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“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 LiceoScientifico.

� COLLOCAZIONE all’interno della PROGRAMMAZIONE:

Questo argomento è stato pensato per essere collocato nella “settimana della culturascientifica”, 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 diimportanti argomenti scientifici che toccano da vicino la nostra vita quotidiana e che,difficilmente, in una collocazione diversa da questa, troverebbero il giusto spazio peressere svolti.Uno dei temi che viene maggiormente affrontato in questa particolare attività è“FISICA E SOCIETA’ “; ci è sembrato allora opportuno inserire l’argomento quiproposto 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 puòessere suddivisa in “sezioni”: i vari aspetti sociali, ambientali, medici, tecnologici, ecc.possono essere analizzati separatamente, senza che la comprensione dell’argomentonella sua globalità venga compromessa. Ovviamente a tutti deve essere fornita unabase comune di prerequisiti e conoscenze, sviluppati, in parte, precedentemente, alezione, e in parte durante le prime due ore introduttive della settimana della culturascientifica. Precisamente, a lezione, si vedrà che cos’è un decadimento α e le sueprincipali caratteristiche (come sono fatte tali particelle, che cosa sia il periodo didimezzamento, cosa si intende per attività di una sorgente, cosa si intende perradiazione naturale, ecc.…). Viceversa, nelle prime due ore della settimana scientificasi introdurrà a tutti il “PROBLEMA RADON” (che farà da ‘incipit’, occupando la primaparte delle attività), a cui si farà seguire la spiegazione di che cosa è il Radon, per lomeno nei suoi tratti generali.

Il periodo preciso dell’anno in cui si inserisce la settimana della cultura scientificaviene deciso dalle singole scuole, in base alle diverse esigenze. Nel caso di questoargomento specifico, si rende indispensabile, a tal fine, tener conto dellepropedeuticità di fisica nucleare necessarie per lo svolgimento dell’attività prevista;questo lavoro dovrà allora essere collocato in un periodo dell’anno che garantiscal’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 α, che cosa li contraddistingue dagli altri tipi di decadimento (come sono fatte le particelle α, 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 “FISICAE SOCIETÀ”:

comprendere il contesto sociale della fisica.Ovvero:

capire e “toccare con mano” il legame esistente tra la “fisica che si impara a scuola” ela nostra vita quotidiana, ritrovando nel problema in esame le conoscenze fisiche giàacquisite; in altre parole, verificare la ricaduta che le conoscenze fisiche apprese inclasse hanno concretamente nella vita quotidiana, vedere l’uso che di esse si può fareper operare nella società civile, e inoltre comprendere come la fisica sia unostrumento per capire meglio ciò che avviene nel mondo reale. Tramite questa attivitàgli studenti hanno l’opportunità di verificare in che modo le leggi che vengono studiatein classe vengono applicate anche al di fuori del contesto scolastico.

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

- l'esistenza nell'ambiente di fenomeni non percepibili con i normali sensi, maevidenziabili con semplici strumenti

- la possibilità di studiare direttamente i fenomeni radioattivi senza dover ricorrerea delicate e pericolose sorgenti artificiali

- l'influenza della natura geologica del sottosuolo e delle tipologie edilizie sullaqualità 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 evidenziandodistinzioni e parallelismi

- il metodo sperimentale, con l'applicazione pratica delle conoscenze scientifiche dibase

- 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 delRadon dalle abitazioni).

(N.B. il lavoro non sarà soltanto di tipo esecutivo; ai ragazzi saranno dati gli spuntiiniziali, ma poi saranno loro ad impostare per bene l’attività di ricerca, svolgendo inprima 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 raccogliereinformazioni e fare ricerche (dalla lettura dei vari siti sul radon emergono alcune lieviincongruenze [vedi “Età” come fattore che influenza il rischio di contrarre il tumoreda Radon ] che sarebbe bene che i ragazzi riuscissero a rilevare; inoltre leinformazioni che ci sono sulla rete hanno un taglio fortemente divulgativo – quello è loscopo di quei siti – il che è un vantaggio per certi versi, ma per altri porta adaffrontare gli argomenti in modo a volte sbrigativo e superficiale. E’ bene che iragazzi imparino, allora, ad usare le informazioni della rete come spunto, e adutilizzare viceversa anche altri strumenti per curare in modo appropriato gliapprofondimenti).

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

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

� METODOLOGIE E STRUMENTI:

L'esecuzione del progetto richiede essenzialmente tre fasi: lezioni teoriche, ricerca edocumentazione 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 questionarioveloce che lo scopo di saggiare le conoscenze degli alunni nei settori toccati dalprogetto e di valutare il loro atteggiamento nei confronti della scienza e in particolaredella 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 ditesto.

I lavori di ricerca saranno svolti da gruppi di 3-4 persone, con l’ausilio di qualsiasifonte 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 “problemaRadon”:

- 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 diparticelle radioattive naturali nei nostri ambienti (vedi sotto).

La parte sperimentale sarà svolta dal gruppo prescelto utilizzando gli strumenti messia disposizione dall’insegnante: un palloncino, un panno specifico per elettrizzarlo, uncontatore geiger. Questo gruppo, analogamente agli altri, illustrerà l’esperienza alresto della classe nella condivisione finale dei lavori (dopo averla, ovviamente, primastudiata ed eseguita per conto proprio).

In generale, nell’ottica della presa di coscienza delle ricadute della fisica sulla vitareale (obiettivo primario dell’attività), in ogni “sezione” che verrà affrontata daisingoli gruppi, si dovrà far emergere chiaramente l’aspetto fisico coinvolto, avendocura di presentare gli argomenti toccati come conseguenza diretta delle “specificità”fisiche del radon. Particolare attenzione si dedicherà in questo senso ad un usoappropriato del linguaggio, in cui, nella descrizione dei fenomeni, le grandezze fisichee le unità di misura ad esse connesse avranno un ruolo da protagonisti, anche negliambiti 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 – rettadi regressione, correlazione lineare, intervalli di confidenza … - applicati per studiarel’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 allageologia del sottosuolo).- Chimica (caratteristiche chimiche del Rn).- Inglese (traduzione delle documentazioni).- Geografia (poiché il passaggio del Rn dal sottosuolo alla bassa atmosfera èstrettamente legato al tipo di terreno e ad altri fattori ambientali specifici di alcunezone 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, dicui manca una mappa completa - allegate al fondo della relazione).- Sociologia (Storia) (l’esposizione interna al Radon è legata al modo di vivere elavorare nelle nostre moderne civiltà)- Educazione alla Salute (non solo per quel che riguarda la prevenzione all’esposizioneal radon, ma anche perché il legame tra Rn e fumo rende più consapevoli i ragazzi circai rischi che si corrono fumando).- Tecnologia e Disegno (il Rn nei materiali da costruzione, come riesce a penetrarenelle case) .

� SPERIMENTAZIONE:

l’esperienza. Il risultato finale Il momento operativo è quello in cui il singolo studentedi ciascun gruppo dovrà diventare egli stesso ricercatore, dovrà lavorare utilizzando ilmetodo 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 unesperimento è legato alla misura in cui esso coinvolge strumenti e oggetti che toccanoda vicino la loro vita quotidiana, e che da loro sono ampiamente utilizzati, anche se incontesti diversi da quello fisico; l’uso di questi oggetti familiari contribuisce atrasmettere agli allievi l’idea di una fisica che “li tocca da vicino” , che riguardaconcretamente 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 delgruppo prescelto un’esperienza che ha, come caratteristica peculiare, l’utilizzo di unpalloncino, che avrà un ruolo da protagonista nella creazione di una sorgente diradioattività 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 quotidianamentepassiamo la maggior parte del nostro tempo (rendere “visibile” unfenomeno che non si vede); inoltre, mostrare la semplicità con cui si puòconcentrare la radioattività presente nell’atmosfera (tale semplicitàrende questo fenomeno a noi molto più vicino e familiare). (finalitàqualitative)

- 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 unaserie di misurazioni; inoltre, dai dati raccolti è possibile ricavare il valoredella costante λ di decadimento della sorgente costruita, e dunquededurre 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 particelleradioattive presenti nell’aria, a partire dal Radon (il Rn esce dalsottosuolo, si libera nell’aria, decade, le particelle “figlie” , cariche, sidepositano sulle micropolveri; e quindi possono essere raccolte da unoggetto carico).

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

Descrizione dell’esperimento.I discendenti a breve vita del Radon, ottenuti dai vari decadimenti, sono particelleelettricamente cariche, che per questo si depositano sulle micropolveri elettrizzatepositivamente; queste ultime possono allora essere raccolte da un oggetto cariconegativamente, originando così, accumulandosi, una sorgente radioattiva. La vita media“composta” di questa sorgente, costituita dai prodotti di decadimento del Radon a vitabreve, sarà di circa 45 minuti (essa è infatti governata principalmente dalle attività dicirca 20 e 27 minuti corrispondenti al Piombo 214 e al Bismuto 214).

Nella nostra esperienza, l’oggetto carico in questione, che raccoglierà le particelleradioattive, 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 delRadon raccolti sul palloncino, più (ricordiamocelo!) un piccolo contributodovuto alla radiazione di fondo; per ottenere il numero delledisintegrazioni prodotte dalla sola sorgente da noi costruita, al numerorilevato bisognerà ricordarsi di togliere il valore corrispondente alconteggio (medio) delle radiazioni di fondo rilevate, nelle stessointervallo di tempo, nella medesima stanza in cui viene effettuata diquesti 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 piùampio possibile (possibilmente, per almeno un’ora, dipende dal tempo adisposizione).

I dati così rilevati saranno raccolti in una tabella; si richiederà inoltre ai ragazzi delgruppo 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 numerodi conteggi “netti” rilevati diviso l’intervallo di tempo considerato (cioè, 5 minuti); ipunti che in esso saranno tracciati risulteranno posizionati in corrispondenza delleascisse multipli di cinque.

A questo punto, se i ragazzi che compongono il gruppo sono particolarmente bravi, e sela parte sui decadimenti radioattivi, affrontata in classe nel normale programma, è

stata svolta in modo approfondito, si può allora provare a chiedere loro di giustificarel’andamento della curva ottenuta, in base alle conoscenze che possiedono suidecadimenti; dopodiché, si può provare a dire di rappresentare l’attività della lorosorgente in scala semilogaritmica, di determinare la retta interpolante, e di ricavareinfine il valore di λ (e, dunque, il valore della vita media della sostanza). Qualora nonfossero in grado di fare tutto ciò, si può sfruttare questo contesto per approfondireed 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 fornisceun’ottima opportunità di approfondimento.

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

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

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

Come abbiamo già detto, questo esperimento sarà attribuito ad un singolo gruppo; adesso, saranno forniti inizialmente una scheda descrittiva e di lavoro, ed il materialeper eseguire l’esperimento. Ribadiamo inoltre che tale gruppo dovrà essere compostoda ragazzi bravi, poiché l’impostazione dell’esperienza e, soprattutto, l’interpretazione

dei risultati, richiedono una buona comprensione dei concetti base dei decadimentiradioattivi (che, in ogni caso, si suppone siano stati affrontati in classe almeno negliaspetti principali).

� TEMPO PREVISTO:

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

- 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 unquestionario iniziale articolato in una serie di domande mirate a valutare le conoscenzeche gli studenti hanno nei confronti della radioattività. Tale questionario ha però unvalore puramente informativo e di feed-back, ed è funzionale all’avvio dell’attività, percui non verrà valutato.

La valutazione di questo ampio lavoro potrebbe presentare qualche difficoltà. Per lavalutazione sommativa alla conclusione della ricerca, gli studenti saranno chiamati arispondere con un questionario finale a domande atte a valutare le nozioni appreseriguardanti l'ambiente in cui vivono, la salute, l'acquisizione di tecniche metodologichee scientifiche, oltre che (soprattutto!) le conoscenze fisiche che stanno alla basedell’argomento studiato.

Per la valutazione formativa ciascun insegnante dovrà provvedere alla registrazioneper ogni allievo di alcune abilità quali: la pianificazione delle azioni, la tenuta diun'accurata documentazione, la capacità di porre in relazione dati e informazioniraccolte da fonti diverse, la proposta di soluzioni brillanti, la misurazione e larielaborazione grafica dei dati raccolti, la chiarezza e l’efficacia dell’esposizione nellacondivisione finale dei lavori.

In ogni caso, in questo contesto, sarebbe comunque bene cercare di puntare il piùpossibile sull’INTERESSE dei ragazzi, piuttosto che cercare di coinvolgerli nelleattività con lo “spauracchio” della valutazione!

� CONTENUTI:

1) INTRODUZIONE: IL PROBLEMA RADON2) CHE COS’E’ IL RADON3) BREVE STORIA DEL RADON4) 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’ORGANISMO7) 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 naturachimica, fisica e biologica.Vogliamo occuparci in questo contesto del cosiddetto “Problema Radon”, ossia deiproblemi arrecati da un elemento radioattivo, il Radon appunto, che, unitamente ai suoidiscendenti, risulta responsabile di buona parte della radiazione naturale esternaionizzante.Questo problema assume una forte rilevanza sociale in quanto, come vedremo, è statoaccertato che le radiazioni emesse da questo radionuclide (e dai suoi discendenti) èuna della cause principali di tumore ai polmoni, dopo il fumo.Nello specifico, la rilevanza sociale del problema è dovuto al fatto che vi sono alcunesituazioni cosiddette “a rischio” , in cui, cioè, il rischio di essere sottoposti alleradiazioni emesse da questo particolare elemento è notevole (che peraltro sono statecodificate come tali molto tardi), che possono toccare da vicino ognuno di noi,quotidianamente, poiché riguardano le nostre case. Per questo motivo, si è creata inun passato recentissimo una situazione di vero e proprio ALLARME sociale,soprattutto in alcuni Paesi, che, per diversi motivi, si sono trovati ad esseremaggiormente esposti a questo tipo di radiazioni.Ecco dunque nascere una forte necessità di divulgazione, che trova nella scuola ilgiusto contesto per essere attuata.

GRANDEZZE FONDAMENTALI DELLA DOSIMETRIA

In questa relazione (e in genere, quando si ha a che fare con la radioattività) faremospesso uso di alcune grandezze specifiche della dosimetria; le richiamiamo quibrevemente, 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 unadisintegrazione in un secondo.Per misurare questa grandezza viene anche spesso utilizzato il Curie [simbolo Ci]; siha: 1 Ci = 3,7× 1010 Bq.(Ricordiamo che l’attività di un campione di radionuclidi in un istante è direttamenteproporzionale alla quantità di nuclidi non ancora decaduti presenti in quel momento, edè inversamente proporzionale alla vita media della sostanza : ∆N /∆t = N /τ ).

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 alchilogrammo.

Dose efficace : = energia che viene assorbita in media nell’unità di massa, pesata inmodo 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 Jouleal chilogrammo rilasciato da una radiazione fotonica (raggi X o γ) sul corpo intero diuna persona (notiamo che una radiografia allo stomaco e apparato digerente portaall’assorbimento di 0.02 Sv, mentre una radiografia al torace a 0.0002 Sv, cioè 0.2mSv).

2) CHE COS’E’ IL RADON

Esistono tre isotopi del radon che sono il prodotto intermedio del decadimento di trenuclidi “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 treisotopi sopra citati: dall’U238 deriva il Rn222, dall’U235 deriva il Rn219 (actinon) edal Th232 deriva il Rn220 (Thoron).Nella tabella della pagina seguente è riportata la sequenza del decadimento delnuclide più abbondante in natura, cioè l’U238,responsabile della produzionedell’isotopo Rn222.Ci occuperemo principalmente di questo isotopo in quanto è il più significativo per ladose dell’uomo: infatti gli altri due isotopi di Rn hanno vita estremamente breve - 5,15sec. il Rn220 e 3,92 sec. il Rn219, contro i 3,82 giorni del Rn222 - e quindi la quantitàche dal suolo riesce a raggiungere la bassa atmosfera e diventare pericolosa perl’uomo è molto più ridotta rispetto al nuclide derivante dall’U238. (La vita media cosìcorta dei primi due isotopi, implica un loro decadimento – sempre in terminiprobabilistici! - quasi immediato, prima che essi arrivino in superficie, e che possanoquindi essere inalati dall’uomo; ricordiamo che i nuclei figli del Radon sono tutti allostato solido, e dunque si depositano).

Schema di Produzione del Radon 222 – Famiglia dell'Uranio

Descrizione della tabella:

Isotopo Radiazione Periodo di dimezzamentoUranio 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 Rn222 deriva direttamente dal Radio 226 per decadimento α; la sua presenzadipende perciò dalla concentrazione di Radio. La lunga vita media dei suoi piùimportanti 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 suoidiscendenti 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 nostrisensi. Esso è un gas nobile, e fra questi tipi di gas è il più pesante. Può esserecondensato 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 giorniemettendo una particella α; si trasforma così in Polonio 218, perdendo due protonicioè diminuendo il proprio numero atomico, che passa da 86 a 84, e perdendo dueneutroni (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 idiscendenti a vita breve del Rn222, sono i due che decadono emettendo una particellaα (per i dettagli, rimandiamo all’analisi dei danni provocati).Le particelle α hanno un potere penetrante molto debole (questo è legato alla sezioned’urto delle particelle α, diversa da quella degli elettroni, più piccoli) , e, infatti, nonoltrepassano lo strato basale dell’epidermide; possono penetrare nella pelle solo sehanno 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 internaal corpo umano.

Il radon è l’unico figlio dell’Uranio che si mantiene allo stato gassoso, quindi, anche seil suo tempo di dimezzamento è abbastanza breve, riesce più facilmente a salire insuperficie 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 α = 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. Glielementi a vita più breve sono gradualmente scomparsi mentre quelli a vita lunga chesono 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 sulradon. 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: ilradon.In precedenza, nel sedicesimo secolo, Paracelso aveva notato l’alta mortalità dovuta amalattie polmonari tra i lavoratori delle miniere d’argento nella regione di Schneebergin Sassonia (Germania). L’incidenza di questa malattia, in seguito conosciuta come“malattia di Scgneeberg”, aumentò nei secoli diciassettesimo e diciottesimo, quandol’attività nelle miniere d’argento, rame e cobalto si intensificò. Questa malattia furiconosciuta come cancro ai polmoni nel 1879.Misure effettuate nel 1901 nelle miniere di Schneeberg rilevarono un’altaconcentrazione di radon. Come risultato fu presto lanciata l’ipotesi di un rapportocausa-effetto tra alti livelli di radon e cancro ai polmoni.Questa ipotesi fu rafforzata da più accurate misure del radon compiute nel 1902 nelleminiere di Schneeberg e in altre, in particolare quelle di Jachymov in Boemia, da doveprovenivano i minerali usati da Marie Curie. Tuttavia questi dati non bastarono aconvincere tutti e alcuni scienziati ancora attribuiscono questi tumori ai polmoni adaltri fattori.L’attività nelle miniere di uranio fu intensificata dal 1940 ma i livelli di radon furonomisurati regolarmente solo dal 1950. Esperimenti su animali compiuti dal 1951dimostrarono la potenziale carcinogenità del radon per i polmoni delle specie testate.

Rilevamenti epidemiologici tra i minatori di uranio, dalla metà degli anni ’60, hannoinfine confermato questo potenziale sull’uomo.Nel 1967 il Congresso Federale per la Ricerca degli Stati Uniti propose delleraccomandazioni per controllare i rischi correlati alle radiazioni in miniera.Nonostante non ci fossero più dubbi sulla realtà del pericolo (l’OrganizzazioneMondiale per la Salute confermo ciò nel 1988), fu ancora necessario quantificare ilrischio in termini di intensità di esposizione, per definire appropriati livelli diprotezione.A tal fine numerosi rilevamenti epidemiologici sono stati effettuati negli anni ’80 invarie 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 (qualil’influenza della durata e intensità dell’esposizione e dell’età) non sono ancora staterisolte e richiedono ulteriori studi.Nonostante E. Rutherford avesse fatto notare sin dal 1907 che ognuno inala del radonogni 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 campointernazionale, 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 moltoalti, comparabili a quelli delle miniere.La Commissione Internazionale per la Protezione Radiologica (ICRP) sottolineò lavastità del problema per la salute pubblica e formulò specifiche raccomandazioni sullapubblicazione n°65 del 1993.L’ipotesi di un legame tra alte concentrazioni di radon e cancro ai polmoni fu messa inprimo piano molto presto nel ventesimo secolo; la dimostrazione scientifica di questolegame è molto recente ma definitiva.Soltanto negli ultimi 10 anni abbiamo potuto affermare che il radon può essere allabase dei più grandi problemi di salute pubblica. Le autorità locali, sostenute dalleAutorità responsabili della salute pubblica, devono valutare l’entità del problema alaluce dell’architettura locale e delle condizioni geologiche e aiutare a realizzare misurepreventive 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 direttamenteproporzionale al numero di nuclei presenti in quel momento, ed è inversamenteproporzionale alla vita media del radionuclide.L’U238 ha una vita media lunghissima, per cui non può avere un’attività radioattivamolto 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 delleconcentrazioni notevoli per avere una buona attività radioattiva. Dunque,generalmente, le concentrazioni volumetriche del Radon, figlio di questi dueradionuclidi, sono trascurabili nei riguardi della salute umana.Vi sono però delle situazioni di rischio per l’uomo, che si verificano quando laconcentrazione di questi nuclidi progenitori del Rn raggiunge dei livelli elevati:a) MINIEREb) ABITAZIONI con strutture murarie costruite con qualche sottoprodottouranifero, o collocate su particolari terreni che, oltre a contenere quantità elevate diRadon, hanno caratteristiche geologiche che ne facilitano la fuoriuscita dalsottosuolo verso la superficie.c) in particolare, i LOCALI POCO ARIEGGIATI (poiché qui si accumulano le polveri, ilfumo, e le particelle varie che veicolano i prodotti di decadimento del Rn nelle vierespiratorie dell’uomo).

Parecchi suoli contengono naturalmente quantità variabili di uranio, che regola laquantità di radon rilasciata. É più facile trovare il radon nelle rocce d’origine vulcanicaquali tufi, porfidi, graniti, pozzolane, in alcune argille e gessi. Tuttavia ci sonoeccezioni a ciò: si possono trovare miniere di uranio in terreni sedimentari, o radon insuoli calcarei.

Sebbene sia un gas, in generale, anche per il Rn 222 non è comunque sempliceraggiungere la superficie, una volta che si è formato nel sottosuolo; vista la sua brevevita media, esso raggiunge la superficie soltanto laddove vi sia la possibilità, per lui, didiffondersi rapidamente. La geologia del territorio controlla perciò direttamente ladistribuzione e la migrazione del gas; le caratteristiche del sottosuolo che possonoallora favorire, modificare, o impedire il flusso di radon dal sottosuolo alla superficiesono: la litologia e la composizione mineralogica, la tettonica e il carsismo, gli aspettiinerenti 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 delvento).Il radon si diffonde attraverso i pori e le spaccature del suolo, trasportato dall’aria odall’acqua (nella quale è solubile).La concentrazione di radon decresce rapidamente con l’altitudine e con leprecipitazioni.L’acqua sotterranea, i gas naturali, il carbone e gli oceani sono altre fonti minori diradiazioni.È quindi chiaro che il radon è universalmente presente, ma la velocità di emissionevaria significativamente nel tempo, anche per uno stesso luogo.

In Italia i materiali lapidei maggiormente radioattivi sono la lava del Vesuvio, lapozzolana, il peperino del Lazio e il tufo della Campania. La presenza del radon si puòriscontrare anche in materiali da costruzione ricavati dal riciclo di materialicontaminati, quali i cementi e le ceramiche prodotti con scorie di alto forno , i mattoniprodotti con fanghi rossi ( scarti della produzione dell’alluminio ) e i cementi di originepozzolanica . Risulta evidente che tanto più i materiali saranno suddivisi, tanto piùfacilmente rilasceranno gas radioattivi.

All’esterno il radon non crea problemi rilevanti, in quanto si trova diluito nell’aria inpiccole concentrazioni che si riducono gradualmente mentre ci si allontana dalla fontedi 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 èessenzialmente correlato all’esposizione a questo gas all’interno delle abitazioni,soprattutto in ambienti poco areati, dove si può accumulare fino a raggiungereconcentrazioni ritenute pericolose. Il ricambio d’aria nei locali influisce sul livello diconcentrazione di questo nuclide.La maggior parte di radon presente in una casa proviene dal suolo sul quale essa ècostruita. Le più importanti vie attraverso le quali il gas può accedere alle abitazioniriguardano 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 ecosì il radon penetra nel suo interno, similmente a quanto avviene nel fenomeno ditiraggio delle canne fumarie (effetto camino). Anche la differenza del movimentodell’aria tra esterno e interno favorisce l’ingresso del gas (effetto vento): inoltrel’aria interna tende a stagnare piuttosto che a rinnovarsi. Quindi il radon emessoall’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 unadata 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 puòentrare nelle abitazioni è costituita dall’acqua potabile, proveniente dal sottosuolo oda sorgenti, nella quale esso si trova naturalmente disciolto.Alcuni ricercatori, tra i quali Nazaroff nel 1987, hanno evidenziato, basandosi anchesulle scoperte di altri scienziati, i vari aspetti della presenza di radon nell’acqua peruso domestico, contribuendo ad approfondire le conoscenze relative a questofenomeno.Negli anni ’50 in America, furono misurati per la prima volta elevati livelli di radonnell’acqua di alcuni pozzi situati nello stato del Meine. La prima preoccupazioneriguardò il tempo di permanenza nell’organismo dell’acqua inquinata dal gas, in seguitoci si rese conto che gli effetti del gas, una volta dissociato dal liquido, potevanoessere molto dannosi.

Verso il 1988 la National Academy of Science, citando il lavoro di altri ricercatori, hasuggerito che il rischio di danni ai polmoni provocato dall’inalazione di radon contenutonell’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 allatemperatura dell’acqua stessa. Quando questa viene riscaldata, il gas che prima venivatrattenuto alle temperature più basse, si disperde direttamente nel locale interessatoche in genere è il bagno o la cucina.È nuovamente Nazaroff a fornirci utili indicazioni sulle quantità di radon rilasciate dadiversi 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 deiricercatori, degli esperti e dei responsabili della salute pubblica. Per valutarel'entità del problema, sono state effettuate misure di livelli di radon nelle casein quasi tutti i Paesi europei negli ultimi 10 anni. E' stato rilevato che un bassolivello medio nazionale non esclude l'esistenza di aree limitate ad altaconcentrazione di radon. In molti casi la Commissione Europea ha appoggiato larealizzazione di queste campagne.Il problema maggiore che l’uomo deve superare, come abbiamo visto, è ilcontatto quotidiano con il radon, dovuto al fatto che trascorre 80-90% dellagiornata in ambienti confinati e perfettamente isolati.

o L’indagine sull’esposizione alla radioattività ambientale nelle abitazioni promossadall’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/m3 (che superadi gran lunga i 40 Bq/m3 stimati come valore medio a livello mondiale) mentre lapercentuale delle case in cui la concentrazione supera i valori di riferimento (200 e400 Bq/m3 ) raccomandati dalla Comunità Europea è del 5% e 1%.

o Nella Regione Piemonte il valore medio (su 434 abitazioni campionate) dellaconcentrazione di radon è pari a 69 Bq/m3. Il 90% delle abitazioni si trova tra 20 e120 Bq/m3. Da queste concentrazioni si può, tenendo conto di numerosi fattori quali ilritmo 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 delradon: 3.41 mSv/anno.

Considerato che una dose di 50 Bq/m3 corrisponde ad una dose di radiazioni circa trevolte maggiore a quella che mediamente si riceve nel corso della propria vita per losvolgimento di indagini mediche, si può ben comprendere come tale prodotto didecadimento 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 eMunizioni" mise in evidenza, presso la frazione Nivolan di Lurisia, l’esistenza di Uraniosebbene eccessivamente diffuso e quindi poco redditizio. Nel dopoguerra l’Uraniodivenne un’importante risorsa strategica e, pertanto, iniziarono ricerche piùapprofondite per determinare se la formazione geologica affiorante a Lurisia potessecontenere, in altre località, mineralizzazioni più sfruttabili.

Una mappatura aerea delle anomalie radiometriche del cuneese indicò le seguentilocalità: il circondario di Preit e Canosio, il Bric Colmè presso S. Giacomo di Roburent, idintorni di Chiappi in Val Grana, la frazione di Riofreddo di Peveragno sul versantenord della Bisimauda.

I risultati furono però deludenti in quanto pur esistendo corpi riccamentemineralizzati, le loro dimensioni erano troppo ridotte per giustificare unosfruttamento industriale.

Per quanto riguarda il cuneese, come abbiamo visto, esistono siti, estremamenteisolati, maggiormente a rischio di superare di gran lunga queste concentrazioni medie.Le misurazioni condotte in uno di questi siti (Peveragno) hanno fornito una media di259 Bq/m3 . In particolare alcune case presentavano un valore superiore a quello limitedi 400 Bq/m3 (il valore massimo è risultato di 2400 Bq/m3!).

o Gli studenti di un Istituto Tecnico per Geometri di Trento, durante losvolgimento di un progetto dedicato al Radon, hanno effettuato, nel febbraio 1998, 48misurazioni in alcune località della provincia di Trento (15 misurazioni a Trento e 12nei sobborghi). E’ emerso che il livello di Rn riscontrato sul suolo a tipologia alluvionaledella Valle dell’Adige è strettamente correlato al materiale costruttivo impiegato. Purmantenendo costante il piano delle abitazioni, la radioattività misurata in ambienti conpareti di calcestruzzo è considerevolmente più elevata (115 Bq/m3) rispetto a quellarilevata 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 ilcalcestruzzo 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 chela presenza di Rn è in rapporto al piano dell’edificio, con una concentrazione piùelevata nei piani bassi. Questa tendenza è confermata anche dai rilievi effettuatiall’interno dell’Istituto dove la differenza tra seminterrato e piano rialzato è di 23Bq/m3 con un valore per il seminterrato maggiore del 67% rispetto a quello del pianorialzato. I valori ottenuti su geologia metamorfica e su alcuni terreni sedimentariconfermano le aspettative secondo le quali le rocce di tipo igneo e metamorfico sonopiù radioattive delle altre.

o L'ENEA ha svolto una serie di ricerche in alcune zone di Roma e dell'Alto Lazioche evidenziano una presenza di Radon molto variabile tra i 100 e 400 Bq/m3 conpunte di 1000 ed oltre Bq/m3.Le maggiori responsabilità di questo fenomeno sono da attribuire alle caratteristichegeologiche del sottosuolo italiano, all’impiego di tufi e pozzolane e al fatto che inItalia vengono spesso costruiti locali pubblici in luoghi sotterranei comunicantidirettamente 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, rendonoimpossibile la percezione di questo gas tramite i sensi umani, rendendoloparticolarmente insidioso. Il radon da solo è responsabile dell’80% circadell’esposizione interna nell’uomo ai vari radionuclidi naturali; questo isotopo, assiemeai suoi discendenti a breve vita, rappresenta dunque la sorgente principaledell’esposizione interna per inalazione nell’uomo.I prodotti di decadimento del Rn sono ioni solidi (dunque, sono elettricamentecarichi) che si attaccano alle particelle di aerosol, alle goccioline di vapore, alleparticelle di fumo (per questo gli ambienti poco aerati, in cui si accumulano tuttequeste polveri microscopiche, sono più a rischio), e dunque possono essere inalate conrelativa facilità. Se ciò avviene, le polveri depongono i radionuclidi nel trattorespiratorio dell’uomo.Ampi e approfonditi studi epidemiologici hanno definitivamente stabilito una relazionecausale tra l’esposizione dell’uomo al Radon (e ai suoi nuclei “figli”) e l’incidenza deltumore 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 unvalore medio pari a circa 14000 persone, a fronte di un totale di morti, per lamedesima malattia, di circa 157400 (ricordiamo che la popolazione di questo Stato siattesta attorno ai 230 milioni di persone); in questo Stato, il Radon rappresenta laseconda causa di tumore al polmone dopo il fumo (anche se, in proporzione, i decessicausati 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 daattribuirsi 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 214e il Polonio218, poiché, a differenza degli altri nuclei a breve vita figli del Rn, questidue decadono emettendo particelle α, che sono altamente efficaci nel causare danni aitessuti polmonari. Se inalati, questi due nuclidi vanno a depositarsi nei polmoni,incastrandosi in profondità, dove possono irraggiare e penetrare le cellule dellemucose, dei bronchi e di altri tessuti polmonari, distruggendone il DNA. Si ritiene chel’alta energia di ionizzazione delle radiazioni che colpiscono le cellule epiteliali deibronchi dia inizio al processo di carcinogenesi; il danno subito dal DNA rappresenta,infatti, potenzialmente il primo passo nella catena degli eventi che possono portare alcancro. Sebbene i tumori ai polmoni collegati al Radon si manifestino principalmentenelle vie respiratorie superiori, l’inalazione dei prodotti di decadimento questoelemento radioattivo accresce l’incidenza di tutti quanti i tipi istologici di tumore aipolmoni.Come ricordato all’inizio, l’attività di una sorgente in un certo istante è inversamenteproporzionale alla vita media del radionuclide, e direttamente proporzionale al numerodi nuclei nel momento in cui si misura l’attività. Osserviamo perciò che, nelle vierespiratorie, l’attività radioattiva dei discendenti del Radon, soprattutto se inalati innotevoli quantità, è molto intensa, poiché essi hanno tutti vita media molto breve(l’elevata intensità di questa attività sarà peraltro evidenziata concretamentedall’esperimento del palloncino); ricordiamo, infatti, che il Polonio 218 ha periodo didimezzamento di soli 3 minuti, mentre quello del Polonio 214 è addirittura parisoltanto a 1.5 x10-4 secondi.I sintomi che segnalano Radon non sono immediati: il tumore ai polmoni causato daquesto 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 haquando si è sottoposti all’esposizione, la durata dell’esposizione, il tempo passatodall’inizio dell’esposizione e, soprattutto, l’uso di tabacco, che influenzano il rischioindividuale di contrarre il cancro indotto dal Radon; notiamo che una prolungata

Un così alto numero di morti perRn tiene però conto dellaparticolare geologia del territorioU.S.A., ma, soprattutto varapportata al numero totale dellapopolazione.

esposizione ad una bassa concentrazione di Radon può provocare più danni di una breveesposizione ad una elevata concentrazione.E’ importante sottolineare che il fumo e il Radon sono cause INDIPENDENTI deltumore al polmone; ma se questi due fattori si presentanoCONTEMPORANEAMENTE, il rischio di ammalarsi di questo tipo di tumore simoltiplica enormemente. Si è infatti verificato che, per una persona che fuma in media15 sigarette al giorno, il rischio è circa tra le 10 e le 20 volte più alto rispetto a quelloper un non fumatore. Per avere un’idea più concreta di questo rapporto, illustriamo ledue 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 chealtre malattie respiratorie (come, ad esempio, l’asma e la fibrosi polmonare) sianolegate alle radiazioni emesse dai prodotti di decadimento di questo isotopo. Non visono prove nemmeno del fatto che i bambini corrano maggiori rischi, rispetto agliadulti, di sviluppare questo tipo di tumore, né che le donne corrano più rischi degliuomini. Infine, è importante sottolineare che le particelle α percorrono soltantodistanze estremamente corte, nel corpo; la loro energia, infatti, è principalmentedovuta alla massa, piuttosto che alla velocità (a differenza delle β, che sono molto piùleggere e dunque più veloci, per cui riescono a fare molta più strada all’interno dellamateria che attraversano, prima di perdere completamente la loro energia cineticanegli 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 possonoraggiungere le cellule di nessun altro organo. Per questo motivo, si ritiene che non visia nessun altro tipo di cancro, oltre a quello ai polmoni, correlato all’attivitàradioattiva di questi particolari nuclidi.

Tabella di rischio per i FUMATORI in America

Livello delRadon

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

… il rischio di cancro daesposizione al radon èparagonabile a …

20 pCi/LCirca 135 persone potrebbero ammalarsi dicancro ai polmoni

100 volte il rischio diannegamento


100 volte il rischio di morirein un incendio domestico



100 volte il rischio di morirein un incidente aereo


2 volte il rischio di morire inun incidente d’auto

1.3 pCi/LCirca 9 persone potrebbero ammalarsi dicancro ai polmoni

(valore medio del livello diradon interno)

0.4 pCi/LCirca 3 persone potrebbero ammalarsi dicancro ai polmoni

(valore medio del livello diradon esterno)

Tabella di rischio per i NON FUMATORI in America

Livello delRadon

Se 1000 persone che fumano sonoesposte a questo livello di Radonnel corso della loro vita…

… il rischio di cancro daesposizione al radon èparagonabile a …


Il rischio di essere uccisi in uncrimine violento



10 volte il rischio di morire in unincidente aereo

4 pCi/LCirca 2 persone potrebbero ammalarsi dicancro ai polmoni il rischio di annegamento


il rischio di morire in un incendiodomestico

1.3 pCi/LMeno di 1 persona potrebbe ammalarsi dicancro ai polmoni

(valore medio del livello di radoninterno)

0.4 pCi/LMeno di 1 persona potrebbe ammalarsi dicancro ai polmoni

(valore medio del livello di radonesterno)

Poiché siamo spesso abituati a ragionare in Bq/m3, per meglio interpretare questetabelle (per capire esattamente quale quantità di Radon corrisponde ai valori dellaconcentrazione che compaiono nella prima colonna, e quando si superano i valori diattenzione) 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 trai 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 perògeneralmente considerato 4 pCi (= 148 Bq / m3) (la scelta di questo preciso valore èlegata 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, incorrispondenza dei livelli medi di Radon, il rischio di ammalarsi di tumore, per un nonfumatore, è quasi nullo, mentre per un fumatore è molto più alto.

Si potrà chiedere direttamente ai ragazzi sia di effettuare la conversione delle unitàdi 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, inquesto contesto reale, le nozioni da loro imparate a scuola; precisamente, toccano conmano che, effettivamente, dire che il Radon causa il tumore significa verificarel’esistenza di una proporzionalità diretta, ovvero, di una relazione di dipendenzalineare, e inoltre vedono l’uso concreto che si fa del coefficiente di correlazionelineare, ecc…).

Rappresentare graficamente i dati riportati in queste due tabelle, calcolando la rettainterpolante e il coefficiente di correlazione lineare; dopodiché interpretarli, alla lucedelle nozioni sopra esposte (relativamente a questo paragrafo della relazione).Verificare se il fattore di moltiplicazione del rischio per i fumatori, rispetto ai nonfumatori, 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 oralefinale del loro lavoro, al resto della classe (al fine della trasmissione delleinformazioni, mi sembra infatti decisamente più efficace se alle due tabelle, siaffiancano i grafici elaborati dai ragazzi).

ρ NF = 0,990898862 ρ 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 tuttoanalogo a questo si può pensare di far verificare graficamente agli studenti anche laproporzionalità diretta esistente tra il rischio individuale di contrarre il cancro ai

Incidenza del tumore ai polmoni in seguito ad esposizione al Radon - NON FUMATORI

0

20

40

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100

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livello di Radon (pCi/L)

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one

colp

ite d

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mor

e (s

u 10

00)

Incidenza del tumore ai polmoni in seguito ad esposizione al Radon -

FUMATORI

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0 5 10 15 20 25

livello di Radon (pCi)

pers

one

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ite d

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mor

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u10

00)

polmoni indotto dal Radon e altri fattori, tra quelli che influenzano tale rischio; adesempio, la durata dell’esposizione.

7) NORMATIVA E LEGISLAZIONE SPECIFICA

Come ben sappiamo, la radioattività naturale rappresenta uno dei problemi irrisoltidella società odierna.

A livello legislativo, si cerca di salvaguardare la salute della popolazione e soprattuttoquella dei lavoratori, cercando di limitare la loro esposizione ai raggi cosmici ecercando di limitare la lavorazione di materiali con concentrazioni elevate diradioattività naturale come il radon.

Esistono diversi tipi di materiali da costruzione di origine naturale che a causa dellaloro elevata concentrazione di radionuclidi possono rappresentare un vero e propriopericolo a livello collettivo in quanto aumentano la nostra esposizione negli ambientiinterni a concentrazioni elevate di gas radon.

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

� La Direttiva comunitaria 89/106/CEE riguardante i prodotti da costruzione si èoccupata soprattutto dei problemi relativi alle sorgenti di radioattività stabilendo deivalori 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 dacostruzione devono avere per essere ritenuti idonei alla realizzazione di operetenendo presente anche l’aspetto economico.

Il Requisito 3 "igiene-salute-ambiente" si interessa soprattutto della qualità dell’ariainterna e stabilisce che l’opera di costruzione deve offrire un ambiente internosalubre sia per gli occupanti che per gli utenti dell’edificio.

Inoltre si precisa che se si ha intenzione di migliorare la qualità dell’aria introducendosistemi 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 del21 febbraio, che tutela la popolazione all’esposizione del radon in ambienti chiusi.

Questa raccomandazione stabilisce 2 livelli di riferimento in termini di 20 mSv/annoe di 10 mSv/anno; il primo riguarda gli edifici esistenti e il secondo riguarda gliedifici da costruire. Questi 2 livelli, vengono fatti corrispondere ad un’altra unità dimisura e rispettivamente a 400 Bq/m3 e 200 Bq/m3.

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

� Nel 1993 ancora l’Unione Europea ha emanato una nuova raccomandazione “sullatutela della popolazione contro l’esposizione a radon in ambienti chiusi”, che,modificando la precedente, abbandona le differenze tra edifici esistenti e nuovi edinvita 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 ilRadon, la quantità di 148 Bq/m3.

� Nel settembre 1995 il problema radon in Italia è stato presentato al convegnointernazionale Healty Building 95 dove si era stabilito inizialmente di adottare suscala nazionale un livello di 400Bq/m3 valido per tutto il territorio e in un secondotempo di adottare un livello compreso tra i 200 e 400Bq/m3 in modo da permettereuna scelta differenziata tra le varie regioni che potesse quindi tenere conto dellagravità del problema radon sul territorio.

� Per quanto riguarda gli ambienti di lavoro, il Decreto legislativo 230/1995 haprevisto delle normative che stabiliscono condizioni e modalità di applicazione deldecreto stesso nelle zone soggette alle radiazioni del radon e ai prodotti didecadimento.

Gli Stati membri dell’Unione Europea, con l’aiuto di esperti mandati dalla CommissioneUE, si sono incaricati di individuare le attività lavorative più a rischio come peresempio quelle riguardanti la lavorazione del toron.

� Sono state introdotte delle Direttive come la 96/29 che cercano di tutelare illavoratore soggetto all’esposizione di radiazioni artificiali classificandolo comelavoratore di "categoria a rischio".

E’ stato stabilito inoltre che se le azioni di rimedio non bastassero a diminuire laconcentrazione di radon, sarebbe necessario introdurre un sistema di radioprotezioneche comprende un monitoraggio ambientale o addirittura individuale nel caso in cui ilivelli siano particolarmente elevati.

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

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

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

Per affrontare il problema radon bisogna innanzi tutto differenziare gli interventi daeseguirsi su costruzione esistente o su edifici in fase di progettazione. Nel primo casogli accorgimenti saranno limitati, per non arrecare eccessivi danni all’ abitazione,mentre per gli edifici in fase progettuale è possibile mettere in atto le tecniche piùadeguate.

Le tecniche d’intervento che permettono la fuoriuscita del gas radon dalle abitazionisi 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 laconcentrazione del gas, permettendo così una diluizione del radon . L'apertura difinestre e porte è un espediente efficace negli insediamenti urbani e rurali ma soloquando il clima consente una continua ventilazione.

La ventilazione forzata ( tecnica attiva) : è un artificio che permette la fuoriuscitadel gas in maniera razionale evitando , nelle stagioni più fredde, un eccessivo dispendiotermico. Un calcolo accurato permette di convogliare all'esterno un volume d'aria bennoto che può variare secondo la concentrazione permettendo un ricircolo misurato ,grazie ad un estrattore che può essere installato sul sistema centrale d’aria caldaforzata e sulle valvole di regolazione della bocchetta d’immissione che può essereapplicato direttamente sulle porte e sulle finestre. La ventilazione forzata può essereadottata in tutti gli edifici ,come la ventilazione naturale, senza particolariaccorgimenti 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 fonteprimaria di radon . Secondo il tipo d’attacco a terra dell'edificio e delle tipologieannesse si possono ipotizzare diversi tipi d’interventi :

a) La depressurizzazione attiva del vespaio ( tecnica attiva ) : la diversaconcentrazione del radon nelle abitazioni può dipendere anche dalla differenza dipressione tra il suolo e gli ambienti stessi e,in questo caso , è possibile diminuire laquantità di radon in ingresso modificando le condizioni di pressione. Un opportunodrenaggio costituito da pietrame permette la captazione del gas, mentre il suoallontanamento è affidato a condotti d’aspirazione forzata .

b) La suzione del sottosuolo ( tecnica attiva ) : in alcuni edifici si provvede aldrenaggio al fine di allontanare le acque dal terreno e quando questa tubazione (perforata ) forma un anello continuo , è possibile sfruttarla per far allontanare ilradon. 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 unariduzione del 98% .

c) La tecnica della parete ventilata ( tecnica attiva o passiva ). Quando esisteun'intercapedine tra i muri interni ed esterni, i movimenti convettivi naturali o forzatipermettono l'allontanamento del gas evitando quindi l'ingresso nell'abitazione.

Interventi più semplici ma ugualmente efficaci possono essere: la realizzazione di unapresa d'aria esterna, la sigillatura di tutti gli interstizi attorno alle condottetecnologiche , la non perforazione del solaio con apparecchi da illuminazione ad incassoo botole, la sigillatura delle finestre, la sigillatura della porta d'accesso del pianointerrato .

Per eliminare il radon in maniera sistematica ,quando la concentrazione superanotevolmente le soglie ,si può installare un pozzo radon di raccolta da collocarsi nelpiano più basso dell'edificio. Il pozzo radon è costituito principalmente da mattoni noncementati, con dei larghi fori che danno la possibilità al gas radon di entrare nel pozzoche 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, alquale sarà collegato un sistema evacuante, costituito da un tubo e da una pompaaspirante che canalizzeranno il gas, portandolo preferibilmente sul tetto e lontanocomunque da porte e finestre.

Un sistema analogo può essere applicato al solaio mediante l'aspirazione effettuata daun estrattore e di un sistema di tubazione che prelevano il gas sotto il solaio stesso ilquale dovrà, ovviamente, essere isolato adeguatamente.

Un altro sistema di grande efficacia prevede la ventilazione tra il suolo e il pianodell'edificio grazie ad un’intercapedine : la cavità sarà provvista di fori al fine dipermettere una ventilazione naturale e in altri casi forzata mediante l'uso diestrattori. Questo è attualmente il sistema più utilizzato in abitazioni di recentecostruzione. E' possibile inoltre eliminare il gas che proviene dai materiali dacostruzione costituenti gli edifici, utilizzando l'aspirazione direttamente dalle paretiche, preventivamente, sono state isolate all'interno, di modo tale che il radon siaobbligato a passare nelle tubature.

Il punto di connessione tra solaio e parete verticale è un punto critico, per quantoriguarda il passaggio del gas. Per intervenire efficacemente è possibile utilizzare degliappositi battiscopa che consentono di aspirare il gas, creando come via preferenzialedi deflusso il battiscopa stesso. In questo modo è possibile captare il radon proprionei punti di fuoriuscita : anche in questo caso, delle tubazioni impermeabili loconvogliano 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 perl’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):

nas.edu

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IL RADON, L’AMBIENTE E L’UOMO - Welcome to Bugianens ...personalpages.to.infn.it/~maina/.../cordevole-giusio/fisican-radon.pdf · classe hanno concretamente nella vita quotidiana,