“SIS - Scuola Interateneo di Specializzazione per la...

“SIS - Scuola Interateneo di Specializzazione per la formazione degli insegnanti della scuola secondaria” - a.a. 2001 / 02.

RELAZIONE DI FISICA NUCLEARE

UNITA’ DIDATTICA:

IL RADON, L’AMBIENTE E L’UOMO

Specializzande : Ilaria Cordevole e Claudia Giusio

TIPO DI SCUOLA E CLASSE:

L’argomento è stato sviluppato pensando di rivolgerlo ad una classe quinta di un Liceo Scientifico.

COLLOCAZIONE all’interno della PROGRAMMAZIONE: Questo argomento è stato pensato per essere collocato nella “settimana della cultura scientifica”, che ormai da tempo viene svolta ogni anno in quasi tutti i licei scientifici. Tali settimane hanno come obiettivo principale la divulgazione e l’approfondimento di importanti argomenti scientifici che toccano da vicino la nostra vita quotidiana e che, difficilmente, in una collocazione diversa da questa, troverebbero il giusto spazio per essere svolti. Uno dei temi che viene maggiormente affrontato in questa particolare attività è “FISICA E SOCIETA’ “; ci è sembrato allora opportuno inserire l’argomento qui proposto in questo contesto. Esso, infatti, presenta forti implicazioni sociali, soprattutto in alcuni paesi, e inoltre si presta molto bene al lavoro di gruppo (generalmente previsto dalla settimana della cultura scientifica), perché l’attività può essere suddivisa in “sezioni”: i vari aspetti sociali, ambientali, medici, tecnologici, ecc. possono essere analizzati separatamente, senza che la comprensione dell’argomento nella sua globalità venga compromessa. Ovviamente a tutti deve essere fornita una base comune di prerequisiti e conoscenze, sviluppati, in parte, precedentemente, a lezione, e in parte durante le prime due ore introduttive della settimana della cultura scientifica. Precisamente, a lezione, si vedrà che cos’è un decadimento e le sue principali caratteristiche (come sono fatte tali particelle, che cosa sia il periodo di dimezzamento, cosa si intende per attività di una sorgente, cosa si intende per radiazione naturale, ecc.…). Viceversa, nelle prime due ore della settimana scientifica si introdurrà a tutti il “PROBLEMA RADON” (che farà da ‘incipit’, occupando la prima parte delle attività), a cui si farà seguire la spiegazione di che cosa è il Radon, per lo meno nei suoi tratti generali.Il periodo preciso dell’anno in cui si inserisce la settimana della cultura scientifica viene deciso dalle singole scuole, in base alle diverse esigenze. Nel caso di questo argomento specifico, si rende indispensabile, a tal fine, tener conto delle propedeuticità di fisica nucleare necessarie per lo svolgimento dell’attività prevista; questo lavoro dovrà allora essere collocato in un periodo dell’anno che garantisca l’avvenuta acquisizione, da parte dei ragazzi, dei prerequisiti sotto elencati.

PREREQUISITI:

- Atomi e struttura atomica - isotopi - elementi radioattivi - attività di una sorgente - legge del decadimento radioattivo in particolare, decadimenti , che cosa li contraddistingue dagli altri tipi di decadimento (come sono fatte le particelle , quali sono le

caratteristiche peculiari che le contraddistingue dalle altre particelle che decadono, …) - periodo di dimezzamento e vita media- elementi di dosimetria - unità di misura - energia di ionizzazione - cenni alle radiazioni naturali di fondo

OBIETTIVI:

OBIETTIVO “TRASVERSALE” PRIMARIO della settimana scientifica su “FISICA E SOCIETÀ”:

comprendere il contesto sociale della fisica .Ovvero:capire e “toccare con mano” il legame esistente tra la “fisica che si impara a scuola” e la nostra vita quotidiana, ritrovando nel problema in esame le conoscenze fisiche già acquisite; in altre parole, verificare la ricaduta che le conoscenze fisiche apprese in classe hanno concretamente nella vita quotidiana, vedere l’uso che di esse si può fare per operare nella società civile, e inoltre comprendere come la fisica sia uno strumento per capire meglio ciò che avviene nel mondo reale. Tramite questa attività gli studenti hanno l’opportunità di verificare in che modo le leggi che vengono studiate in classe vengono applicate anche al di fuori del contesto scolastico.

Nello specifico, con questo progetto ci si propone di eseguire un'attività di ricerca con la partecipazione diretta degli studenti all’esecuzione del lavoro; tale attività permetterà di far conoscere e comprendere agli alunni :

- l'esistenza nell'ambiente di fenomeni non percepibili con i normali sensi, ma evidenziabili con semplici strumenti - la possibilità di studiare direttamente i fenomeni radioattivi senza dover ricorrere a delicate e pericolose sorgenti artificiali - l'influenza della natura geologica del sottosuolo e delle tipologie edilizie sulla qualità della vita negli ambienti chiusi - la struttura microscopica della materia e l'importanza dei fenomeni radioattivi - l'esistenza di interazione tra organismo umano e radiazioni ionizzanti naturali - la correlazione esistente tra le diverse discipline curriculari evidenziando distinzioni e parallelismi - il metodo sperimentale, con l'applicazione pratica delle conoscenze scientifiche di base

- i limiti e le validità delle misure effettuate nell’esperienza di laboratorio - l’uso di diversi tipi di linguaggio a seconda dei punti di vista che si considerano: fisico, statistico, medico e tecnico (quest’ultimo, legato ai metodi di eliminazione del Radon dalle abitazioni).

(N.B. il lavoro non sarà soltanto di tipo esecutivo; ai ragazzi saranno dati gli spunti iniziali, ma poi saranno loro ad impostare per bene l’attività di ricerca, svolgendo in prima persona l’analisi e l’elaborazione dei dati raccolti; sarà già dunque anche un “mettere in pratica” le conoscenze acquisite, attuarle)

A tali obiettivi specifici, si aggiungono inoltre i seguenti, aventi carattere più “generale”:- imparare a fare un utilizzo critico della rete web come strumento per raccogliere informazioni e fare ricerche (dalla lettura dei vari siti sul radon emergono alcune lievi incongruenze [vedi “Età” come fattore che influenza il rischio di contrarre il tumore da Radon ] che sarebbe bene che i ragazzi riuscissero a rilevare; inoltre le informazioni che ci sono sulla rete hanno un taglio fortemente divulgativo – quello è lo scopo di quei siti – il che è un vantaggio per certi versi, ma per altri porta ad affrontare gli argomenti in modo a volte sbrigativo e superficiale. E’ bene che i ragazzi imparino, allora, ad usare le informazioni della rete come spunto, e ad utilizzare viceversa anche altri strumenti per curare in modo appropriato gli approfondimenti).

- (obiettivo “indiretto”) fornire indirettamente uno STRUMENTO DI ORIENTAMENTO per gli studenti: vedere “dove va a finire” la fisica che si impara a scuola (e poi all’Università), l’uso che se ne può fare poi concretamente una volta che ci si trova ad operare nella società civile, tramite il proprio lavoro, può senz’altro offrire un contributo prezioso allo studente, nel momento in cui si troverà a dover scegliere che cosa fare del proprio futuro.

Infine, non si può tralasciare l’INTENTO DIVULGATIVO che accompagna la scelta di tale argomento, ovvero: portare i ragazzi a conoscenza di un problema di notevole rilevanza sociale, ma di cui ancora troppo poco si conosce.

METODOLOGIE E STRUMENTI:

L'esecuzione del progetto richiede essenzialmente tre fasi: lezioni teoriche, ricerca e documentazione tramite lavori di gruppo, esecuzione del lavoro sperimentale, condivisione del lavoro dei gruppi, rielaborazione e discussione finali.

L'iniziativa didattica si aprirà con la distribuzione agli studenti di un questionario veloce che lo scopo di saggiare le conoscenze degli alunni nei settori toccati dal progetto e di valutare il loro atteggiamento nei confronti della scienza e in particolare della radioattività. Dopodiché, verrà consegnato loro un articolo di giornale sul “Problema Radon”.

Le lezioni teoriche saranno di tipo frontale e interattivo, utilizzando schemi, appunti, lucidi, cd-rom, Internet (vedi applet sul sitoWWW.NPRB.ORG britannico) e libri di testo.

I lavori di ricerca saranno svolti da gruppi di 3-4 persone, con l’ausilio di qualsiasi fonte utile di documentazione: libri di testo, riviste, dispense fornite dall’insegnante, siti internet, ecc. Ogni singolo gruppo si occuperà di sviluppare i seguenti ambiti, toccati dal “problema Radon”:

- danni causati all’organismo- il radon nella case- fattori che influenzano la diffusione del radon : la situazione italiana- normativa e situazione negli altri Paesi (America e Gran Bretagna) - realizzazione di un esperimento semplice che riveli la presenza di

particelle radioattive naturali nei nostri ambienti (vedi sotto).La parte sperimentale sarà svolta dal gruppo prescelto utilizzando gli strumenti messi a disposizione dall’insegnante: un palloncino, un panno specifico per elettrizzarlo, un contatore geiger. Questo gruppo, analogamente agli altri, illustrerà l’esperienza al resto della classe nella condivisione finale dei lavori (dopo averla, ovviamente, prima studiata ed eseguita per conto proprio).In generale, nell’ottica della presa di coscienza delle ricadute della fisica sulla vita reale (obiettivo primario dell’attività), in ogni “sezione” che verrà affrontata dai singoli gruppi, si dovrà far emergere chiaramente l’aspetto fisico coinvolto, avendo cura di presentare gli argomenti toccati come conseguenza diretta delle “specificità” fisiche del radon. Particolare attenzione si dedicherà in questo senso ad un uso appropriato del linguaggio, in cui, nella descrizione dei fenomeni, le grandezze fisiche e le unità di misura ad esse connesse avranno un ruolo da protagonisti, anche negli ambiti aventi un taglio all’apparenza meno specifico.

COLLEGAMENTI INTERDISCIPLINARI:

Il progetto di ricerca potrà interessare le seguenti materie: - Matematica, per la parte di indagine Statistica (metodi di analisi statistica – retta di regressione, correlazione lineare, intervalli di confidenza … - applicati per studiare l’incidenza del radon sull’insorgenza del tumore ai polmoni, per stimare i valori “limite” di concentrazione, e i valori medi …).- Scienze della Terra (il passaggio del Rn dal suolo all’aria è strettamente legato alla geologia del sottosuolo). - Chimica (caratteristiche chimiche del Rn). - Inglese (traduzione delle documentazioni). - Geografia (poiché il passaggio del Rn dal sottosuolo alla bassa atmosfera è strettamente legato al tipo di terreno e ad altri fattori ambientali specifici di alcune zone geografiche, vi sono Paesi e territori che presentano il ‘problema

Rn’ più di altri: vedi mappe di Stati Uniti, Gran Bretagna, e Veneto - a mo’ di esempio per l’Italia, di cui manca una mappa completa - allegate al fondo della relazione). - Sociologia (Storia) (l’esposizione interna al Radon è legata al modo di vivere e lavorare nelle nostre moderne civiltà) - Educazione alla Salute (non solo per quel che riguarda la prevenzione all’esposizione al radon, ma anche perché il legame tra Rn e fumo rende più consapevoli i ragazzi circa i rischi che si corrono fumando).- Tecnologia e Disegno (il Rn nei materiali da costruzione, come riesce a penetrare nelle case) .

SPERIMENTAZIONE:

l’esperienza. Il risultato finale Il momento operativo è quello in cui il singolo studente di ciascun gruppo dovrà diventare egli stesso ricercatore, dovrà lavorare utilizzando il metodo scientifico, mettendo in pratica le conoscenze apprese nella fase introduttiva. Per la parte specificatamente fisica, illustriamo nel dettaglio l’esperienza seguente.UN ESPERIMENTO SIMPATICO: Ben sappiamo che, quasi sempre, l’interesse dei ragazzi nei confronti di un esperimento è legato alla misura in cui esso coinvolge strumenti e oggetti che toccano da vicino la loro vita quotidiana, e che da loro sono ampiamente utilizzati, anche se in contesti diversi da quello fisico; l’uso di questi oggetti familiari contribuisce a trasmettere agli allievi l’idea di una fisica che “li tocca da vicino” , che riguarda concretamente le loro vite “reali”, allontanando il preconcetto, proprio di molti di loro, che tale materia sia qualcosa che, nei fatti, non li riguarda minimamente. Tenendo conto di questa esigenza, abbiamo scelto di far eseguire ai ragazzi del gruppo prescelto un’esperienza che ha, come caratteristica peculiare, l’utilizzo di un palloncino, che avrà un ruolo da protagonista nella creazione di una sorgente di radioattività naturale. Vediamo, allora, l’esperienza nel dettaglio.Finalità dell’esperimento:

- rivelare la presenza dei discendenti radioattivi del Radon nei nostri ambienti chiusi (nell’aria delle nostre stanze), in cui quotidianamente passiamo la maggior parte del nostro tempo (rendere “visibile” un fenomeno che non si vede); inoltre, mostrare la semplicità con cui si può concentrare la radioattività presente nell’atmosfera (tale semplicità rende questo fenomeno a noi molto più vicino e familiare). (finalità qualitative)

- capire il significato concreto di vita media.. (finalità qualitativa)- costruire una sorgente radioattiva, di cui è possibile osservare in

modo diretto l’attività, e per cui è dunque possibile studiarla, effettuando una serie di misurazioni; inoltre, dai dati raccolti è possibile ricavare il valore della costante di decadimento della

sorgente costruita, e dunque dedurre il valore numerico della vita media della sostanza considerata (finalità quantitativa).

Obiettivi specifici dell’esperimento: - coinvolgere direttamente, in modo attivo, i ragazzi nella

fabbricazione della sorgente radioattiva;- capire i vari passi che portano alla produzione delle particelle

radioattive presenti nell’aria, a partire dal Radon (il Rn esce dal sottosuolo, si libera nell’aria, decade, le particelle “figlie” , cariche, si depositano sulle micropolveri; e quindi possono essere raccolte da un oggetto carico).

- sviluppare e affinare la capacità di elaborazione ed interpretazione dei dati raccolti.

Descrizione dell’esperimento.I discendenti a breve vita del Radon, ottenuti dai vari decadimenti, sono particelle elettricamente cariche, che per questo si depositano sulle micropolveri elettrizzate positivamente; queste ultime possono allora essere raccolte da un oggetto carico negativamente, originando così, accumulandosi, una sorgente radioattiva. La vita media “composta” di questa sorgente, costituita dai prodotti di decadimento del Radon a vita breve, sarà di circa 45 minuti (essa è infatti governata principalmente dalle attività di circa 20 e 27 minuti corrispondenti al Piombo 214 e al Bismuto 214). Nella nostra esperienza, l’oggetto carico in questione, che raccoglierà le particelle radioattive, sarà allora il palloncino, opportunamente elettrizzato.

Le fasi di esecuzione dell’esperienza sono le seguenti:- si prende il palloncino, lo si gonfia per bene, lo si sospende in aria - lo si strofina quindi per un minuto circa con una pelle di animale

specifica, utilizzata nelle dimostrazioni elettrostatiche - dopodiché, lo si lascia “tranquillo” per 45 minuti- allo scadere dei tre quarti d’ora, lo si sgonfia, lo si compatta, e lo si

pone il più chiuso possibile, vicino ad un contatore geiger- dopo cinque minuti, si rileva il numero totale di conteggi effettuati

dal contatore, corrispondente al numero di particelle emesse dai prodotti del Radon raccolti sul palloncino, più (ricordiamocelo!) un piccolo contributo dovuto alla radiazione di fondo; per ottenere il numero delle disintegrazioni prodotte dalla sola sorgente da noi costruita, al numero rilevato bisognerà ricordarsi di togliere il valore corrispondente al conteggio (medio) delle radiazioni di fondo rilevate, nelle stesso intervallo di tempo, nella medesima stanza in cui viene effettuata di questi conti sarà in ogni caso un numero molto elevato.

- Si ripete la rilevazione del conteggio “netto” ogni cinque minuti, consecutivamente, per un intervallo complessivo di tempo che sia il più ampio possibile (possibilmente, per almeno un’ora, dipende dal tempo a disposizione).

I dati così rilevati saranno raccolti in una tabella; si richiederà inoltre ai ragazzi del gruppo di rappresentare l’attività della loro sorgente in un grafico. Tale grafico avrà, ovviamente, sulle ascisse il tempo, in minuti, e sulle ordinate l’attività, ovvero il numero di conteggi “netti” rilevati diviso l’intervallo di tempo considerato (cioè, 5 minuti); i punti che in esso saranno tracciati risulteranno posizionati in corrispondenza delle ascisse multipli di cinque. A questo punto, se i ragazzi che compongono il gruppo sono particolarmente bravi, e se la parte sui decadimenti radioattivi, affrontata in classe nel normale programma, è stata svolta in modo approfondito, si può allora provare a chiedere loro di giustificare l’andamento della curva ottenuta, in base alle conoscenze che possiedono sui decadimenti; dopodiché, si può provare a dire di rappresentare l’attività della loro sorgente in scala semilogaritmica, di determinare la retta interpolante, e di ricavare infine il valore di (e, dunque, il valore della vita media della sostanza). Qualora non fossero in grado di fare tutto ciò, si può sfruttare questo contesto per approfondire ed ampliare i contenuti di fisica nucleare coinvolti nell’esperienza. In questa fase, gli studenti dovranno essere ovviamente seguiti (e molto bene) dall’insegnante.Ancora una volta, il contesto creato dalla settimana della cultura scientifica fornisce un’ottima opportunità di approfondimento.

La felice collocazione dell’esperimento all’interno di questa particolare settimana consente agli studenti di potervi lavorare per più di un giorno consecutivamente; questo fatto costituisce un’ottima opportunità per far fare ai ragazzi una eventuale seconda prova, nel caso in cui, la prima lezione, il tempo a disposizione per completare la rilevazione dei conteggi al passare del tempo non sia stato sufficiente (come è probabile: in tal caso, nel primo incontro, si studierà l’esperimento e lo si realizzerà arrivando ad effettuare soltanto il primo conteggio, dei cinque minuti iniziali; nel secondo incontro, si effettuerà la prova completa e si elaboreranno la tabella e il grafico dell’attività del “palloncino radioattivo”).

Durante l’esperienza, sarebbe inoltre interessante poter rilevare il livello della concentrazione del Radon nella stanza in cui l’esperienza viene effettuata, onde poterlo rapportare al numero di disintegrazioni contate nei primi cinque minuti di attività del palloncino. L’ideale sarebbe poter ripetere l’esperimento in due (o più) ambienti diversi, aventi livelli di concentrazione di Radon differenti, per studiare l’influenza di tali livelli sull’intensità dell’attività radioattiva della nostra particolare sorgente.

Infine, osserviamo ancora che, per verificare se gli studenti hanno effettivamente capito il significato “qualitativo” di vita media, durante l’esperimento si potrebbe far notare loro (sempre che non lo notino da soli!) che la maggior parte dell’attività radioattiva della sorgente costruita è costituita da particelle , per poi chiedere loro di motivare questo fatto; sempre per lo stesso motivo, si può chiedere perché, dopo aver strofinato il palloncino, si aspettano i 45 minuti, prima di cominciare a rilevare i conteggi.

Come abbiamo già detto, questo esperimento sarà attribuito ad un singolo gruppo; ad esso, saranno forniti inizialmente una scheda descrittiva e di lavoro,

ed il materiale per eseguire l’esperimento. Ribadiamo inoltre che tale gruppo dovrà essere composto da ragazzi bravi, poiché l’impostazione dell’esperienza e, soprattutto, l’interpretazione dei risultati, richiedono una buona comprensione dei concetti base dei decadimenti radioattivi (che, in ogni caso, si suppone siano stati affrontati in classe almeno negli aspetti principali).

TEMPO PREVISTO:

- 2 ore per la presentazione del problema Radon, per la spiegazione di che cosa è il Rn (parte strettamente fisica) e per avviare il lavoro di gruppo

- 4 ore per il lavoro di gruppo (esperimento compreso)

- 2 ore per illustrare i lavori di gruppo a tutta la classe

- Totale: 8 ore

MODALITA’ DI VERIFICA:

Il primo approccio con le classi avverrà, come detto precedentemente, attraverso un questionario iniziale articolato in una serie di domande mirate a valutare le conoscenze che gli studenti hanno nei confronti della radioattività. Tale questionario ha però un valore puramente informativo e di feed-back, ed è funzionale all’avvio dell’attività, per cui non verrà valutato. La valutazione di questo ampio lavoro potrebbe presentare qualche difficoltà. Per la valutazione sommativa alla conclusione della ricerca, gli studenti saranno chiamati a rispondere con un questionario finale a domande atte a valutare le nozioni apprese riguardanti l'ambiente in cui vivono, la salute, l'acquisizione di tecniche metodologiche e scientifiche, oltre che (soprattutto!) le conoscenze fisiche che stanno alla base dell’argomento studiato. Per la valutazione formativa ciascun insegnante dovrà provvedere alla registrazione per ogni allievo di alcune abilità quali: la pianificazione delle azioni, la tenuta di un'accurata documentazione, la capacità di porre in relazione dati e informazioni raccolte da fonti diverse, la proposta di soluzioni brillanti, la misurazione e la rielaborazione grafica dei dati raccolti, la chiarezza e l’efficacia dell’esposizione nella condivisione finale dei lavori. In ogni caso, in questo contesto, sarebbe comunque bene cercare di puntare il più possibile sull’INTERESSE dei ragazzi, piuttosto che cercare di coinvolgerli nelle attività con lo “spauracchio” della valutazione!

CONTENUTI:

1) INTRODUZIONE: IL PROBLEMA RADON2) CHE COS’E’ IL RADON3) BREVE STORIA DEL RADON

4) SITUAZIONI DI RISCHIO E FATTORI CHE INFLUENZANO LA DIFFUSIONE DEL RADON (SUOLO E ABITAZIONI)5) LA SITUAZIONE DELLE REGIONI ITALIANE6) RISCHI DEL RADON E DANNI ALL’ORGANISMO 7) NORMATIVE SULLA RADIOATTIVITA’8) METODI TECNICI PER L’ELIMINAZIONE DEL RADON DALLE ABITAZIONI

1) INTRODUZIONE: IL “PROBLEMA RADON“

Oltre agli “inquinanti artificiali”, direttamente connessi con le attività dell’uomo, occorre prestare una certa attenzione anche agli “inquinanti naturali” di natura chimica, fisica e biologica.Vogliamo occuparci in questo contesto del cosiddetto “Problema Radon”, ossia dei problemi arrecati da un elemento radioattivo, il Radon appunto, che, unitamente ai suoi discendenti, risulta responsabile di buona parte della radiazione naturale esterna ionizzante. Questo problema assume una forte rilevanza sociale in quanto, come vedremo, è stato accertato che le radiazioni emesse da questo radionuclide (e dai suoi discendenti) è una della cause principali di tumore ai polmoni, dopo il fumo.

Nello specifico, la rilevanza sociale del problema è dovuto al fatto che vi sono alcune situazioni cosiddette “a rischio” , in cui, cioè, il rischio di essere sottoposti alle radiazioni emesse da questo particolare elemento è notevole (che peraltro sono state codificate come tali molto tardi), che possono toccare da vicino ognuno di noi, quotidianamente, poiché riguardano le nostre case. Per questo motivo, si è creata in un passato recentissimo una situazione di vero e proprio ALLARME sociale, soprattutto in alcuni Paesi, che, per diversi motivi, si sono trovati ad essere maggiormente esposti a questo tipo di radiazioni.Ecco dunque nascere una forte necessità di divulgazione, che trova nella scuola il giusto contesto per essere attuata.

GRANDEZZE FONDAMENTALI DELLA DOSIMETRIA In questa relazione (e in genere, quando si ha a che fare con la radioattività) faremo spesso uso di alcune grandezze specifiche della dosimetria; le richiamiamo qui brevemente, per facilitare la comprensione dei contenuti che seguono.Attività di una sorgente radioattiva : = numero di disintegrazioni che si verificano nell’unità di tempo. L’unità di misura dell’attività è il Bequerel [simbolo Bq], che equivale ad una disintegrazione in un secondo. Per misurare questa grandezza viene anche spesso utilizzato il Curie [simbolo Ci]; si ha: 1 Ci = 3,7 1010 Bq.(Ricordiamo che l’attività di un campione di radionuclidi in un istante è direttamente proporzionale alla quantità di nuclidi non ancora decaduti presenti in quel momento, ed è inversamente proporzionale alla vita media della sostanza : N /t = N / ).Dose : = energia da radiazione che viene assorbita nell’unità di massa.L’unità di misura della dose è il Gray [simbolo Gy], ed equivale ad un joule al chilogrammo.Dose efficace : = energia che viene assorbita in media nell’unità di massa, pesata in modo da tener conto dell’efficacia di ogni tipo di radiazione presente nel creare danni ad un organismo completo, composto da molti tipi di tessuto biologico. L’unità di misura della dose efficace è il Sievert [simbolo Sv], ed equivale ad un Joule al chilogrammo rilasciato da una radiazione fotonica (raggi X o ) sul corpo intero di una persona (notiamo che una radiografia allo stomaco e apparato digerente porta all’assorbimento di 0.02 Sv, mentre una radiografia al torace a 0.0002 Sv, cioè 0.2 mSv).

2) CHE COS’E’ IL RADON

Esistono tre isotopi del radon che sono il prodotto intermedio del decadimento di tre nuclidi “capostipiti”: Torio 232, Uranio 235 e Uranio 238. Questi tre elementi “capi” danno luogo a tre diverse famiglie radioattive, ognuna delle quali contiene uno dei tre isotopi sopra citati: dall’U238 deriva il Rn222, dall’U235 deriva il Rn219 (actinon) e dal Th232 deriva il Rn220 (Thoron).Nella tabella della pagina seguente è riportata la sequenza del decadimento del nuclide più abbondante in natura, cioè l’U238,responsabile della produzione dell’isotopo Rn222.Ci occuperemo principalmente di questo isotopo in quanto è il più significativo per la dose dell’uomo: infatti gli altri due isotopi di Rn hanno vita estremamente breve - 5,15 sec. il Rn220 e 3,92 sec. il Rn219, contro i 3,82 giorni del Rn222 - e quindi la quantità che dal suolo riesce a raggiungere la bassa atmosfera e diventare pericolosa per l’uomo è molto più ridotta rispetto

al nuclide derivante dall’U238. (La vita media così corta dei primi due isotopi, implica un loro decadimento – sempre in termini probabilistici! - quasi immediato, prima che essi arrivino in superficie, e che possano quindi essere inalati dall’uomo; ricordiamo che i nuclei figli del Radon sono tutti allo stato solido, e dunque si depositano).

Schema di Produzione del Radon 222 – Famiglia dell'Uranio

Descrizione della tabella:

Il Rn222 deriva direttamente dal Radio 226 per decadimento ; la sua presenza dipende perciò dalla concentrazione di Radio. La lunga vita media dei suoi più importanti e illustri antenati (Uranio, Torio e Radio), dispersi in piccole tracce un po’ ovunque nella crosta terrestre , garantisce la costante presenza del Rn222 e dei suoi discendenti negli ambienti naturali.Il Rn222 è un gas radioattivo naturale estremamente tossico, incolore, insapore, inodore ed estremamente volatile; proprio per questo è il più pericoloso: non si vede, non si sente, non si tocca, e dunque non ci accorgiamo della sua presenza con i nostri sensi. Esso è un gas nobile, e fra questi tipi di gas è il più pesante. Può essere condensato in un liquido trasparente e in un solido opaco; è chimicamente inerte, ovvero tende a non reagire con altri elementi e, dunque, tende a disperdersi nell’aria. Il suo numero atomico è 86. In quanto elemento radioattivo decade con un tempo di dimezzamento di 3,82 giorni emettendo una particella ; si trasforma così in Polonio 218, perdendo due protoni cioè diminuendo il proprio numero atomico, che passa da 86 a 84, e perdendo due neutroni (da 136 a 134) cioè diminuendo il numero di massa, che passa da 222 a 218. Più in dettaglio, la sua disintegrazione dà luogo a una serie di elementi radioattivi, tutti solidi, che sono: Po218 (Polonio), Pb214 (Piombo), Bi214 (Bismuto), Po214, Pb210, Bi210, Po210 e infine al piombo Pb206, non radioattivo. Tra questi nuclei “figli” del Rn, quelli che ci interessano maggiormente sono il Polonio218 e il Polonio214, poiché, tra i discendenti a vita breve del Rn222, sono i due che decadono emettendo una particella (per i dettagli, rimandiamo all’analisi dei danni provocati).Le particelle hanno un potere penetrante molto debole (questo è legato alla sezione d’urto delle particelle , diversa da quella degli elettroni, più piccoli) , e, infatti, non oltrepassano lo strato basale dell’epidermide; possono penetrare nella pelle solo se hanno un’energia di almeno 7,5 MeV. Il loro potere ionizzante però è molto elevato, quindi il loro grado di pericolosità diventa alto se sono emesse da una sorgente interna al corpo umano.

Isotopo Radiazione Periodo di dimezzamento

Uranio 238 Alfa 4.5x109 anniTorio 234 Beta 24.1 giorniProtoattinio 234 Beta 1.2 minutiUranio 234 Alfa 2.5x105 anniTorio 230 Alfa 7.5x104 anniRadio 226 Alfa 1600 anniRadon 222 Alfa 3.82 giorniPolonio 218 Alfa 3 minutiPiombo 214 Beta 27 minutiBismuto 214 Alfa e beta 20 minutiPolonio 214 Alfa 1.5x10-4 secondiPiombo 210 Beta 25 anniBismuto 210 Beta 5 giorniPolonio 210 Alfa 136 giorniPiombo 206 Stabile

Il radon è l’unico figlio dell’Uranio che si mantiene allo stato gassoso, quindi, anche se il suo tempo di dimezzamento è abbastanza breve, riesce più facilmente a salire in superficie rispetto agli altri nuclei figli che si mantengono allo stato solido.Caratteristiche chimiche e fisiche del Rn222:

Numero di massa = 222 Numero atomico = 86 Densità = 9,72 g/l Punto di fusione = - 61,8 °C Solubilità in 100 g di acqua = a 0 °C 51,0 g

a 25 °C 22,4 g a 50 °C 13,0 g

Nucleo genitore = Ra 226 (Radio) Energia del decadimento = 5,5 MeV Nucleo figlio = Po 218 Tempo di dimezzamento = 3,82 g

3) BREVE STORIA DEL RADON

Gli elementi radioattivi naturali sono stati presenti sulla terra fin dalla sua origine. Gli elementi a vita più breve sono gradualmente scomparsi mentre quelli a vita lunga che sono presenti nel nostro ambiente includono l’uranio, che dà origine al radon. La radioattività fu scoperta nel 1898, quando Marie Curie portò avanti le ricerche sul radon. Una parte considerevole di lavoro fu poi compiuta sulla radioattività naturale. Nel 1900 il fisico F. Dorn scoprì che i sali di radio producevano un gas radioattivo: il radon.In precedenza, nel sedicesimo secolo, Paracelso aveva notato l’alta mortalità dovuta a malattie polmonari tra i lavoratori delle miniere d’argento nella regione di Schneeberg in Sassonia (Germania). L’incidenza di questa malattia, in seguito conosciuta come “malattia di Scgneeberg”, aumentò nei secoli diciassettesimo e diciottesimo, quando l’attività nelle miniere d’argento, rame e cobalto si intensificò. Questa malattia fu riconosciuta come cancro ai polmoni nel 1879.Misure effettuate nel 1901 nelle miniere di Schneeberg rilevarono un’alta concentrazione di radon. Come risultato fu presto lanciata l’ipotesi di un rapporto causa-effetto tra alti livelli di radon e cancro ai polmoni. Questa ipotesi fu rafforzata da più accurate misure del radon compiute nel 1902 nelle miniere di Schneeberg e in altre, in particolare quelle di Jachymov in Boemia, da dove provenivano i minerali usati da Marie Curie. Tuttavia questi dati non bastarono a convincere tutti e alcuni scienziati ancora attribuiscono questi tumori ai polmoni ad altri fattori.L’attività nelle miniere di uranio fu intensificata dal 1940 ma i livelli di radon furono misurati regolarmente solo dal 1950. Esperimenti su animali compiuti dal 1951 dimostrarono la potenziale carcinogenità del radon per i polmoni delle specie testate.Rilevamenti epidemiologici tra i minatori di uranio, dalla metà degli anni ’60, hanno infine confermato questo potenziale sull’uomo.Nel 1967 il Congresso Federale per la Ricerca degli Stati Uniti propose delle raccomandazioni per controllare i rischi correlati alle radiazioni in miniera.

Nonostante non ci fossero più dubbi sulla realtà del pericolo (l’Organizzazione Mondiale per la Salute confermo ciò nel 1988), fu ancora necessario quantificare il rischio in termini di intensità di esposizione, per definire appropriati livelli di protezione.A tal fine numerosi rilevamenti epidemiologici sono stati effettuati negli anni ’80 in varie nazioni, non solo tra lavoratori di miniere di uranio ma anche di stagno e di ferro. Tali rilevamenti portarono a conclusioni convergenti, tuttavia alcune questioni (quali l’influenza della durata e intensità dell’esposizione e dell’età) non sono ancora state risolte e richiedono ulteriori studi.Nonostante E. Rutherford avesse fatto notare sin dal 1907 che ognuno inala del radon ogni giorno, misure di radon furono effettuate nelle case solo dal 1956 (in Svezia). L’alto livello di radon rilevato in alcune case riscosse poco interesse in campo internazionale, perché il problema fu considerato esclusivamente locale.Soltanto 20 anni dopo si iniziarono studi sistematici su larga scala in numerose nazioni, che mostrarono che l’esposizione era generale e si potevano raggiungere livelli molto alti, comparabili a quelli delle miniere.La Commissione Internazionale per la Protezione Radiologica (ICRP) sottolineò la vastità del problema per la salute pubblica e formulò specifiche raccomandazioni sulla pubblicazione n°65 del 1993.L’ipotesi di un legame tra alte concentrazioni di radon e cancro ai polmoni fu messa in primo piano molto presto nel ventesimo secolo; la dimostrazione scientifica di questo legame è molto recente ma definitiva.Soltanto negli ultimi 10 anni abbiamo potuto affermare che il radon può essere alla base dei più grandi problemi di salute pubblica. Le autorità locali, sostenute dalleAutorità responsabili della salute pubblica, devono valutare l’entità del problema ala luce dell’architettura locale e delle condizioni geologiche e aiutare a realizzare misure preventive per ridurre il rischio.

4) SITUAZIONI DI RISCHIO E FATTORI CHE INFLUENZANO LA DIFFUSIONE DEL RADON.

Ricordiamo che l’attività di una sorgente radioattiva in un dato istante è direttamente proporzionale al numero di nuclei presenti in quel momento, ed è inversamente proporzionale alla vita media del radionuclide. L’U238 ha una vita media lunghissima, per cui non può avere un’attività radioattiva molto intensa, a meno che non si trovi in quantità massicce; la vita media del Radio è, invece, più breve, ma sempre sufficientemente lunga da rendere necessarie delle concentrazioni notevoli per avere una buona attività radioattiva. Dunque, generalmente, le concentrazioni volumetriche del Radon, figlio di questi due radionuclidi, sono trascurabili nei riguardi della salute umana. Vi sono però delle situazioni di rischio per l’uomo, che si verificano quando la concentrazione di questi nuclidi progenitori del Rn raggiunge dei livelli elevati: a) MINIEREb) ABITAZIONI con strutture murarie costruite con qualche sottoprodotto uranifero, o collocate su particolari terreni che, oltre a contenere quantità elevate di Radon, hanno caratteristiche geologiche che ne facilitano la fuoriuscita dal sottosuolo verso la superficie. c) in particolare, i LOCALI POCO ARIEGGIATI (poiché qui si accumulano le polveri, il fumo, e le particelle varie che veicolano i prodotti di decadimento del Rn nelle vie respiratorie dell’uomo).

Parecchi suoli contengono naturalmente quantità variabili di uranio, che regola la quantità di radon rilasciata. É più facile trovare il radon nelle rocce d’origine vulcanica quali tufi, porfidi, graniti, pozzolane, in alcune argille e gessi. Tuttavia ci sono eccezioni a ciò: si possono trovare miniere di uranio in terreni sedimentari, o radon in suoli calcarei.Sebbene sia un gas, in generale, anche per il Rn 222 non è comunque semplice raggiungere la superficie, una volta che si è formato nel sottosuolo; vista la sua breve vita media, esso raggiunge la superficie soltanto laddove vi sia la possibilità, per lui, di diffondersi rapidamente. La geologia del territorio controlla perciò direttamente la distribuzione e la migrazione del gas; le caratteristiche del sottosuolo che possono allora favorire, modificare, o impedire il flusso di radon dal sottosuolo alla superficie sono: la litologia e la composizione mineralogica, la tettonica e il carsismo, gli aspetti inerenti la permeabilità del suolo (densità, porosità, granulometria), del suo stato (secco, impregnato d’acqua, gelato o coperto di neve) e le condizioni meteorologiche (temperature del suolo e dell’aria, pressione barometrica, velocità e direzione del vento). Il radon si diffonde attraverso i pori e le spaccature del suolo, trasportato dall’aria o dall’acqua (nella quale è solubile). La concentrazione di radon decresce rapidamente con l’altitudine e con le precipitazioni.L’acqua sotterranea, i gas naturali, il carbone e gli oceani sono altre fonti minori di radiazioni.

È quindi chiaro che il radon è universalmente presente, ma la velocità di emissione varia significativamente nel tempo, anche per uno stesso luogo.In Italia i materiali lapidei maggiormente radioattivi sono la lava del Vesuvio, la pozzolana, il peperino del Lazio e il tufo della Campania. La presenza del radon si può riscontrare anche in materiali da costruzione ricavati dal riciclo di materiali contaminati, quali i cementi e le ceramiche prodotti con scorie di alto forno , i mattoni prodotti con fanghi rossi ( scarti della produzione dell’alluminio ) e i cementi di origine pozzolanica . Risulta evidente che tanto più i materiali saranno suddivisi, tanto più facilmente rilasceranno gas radioattivi.

All’esterno il radon non crea problemi rilevanti, in quanto si trova diluito nell’aria in piccole concentrazioni che si riducono gradualmente mentre ci si allontana dalla fonte di emissione; inoltre, in media, le persone in Europa trascorrono la maggior parte del loro tempo in casa quindi il rischio per la salute pubblica dovuta al radon è essenzialmente correlato all’esposizione a questo gas all’interno delle abitazioni,soprattutto in ambienti poco areati, dove si può accumulare fino a raggiungere concentrazioni ritenute pericolose. Il ricambio d’aria nei locali influisce sul livello di concentrazione di questo nuclide.La maggior parte di radon presente in una casa proviene dal suolo sul quale essa è costruita. Le più importanti vie attraverso le quali il gas può accedere alle abitazioni riguardano la struttura costruttiva dell’edificio e possono essere costituite da:

Fratture tra pavimento e pareti del piano terreno; Fratture o crepe tra blocchi o mattoni nelle pareti degli edifici; Fratture in generale dovute a cedimenti delle strutture; Aperture causate da fenomeni di ritiro; Corridoi e giroscale in comunicazione con scantinati; Aperture attorno a tubazioni, sbocchi, cavi, ecc.; Aperture attorno a bulloni di ancoraggio di attrezzature varie Impermeabilizzazione difettosa nelle zone di drenaggio; Aperture intenzionali di drenaggio; Pareti costruite con laterizi composti da scorie di altoforno.

La differenza di temperatura presente tra ambiente esterno e l’interno di un edificio, fa si che si instauri una piccola differenza di pressione atmosferica che attira l’aria e così il radon penetra nel suo interno, similmente a quanto avviene nel fenomeno di tiraggio delle canne fumarie (effetto camino). Anche la differenza del movimento dell’aria tra esterno e interno favorisce l’ingresso del gas (effetto vento): inoltre l’aria interna tende a stagnare piuttosto che a rinnovarsi. Quindi il radon emesso all’interno di una casa tende a restare lì.Il ruolo ricoperto dalle condizioni meteorologiche (vento, pressione barometrica, umidità) spiega non solo le variazioni stagionali della concentrazione di radon in una data casa, ma anche le differenze osservate tra i livelli diurni e notturni.È stato inoltre provato che un’altra importante via attraverso la quale il radon può entrare nelle abitazioni è costituita dall’acqua potabile, proveniente dal sottosuolo o da sorgenti, nella quale esso si trova naturalmente disciolto.Alcuni ricercatori, tra i quali Nazaroff nel 1987, hanno evidenziato, basandosi anche sulle scoperte di altri scienziati, i vari aspetti della presenza di radon nell’acqua per uso domestico, contribuendo ad approfondire le conoscenze relative a questo fenomeno.Negli anni ’50 in America, furono misurati per la prima volta elevati livelli di radon nell’acqua di alcuni pozzi situati nello stato del Meine. La prima preoccupazione riguardò il tempo di permanenza nell’organismo dell’acqua inquinata dal gas, in seguito ci si rese conto che gli effetti del gas, una volta dissociato dal liquido, potevano essere molto dannosi.Verso il 1988 la National Academy of Science, citando il lavoro di altri ricercatori, ha suggerito che il rischio di danni ai polmoni provocato dall’inalazione di radon contenuto nell’acqua potabile è da tre a dodici volte maggiore del rischio di cancro allo stomaco, indotto dall’ingestione dello stesso radon.Nell’acqua il radon si scioglie con una difficoltà crescente in modo proporzionale alla temperatura dell’acqua stessa. Quando questa viene riscaldata, il gas che prima veniva trattenuto alle temperature più basse, si disperde direttamente nel locale interessato che in genere è il bagno o la cucina.È nuovamente Nazaroff a fornirci utili indicazioni sulle quantità di radon rilasciate da diversi utilizzatori domestici che divengono così fonti di emissione:

Lavastoviglie 0,95; Lavatrice 0,92; Doccia 0,66; Vasca da bagno 0,42; WC 0,3.

5) LA SITUAZIONE DELLE REGIONI ITALIANE.

Il rischio correlato alla presenza di radon ha causato un aumento del lavoro dei ricercatori, degli esperti e dei responsabili della salute pubblica. Per valutare l'entità del problema, sono state effettuate misure di livelli di radon nelle case in quasi tutti i Paesi europei negli ultimi 10 anni. E' stato rilevato che un basso livello medio nazionale non esclude l'esistenza di aree limitate ad alta concentrazione di radon. In molti casi

la Commissione Europea ha appoggiato la realizzazione di queste campagne.Il problema maggiore che l’uomo deve superare, come abbiamo visto, è il contatto quotidiano con il radon, dovuto al fatto che trascorre 80-90% della giornata in ambienti confinati e perfettamente isolati.

o L’indagine sull’esposizione alla radioattività ambientale nelle abitazioni promossa dall’A.N.P.A. e dall’I.S.S. si è conclusa nel 1994 ed ha fornito i seguenti risultati:Il valore medio nazionale della concentrazione di radon è pari a 77 Bq/m 3 (che supera di gran lunga i 40 Bq/m3 stimati come valore medio a livello mondiale) mentre la percentuale delle case in cui la concentrazione supera i valori di riferimento (200 e 400 Bq/m3 ) raccomandati dalla Comunità Europea è del 5% e 1%.

o Nella Regione Piemonte il valore medio (su 434 abitazioni campionate) della concentrazione di radon è pari a 69 Bq/m 3 . Il 90% delle abitazioni si trova tra 20 e 120 Bq/m3. Da queste concentrazioni si può, tenendo conto di numerosi fattori quali il ritmo respiratorio e le quantità di aria e particolare inalate ed esalate, calcolare una stima della dose efficace che in media un piemontese assorbe in un anno a causa del radon: 3.41 mSv/anno.Considerato che una dose di 50 Bq/m 3 corrisponde ad una dose di radiazioni circa tre volte maggiore a quella che mediamente si riceve nel corso della propria vita per lo svolgimento di indagini mediche, si può ben comprendere come tale prodotto di decadimento costituisca un vero pericolo per l'uomo. Il Radon nel Cuneese. Intorno agli anni 20 una serie di sondaggi ordinati dall’allora "Ministero per le Armi e Munizioni" mise in evidenza, presso la frazione Nivolan di Lurisia, l’esistenza di Uranio sebbene eccessivamente diffuso e quindi poco redditizio. Nel dopoguerra l’Uranio divenne un’importante risorsa strategica e, pertanto, iniziarono ricerche più approfondite per determinare se la formazione geologica affiorante a Lurisia potesse contenere, in altre località, mineralizzazioni più sfruttabili.Una mappatura aerea delle anomalie radiometriche del cuneese indicò le seguenti località: il circondario di Preit e Canosio, il Bric Colmè presso S. Giacomo di Roburent, i dintorni di Chiappi in Val Grana, la frazione di Riofreddo di Peveragno sul versante nord della Bisimauda. I risultati furono però deludenti in quanto pur esistendo corpi riccamente mineralizzati, le loro dimensioni erano troppo ridotte per giustificare uno sfruttamento industriale.Per quanto riguarda il cuneese, come abbiamo visto, esistono siti, estremamente isolati, maggiormente a rischio di superare di gran lunga queste concentrazioni medie. Le misurazioni condotte in uno di questi siti (Peveragno) hanno fornito una media di 259 Bq/m 3 . In particolare alcune case presentavano un valore superiore a quello limite di 400 Bq/m3 (il valore massimo è risultato di 2400 Bq/m 3 ! ).

o Gli studenti di un Istituto Tecnico per Geometri di Trento, durante lo svolgimento di un progetto dedicato al Radon, hanno effettuato, nel febbraio 1998, 48 misurazioni in alcune località della provincia di Trento (15 misurazioni a Trento e 12 nei sobborghi). E’ emerso che il livello di Rn riscontrato sul suolo a tipologia alluvionale della Valle dell’Adige è strettamente correlato al materiale costruttivo impiegato. Pur mantenendo costante il piano delle abitazioni, la radioattività misurata in ambienti con pareti di calcestruzzo è considerevolmente più elevata (115 Bq/m 3 ) rispetto a quella rilevata in presenza di pietra calcarea o laterizi (valore medio di febbraio: 77Bq/m3); con molta probabilità questo dipende dal tipo di inerte utilizzato per produrre il calcestruzzo più che dal tipo di cemento impiegato. In effetti, l’Avisio e il Frisina, fiumi che scorrono sulla piattaforma porfirica atesina, trasportano grandi quantità di sedimenti porfirici (roccia ignea effusiva con tracce di Uranio). E’ emerso inoltre che la presenza di Rn è in rapporto al piano dell’edificio, con una concentrazione più elevata nei piani bassi. Questa tendenza è confermata anche dai rilievi effettuati all’interno dell’Istituto dove la differenza tra seminterrato e piano rialzato è di 23 Bq/m3 con un valore per il seminterrato maggiore del 67% rispetto a quello del piano rialzato. I valori ottenuti su geologia metamorfica e su alcuni terreni sedimentari confermano le aspettative secondo le quali le rocce di tipo igneo e metamorfico sono più radioattive delle altre.

o L'ENEA ha svolto una serie di ricerche in alcune zone di Roma e dell'Alto Lazio che evidenziano una presenza di Radon molto variabile tra i 100 e 400 Bq/m 3 con punte di 1000 ed oltre Bq/m3.Le maggiori responsabilità di questo fenomeno sono da attribuire alle caratteristiche geologiche del sottosuolo italiano, all’impiego di tufi e pozzolane e al fatto che in Italia vengono spesso costruiti locali pubblici in luoghi sotterranei comunicanti direttamente con l’interno .

o Inoltre non sono rare concentrazioni di 400-500 Bq/m3 intorno al Vesuvio, all’Etna e in Sardegna.6) DANNI CAUSATI DAL RADON ALL’ORGANISMO UMANO

Le caratteristiche sopra descritte di essere insapore, inodore, incolore, rendono impossibile la percezione di questo gas tramite i sensi umani, rendendolo particolarmente insidioso. Il radon da solo è responsabile dell’80% circa dell’esposizione interna nell’uomo ai vari radionuclidi naturali; questo isotopo, assieme ai suoi discendenti a breve vita, rappresenta dunque la sorgente principale dell’esposizione interna per inalazione nell’uomo. I prodotti di decadimento del Rn sono ioni solidi (dunque, sono elettricamente carichi) che si attaccano alle particelle di aerosol, alle goccioline di vapore, alle particelle di fumo (per questo gli ambienti poco aerati, in cui si accumulano tutte queste polveri microscopiche, sono più a rischio), e dunque possono essere inalate con relativa facilità. Se ciò avviene, le polveri depongono i radionuclidi nel tratto respiratorio dell’uomo. Ampi e approfonditi studi epidemiologici hanno definitivamente stabilito una relazione causale tra l’esposizione dell’uomo al Radon (e ai suoi nuclei “figli”) e l’incidenza del tumore al polmone. Negli Stati Uniti, si stima che i morti per questo tipo di cancro, causato dall’esposizione residenziale al Radon, siano tra i

7000 e i 30000 l’anno, con un valore medio pari a circa 14000 persone, a fronte di un totale di morti, per la medesima malattia, di circa 157400 (ricordiamo che la popolazione di questo Stato si attesta attorno ai 230 milioni di persone); in questo Stato, il Radon rappresenta la seconda causa di tumore al polmone dopo il fumo (anche se, in proporzione, i decessi causati dal solo uso del tabacco sono molti di più). Globalmente, si stima che circa il 10% fra tutte le morti per cancro ai polmoni sia da attribuirsi all’esposizione (domestica) a questo radionuclide e ai suoi discendenti.

Tra i prodotti di decadimento del Rn, i due più pericolosi per l’uomo sono il Polonio 214 e il Polonio218, poiché, a differenza degli altri nuclei a breve vita figli del Rn, questi due decadono emettendo particelle , che sono altamente efficaci nel causare danni ai tessuti polmonari. Se inalati, questi due nuclidi vanno a depositarsi nei polmoni, incastrandosi in profondità, dove possono irraggiare e penetrare le cellule delle mucose, dei bronchi e di altri tessuti polmonari, distruggendone il DNA. Si ritiene che l’alta energia di ionizzazione delle radiazioni che colpiscono le cellule epiteliali dei bronchi dia inizio al processo di carcinogenesi; il danno subito dal DNA rappresenta, infatti, potenzialmente il primo passo nella catena degli eventi che possono portare al cancro. Sebbene i tumori ai polmoni collegati al Radon si manifestino principalmente nelle vie respiratorie superiori, l’inalazione dei prodotti di decadimento questo elemento radioattivo accresce l’incidenza di tutti quanti i tipi istologici di tumore ai polmoni. Come ricordato all’inizio, l’attività di una sorgente in un certo istante è inversamente proporzionale alla vita media del radionuclide, e direttamente proporzionale al numero di nuclei nel momento in cui si misura l’attività. Osserviamo perciò che, nelle vie respiratorie, l’attività radioattiva dei discendenti del Radon, soprattutto se inalati in notevoli quantità, è molto intensa, poiché essi hanno tutti vita media molto breve (l’elevata intensità di questa attività sarà peraltro evidenziata concretamente dall’esperimento del palloncino); ricordiamo, infatti, che il Polonio 218 ha periodo di dimezzamento di soli 3 minuti, mentre quello del Polonio 214 è addirittura pari soltanto a 1.5 x10-4 secondi. I sintomi che segnalano Radon non sono immediati: il tumore ai polmoni causato da questo radionuclide si manifesta tra i 5 e i 25 anni dopo l’avvenuta esposizione.Gli studi effettuati hanno stabilito che vi sono alcune variabili, quali l’età che si ha quando si è sottoposti all’esposizione, la durata dell’esposizione, il tempo

Un così alto numero di morti per Rn tiene però conto della particolare geologia del territorio U.S.A., ma, soprattutto va rapportata al numero totale della popolazione.

passato dall’inizio dell’esposizione e, soprattutto, l’uso di tabacco, che influenzano il rischio individuale di contrarre il cancro indotto dal Radon; notiamo che una prolungata esposizione ad una bassa concentrazione di Radon può provocare più danni di una breve esposizione ad una elevata concentrazione. E’ importante sottolineare che il fumo e il Radon sono cause INDIPENDENTI del tumore al polmone; ma se questi due fattori si presentano CONTEMPORANEAMENTE, il rischio di ammalarsi di questo tipo di tumore si moltiplica enormemente. Si è infatti verificato che, per una persona che fuma in media 15 sigarette al giorno, il rischio è circa tra le 10 e le 20 volte più alto rispetto a quello per un non fumatore. Per avere un’idea più concreta di questo rapporto, illustriamo le due tabelle qui di sotto, che riguardano alcuni studi fatti negli stati Uniti.

Il tumore al polmone costituisce, al momento, l’unico danno, per la salute dell’uomo, che è stato definitivamente correlato all’esposizione al Radon. Non ci sono prove che altre malattie respiratorie (come, ad esempio, l’asma e la fibrosi polmonare) siano legate alle radiazioni emesse dai prodotti di decadimento di questo isotopo. Non vi sono prove nemmeno del fatto che i bambini corrano maggiori rischi, rispetto agli adulti, di sviluppare questo tipo di tumore, né che le donne corrano più rischi degli uomini. Infine, è importante sottolineare che le particelle percorrono soltanto distanze estremamente corte, nel corpo; la loro energia, infatti, è principalmente dovuta alla massa, piuttosto che alla velocità (a differenza delle , che sono molto più leggere e dunque più veloci, per cui riescono a fare molta più strada all’interno della materia che attraversano, prima di perdere completamente la loro energia cinetica negli urti con gli elettroni e con gli atomi del materiale che in cui si muovono). Dunque, le radiazioni emesse dai prodotti del Radon depositati nei polmoni non possono raggiungere le cellule di nessun altro organo. Per questo motivo, si ritiene che non vi sia nessun altro tipo di cancro, oltre a quello ai polmoni, correlato all’attività radioattiva di questi particolari nuclidi.

Tabella di rischio per i FUMATORI in America

Livello del Radon

Se 1000 persone che fumano sono espostea questo livello di Radon nel corso della loro vita…

… il rischio di cancro da esposizione al radon è paragonabile a …

20 pCi/L Circa 135 persone potrebbero ammalarsi di cancro ai polmoni

100 volte il rischio di annegamento


100 volte il rischio di morire in un incendio domestico



100 volte il rischio di morire in un incidente aereo


2 volte il rischio di morire in un incidente d’auto

1.3 pCi/L Circa 9 persone potrebbero ammalarsi di (valore medio del livello di

cancro ai polmoni radon interno)

0.4 pCi/L Circa 3 persone potrebbero ammalarsi di cancro ai polmoni

(valore medio del livello di radon esterno)

Tabella di rischio per i NON FUMATORI in America

Livello del Radon

Se 1000 persone che fumano sono esposte a questo livello di Radon nel corso della loro vita…

… il rischio di cancro da esposizione al radon è paragonabile a …


Il rischio di essere uccisi in un crimine violento



10 volte il rischio di morire in un incidente aereo

4 pCi/L Circa 2 persone potrebbero ammalarsi di cancro ai polmoni il rischio di annegamento


il rischio di morire in un incendio domestico

1.3 pCi/L Meno di 1 persona potrebbe ammalarsi di cancro ai polmoni

(valore medio del livello di radon interno)

0.4 pCi/L Meno di 1 persona potrebbe ammalarsi di cancro ai polmoni

(valore medio del livello di radon esterno)

Poiché siamo spesso abituati a ragionare in Bq/m3, per meglio interpretare queste tabelle (per capire esattamente quale quantità di Radon corrisponde ai valori della concentrazione che compaiono nella prima colonna, e quando si superano i valori di attenzione) ricordiamo che: 1 Ci (curie) = 3,7 1010 Bq (bequerel);perciò: 1 pCi = 3,7 10-2 Bq , e dunque 1 pCi /L = 37 Bq/ m3 .Ai livelli di attenzione stabiliti dalla U.E. per la concentrazione di Radon, compresi tra i 200 Bq/m3 e i 400 Bq/m3, corrispondono allora valori compresi, all’incirca, tra i 5 pCi /L e gli 11 pCi /L. Nell’ambito delle rilevazioni americane, il valore principale di soglia è però generalmente considerato 4 pCi (= 148 Bq / m3) (la scelta di questo preciso valore è legata alle attuali tecniche di riduzione del livello di radon nelle case).Osserviamo che il livello medio della concentrazione di radon “interno”(cioè, al chiuso) in America è pari a 1,3 pCi (= 48 Bq / m3 ), mentre il valore medio del livello “esterno” (all’aperto) è di 0,4 pCi (= 14,8 Bq / m3 ). Interessante sarà allora verificare che, in corrispondenza dei livelli medi di Radon, il rischio di ammalarsi di tumore, per un non fumatore, è quasi nullo, mentre per un fumatore è molto più alto.Si potrà chiedere direttamente ai ragazzi sia di effettuare la conversione delle unità di misura, sia di analizzare a fondo i dati esposti nelle due tabelle.ESERCIZIO (eventuale, da assegnare al gruppo che si occupa di questa parte, affinché gli studenti si rendano conto di come vengono effettivamente applicate, in questo contesto reale, le nozioni da loro imparate a scuola; precisamente, toccano con mano che, effettivamente, dire che il Radon causa il tumore significa verificare l’esistenza di una proporzionalità diretta, ovvero, di

una relazione di dipendenza lineare, e inoltre vedono l’uso concreto che si fa del coefficiente di correlazione lineare, ecc…).Rappresentare graficamente i dati riportati in queste due tabelle, calcolando la retta interpolante e il coefficiente di correlazione lineare; dopodiché interpretarli, alla luce delle nozioni sopra esposte (relativamente a questo paragrafo della relazione). Verificare se il fattore di moltiplicazione del rischio per i fumatori, rispetto ai non fumatori, corrisponde, anche solo approssimativamente, a quello riportato sopra (rapporto tra le pendenze delle rette interpolanti). I grafici così elaborati, potranno servire ai ragazzi del gruppo per l’esposizione orale finale del loro lavoro, al resto della classe (al fine della trasmissione delle informazioni, mi sembra infatti decisamente più efficace se alle due tabelle, si

affiancano i grafici elaborati dai ragazzi).

NF = 0,990898862 F = 0,998828593

rapporto tra le pendenze delle rette di regressione: a F / a NF = 18,53190165.

Avendo altri dati a disposizione (cfr. “BEIR VI report” - EPA), in modo del tutto analogo a questo si può pensare di far verificare graficamente agli studenti anche la proporzionalità diretta esistente tra il rischio individuale di contrarre il cancro ai polmoni indotto dal Radon e altri fattori, tra quelli che influenzano tale rischio; ad esempio, la durata dell’esposizione.

7) NORMATIVA E LEGISLAZIONE SPECIFICA

Come ben sappiamo, la radioattività naturale rappresenta uno dei problemi irrisolti della società odierna.A livello legislativo, si cerca di salvaguardare la salute della popolazione e soprattutto quella dei lavoratori, cercando di limitare la loro esposizione ai raggi cosmici e cercando di limitare la lavorazione di materiali con concentrazioni elevate di radioattività naturale come il radon.Esistono diversi tipi di materiali da costruzione di origine naturale che a causa della loro elevata concentrazione di radionuclidi possono rappresentare un vero e proprio pericolo a livello collettivo in quanto aumentano la nostra esposizione negli ambienti interni a concentrazioni elevate di gas radon.

Nonostante in Italia questo problema abbia un suo certo peso, non esiste ancora una normativa che tuteli gli ambienti domestici.

La Direttiva comunitaria 89 /106/CEE riguardante i prodotti da costruzione si è occupata soprattutto dei problemi relativi alle sorgenti di radioattività stabilendo dei valori di riferimento per gli edifici esistenti e per quelli di nuova formazione.Nell’allegato 1 della Direttiva vengono riportati i requisiti essenziali che i prodotti da costruzione devono avere per essere ritenuti idonei alla realizzazione di opere tenendo presente anche l’aspetto economico. Il Requisito 3 "igiene-salute-ambiente" si interessa soprattutto della qualità dell’aria interna e stabilisce che l’opera di costruzione deve offrire un ambiente interno salubre sia per gli occupanti che per gli utenti dell’edificio.Inoltre si precisa che se si ha intenzione di migliorare la qualità dell’aria introducendo sistemi di ventilazione si deve tener conto degli inquinanti generati da tutte le fonti.

Nel 1990, l’Unione Europea (UE) ha emanato una raccomandazione, la n. 143 del 21 febbraio, che tutela la popolazione all’esposizione del radon in ambienti chiusi. Questa raccomandazione stabilisce 2 livelli di riferimento in termini di 20 mSv/anno e di 10 mSv/anno; il primo riguarda gli edifici esistenti e il secondo riguarda gli edifici da costruire. Questi 2 livelli, vengono fatti corrispondere ad un’altra unità di misura e rispettivamente a 400 Bq/m3 e 200 Bq/m3.

L’unica applicazione italiana di questa raccomandazione è una circolare della regione Lombardia del 1991 che con la deroga ex articolo 8 del DPR 303/56 accerta che nei luoghi chiusi e sotterranei devono essere effettuati dei controlli che rilevano la concentrazione di radon che non deve superare quella stabilita della raccomandazione CEE 90/143 del 21/02/90.

Nel 1993 ancora l’Unione Europea ha emanato una nuova raccomandazione “sulla tutela della popolazione contro l’esposizione a radon in ambienti chiusi”, che, modificando la precedente, abbandona le differenze tra edifici esistenti e nuovi ed invita le autorità preposte a fissare un livello compreso tra 3 e 10 mSv/anno di dose-soglia.

NB.: Negli USA viene considerata soglia di attenzione, per quanto concerne il Radon, la quantità di 148 Bq/m 3 .

Nel settembre 1995 il problema radon in Italia è stato presentato al convegno internazionale Healty Building 95 dove si era stabilito inizialmente di adottare su scala nazionale un livello di 400Bq/m3 valido per tutto il territorio e in un secondo tempo di adottare un livello compreso tra i 200 e 400Bq/m 3 in modo da permettere una scelta differenziata tra le varie regioni che potesse quindi tenere conto della gravità del problema radon sul territorio.

Per quanto riguarda gli ambienti di lavoro, il Decreto legislativo 230/1995 ha previsto delle normative che stabiliscono condizioni e modalità di applicazione del decreto stesso nelle zone soggette alle radiazioni del radon e ai prodotti di decadimento. Gli Stati membri dell’Unione Europea, con l’aiuto di esperti mandati dalla Commissione UE, si sono incaricati di individuare le attività lavorative più a rischio come per esempio quelle riguardanti la lavorazione del toron.

Sono state introdotte delle Direttive come la 96/29 che cercano di tutelare il lavoratore soggetto all’esposizione di radiazioni artificiali classificandolo come lavoratore di "categoria a rischio".E’ stato stabilito inoltre che se le azioni di rimedio non bastassero a diminuire la concentrazione di radon, sarebbe necessario introdurre un sistema di radioprotezione che comprende un monitoraggio ambientale o addirittura individuale nel caso in cui i livelli siano particolarmente elevati.

Nel 1996 l’agenzia internazionale per l’energia atomica AIEA che è operativa in tutti i Paesi, ha pubblicato i nuovi "Basic Safery standars " che stabiliscono norme contro i pericoli derivanti dalle radiazioni ionizzanti.

Il 20 /12/2001 la CEE ha emanato una raccomandazione “sulla tutela della popolazione contro l’esposizione al radon nell’acqua potabile”, differenziando tra le forniture d’acqua della rete idrica pubblica (“oltre una concentrazione di 100Bq/l, gli Stati membri devono definire un livello di riferimento per il radon, da utilizzare per stabilire se occorrono azioni correttive per tutelare la salute umana”…. ”per le concentrazioni superiori a 1000 Bq/l si ritiene che un’azione correttiva sia giustificata in base a criteri di protezione dalle radiazioni”) e l’approvvigionamento idrico individuale (“il livello di 1000Bq/l deve essere adottato per prendere in considerazione un intervento correttivo”).

8) METODI TECNICI PER L’ELIMINAZIONE DEL RADON DALLE ABITAZIONI.

Per affrontare il problema radon bisogna innanzi tutto differenziare gli interventi da eseguirsi su costruzione esistente o su edifici in fase di progettazione. Nel primo caso gli accorgimenti saranno limitati, per non arrecare eccessivi danni all’ abitazione, mentre per gli edifici in fase progettuale è possibile mettere in atto le tecniche più adeguate.Le tecniche d’intervento che permettono la fuoriuscita del gas radon dalle abitazioni si suddividono essenzialmente in tecniche attive e tecniche passive . Queste ultime, dove possibile, sono da preferirsi perché più semplici e meno onerose .1) Ventilazione.La ventilazione naturale ( tecnica passiva ): è un accorgimento che diminuisce la concentrazione del gas, permettendo così una diluizione del radon . L'apertura di finestre e porte è un espediente efficace negli insediamenti urbani e rurali ma solo quando il clima consente una continua ventilazione. La ventilazione forzata ( tecnica attiva) : è un artificio che permette la fuoriuscita del gas in maniera razionale evitando , nelle stagioni più fredde, un eccessivo dispendio termico. Un calcolo accurato permette di convogliare all'esterno un volume d'aria ben noto che può variare secondo la concentrazione permettendo un ricircolo misurato , grazie ad un estrattore che può essere installato sul sistema centrale d’aria calda forzata e sulle valvole di regolazione della bocchetta d’immissione che può essere applicato direttamente sulle porte e sulle finestre. La ventilazione forzata può essere adottata in tutti gli edifici ,come la ventilazione naturale, senza particolari accorgimenti tecnici o costosi interventi d’altro tipo. 2) Interventi sull’attacco a terra, pozzo radon e intercapedini.E’ importante considerare il rapporto edificio-suolo se il terreno costituisce una fonte primaria di radon . Secondo il tipo d’attacco a terra dell'edificio e delle tipologie annesse si possono ipotizzare diversi tipi d’interventi :a) La depressurizzazione attiva del vespaio ( tecnica attiva ) : la diversa concentrazione del radon nelle abitazioni può dipendere anche dalla differenza di pressione tra il suolo e gli ambienti stessi e,in questo caso , è possibile diminuire la quantità di radon in ingresso modificando le condizioni di pressione. Un opportuno drenaggio costituito da pietrame permette la captazione del gas, mentre il suo allontanamento è affidato a condotti d’aspirazione forzata . b) La suzione del sottosuolo ( tecnica attiva ) : in alcuni edifici si provvede al drenaggio al fine di allontanare le acque dal terreno e quando questa tubazione ( perforata ) forma un anello continuo , è possibile sfruttarla per far allontanare il radon. Applicando un estrattore al pozzetto di raccolta posto lontano dall'abitazione, si crea una depressione che permette l'estrazione del gas : si ottiene in taluni casi una riduzione del 98% .

c) La tecnica della parete ventilata ( tecnica attiva o passiva ). Quando esiste un'intercapedine tra i muri interni ed esterni, i movimenti convettivi naturali o forzati permettono l'allontanamento del gas evitando quindi l'ingresso nell'abitazione.Interventi più semplici ma ugualmente efficaci possono essere: la realizzazione di una presa d'aria esterna, la sigillatura di tutti gli interstizi attorno alle condotte tecnologiche , la non perforazione del solaio con apparecchi da illuminazione ad incasso o botole, la sigillatura delle finestre, la sigillatura della porta d'accesso del piano interrato . Per eliminare il radon in maniera sistematica ,quando la concentrazione supera notevolmente le soglie ,si può installare un pozzo radon di raccolta da collocarsi nel piano più basso dell'edificio. Il pozzo radon è costituito principalmente da mattoni non cementati, con dei larghi fori che danno la possibilità al gas radon di entrare nel pozzo che deve essere coperto da una lastra di cemento mentre attorno ad esso va posta della ghiaia grossolana .Così il gas tenderà naturalmente a convogliarsi nel pozzo, al quale sarà collegato un sistema evacuante, costituito da un tubo e da una pompa aspirante che canalizzeranno il gas, portandolo preferibilmente sul tetto e lontano comunque da porte e finestre.Un sistema analogo può essere applicato al solaio mediante l'aspirazione effettuata da un estrattore e di un sistema di tubazione che prelevano il gas sotto il solaio stesso il quale dovrà, ovviamente, essere isolato adeguatamente.Un altro sistema di grande efficacia prevede la ventilazione tra il suolo e il piano dell'edificio grazie ad un’intercapedine : la cavità sarà provvista di fori al fine di permettere una ventilazione naturale e in altri casi forzata mediante l'uso di estrattori. Questo è attualmente il sistema più utilizzato in abitazioni di recente costruzione. E' possibile inoltre eliminare il gas che proviene dai materiali da costruzione costituenti gli edifici, utilizzando l'aspirazione direttamente dalle pareti che, preventivamente, sono state isolate all'interno, di modo tale che il radon sia obbligato a passare nelle tubature. Il punto di connessione tra solaio e parete verticale è un punto critico, per quanto riguarda il passaggio del gas. Per intervenire efficacemente è possibile utilizzare degli appositi battiscopa che consentono di aspirare il gas, creando come via preferenziale di deflusso il battiscopa stesso. In questo modo è possibile captare il radon proprio nei punti di fuoriuscita : anche in questo caso, delle tubazioni impermeabili lo convogliano al di fuori del tetto.

DISEGNI CHE MOSTRANO COME RIDURRE IL RADON NELLE ABITAZIONI

Il Radon in America

Le contee della zona 1 hanno una media predetta, del livello interno del Radon, maggiore di 4pCi/L (zone rosse).

Le contee della zona 2 hanno una media predetta, del livello interno del Radon, compresa tra i 2 e i 4 pCi/L (zone arancioni).

Le contee della zona 3 hanno una media predetta, del livello interno del Radon, minore di 2 pCi/L (zone rosse).

LA GEOGRAFIA DEL RADON: alcune mappe esemplificative

Il Radon in Gran Bretagna

Il Radon nel Veneto

Percentuale di abitazioni che superano il livello di riferimento di 200 Bq/ m³ (ill10% è la soglia selezionata per l’individuazione delle aree ad alto potenziale di radon).

BIBLIOGRAFIA:

Testi scolastici: Caforio - Ferilli , “ Physica” per i licei scientifici , vol. 3 – LE MONNIER

Dispense: Flavio Marchetto e Giuseppina Rinaudo - INFN Sezione di Torino, “Fisica Nucleare e Statistica di Poisson nel problema dell’uranio impoverito” - - CESEDI Nov.2001. Thomas Walkiewicz - Departement of Physics and Tecnology, Edimboro

University of Pennsylvania , “The hot ballon (not air)” .Siti consultati: - A.R.P.A. Cuneo (Agenzia Regionale per la Protezione dell’Ambiente):

arpa.piemonte.it/intranet/HOME-PAGE-1/L-AMBIENTE/AGENTI- FIS/Dipartimen/CUNEO/Relazione-sul-Radon.html_cvt.htm - A.R.P.A. veneto: arpav.it

- ips.it/scuola/concorso_99/radon - laleva.cc/ambiente/radon - Dipartimento per l’ambiente in Gran Bretagna : defra.gov.uk/environment/radioactivity/radon

- Commissione Nazionale per la Protezione Radiologica in Gran Bretagna: nrpb.org - Agenzia Americana per la Protezione dell’Ambiente :

epa.gov/iaq/radon epa.gov/iaq/radon/publications - Accademia Nazionale delle Scienze in America (per eventuali approfondimenti circa gli studi epidemiologici condotti dagli Stati Uniti):

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