medida de radón disuelto en aguas de manantiales, pozos y fuentes de extremadura m. galán lópez,...
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Medida de radón disuelto en Medida de radón disuelto en aguas de manantiales, pozos y aguas de manantiales, pozos y
fuentes de Extremadurafuentes 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
Elemento natural radiactivo, emisor
222
3 isótopos: 222Rn, 220Rn (torón) y 219Rn(actinón)
Características radiactivasCaracterísticas radiactivas
Descendiente del 238U
Más pesado de los gases nobles
Características químicasCaracterísticas químicas
Soluble en compuestos orgánicos y en agua
222Rn 218Po 214Po
(6,00 MeV)
3,11 min
(5, 49 MeV)
3,82 d
(6,00 MeV)
3,11 min
...
206Pb...
Introducción
Radionúclido Energía MeV)
Distancia en tejido (m)
222Rn 5,49 41
218Po 6,00 48
214Po 7,69 71
Alto riesgo de daño en las células por la acción de las partículas
Riesgos para la salud
Inhalación: mayor probabilidad de desarrollar cáncer de pulmónIngestión: mayor probabilidad de desarrollar cáncer de estómago
Órgano Espesor pared
Pulmón [5 – 110] m
Aparato digestivo [3 – 20] mm
Pared celular [5-10] m
aerosol222Rn
222Rn
¿Por qué radón?
Procedimiento de medida
Ventajas para espectrometría : Geometría 4 Eficiencias de recuento cercanas al 100% Preparación de muestras muy simple y rápida Poco volumen de muestra
Técnica de medida: Centelleo líquido
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
Cóctel de centello PSA Eficiencia (%) MDA (Bq L-1)
RADONS 115 88 4 0.13
RADONEX 85 71 3 0.39
222Rn218Po
214Po
Características del método
Procesado de gran cantidad de muestras
CÓCTEL
AGUA
Facilidad y rapidez en la preparación
Muestreo “in situ”
MDA = 0.1 BqL-1 Eficiencia > 80 %
Fondo = 0.11 0.02 cpmTiempo de recuento = 200 min
Volumen = 10 mL
Rendimiento del proceso
Instrumentación
Apantallamientos activo y pasivo
Espectrómetro
Quantulus 1220TM
Dos analizadores multicanal programables
Analizador de altura de pulsos (PSA)
Calibración y puesta a puntoElección del PSA
PSA = 115
Calibración y puesta a puntoElección del tipo de vial
Mejor resolución con los viales de polietileno
Calibración y puesta apuntoRelación cóctel/muestra
MDA = 0.13 BqL-1 Eficiencia > 80 %
Fondo = 0.26 0.03 cpmTiempo de recuento = 200 min
Volumen = 10 mL
Rendimiento del proceso
Mejor relación: 10/10 mL
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
Leyenda puntos de muestreo:
fuentes
pozos
manantiales
Aplicación
Ficha de muestras
Cálculos de las concentraciones de actividad de 222Rn
)(1 12
*60*)(
ttfondomedida eV
CPMCPMBqLA
2/1
VfondocpmA VfondoCPM
A
CPMmedida = cuentas por minuto de la muestra en la ventana de recuentoCPMfondo = cuentas por minuto del fondo en la venta de recuento = constante de desintegración del radón t1 = recogida de la muestrat2 = final de la medidaV = volumen de muestra (10 mL) = eficiencia total
T
NCPM
T
fondofondo
- 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
Estudio estadístico de los datos
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1 15 29 43 57 71 85 99 113
127
141
155
169
183
197
211
225
239
253
267
281
295
Nº muestra
Con
cent
raci
ón R
n (B
q/L)
Rango de valores: [0,2 – 1200] BqL-1
Concentraciones de actividadde todas las muestras analizadas
Histogramas de concentración de actividad
< M
DA
[MD
A-2
5] 0
5
10
15
20
25
30
35
Porc
enta
je m
ues
tras
(%)
Rangos (Bq/L)
[25-
50
]
[50-1
00
]
[10
0-1
50
]
[15
0-2
00
]
[20
0-2
50
]
[25
0-3
00
]
[30
0-3
50
]
[35
0-4
00
]
[40
0-4
50
]
[45
0-5
00
]
>5
00
<M
DA 0
10
20
30
40
50
60
Porc
enta
je m
ues
tras
(%)
Rangos (Bq/L)
[MD
A-2
5]
[25-
50
]
[50-
10
0]
[10
0-1
50
]
[15
0-2
00
]
[20
0-2
50
]
[25
0-3
00
]
[30
0-3
50
]
[35
0-4
00
]
[40
0-4
50
]
[45
0-5
00
]
>5
00
<M
DA
[MD
A-2
5]
0
5
10
15
20
25
30
35
Por
cent
aje
mue
stra
s (%
)
Rangos (Bq/L) [2
5-50
]
[50-
100]
[100
-150
]
[150
-200
]
[200
-250
]
[250
-300
]
[300
-350
]
[350
-400
]
[400
-450
]
[450
-500
]
>50
0
<M
DA
[MD
A-2
5]
0
10
20
30
40 P
orce
ntaj
e de
mue
stra
s (%
)
Rangos (Bq/L)
[25-5
0]
[50-1
00]
[100-1
50]
[150-2
00]
[200-2
50]
[250-3
00]
[300-3
50]
[350-4
00]
[400-4
50]
[450-5
00]
>500
Todas las muestras
Media aritmética: 98 Bq L-1
Media geométrica: 30 Bq L-1
Media aritmética: 105 Bq L-1
Media geométrica: 37 Bq L-1
Fuentes
Pozos Manantiales y balnearios
Media aritmética: 71 Bq L-1
Media geométrica: 15 Bq L-1
rocas metamórficas
granitos
pizarras
cuarcitas
material detrítico
areniscas
Leyenda hidrogeológica:
Leyenda puntos de muestreo:
fuentes
pozos
manantiales
Estudio Hidrogeológico
[0-25] Bq / L
[50-100] Bq / L
[150-200] Bq / L
[250-300] Bq / L
[350-400] Bq / L
[450-500] Bq / L
Granit
os
Cuarci
tas
R. Meta
mor.
Arenis
cas
Pizarra
s
M. Detr
ítico
0
5
10
15
20
25
30
35
40
EURATOM
Se reproduce el comportamiento de tipo lognormal
> 33 %
Estimación de la dosis
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 0.3810-8 Sv Bq -1
11181
222
1 3652)(1038.0)()( daLdSvBqBqLCSvaHRne
a) Dosis por inhalación
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 en tejido es aproximadamente de 50 m - Las paredes del pulmón tienen un espesor desde la viscosa hasta las células basales de 15 a 110 m - El espesor de las células basales es de 5 a 10 m
Método propuesto por CRAWFORD-BROWN y COTHERN (87) posteriormente modificado por BARNETT y McKLVEEN (92)
)(101.1)()( 11211 amSvLBqBqLCmSvaD Rn
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] [210-3 - 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 del 40K)Usos médicos
Otros (residuos nucleares, lluvia...)
Fuente, CSN
Conclusiones
Procedimiento de medida rápido y sin preparación de muestras tediosa.
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
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 cálculo de las concentraciones de actividad de las muestras analizadas revela un comportamiento de tipo lognormal. Se reproduce en el tipo de afloramiento.
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.
El estudio hidrogeológico reveló una fuerte correlación con el tipo de material del acuífero. Granitos > Cuarcitas > R. Metamórficas > Areniscas > Pizarras > Material Detrítico
Agradecimientos:
- Consejo de Seguridad Nuclear, proyecto (SRA/646/2003/640.00)