 ... 64
3.1.7 Plan de acción para mitigar las elevadas concentraciones de radón 222 ... 66
3.1.8 Contrastación de hipótesis ... 72
3.1.8.1 Primera Hipótesis Específica ... 74
3.1.8.2 Segunda Hipótesis Específica ... 75
CONCLUCIONES ... 77
RECOMENDACIONES ... 78
REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍA ... 79
ANEXOS………..84
vi
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Propiedades del radón... 15
Tabla 2. Periodos de semidesintegración de elementos radiactivos ... 21
Tabla 3. Energía liberada en el decaimiento. ... 28
Tabla 4. Concentraciones de radón en vivienda de Jr. Cajamarca y Av. Real ... 48
Tabla 5 Concentraciones de radón en vivienda de Av. Giráldez (Universidad Roosevelt) 49 Tabla 6 Concentraciones de radón en vivienda de Av. Calmell del Solar (UPLA) ... 50
Tabla 7 Concentraciones de radón en vivienda de Av. San Carlos y C. San Fernando ... 51
Tabla 8 Concentraciones de radón en vivienda de Cerrito de la Libertad ... 52
Tabla 9 Concentraciones de radón en vivienda de Jr. Cajamarca y Av. Real ... 54
Tabla 10 Concentraciones de radón en vivienda de Av. Giráldez (Universidad Roosevelt) ... 55
Tabla 11 Concentraciones de radón en vivienda de Av. Calmell del Solar (UPLA) ... 56
Tabla 12 Concentraciones de radón en vivienda de Av. San Carlos y Calle San Fernando 57 Tabla 13 Concentraciones de radón en vivienda del Cerrito de la Libertad ... 58
Tabla 14. Promedio de concentraciones de radón medidos en presencia de corriente de aire ... 59
Tabla 15 . Promedio de las velocidades de aire en cada punto de muestreo ... 60
Tabla 16. Promedio de las concentraciones de radón en un ambiente cerrado ... 61
Tabla 17. Información del factor y nivel ... 74
Tabla 18. Varianza de un solo factor ... 74
Tabla 19. Comparaciones de parejas de Fisher ... 75
Tabla 20. Valor T y valor p de la prueba de T ... 76
NDICE DE FIGURAS
Figura 1. Contribución de las fuentes de exposición de origen natural y artificial a la dosis
recibida por la población ... 18
Figura 2. Desintegración radiactiva ... 19
Figura 3. Partículas alfa ... 19
Figura 4. Partículas beta ... 20
Figura 5. Poder de penetración de los rayos ... 22
Figura 6. Comportamiento del radón en el suelo... 24
Figura 7. Porosidad y fracturación del suelo ... 24
Figura 8. Permeabilidad del suelo ... 25
Figura 9. Comportamiento del radón en día lluvioso y soleado ... 26
Figura 10. Vías de entrada de radón ... 27
Figura 11Cadena natural de decaimiento del uranio (238U). ... 29
Figura 12. Cadena de decaimiento natural del uranio (235U). ... 30
Figura 13. Cadena de decaimiento natural del torio (232Th). ... 31
Figura 14. Sinergia consumo tabaco (G & Espinosa, 2016) ... 38
Figura 15. Fuentes de radiación natural... 39
Figura 16. Equilibrio radioactivo de radón-222 y cadena de sus hijos... 40
Figura 17. Concentraciones de radón en diferentes horarios en presencia de corriente de aire ... 62
Figura 18. Comportamiento del radón en presencia de corriente de aire durante 4 horas .. 63
Figura 19. Comportamiento del radón con las variables atmosféricas en ausencia de ventilación. ... 64
Figura 20. Concentraciones de radón en ambiente abierto Vs LMP (IPEN) ... 65
Figura 21. Concentraciones de radón en ambiente cerrado Vs LMP (IPEN) ... 65
Figura 22. Despresurización activa del suelo para el control del radón en nuevas construcciones ... 68
Figura 23. Despresurización pasiva del suelo para el control del radón en nuevas construcciones. ... 69
Figura 24. Ejemplo de instalaciones de barreras ... 71
Figura 25. Prueba de normalidad de Rn-222 en corriente de aire. ... 73
Figura 26. Prueba de normalidad de Rn-222 en ausencia de corriente de aire... 73
RESUMEN
Este estudio evaluó las concentraciones de radón-222; en Huancayo Metropolitano, teniendo en cuenta las siguientes calles y centros (Jr. Cajamarca y Av. Real, Av. Giráldez (Universidad Roosevelt), Avenida Calmell del Solar (UPLA), Avenida San Carlos y Calle San Fernando y Cerrito de la Libertad), se evaluó las concentraciones de gas Radón 222 existentes en diferentes horarios de muestreo teniendo en cuenta la velocidad del aire en la viviendas de Huancayo Metropolitano, también se evaluó y determinó el acatamiento de los límites máximos permisibles de la concentración de radón 222 como indicador de contaminación del aire, y se propuso un plan de acción con la finalidad de disminuir los efectos de este gas sobre los habitantes de Huancayo metropolitano ya que este gas es el segundo causante de cáncer a los pulmones después del tabaco según la OMS. Para este estudio se utilizó un equipo llamado RadonEye modelo RD200. En general Así mismo en presencia de aire (ventilación), destaca a la vivienda 2 de la Av. San Carlos, vivienda 1 y vivienda 2 del Cerrito de la Libertad como unas de las viviendas con mayor concentración de radón de 2,944 pCi/L, 2,798 pCi/L, 2,924 pCi/L, respectivamente, esto se debe a la naturaleza geológica de la zona, rica en rocas graníticas, la cual se señala la presencia de estas rocas en la investigación de (Mégard F., 2017). Las concentraciones más bajas fueron de 0,545 pCi/L en la vivienda 1 de la Av. Calmell del Solar y en la vivienda 2 de 0,695 pCi/L, también se registró concentraciones bajas en las viviendas 1 y 2 en la Av. Giráldez de 0,616 pCi/L y de 0,654 pCi/L. sin embargo, las concentraciones de radón 222 en ausencia de corriente de aire a las 05:00 p.m., 06:00 p.m., 08:00 p.m., 10:00 p.m., respectivamente, y para el mismo lugar fueron como máximos de 7,08 pCi/L, 7,40 pCi/L, 7,23 pCi/L, 7,69 pCi/L. se pudo observar que la relación entre el nivel de radón en ambiente cerrado y ambiente abierto es alta en cada punto de muestreo.
ABSTRACT
This study evaluated radon-222 concentrations; in Huancayo Metropolitano, taking into account the following streets and centers (Jr. Cajamarca and Av. Real, Av. Giráldez (Roosevelt University), Av. Calmell del Solar (UPLA), Av. San Carlos and Calle San Fernando and Cerrito de la Libertad), the Radon 222 gas concentrations existing at different sampling times were evaluated taking into account the air speed in the Huancayo Metropolitano dwellings, and compliance with the maximum permissible limits of the radon 222 concentration was also evaluated and determined as indicator of air pollution, and an action plan was proposed in order to reduce the effects of this gas on the inhabitants of metropolitan Huancayo since this gas is the second cause of lung cancer after tobacco according to the WHO. For this study, a device called RadonEye model RD200 was used.
In general, also in the presence of air (ventilation), dwelling 2 on Av. San Carlos stands out, dwelling 1 and dwelling 2 of Cerrito de la Libertad as one of the dwellings with the highest radon concentration of 2,944 pCi / L, 2,798 pCi / L, 2,924 pCi / L, respectively, this is due to the geological nature of the area, rich in granite rocks, which indicates the presence of these rocks in the investigation of (Mégard F., 2017). The lowest concentrations were 0.545 pCi / L in dwelling 1 of Av. Calmell del Solar and in dwelling 2 of 0.695 pCi / L, low concentrations were also registered in dwellings 1 and 2 in Av. Giráldez of 0.616 pCi / L and 0.654 pCi / L. however, the concentrations of radon 222 in the absence of air flow at 05:00 pm, 06:00 pm, 08:00 pm, 10:00 pm, respectively, and for the same place were a maximum of 7.08 pCi / L, 7.40 pCi / L, 7.23 pCi / L, 7.69 pCi / L. It was observed that the relationship between the radon level in closed environment and open environment is high at each sampling point.
INTRODUCCIÓN
El radón (Rn-222) es un gas radiactivo incoloro, inodoro e insípido que proviene de la descomposición radiactiva natural del uranio que está presente de forma natural en suelos y rocas, especialmente granito. Emerge fácilmente del suelo y se eleva entre sus poros hasta llegar a la superficie, donde se eleva al aire y se descompone, emitiendo una serie de partículas radiactivas. (Quindós Poncela, 2019). El radón es la segunda causa principal de cáncer de pulmón detrás del tabaquismo y la causa principal de cáncer de pulmón entre las personas que nunca han fumado. En nuestro país son muy pocos los estudios que se realizan al respecto por falta de interés. Los estudios más recientes con respecto a las concentraciones de radón-222 fueron desarrollados en la ciudad de Lima en una tesis de doctorado. En general, faltan datos sobre la exposición al radón en las viviendas sobre el suelo, especialmente en Huancayo. Este estudio busca proporcionar información sobre el grado de exposición al radón en una muestra de las viviendas de Huancayo metropolitano. El objetivo principal de este estudio fue evaluar las concentraciones de gas radón 222 existentes en diferentes horarios de muestreo y la velocidad del aire en las viviendas de Huancayo Metropolitano y como un objetivo secundario fue determinar la concentración de radón 222 a diferentes horarios del día en el aire de Huancayo Metropolitano. Si bien la intensidad de la fuente de radón puede variar simultáneamente entre las viviendas con ventilación y las viviendas sin tomar en cuenta la ventilación de un mismo sector, se plantea la hipótesis de que las condiciones geográficas espaciales del potencial de radón para un lugar determinado en Huancayo Metropolitano pueden ser lo suficientemente fuertes como para producir variaciones entre las concentraciones de radón. El presente estudio de investigación está constituido por los siguientes capítulos. En el Capítulo I se hace referencia a los antecedentes de investigación, marco teórico, hipótesis, en el Capítulo II contiene el diseño metodológico, en el Capítulo III se encuentra los resultados de la investigación, conclusiones y las recomendaciones donde se describe las posibles soluciones respecto a la emanación del gas radón 222.
CAPÍTULO I MARCO TEORICO
1.1. Antecedentes o marco referencial
Marco Antonio Reyna Carranza y Gustavo López Badilla (2002) en su artículo
“Estudio del efecto del radón en los casos de muerte por cáncer pulmonar en la población de Mexicali, Baja California, México” publicado como artículo en la revista mexicana de ingeniería biomédica. El objetivo del estudio fue determinar la presencia de gas radón en la ciudad de Mexicali y determinar sus concentraciones.
Además de investigar los efectos de este gas como causa de cáncer de pulmón registrados en la ciudad, se ubicará geográficamente la concentración de radón en la ciudad y se informará a las autoridades y a la población de diversas formas sobre los riesgos para la salud en caso de estar expuestos a este gas.
La metodología utilizada consistió en detectar las viviendas donde se registró una muerte por cáncer de pulmón. Se seleccionaron 50 de estas viviendas y se colocó un detector de partículas alfa en cada una de ellas para registrar los niveles de radón en el aire interior. Se seleccionaron otras 50 casas, donde no había habido muertos, y también se colocó un detector en cada una de ellas. La conclusión más relevante del estudio es que se estima que de cinco viviendas, al menos una supera los niveles permitidos de radón (i.e., niveles por arriba de 4 pCi/l). En todos los experimentos de este análisis, las siguientes observaciones tienen algo en común: a) El número de
muertes entre las mujeres siempre ha sido mayor que entre los hombres para cada uno de los grupos de casas analizados y en todos los experimentos. b) El número de muertos siempre ha sido mayor en los asentamientos sin adoquines que en los asentamientos con adoquines. Aquí, el número de muertes entre las mujeres también fue mayor que entre los hombres. c) Los niveles de radón en todos los grupos de viviendas ubicadas en vecindarios sin pavimentar mostraron diferencias significativas que van desde 9.2% a 122.2% en comparación con viviendas ubicadas en vecindarios pavimentados. La razón por la que el número de muertes es mayor en las mujeres que en los hombres podría deberse a que son ellas las que permanecen en el interior por períodos más largos para hacer las tareas del hogar. Tiene sentido pensar que, aunque los niveles de radón están por debajo del estándar de seguridad, debido a que hay una gran contaminación de partículas en el aire en los hogares en vecindarios sin pavimentar, una gran cantidad de partículas. los respiradores podrían estar contaminados por radón, lo que explicaría, como primera aproximación, que el número de muertes es mayor en los vecindarios sin pavimentar.
Las concentraciones de los niveles de radón en el aire exterior, el aire interior, la porosidad del suelo e incluso en el agua pueden variar extensamente. De hecho, el hecho de que los niveles de radón sean bajos fuera de una casa no significa que también sean bajos dentro de una casa. Además, se encontraron habitaciones en las que las concentraciones de radón dentro de la casa son de tres a cuatro veces más altas que en el exterior.
Aina Noverques Medina (2016), en su investigación “Desarrollo de metodologías para la realización de mediciones de exhalación de radón-222”. Investigación para optar el grado de master en ingeniería química en la Universidad Politécnica de Valencia. El objetivo principal fue el desarrollo de diversas metodologías para la medición de exhalación de Radón 222 con el fin de definir el procedimiento y condiciones de aplicación de cada una de las técnicas ante la entrada en vigor de la Directiva 2013/50/EURATOM que deberá ser incorporada antes de febrero de 2018 a la normativa española, a partir de todos los resultados obtenidos se ofrecerán propuestas de mejora de las técnicas empleadas para proyectos futuros del Departamento de Ingeniería Química y Nuclear. La metodología empleada para la ejecución del TFM se ha dividido en diversas fases. se inició con un análisis bibliográfico con el objetivo de recabar información sobre el radón, así como de las
diversas técnicas existentes para su medición. De entre toda la información y documentación obtenida se seleccionaron las técnicas para obtener concentraciones de radón exhalado siguiendo criterios metodológicos y de disponibilidad. Una vez seleccionadas las técnicas de medición, se realizó la puesta a punto de la instrumentación a partir de los manuales y especificaciones técnicas de cada una y se introdujeron pequeñas adaptaciones a partir de las experiencias observadas. La selección de la localización geográfica en la que se realizaron las mediciones se basó en la búsqueda de tres escenarios: uno con muy bajas concentraciones de radón para poder medir la concentración de fondo; otro con concentraciones medias y, por último, otro con elevadas concentraciones de radón. Las tres ubicaciones fueron seleccionadas con el objetivo de probar si los instrumentos de medida funcionan de igual forma ante concentraciones muy diferentes del gas. Las mediciones realizadas en los tres escenarios propuestos fueron con las mismas técnicas, las cuales se describen con detalle en el apartado de resultados. Cabe destacar que las medidas de fondo se realizaron en un espacio abierto, cuya concentración de radón era muy baja, mientras que las medidas de media concentración se realizaron en un espacio cerrado, concretamente en un recipiente lleno de tierra en el cual se había introducido un elemento radioactivo de origen natural, una piedra pechblenda. Para el escenario de concentraciones elevadas de radón exhalado, se realizaron también medidas en la zona del Marjal de Peñíscola, cuya elevada concentración es conocida gracias a diversos estudios y la propia experiencia del Departamento de Ingeniería Química y Nuclear de la UPV.
La conclusión de la investigación de las técnicas estudiadas, la sonda de gas de suelo permite medir la emanación de gas antes de emigrar a la superficie. Es un método simple y rápido. Este dispositivo muestra en 30 minutos la concentración de radón en el suelo. Es aconsejable realizar más de una medición para poder obtener la concentración media de la zona debido a la elevada dispersión que presenta el gas radón.
La cámara de emisión superficial, la cámara H conectada a un electrete y el cánister de carbón activo permiten conocer la tasa de exhalación de radón. Los tiempos requeridos en las mediciones son 30 minutos, 3 horas y 3 días, respectivamente.
A partir de los resultados obtenidos en la medición de radón exhalado mediante la cámara de emisión superficial se han observado problemas en la hermeticidad del sistema por lo que se propone como mejora para mediciones futuras la creación de
una nueva cámara impermeable al radón que cubra la cámara superficial. Se podría, además, mejorar la propia geometría de la cámara, a partir del incremento de su profundidad y del sistema de inserción en la superficie del suelo.
1.2. Bases teóricas y conceptuales 1.2.1. Radón
El radón pertenece a la familia de los gases nobles o gases raros. Este nombre se debe a la ausencia de reactividad química en este tipo de gases. Su estructura atómica es tan estable que no necesitan combinarse con ningún otro elemento químico. El radón tiene esta característica, pero es extremadamente móvil pudiendo atravesar una pared de plástico o madera, empleando más o menos tiempo en ello, su símbolo es Rn-222 y/o 222Rn.
El radón (Rn-222) es un gas radiactivo incoloro, inodoro e insípido que proviene de manera natural de la desintegración radiactiva del uranio que está integrada de forma natural en los suelos y las rocas, especialmente el granito.
Emana fácilmente del terreno, ascendiendo entre los poros del mismo, hasta llegar a la superficie, donde pasa al aire y se desintegra emitiendo una serie de partículas radiactivas. (Quindós Poncela, 2019)
El uranio y torio al entrar a su etapa de semidesintegración llegan a desencadenar en tres isotopos del radón: 219Rn, 220Rn, 222Rn, siendo el de mayor importancia el 222Rn por su periodo de vida y abundancia en el entorno. La vida media de la mayoría de los isótopos del radón es inferior a una hora, excepto el 210Rn con 2,5 horas, el 211Rn con 14,7 horas y el 222Rn con 3823 días (3 días, 19 horas y 45 minutos) (Ayala Estrada, 2009).
Se conocen veintisiete isótopos de radón desde 200Rn hasta 226Rn, pero tres de ellos son los más estudiados por ser abundantes: 219Rn, 220Rn y 222Rn.
La Figura 1 muestra la ocurrencia natural en las tres series de desintegración radiactiva, actinio, torio y uranio. La vida media de la mayoría de los isótopos del radón es de menos de una hora, con la excepción de 210Rn de 2,5 horas, 211Rn de 14,7 horas y 222Rn de 3.823 días (3 días, 19 horas y 45 minutos), la vida media. Por tanto, el 222Rn, debido a que tiene la vida media más larga y es más abundante, es el más útil para los estudios.
El 222Rn ocurre de forma natural en rocas y en suelos en concentraciones ya determinadas por los radioisótopos padres presentes, siendo el 238U el
principal precursor en la corteza terrestre, distribuido durante la fusión parcial y cristalización fraccionada del magma, debido a esto, el Uranio se concentra en la fase líquida y se incorpora en los productos más ricos en sílice, por este motivo, las rocas ígneas de composición granítica están fuertemente enriquecidas en Uranio. (Berenguer Subis, 1990)
El uranio y el torio, al ingresar en su fase de vida media, desencadenan tres isótopos de radón, el más importante de los cuales es el radón-222 debido a su vida útil y abundancia en el medio ambiente. Este elemento se libera a la atmósfera en forma de gas, siendo clasificado como un gas raro con las propiedades de:
➢ Ser incoloro, inodoro e insípido.
➢ Ostentar de una alta densidad de producción de iones.
➢ Ser emisor de partículas alfa en su periodo de semidesintegración.
A. PROPIEDADES FÍSICAS DEL RADON
El radón tiene una apariencia incolora en estado líquido y gaseoso, y en estado sólido es de color rojo anaranjado esto se debe a defectos cristalinos causados por la descomposición de sus átomos. (Raymond Chang, 2013)
Tabla 1. Propiedades del radón
Número atómico: 86
Grupo: 18
Periodo: 6
Configuración electrónica: [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p6
Estados de oxidación: 0
Electronegatividad: -
Radio atómico / pm: 240
Masa atómica relativa: -
Densidad / g dm-3: 4400 (líquido, b.p.)
9.73 (gaseoso, 273 K)
Volumen molar / cm3mol-1: 50.45 (líquido, b.p.)
22816.03 (gaseoso, 273 K)
Resistencia eléctrica / µΩcm: - (20 °C)
Conductividad térmica / W m-1K-1: 0.0036
Punto de fusión / °C: -71
Punto de ebullición / °C: -61.7
Calor de fusión / kJ mol-1: 2.7
Calor de vaporización / kJ mol-1: 18.1 Calor de atomización / kJ mol-1: 0
PROPIEDADES TÉRMICAS
Primera energía de ionización / kJ mol-1: 1037.08 Segunda energía de ionización / kJ mol-1: -
Tercera energía de ionización / kJ mol-1: - ENERGÍA DE IONIZACIÓN
en la atmósfera / ppm: -
en la corteza terrestre / ppm: -
en los océanos / ppm: 9E-15
Fuente: Raymond Chang
B. PROPIEDADES QUÍMICAS
El radón es el gas monoatómico más pesado de la naturaleza. Es incoloro, inodoro e insípido y como gas radiactivo noble habitualmente no tiene actividad química frente a los demás elementos de la tabla periódica, por lo que no se ioniza en solución.
Cuanto más pesado el gas noble, es más fácil que estén incluidos sus átomos, con diferentes capas electrónicas completas ([Xe]4f14 5d10 6s2 6p6), deforman la detección de momentos dipolares, lo que les otorga su fácil licuefacción, así como la alta solubilidad en agua y otros líquidos polares, la cual disminuye rápidamente con la temperatura (510cm3/Kg, 230cm3/Kg y 169cm3/Kg a 0°C, 20°C y 30°C, respectivamente). (Rodriguez Carpio, 2013).
1.2.2. Radiactividad
La radiactividad es la propiedad de que algunos núcleos de ciertos elementos químicos se transforman espontáneamente en otros y emiten distintos tipos de radiación.
La radiactividad producida de forma espontánea en la naturaleza se denomina radiactividad natural. Si el proceso se produce como consecuencia de la actividad humana se denomina radiactividad artificial.
La radiactividad es una propiedad en virtud de la cual ciertos elementos, como el uranio antes mencionado u otros como el torio, el radio o el radón, se desintegran con el tiempo, para dar lugar a nuevos átomos, emitiendo, al mismo tiempo, hora. tiempo, en este tipo de procesos, radiaciones y partículas de diversa naturaleza provenientes de los núcleos de estos elementos (Quindós Poncela, 2019)
Los elementos que tienen esta propiedad se denominan elementos radiactivos;
y a las transformaciones que sufren se las conoce como desintegraciones radiactivas. La desintegración radiactiva dará como resultado la emisión de energía en forma de partículas o radiaciones.
La radiactividad artificial es la radiactividad que ha sido producida como resultado de alguna actividad humana. Principalmente la mayor parte de dosis recibida es debida a las exposiciones médicas (30,4%) tales como los rayos X de uso médico, mientras que la dosis de fallas radiactivas de ensayos de armas nucleares, producción de radioisótopos, producción de energía nuclear o accidentes nucleares es muy baja (<1%).
La radiactividad natural proviene tanto de fuentes extraterrestres (radiación cósmica) como de elementos radiactivos presentes en la tierra (radiación terrestre).
La radiación cósmica es el conjunto de partículas del sol y otras estrellas que llegan a la atmósfera (radiación cósmica primaria) y las partículas secundarias producidas por interacciones nucleares entre partículas primarias y núcleos atmosféricos (radiación cósmica secundaria). Aproximadamente representa el 8,7% del total de la dosis efectiva que se recibe debido fuentes de radiación natural.
La radiación terrestre es debida principalmente a elementos como uranio-238, torio-232, potasio-40 que están presentes desde el origen de la formación de la Tierra.
Existen tres grandes cadenas radiactivas de origen natural cuyas cabezas de familia son respectivamente el Uranio-238, Uranio-235 y Torio-232, y en cada una de las tres series aparece un determinado isotopo del gas radón.
El radón objeto de este manual es el Rn-222 procedente de la cadena de desintegración del U-238. Este elemento contribuye aproximadamente al 34
% del total de la dosis efectiva que se recibe el ser humano debido a fuentes de radiación natural. Lopez Herrera, 2015)
Como se observa el radón es, sin lugar a dudas la fuente más importante dentro de las naturales representando prácticamente el 50% de la misma.
Figura 1. Contribución de las fuentes de exposición de origen natural y artificial a la dosis recibida por la población
Fuente: (Quindós Poncela, 2019)
A. EMISORES ALFA, BETA Y GAMMA
La emisión de los diferentes tipos de radiación es un fenómeno que implica al núcleo atómico: el núcleo al sufrir diversas transformaciones nucleares, puede emitir partículas α, β, neutrones y rayos γ.
Figura 2. Desintegración radiactiva Fuente: (Quindós Poncela, 2019)
B. PARTICULAS ALFA (α)
El primer tipo de radiación, la radiación alfa (a), formada por dos protones y dos neutrones puede considerarse partícula pesada por lo que se frena en una simple hoja de papel y es desviada tanto por campos eléctricos como magnéticos y tiene una trayectoria corta y rectilínea que en aire puede variar entre 0.6 cm y 10 cm según su energía. (Díaz, 2002)
Figura 3. Partículas alfa
Fuente: (Quindós Poncela, 2019)
C. PARTICULAS BETA (β)
Las partículas β, son partículas con masa similar a los electrones. Necesitan un espesor unas mil veces superior que las partículas α de la misma energía
para ser frenadas. Por la acción de campos magnéticos se desvían más intensamente que las partículas α.
Figura 4. Partículas beta Fuente: (Quindós Poncela, 2019)
a. Partículas beta negativa (β-)
Formado por electrones que escapan del núcleo como resultado de convertir un neutrón en un protón, con una velocidad cercana a la de la luz, de peso ligero con trayectoria no recta, mayor movimiento y penetración en el aire y / o medio con el que interactúa.
b. Partículas beta positiva (β+)
Este tipo de partículas se denominan positrones y se forman en el núcleo como consecuencia de la transformación de un protón en un neutrón. Sus características son similares a la del electrón, pero con carga positiva. Lopez Herrera, 2015)
D. RADIACION GAMMA (ˠ)
Es radiación electromagnética del mismo tipo que los rayos X, ondas de radio o la luz, pero de alta energía (muy corta longitud de onda). Es una radiación de gran recorrido y poder de penetración: Los rayos γ solo se detienen al atravesar varios centímetros de plomo. Esta radiación no es desviada por los campos eléctricos ni magnéticos. Lopez Herrera, 2015)
E. NEUTRONES (n)
Partícula eléctricamente neutra con una masa similar a la del protón. Debido a su ausencia de carga hace que su poder de penetración sea muy grande. El tipo de interacción depende de su energía. Podemos concluir, por lo tanto, que las partículas alfa serán especialmente dañinas cuando se encuentren dentro de nuestro organismo como veremos ocurrirá con el caso de nuestro gas radón y descendientes. (Díaz, 2002)
1.2.3. SEMIDESINTEGRACIÓN
Un núcleo radiactivo (o núcleo inestable) va desapareciendo a medida que transcurre el tiempo, convirtiéndose, en general, en otro distinto que a su vez puede ser inestable o no. Al cabo de un tiempo, más o menos largo, los núclidos inestables acaban transformándose en un núcleo estable.
Ley de la desintegración radiactiva:
A modo de ejemplo: un átomo inestable (A) se transforma en otro (B) con una constante de desintegración λ característica de cada elemento. (Lopez Herrera, 2015)
N(t) = N(0)* exp(-λ*t) λ
Dónde: N (t) es el número de átomos que quedan en A al final del tiempo t y N (0) indica el número de átomos iniciales en A. El período de tiempo que se necesita para que el número de átomos radiactivos se reduzca a la mitad se llama vida media T y el mismo es igual a 0,692/λ. (Quindós Poncela, 2019) En resumen: el periodo de semidesintegración se define como el tiempo en que el número de átomos radiactivos de un elemento se reduce a la mitad.
Tabla 2. Periodos de semidesintegración de elementos radiactivos
Fuente: (Quindós Poncela, 2019)
1.2.4. EL PODER DE PENETRACIÓN
Cuando los distintos tipos de radiación interaccionan con un medio, el poder de penetración en el mismo depende de las características propias de la misma y lógicamente del medio. De manera genérica podemos decir que las partículas alfa y beta tiene escaso poder de penetración mientras que los rayos X y gamma lo tienen mayor tal y como se muestra en la imagen.
Figura 5. Poder de penetración de los rayos Fuente: (Quindós Poncela, 2019)
Así por ejemplo una hoja de papel o la piel del cuerpo humano frenaría las partículas alfa, una de aluminio las partículas beta, y necesitaríamos espesores de plomo para detener la radiación gamma. Los neutrones se amortiguan con elementos de bajo número atómico, por ejemplo, parafina.
Las partículas alfa tienen un límite de penetración en la materia, pero con una alta intensidad energética que al ingresar en los tejidos desprenden energía por interacción eléctrica. Estas partículas no tienen la fuerza necesaria para entrar al organismo de las personas por sí solas, debido a que la piel actúa como un perfecto aislante. Estas repercuten en la salud del o los individuos cuando llega a introducirse a través de un corte en la piel o por inhalación. (Quindós Poncela, 2019)
Los elementos radioactivos presentan un núcleo inestable debido a un escaso o excesivo número de neutrones y la peculiaridad de tener un periodo de
semidesintegración. Este periodo corresponde al tiempo apropiado para que la mitad de los átomos de dichos elementos desaparezcan o se eliminen. (Díaz, 2002).
La emisión de radón depende en gran medida de algunas propiedades del terreno, como:
➢ Porosidad,
➢ Presión atmosférica,
➢ Tipo de suelo,
➢ Permeabilidad del suelo,
➢ Humedad,
➢ Temperatura,
➢ Materiales de construcción
➢ Ventilación.
➢
1.2.5. Comportamiento del radón en el suelo
El uranio está presente de manera natural en los suelos sobre los que nos asentamos. Es un elemento sólido y en su proceso de desintegración aparece el radio, que también es sólido. Ninguno de ellos tiene la oportunidad de moverse individualmente a menos que sea con la roca o el suelo del que forma parte y en este movimiento las propiedades de las aguas que circulan por el subsuelo están ahí por mucho tiempo.
Sin embargo, los átomos de radón que se forman a partir del radio van a poder desplazarse debido a su carácter gaseoso y desintegrarse dando lugar a descendientes, pero este desplazamiento solo será posible si las condiciones de las rocas y el suelo lo permiten. (Quindós Poncela, 2019)
Figura 6. Comportamiento del radón en el suelo Fuente: (Quindós Poncela, 2019)
Así, las rocas muy fracturadas o suelos muy porosos van a poner pocas dificultades al desplazamiento del radón y van a permitir que este alcance fácilmente la superficie del suelo y, por tanto, al aire exterior. Una vez en este, el enorme volumen de aire de nuestra atmosfera es capaz de diluir el radón y con ello hacer que su concentración sea, en general, sumamente baja en este medio.
Figura 7. Porosidad y fracturación del suelo Fuente: (Quindós Poncela, 2019)
Además de la porosidad ya mencionada, la permeabilidad de la tierra, que indica la mayor o menor dificultad que tienen para el paso de líquidos, es el parámetro más importante para evaluar la emisión de radón de la tierra y por tanto la mayor o menor disposición a entrar en edificios.
Las arcillas, por ejemplo, al contener una concentración de uranio apreciable, son fuentes potenciales de radón. Sin embargo, su carácter impermeable hace que la cantidad de radón que alcanza la superficie sea muy pequeña. Por el contrario, en rocas altamente permeables como la piedra caliza, que tienen un contenido de uranio mucho menor, el radón se mueve con mayor facilidad y puede llegar a la superficie del suelo en mayor proporción. (Quindós Poncela, 2019)
Figura 8. Permeabilidad del suelo Fuente: (Quindós Poncela, 2019)
Los factores atmosféricos también influyen en la cantidad de radón que puede escapar del suelo y alcanzar los edificios. Debido a que el radón es un gas que se disuelve en el agua, durante periodos de fuertes lluvias se saturan los poros del terreno y por ello se acumula en la tierra pudiendo desplazarse grandes distancias disuelto en dicha agua. Todo ello trae como consecuencia una disminución de la cantidad de radón que alcanza la superficie del suelo. Por el contrario, una caída de la presión atmosférica provoca una salida suplementaria de radón del suelo debido a un proceso convectivo motivado por la diferencia de presión en la interface suelo aire. (Quindós Poncela, 2019)
Figura 9. Comportamiento del radón en día lluvioso y soleado Fuente: (Quindós Poncela, 2019).
Además, las variaciones de temperatura entre el interior del edificio y el exterior son responsables de la existencia de una variación en la concentración de radón a lo largo del día con un máximo en las primeras horas de la mañana.
Los mecanismos por los que el radón generado en el suelo alcance los edificios son básicamente el de difusión relacionado con el gradiente de concentraciones, muy elevada en el suelo con relación al aire exterior y uno segundo denominado convección relacionado con la diferencia de presiones que hace que este gas se mueva entre puntos con diferencias de presión del orden de pocos pascales. (1 atmosfera equivale a 101000 pascales).
A modo de explicación la figura que se adjunta recoge los principales puntos de entrada en un edificio sea vivienda como aparece o puesto de trabajo.
(Quindós Poncela, 2019)
Figura 10. Vías de entrada de radón Fuente: (Quindós Poncela, 2019),
1.2.6. Decaimiento de Radón 222
De la cadena de la serie del 238U [Figura 10], vemos que el hijo de 226Ra es 222Rn; que al desintegrarse libera una partícula alfa de cierta energía cinética y se convierte en 218Po; que es un metal y es susceptible a adherirse a las superficies, entra en contacto con partículas de polvo en el aire, en las paredes o al interior de los pulmones, 218Po tiene una vida media de 3.05 minutos, que además se descompone emitirá una partícula alfa. De esta cadena, el siguiente isótopo que emitirá una partícula alfa será el 214Po, con tiempo de vida media de 164 μs.
Utilizando la equivalencia entre masa y energía, ecuación (1.1), se calcularán las energías de las partículas alfa que son emitidas por los isótopos: 222Rn, 218Po y 214Po.
𝐸𝑑 = (𝑚𝑝 − 𝑚ℎ). 𝑐2
En la Tabla 2, se muestran los valores de las masas de estos tres isótopos y sus hijos en unidades de masa atómica unificadas se muestran, además, la diferencia de masa de los hijos y la partícula alfa con respecto a su padre y la energía liberada en la desintegración. (Franco García, 2016)
Tabla 3. Energía liberada en el decaimiento.
Padre Masa Padre
(u) Hijo Masa Hijo
(u)
Diferencia de masas
(u)
Ed: Energía liberada
(MeV) Rn 222 222,017578 Po 218 218,008973 0,006001 5,59 Po 218 218,008973 Pb 214 213,999805 0,006564 6,12 Po 214 213,995201 Pb 210 209,984189 0,008410 7,83
Fuente: (Estrada, 2009)
Esto se debe a la evidencia de la energía de estas partículas alfa, que se puede saber cuánto el 222Rn o de alguno de sus hijos declina. Así, la partícula alfa no se ralentizará hasta que cumpla las condiciones necesarias, como suficiente aire, agua o un detector para disipar su energía y así poder detectarla.
En un cierto volumen, la concentración de radón tiende a alcanzar un estado de equilibrio con los isótopos hijos, debido a la constante de desintegración del
222Rn es menor que la del 218Po, y esta a su vez es menor que la del 214Po. A partir de la descripción de los equilibrios radiactivos, se observa que entran en un equilibrio secular donde la tasa de formación del hijo y su desintegración son iguales. (Franco García,2016)
Figura 11Cadena natural de decaimiento del uranio (238U).
Fuente:
Figura 12. Cadena de decaimiento natural del uranio (235U).
Fuente:
Figura 13. Cadena de decaimiento natural del torio (232Th).
Fuente:
Como se puede ver en el texto anterior, los materiales de la corteza terrestre que contienen minerales de uranio y torio debido a la desintegración radiactiva son fuentes de radón. Por su naturaleza gaseosa, y pertenecer al grupo de los gases nobles, el radón posee una gran movilidad, y emigra desde los lugares de origen a través de poros, grietas y fallas, hacia la superficie. Y de ahí pasa a formar parte de la atmosfera terrestre. Toda la superficie de nuestro planeta Tierra, constituye una fuente de radón, debido al fenómeno de exhalación. El gas radón, se acumula en lugares cerrados como son las cuevas, casas y edificios herméticos, o bien se va a la atmosfera mezclándose con los demás
componentes del aire, y se distribuye alrededor de la Tierra debido a los agentes meteorológicos como son vientos, y corrientes convectivas, entre otras. (G &
Espinosa, 2016)
1.2.7. Emanación del radón
En 1923 Hahn y Müller precisaron el coeficiente de emanación Eb, como la razón de la cantidad de 222Rn que discurre por el espacio de poro de la roca con respecto a la cantidad de 222Rn total que se origina en la roca. A continuación, se indica los principales procesos y factores que favorecen al coeficiente de emanación para que el 222Rn pueda dispersarse de la estructura cristalina de la roca.
1.2.7.1. Principales procesos de emanación A. Reculado directo.
Este es el transcurso por el que la mayoría del 222Rn escapa de las rocas sólidas.
Cuando el 226Ra decae, se libera el 222Rn con una energía mayor a 100 keV, con este incremento en el momento, es posible que el átomo retroceda y retraiga distancias de aproximadamente 0,1 µm en agua y 63 µm en aire y en la misma estructura rocosa de 20 a 70 nm. Así existe la probabilidad de que el átomo
222Rn pueda escapar de la roca, si el padre, 226Ra se encuentra dentro de la distancia de reculado de la superficie del grano o de una fractura.
Existen otros factores que pueden frenar o ayudar el escape del 222Rn por reculado directo, como la organización cristalina de la roca, con poros nanométricos que pueden actuar como conductos a la superficie del grano. La alta densidad del agua en relación con la del aire es un disipador de energía que acorta la distancia de rebote, maximizando así la detención del radón en un poro lleno de agua. De esta forma, la presencia de agua en los poros aumenta la emanación total de radón. Además, los espacios llenos de aire suficientemente grandes disiparán la energía del átomo.
La fracción de retroceso directo varía en función de si el poro está lleno de agua o aire, pero es sin duda el proceso por el que se libera la mayor cantidad de radón.
B. Reculado indirecto
Esta fuga ocurre cuando el átomo recién formado pasa a través de un poro, dejando el mineral como resultado del retroceso directo y queda incrustado en la superficie opuesta, si el espacio poroso a través del cual viajó estaba lleno de gas, sin suficiente distancia ni agua para disipar. la energía cinética que transportaba, entonces esta energía será suficiente para viajar hasta que golpee la superficie del grano opuesto. Una vez que el átomo se encuentra en este espacio hay una pequeña probabilidad de que el átomo salga, formando la fracción del coeficiente de emanación del reculado indirecto. (López Herrera, 2015).
1.2.7.2. Factores que favorecen la emanación A. Efecto de la porosidad:
La fracción de átomos de 222Rn que se detienen en el espacio de los poros y aumentan la fracción de rebote directo del poder de emanación. Esta fracción varía mucho dependiendo de si el poro está lleno de agua o gas.
La geometría, el número y la ubicación de los espacios porosos son factores adicionales que influyen en la emanación de radón. Por lo tanto, los tamaños de los medios fracturados, las fracturas localizadas y las interconexiones afectan directamente la fuga del 222Rn.
1.2.7.3. Transporte de radón
Una vez que el 222Rn se escapa de la estructura de la roca y se mueve hacia los espacios del poro, hacia las fracturas o hacia el exterior de las rocas. Puede transportarse libremente, principalmente a través del aire o del agua. Un gran número de factores afectan el transporte del 222Rn en el subsuelo, algunos de estos son: tipos de roca, presencia de agua, coeficiente de difusión y geometría del poro.
Los acuíferos emplazados en roca fracturada pueden tener grandes concentraciones de 222Rn, si el 238U y 226Ra están presentes; así, el radón podrá migrar a lo largo de superficies fracturadas, que están cerca de la interfaz de la roca con el agua.
Dado que las estructuras geológicas modifican la permeabilidad del suelo, se utiliza el comportamiento del gas para registrarlo en la superficie, de modo que se pueda inducir que la concentración del 222Rn se encuentra asociada a un tectonismo activo.
Existen otros factores que pueden afectar la concentración de radón en la superficie, produciendo su emanación y liberación, tales como: altas temperaturas, ventilación, movimientos mecánicos del agua y movimiento del ambiente geológico, terremotos.
1.2.7. Fuentes naturales de emanación A. Suelo
Alberga entre sus capas elementos como el Uranio, Radio y Torio que desemboca en sus derivados radioactivos. (Berenguer Subis, 1990)
B. Materiales de construcción
Ciertos materiales poseen elementos radioactivos como el Radio, Torio que, al llegar a sus periodos de semidesintegración, aportan con cierto porcentaje en la concentración de Radón en el interior de las construcciones. (Piedecausa, Chinchón, Morales, & Sanjuán, 2011)
C. Aire en el exterior
Por lo general, el Radón se encuentra en mínimas cantidades en el aire que respiramos debido a que escapa hacia el exterior en forma gaseosa y actúa en el ambiente como medio de disolución. (Berenguer Subis, 1990)
1.2.8. Impacto del gas radón en la salud
El radón, cuando alcanza su vida media, genera elementos sólidos que se adhieren al polvo en el aire. Cuando los seres humanos inhalan estos nuevos elementos y se introducen en el tracto respiratorio, se produce una irradiación directa a los tejidos a través de las partículas alfa.
De esta forma se genera daño al ADN en el tejido pulmonar, que depende de la exposición y del nivel de radón en la zona. El proceso que lleva a cabo la ionización del radón en el tejido pulmonar es el siguiente:
1.Las partículas alfa, que se encuentran en el tejido respiratorio después de ser inhaladas involuntariamente, comienzan a liberar energía y a emitir electrones debido a interacciones eléctricas.
2. Cuando el átomo está cargado positivamente y en inestabilidad, rápidamente genera nuevas moléculas llamadas radicales libres.
3. Los radicales libres reaccionan con otras moléculas o consigo mismos, provocando cambios en las moléculas biológicas que influyen en el funcionamiento de las células.
4. Este cambio se produce durante un intervalo de tiempo, que varía desde unos pocos segundos hasta varias décadas después de la irradiación. Durante este período, las células se destruyen o cambian, provocando cáncer en el área o la degeneración de funciones de órganos vitales.
5. Los electrones liberados en el primer paso pueden ionizar otros átomos repitiendo el proceso mencionado anteriormente.
Los primeros estudios sobre la influencia de este elemento en la salud fueron realizados en mineros que estaban expuestos al Uranio y por ende a sus descendientes, llegando a padecer de cáncer al pulmón al inhalar las concentraciones del Radón en el interior de las minas. (Díaz, 2002).
1.2.9. Instrumentos de medición
De los estudios realizados y de la capacidad de filtrado de este elemento en el interior de los edificios surgen varios instrumentos de medida cuyas características dependerán de la forma de recogida y valoración del Radón en la zona.
1.2.9.1.Instrumentos Pasivos
Son aquellos en los que no necesitan energía eléctrica para su funcionamiento, ya que el instrumento de medida está incorporado al ambiente de estudio.
Una vez que el equipo ha sido sometido al ambiente contaminado y luego de un tiempo considerable de pruebas, el equipo es enviado a los laboratorios para su respectivo análisis.
1.2.9.2.Instrumentos Activos
Estos son aquellos en los que necesitan electricidad, debido al seguimiento continuo de la zona expuesta. Estos instrumentos proporcionan un registro en tiempo real de información sobre el cambio en la emanación y, por tanto, el nivel de concentración.
Además, da al análisis del área, un resultado más confiable y preciso de las mediciones para el período de prueba que se ha establecido.
1.2.10. Pruebas de detección
Actualmente existen pruebas de corto y largo plazo para la determinación de niveles de concentración del radón en una determinada área, utilizando diferentes instrumentos para su medición. (Lopez Herrera, 2015)
1.2.10.1. Pruebas de Corto Plazo
Estas pruebas de detección se utilizan para determinar rápidamente el nivel de radón en el área, cuyos períodos de tiempo oscilan entre 2 y 90 días, según las características del dispositivo que se utilice. Algunos materiales o dispositivos se utilizan a menudo para la medición, p. Ej. B. Detectores de partículas alfa, detectores electrónicos de cámara de iones, radón continuo y monitores de centelleo líquido.
1.2.10.2. Pruebas de Largo Plazo
Utilizan un periodo de tiempo superior a los 90 días para la determinación promedio del nivel de gas radón, utilizando detectores de partículas alfa y cámaras iónicas de electrones. Se ha establecido con anterioridad que la liberación del gas radón depende de múltiples factores, entre ellos la temperatura y presión, por lo que las medidas suelen variar de un día a otro.
Por ende, las pruebas de larga duración dan un mejor indicador del nivel de concentración promedio del gas Radón (Manual Informativo Sobre El Radón:
La guía para proteger a su familia y a usted del radón., 2012).
1.2.11. Medidas para contrarrestar la emanación del radón
Existen varias medidas económicas y sencillas para neutralizar y prevenir los efectos del radón en los diferentes establecimientos, pero estas dependerán en ciertas instancias del nivel de conglomeración que adquiere el sitio de estudio.
(Manual Informativo Sobre El Radón: La guía para proteger a su familia y a usted del radón., 2012)
➢ Se exhorta tener una buena ventilación en la planta baja de las viviendas ya sea de forma manual o mecánica. Se puede hacer uso de equipos como ventiladores.
➢ Incorporación de una tubería de succión o extracción en los espacios que se encuentren próximos al suelo.
➢ Tapar las fisuras o grietas en las paredes y suelo.
➢ Poseer un detector de Radón en zonas de la planta baja para control y verificación de los niveles de concentración del elemento. (G &
Espinosa, 2016)
1.2.12. Exposición a radón ambiental y su contribución a la dosis total de los seres vivos y los humanos.
Según la Organización Mundial de la Salud (http://www.who.int/es/ ):
“Por lo común, las concentraciones de radón al aire libre son muy bajas; por término medio, varían de 0,04 a 0,12 pCi/l (de 5 a 15Bq). Por el contrario, en el interior las concentraciones son mayores y alcanzan el punto más alto en lugares como minas, cuevas y plantas de tratamiento de agua”.
1 Ci = 3,7 x 1010 Bq = 37 GBq pCi/l = 0,037 Bq
1Bq = 1d.p.s
Pero en nuestros hogares, escuelas, hospitales, oficinas, fábricas, etc. También podemos encontrar niveles de radón que, aunque en menores proporciones que en cuevas y sótanos, también pueden tener efectos adversos en nuestra salud a largo plazo.
El nivel promedio del radón interior se estima que es de alrededor de 1.3 pCi/L.
Un nivel de radón por < 4 pCi/L representa riesgo todavía.
Se debe considerar solucionar el problema de radón si los niveles están entre 2 y 4 pCi/L. (Lopez Herrera, 2015)
Si una sustancia que emite radiación alfa, como el radón, se introduce en el cuerpo a través de los pulmones u otros órganos, libera toda su energía a las células de los tejidos, que ya no tienen epidermis que las proteja. causando daños en muchos casos, de forma irreversible, y aumentando las posibilidades
de padecer cáncer de pulmón u otros con el tiempo. (Los trabajadores mineros son los más afectados).
Se sabe que el radón de origen natural ambiental es el elemento radioactivo que contribuye con la mayor proporción (57%) a la exposición colectiva a la radiactividad natural que recibe la población en el mundo (ICRP, 1993;
EURATOM, 1990; IAEA,1989, 2012; NCRP, 2009; BEIR-VI, 1999, UNSCEAR, 2009). Y la inhalación de los productos de decaimiento del radón, de corta duración son los responsables de la generación de cáncer pulmonar y algunas otras enfermedades, representando esto un riesgo potencial en salud pública de la población (ICPR, 1993). En la figura 15 se muestra la distribución porcentual de la radiación natural que recibe el ser humano. (G & Espinosa, 2016)
La interacción entre fumar y la presencia de gas radón tiene un efecto multiplicativo, como se muestra en la figura, es decir, si fuma en un ambiente donde los niveles de radón son altos, aumenta el riesgo de cáncer de pulmón.
elevado. (Lopez Herrera, 2015)
Figura 14. Sinergia consumo tabaco (G & Espinosa, 2016) Fuente: (G & Espinosa, 2016)
Figura 15. Fuentes de radiación natural Fuente: (G & Espinosa, 2016)
La toxicidad del radón se debe fundamentalmente a que es radioactivo, mientras que la probabilidad de que se metabolice es baja por ser un gas noble.
Debido a que el radón es un emisor de partículas alfa, el riesgo potencial surge cuando penetra en el organismo, ya sea por inhalación, en donde se puede instalar en las paredes del tracto respiratorio o en el pulmón; o por ingestión adhiriéndose a las paredes del sistema digestivo, o bien, el radón puede atravesar los capilares sanguíneos y pasar al sistema circulatorio llegando a otros órganos del cuerpo. Las partículas alfa emitidas, depositan toda su energía en las células que están en contacto, en cualquiera de los dos casos expuestos anteriormente. No obstante, el radón por sí mismo no presenta el más alto riesgo radiológico, sino que son los productos de decaimiento en equilibrio, descendientes sólidos de vida media corta, que son emisores de partículas alfa y beta. Para el caso del radón (222Rn), son el polonio (218Po), plomo (214Pb), bismuto (214Bi), polonio (214Po), y plomo (210Pb). En la figura 5 se muestra la gráfica del equilibrio del radón (222Rn) con sus hijos. (Real, 2002)
Figura 16. Equilibrio radioactivo de radón-222 y cadena de sus hijos Fuente: (G & Espinosa, 2016)
Lo mismo ocurre para el radón (220Rn), donde se tiene el polonio (216Po), plomo (212Pb), bismuto (212Bi), polonio (212Po), y plomo (208Pb). Como se mencionó, la vida media del 222Rn es de 3.8 días, y la del 220Rn de 55 segundos, por lo que la probabilidad de interacción e inhalación del 222Rn, es mayor que la del 220Rn.
Hecho por el cual al 222Rn, se le atribuye el mayor riesgo radiológico, y en ocasiones solo se mide y evalúa éste. El 219Rn, viene de la cadena de decaimiento del 235U, cuya proporción en la naturaleza es de 0.72% con respecto al 238U, debido a su baja abundancia natural, en general no se considera para efectos en salud pública. Como es sabido, las partículas alfa producen ionización en las células, creando radicales libres, rompimiento de moléculas como puede ser el ADN, ocasionando la muerte misma de la célula, favoreciendo esto la generación de cánceres en el pulmón, o en algún otro órgano del ser humano.
La exposición de los seres vivos al radón ambiental, es un evento cotidiano que ha ocurrido desde la creación del planeta Tierra; en este ambiente se han desarrollado las células, y se ha dado la evolución de las especies hasta nuestros días. Estudios recientes, han demostrado que ésta radiación ambiental, es esencial para la vida y presenta efectos benéficos (Casarett, 1968). El riesgo radiológico y a la salud, ocurre cuando las concentraciones o los niveles de
radón son elevadas, debido a su acumulación en lugares cerrados, como son casas y edificios con poca ventilación. (G & Espinosa, 2016).
1.3. Definición de términos básicos
Actividad: Número medio de desintegraciones nucleares que se producen por unidad de tiempo. Su unidad es el becquerel o Curio, representado por Bq. Un Bq es equivalente a una transformación por segundo.
Átomo: Es la porción más pequeña de un elemento que puede combinarse químicamente con otros átomos.
Desintegración: Propiedad de tos elementos radiactivos según la cual la masa del elemento se va transformando en energía radiante y en otros elementos de menor masa.
Electrón: Partícula elemental de masa muy pequeña y carga eléctrica negativa.
Elemento: Sustancia compuesta de átomos del mismo tipo
Fisión: fisión nuclear: Proceso en el cual un núcleo se escinde en dos o más núcleos con liberación de energía.
Ión: Partículas, átomo o grupo de átomos con carga eléctrica.
Ionización: Proceso por el cual un átomo neutro o grupo de átomos neutros adquieren o pierden carga eléctrica.
Isótopo: Núclidos con el mismo número de protones y diferente número de neutrones.
Neutrón: Partícula elemental con masa, la unidad de masa atómica y de carga eléctrica nula.
Núclido o Nucleido: Especie de átomo que se caracteriza por su número de protones y neutrones.
Núcleo: Parte central del átomo, con carga eléctrica positiva, que ocupa poco del volumen de este y contiene la mayor parte de su masa.
Partícula alfa: Partícula compuesta de dos protones y dos neutrones. Es emitida por los radionúclidos.
Partícula beta: Electrón emitido por el núcleo de un radionúclido. La carga eléctrica puede ser positiva en cuyo caso la partícula beta se denomina positrón.
Protón: Partícula elemental con una masa, de aproximadamente la unidad de masa atómica y carga eléctrica positiva unitaria
Radiación: Proceso de exposición de energía en forma de ondas o partículas.
Radiación artificial: Radiación ionizante emitida por un radionúclido artificial como el cesio 137 o por una máquina, como un aparato de rayos X.
Radiación ionizante: Radiación que produce ionización en la materia. Algunos ejemplos son las partículas alfa y beta, los rayos gamma, los rayos X y los rayos cósmicos.
Radiación natural: Radiación ionizante emitida por elementos de origen natural como el uranio, o por fuentes naturales como el sol.
Radiactividad: Propiedad de los radionúclidos de emitir de forma espontánea radiaciones ionizantes.
Radion
