Le radiazioni nell’ambiente
•
La valutazione ambientale di dose nel caso della radioprotezione “ordinaria”
•
La valutazione dell’esposizione della popolazione, o di gruppi particolari di
essa, in un contesto in cui vengano svolte pratiche “ordinarie”che richiedano
l’esercizio della radioprotezione
•
Esposizione ad un campo di sorgenti distribuite
•
Esposizione alle radiazioni naturali ex D.Lgs 230/241 (art 10bis)
Esposizione alle radiazioni naturali ex D.Lgs 230/241 (art 10bis)
4000
Alcuni casi letali 2000
Alterazioni del sangue 250
Letali al 50%
20
2
milliSievert
1
0.4
Limite per i lavoratori
RADON
Limite per la popolazione
Raggi cosmici
0.02 Radiografia al torace
0.004 Test nucleari
0.0002 Industria nucleare
(Equivalente di dose annuo)
radionuclidi nell’ambiente
• I radionuclidi prodotti al tempo della formazione del sistema
solare sono sopravvissuti fino a oggi solo se la loro vita media è
dell’ordine dell’età della terra (miliardi di anni): radionuclidi
primordiali
• Radionuclidi a vita media più breve sono prodotti naturalmente
per bombardamento dell’atmosfera da parte dei raggi cosmici e
la loro abbondanza è (quasi) all’equilibrio: radionuclidi
cosmogenici
• Radionuclidi a vita media breve (in misura minore anche lunga)
sono prodotti artificialmente per vari scopi (produzione di
energia, armamenti, controlli industriali, diagnostica e terapia
medica, etc): radionuclidi antropogenici
Il ciclo della radioattività
Sono utilizzati in medicina e nell’industria
60Co, 137Cs, 131I, 18F, 99Tc, …
La loro acquisizione, l’uso e lo smaltimento
sono rigidamente controllati
La loro presenza nell’ambiente è soltanto
accidentale o criminale
La produzione nucleare dell’energia elettrica è
accompagnata dalla produzione di molti prodotti di
fissione che accidentalmente può essere rilasciata
nell’ambiente
A questi eventi possono essere associate dosi, quindi rischio,
quindi il loro livello deve essere monitorato
Tecniche sperimentali
Campionamento
Misure di spettroscopia
:
spettro continuo, necessità di separazione chimica
:
spettro discreto
necessità di riduzione del campione e di allocare rivelatore
e campione in un ambiente a bassa pressione
(< 10-2 mbar)
spettro discreto, manipolazione ridotta del campione,
analisi quantitative elementale
Misure in campo
:
distribuzione di ratei di dose, identificazione di Hot Spot
:
costruzione di mappe, identificazione di R.N.
il monitoraggio del territorio è fondamentale per la
prevenzione e per il controllo ambientale
Specifi c activity of 137Cs (Bq kg -1 fresh weight) in crops from Campania region
coll ected from 20 May to 5 June 1986 and from 15 September to 31 October 1986
Un esempio:alcuni dati
relativi al dopo
Chernobyl in Campania
Roca et al. 1988
Tempo di dimezzamento
efficace di alcuni radionuclidi
nel lichene del Vesuvio
20 May-5 Jun 1986
15 Sep-31 Oct 1986
Grass
400-1500
20-40
Corn leaves
15-20
2-10
Green corn
20-40
Ripe corn
20-40
Green wheat
400-800
Ripe wheat
40-200
Vine leaves
150-200
20-40
Grapes
-
10-20
Fruit
20-50
2-10
Hazelnut leaves
300-400
300-400
Green hazelnuts
60-80
300-400
Concentrazioni di 137Cs in campioni di vegetali
Table 4. Radioactive, eff ective and biological half -lif e tim es (years) for
137
Cs, 134Cs and 106Ru
calculated on the base of the first three sampli ngs.
Isoto pe
T1/2
Teff 1/2
Tbiol1/2
137
Cs
30.07
5.90.3
7.30,3
134
Cs
2.0648
1,60.1
7.30.4
106
Ru
1,020
0,980.07
252
137
Roca et al. 1987, Adamo et al. 2004
Ripe hazelnuts
Cs
30.07
6.10.4
7.70,3
Value re-calculated on the base of four sampli ngs
Valenza radioprotezionistica dei radionuclidi naturali
• In generale la dose efficace derivante da questi isotopi è trascurabile.
• La dose esterna limitatamente ai -emettitori è generalmente limitata
(≈ 100 Sv/y)
• Alcuni di essi sono normalmente presenti all’interno del nostro corpo
(p.e. il 40K), ma anche in questo caso l’equivalente di dose efficace
incide poco sul totale
Dose efficace media individuale
in un anno (2001)
Sorgenti naturali
3,3
Diagnostica
medica 1,2
Industria
nucleare
Test nucleari 0,0002
0,005
Incidente di
Chernobyl
0,002
Totale 4.5 mSv
Principali contributi delle
sorgenti naturali
Radon e toron
2,0
Sorgenti
naturali
3,3
Sorgenti
naturali
3,3
Diagnostica
medica 1,2
Industria
nucleare
Test nucleari 0,0002
0,005
Incidente di
Chernobyl
0,002
Inalazione
diversa da radon
e toron 0,006
Ingestione 0,3
Radiazioni
terrestri 0,6
Industria
nucleare
0,0002
Di tutti i radionuclidi di origine naturale, soltanto
quelli appartenenti alle serie radioattive
contribuiscono in maniera sensibile alla dose
efficace annua,
perché……
Tra questi
radionuclidi
alcuni presentano
un problema in
più
Il Radon
• è un gas nobile radioattivo naturale
• è originato dalle serie naturali del 238U, 235U, 232Th (radionuclidi
primordiali)
• i suoi isotopi di interesse radio-protezionistico sono
soprattutto il 222Rn, e poi il 219Rn e il 220Rn
• è distribuito in maniera non uniforme su tutto il pianeta
• può essere pericoloso per la salute ad elevate concentrazioni
• viene utilizzato come tracciante nelle attività di ricerca
L’emanazione del radon
Non tutto il radon prodotto in un materiale poroso per decadimento del
radio in esso contenuto è disponibile per il passaggio nell’aria, ma soltanto
una parte di esso.
Solo il radon che proviene dall’esterno
della linea (superficie) tratteggiata può
sfuggire da un grano.
La maggior parte vi resta intrappolata
La presenza di acqua nei pori facilita la
fuoriuscita de gas
Il comportamento del radon
A causa della sua natura gassosa e della sua
inerzia chimica diffonde rapidamente dal luogo
di formazione (in un materiale) fino a
raggiungere lo spazio esterno
Nei luoghi aperti si disperde
Nei luoghi chiusi (case,uffici,…) si concentra e
viene respirato (insieme ai figli)
La concentrazione del Radon nel suolo
Nel suolo la quantità di radon presente è proporzionale alla
quantità dei progenitori. Quindi dipende dal tipo di suolo su cui ci
troviamo
I Radon nelle rocce
La distribuzione eterogenea dei progenitori del radon nei diversi tipi
di rocce causa una produzione non uniforme di radon.
Nei punti di risalita di materiale roccioso, dal mantello verso la
crosta, si riscontrano le maggiori concentrazioni.
La concentrazione del Radon in aria
Radon outdoor:
concentrazione del gas fuori
dagli ambienti chiusi
Radon indoor: concentrazione
del gas negli ambienti chiusi
In aria la quantità di radon presente è una funzione del
processo di fuoriuscita del gas dal terreno in cui si è formato
(Emanazione-Esalazione).
Fattori che influenzano la concentrazione di radon negli
ambienti chiusi
E’ un gas. Quindi dipende da ...
* Concentrazione del radon nel suolo e nei materiali da costruzione
(composizione)
* Propagazione attraverso il suolo e i materiali (permeabilità, porosità)
per convezione (differenza di pressione)
e per diffusione (differenza di concentrazione)
* Presenza di microfratture nei pavimenti e di tubature (acqua, gas)
* Distanza dell'abitazione dal suolo
* Tasso di ventilazione dell'ambiente
Il Radon indoor
La presenza di radon negli ambienti chiusi è legata a fattori fisicochimici (Tipo di suolo, Materiali da costruzione, Permeabilità e Porosità delle
rocce, Veicoli di trasporto) e ambientali (Clima, abitudini della popolazione)
Effetto camino
La presenza stessa dell’edificio
provoca il richiamo del gas verso
l’interno
Radon emanato-esalato
Radon indoor
Radon outdoor
TEST - HOUSE
800
Effects of ventilation on indoor radon
-3
Radon concentration (Bq m )
700
600
500
400
300
200
100
0
06/07/02
11/07/02
16/07/02
Date
21/07/02
26/07/02
TEST - HOUSE
-3
Average value: 203 Bq m + 40
-3
Radon concentration (Bq m )
400
300
200
100
0
1988
1990
1992
1994
Year
1996
1998
2000
2002
Variabilità del radon
(Ambienti confinati)
Bq/m3
Miniere (100-100.000)
Abitazioni
-
(10-10.000)
Autovettura
(1-10)
- Sottomarino (<< 1 Bq/m3)
e astronave
Radiazioni terrestri e cosmiche
Aereo
Mancano le radiazioni terrestri ma aumentano
quelle cosmiche
Galleria (Gran Sasso)
Diminuisce la radiazione cosmica ma non
quella terrestre
Sottomarino
Radiazioni naturali sia terrestri che cosmiche
trascurabili. (Sottomarino nucleare?)
La situazione in Italia
In Italia è stata effettuata una indagine per la misura del
radon nelle abitazioni
Il valore medio della concentrazione è risultato:
75 Bq/m3
Tale valore è relativamente elevato rispetto alla media
mondiale valutata intorno a 40 Bq/m3 .
Stati Uniti 46
Inghilterra 20
Svezia 108
Svizzera 70
La situazione in Campania
Da questa campagna la concentrazione media è risultata
97 Bq/m3
valore giustificato dalle caratteristiche vulcaniche del
suolo e dalla provenienza locale di molti materiali da
costruzione (tufo, pozzolana, pietra lavica, ecc. )
ma influenzato dal clima mite favorisce la ventilazione e
quindi la dispersione atmosferica del radon che previene o
mitiga le alte concentrazioni
Consuntivo dei risultati della campagna
nazionale relativi alla Campania
Concentrazioni di radon
Dose gamma in aria
Media regione = 96 Bq cm-3
Media regione = 327 (296*) nGy h-1
Media Italia = 77 Bq m-3
Media Italia = 105 nGy h-1
*)Valore al netto del contributo della radiazione cosmica
Il confronto tra le concentrazioni medie
di radon è condizionato dalla buona
situazione climatica della Campania
L’influenza delle caratteristiche del suolo
e dei materiali risulta dalla differenza
tra la dose gamma regionale e nazionale
Equivalente di dose efficace medio annuo (mSv/y)
abitazioni
Esposizione al radon e ai suoi
prodotti di decadimento
1.9
Esposizione alla radiazione
Gamma
e cosmica
Totale
altri luoghi chiusi
0.6
1.1
3.0
Totale
0.4
1.0
2.5
1.5
4.0
Distribuzione del radon nelle abitazioni in Italia
(indagine 1989-92 ISS-ENEA-APAT)
•
N. di edifici
•
N. di città
•
Max (Bq/m3)
1036
•
Media aritm. (Bq/m3)
70
•
Std Error (Bq/m3)
5361
232
1
Frazione di edifici
(totale 20.000.000)
> 200 Bq/m3
4,1 %
≈ 800.000
> 400 Bq/m3
0,9 %
≈ 200.000
Bq/m3
20 - 40
40 - 60
60 - 80
80 - 100
100 - 120
Distribuzione dei risultati di campagne indoor
Se si seleziona un campione
Campione selezionato ad hoc
secondo criteri particolari, per
esempio quello dei materiali da
costruzione, si possono individuare le
concentrazioni particolarmente alte,
che solo casualmente sono osservate
quando si cercano i valori medi.
Condominio in edificio storico
Uffici in edificio storico
Il radon, grazie alle sue caratteristiche di gas nobile, a causa delle
radiazioni dei suoi prodotti di decadimento, è responsabile di una
dose che viene associata al rischio di patologie dell’apparato
respiratorio
In tutti i paesi industrializzati sono state effettuate campagne di
misura ed ora è in corso la mappatura del territorio per identificare
i casi di maggiore concentrazione. L’Italia è sulla strada, … ma la
percorre a piedi.
Una legge abbastanza recente e abbastanza incompleta impone il
controllo dei luoghi di lavoro e eventuali azioni correttive successive
Rivelatori di tracce nucleari (film LR-115)
I dosimetri LR-115 sono
costituiti da una piccola cella di
diffusione (circa 1 cm) sui
bordi della quale sono poste
due pellicole di nitrato di
cellulosa (LR-115).
L’esposizione alla radiazione 
del dosimetro provoca il
danneggiamento fisico della
pellicola.
Principi di funzionamento
Mylar
Rn

Rn
LR-115
L’energia della particella  è in
genere troppo elevata per produrre
un danno osservabile al film

LR-115
Inserendo una pellicola di mylar che
rallenta le particelle , esse arrivano
sul film con un energia più bassa
producendo un danno maggiore e
dunque facilmente osservabile
Sviluppo del LR-115
Dopo l’esposizione il film viene sviluppato, cioè trattato con un processo
chimico o elettrochimico, in modo da rendere maggiormente evidenti le tracce.
La forma delle tracce varia a
seconda dell’angolo di
incidenza delle particelle 
La profondità delle tracce
dipende dall’energia con cui
impattano le particelle 
Durante l’esposizione
Dopo l’attacco chimico
Lettura e conteggio
Il conteggio delle tracce, cioè la lettura dei risultati può avvenire mediante
metodologie ottiche o elettrostatiche:
Metodo elettrostatico
- mediante l’applicazione di un campo elettrico (se le tracce sono passanti)
Metodi ottici
- microscopio ottico a luce diretta
- scanner fotografico
Lettura elettrostatica (spark counter)
output
Apparato per il conteggio
LR-115
Tensione di riferimento
V
La pellicola LR-115 è un isolante, se viene applicata una differenza di potenziale
tra le sue facce si produrranno tante scariche elettriche quanti sono i buchi sulla
sua superficie.
Il conteggio delle scariche fornisce il numero di tracce.
La legislazione italiana
Capo III bis (del D.Lgs 230/95 integrato con il D.Lgs 241/2000
ESPOSIZIONI DA ATTIVITA’ LAVORATIVE CON PARTICOLARI SORGENTI NATURALI DI RADIAZIONI
Art. 10 bis - Campo di applicazione
Le disposizioni del presente capo si applicano alle attività lavorative nelle quali la presenza di sorgenti di radiazioni
naturali conduce ad un significativo aumento dell’esposizione dei lavoratori o di persone del pubblico, che non può essere
trascurato dal punto di vista della radioprotezione. Tali attività comprendono:
a) attività lavorative durante le quali i lavoratori e, eventualmente, persone del pubblico sono esposti a
prodotti di decadimento del radon o del toron, o a radiazioni gamma o a ogni altra esposizione in
particolari luoghi di lavoro quali tunnel, sottovie, catacombe, grotte e, comunque, in tutti i luoghi di lavoro
sotterranei;
b) attività lavorative durante le quali i lavoratori e, eventualmente, persone del pubblico sono esposti a prodotti di
decadimento del radon o del toron, o a radiazioni gamma o a ogni altra esposizione in luoghi di lavoro diversi da quelli di
cui alla lettera a) in zone ben individuate o con caratteristiche determinate;
c) attività lavorative implicanti l’uso o lo stoccaggio di materiali abitualmente non considerati radioattivi, ma che
contengono radionuclidi naturali e provocano un aumento significativo dell’esposizione dei lavoratori e, eventualmente, di
persone del pubblico;
d) attività lavorative che comportano la produzione di residui abitualmente non considerati radioattivi, ma che contengono
radionuclidi naturali e provocano un aumento significativo dell’esposizione di persone del pubblico e, eventualmente, dei
lavoratori;
e) attività lavorative in stabilimenti termali o attività estrattive non disciplinate dal capo IV;
f) attività lavorative su aerei per quanto riguarda il personale navigante.
Scadenze temporali
Luoghi di lavoro sotterranei
• Per le situazioni pregresse, gli esercenti avevano 24 mesi a
partire dal marzo 2002 per effettuare le valutazioni
• Per le nuove, i 24 mesi decorrono dall’inizio dell’attività
Altri luoghi di lavoro
• Un’apposita commissione avrebbe dovuto, entro sei mesi
dal febbraio 2001, identificare questi luoghi, oltre che
indicare le linee guida sulle metodologie e le tecniche di
misura più appropriate
Situazione attuale
• La commissione, nominata, non si è ancora insediata
• Si è autocostituita una conferenza autonoma delle regioni
(Emilia-Romagna, Lombardia, Toscana, Umbria, Veneto)
che si è assunto l’onere di emanare le linee guida, che
ovviamente non avranno alcuna valenza giuridica
• Le linee guida relative alle tecniche di misura mancano
ovviamente anche per gli ambienti sotterranei, e questo
costituisce un alibi per molti esercenti
DISPOSIZIONI DI LEGGE
Livello di azione
Il livello di azione
per i luoghi di lavoro sotterranei
(compresi particolari luoghi quali tunnel, sottovie, grotte, ecc.)
è fissato in termini di:
concentrazione di attività di radon media in un anno

500 Bq/m3
DISPOSIZIONI DI LEGGE
Esercente
se i risultati delle misurazioni
(80% del LdA) 400 < Bq m-3 < 500 (LdA)

esegue nuove misurazioni nell’anno successivo
se invece
i risultati delle misurazioni
 500 Bq m-3 (LdA)

invia (entro un mese) ad ARPA, ASL, e D.p.l. la
“relazione tecnica contenente i risultati delle misure”
e inoltre
DISPOSIZIONI DI LEGGE
Esercente
provvede
avvalendosi dell’esperto qualificato
alla valutazione della dose cui è esposto ogni lavoratore
sulla base

dei Bq/m3 di radon nel luogo occupato dal lavoratore

delle ore di esposizione del lavoratore in un anno
DISPOSIZIONI DI LEGGE
Esperto Qualificato
VALUTAZIONE DELLA DOSE
conc. radon
ambiente
(Bq m-3)
X
ore di
esposizione
(h)
X
fattore di
conversione
(Sv/Bq h m-3)
Fattore di conversione
=
3 . 10-9 Sv per unità di esposizione (Bq h m-3)
DISPOSIZIONI DI LEGGE
Esercente/Esperto Qualificato
Azioni conseguenti
dose < 3 mSv  non richieste azioni di rimedio
(tranne che nel caso di asili o scuole)
dose > 3 mSv  messa in atto di azioni di rimedio
per ridurre la concentrazione
(tenendo conto del principio di ottimizzazione)
 nuove misurazioni per verificarne
l’efficacia (entro 3 anni)
( ovviamente prima di questi interventi sarà stata presa in esame la
possibilità di intervenire sui tempi di esposizione dei lavoratori,
modificando l’organizzazione del lavoro o la destinazione d’uso degli
ambienti con maggiore presenza di radon)
DISPOSIZIONI DI LEGGE
Esercente/Esperto Qualificato
C(Rn) < 500 Bq m-3  azioni di rimedio concluse
C(Rn) > 500 Bq m-3
 azioni di rimedio concluse
dose < 3
mSv
C(Rn) > 500 Bq m-3
 prosecuzione azioni di rimedio
dose > 3
mSv

sorveglianza fisica

registrazione delle esposizioni in Bq m-3 e ore di esposizione
e relative valutazioni di dose