Radon - Radon

Radon,  86 Rn
Radon
Pronuncia / R d ɒ n / ( RAY -don )
Aspetto esteriore gas incolore
Numero di Massa [222]
Radon nella tavola periodica
Idrogeno Elio
Litio Berillio Boro Carbonio Azoto Ossigeno Fluoro Neon
Sodio Magnesio Alluminio Silicio Fosforo Zolfo Cloro Argon
Potassio Calcio Scandio Titanio Vanadio Cromo Manganese Ferro da stiro Cobalto Nichel Rame Zinco Gallio Germanio Arsenico Selenio Bromo Krypton
Rubidio Stronzio Ittrio Zirconio Niobio Molibdeno tecnezio Rutenio rodio Palladio D'argento Cadmio indio Lattina Antimonio Tellurio Iodio Xeno
Cesio Bario Lantanio Cerio praseodimio Neodimio promezio Samario europio gadolinio Terbio disprosio Olmio Erbio Tulio Itterbio lutezio Afnio tantalio Tungsteno renio Osmio Iridio Platino Oro Mercurio (elemento) Tallio Condurre Bismuto Polonio astato Radon
Francio Radio Attinio Torio protattinio Uranio Nettunio Plutonio Americio Curio Berkelio Californio Einsteinio Fermio Mendelevio Nobelio Lorenzo Rutherfordio dubnio Seaborgio Bohrium hassium Meitnerio Darmstadtium Roentgenio Copernicium Nihonium Flerovio Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
Xe

Rn

Og
astatoradonfrancio
Numero atomico ( Z ) 86
Gruppo gruppo 18 (gas nobili)
Periodo periodo 6
Bloccare   blocco p
Configurazione elettronica [ Xe ] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 6
Elettroni per guscio 2, 8, 18, 32, 18, 8
Proprietà fisiche
Fase STP gas
Punto di fusione 202  K (-71 ° C, -96 ° F)
Punto di ebollizione 211,5 K (-61,7 ° C, -79,1 ° F)
Densità (a STP) 9,73 g/l
quando liquido (a  bp ) 4,4 g/cm 3
Punto critico 377 K, 6,28 MPa
Calore di fusione 3,247  kJ/mol
Calore di vaporizzazione 18,10 kJ/mol
Capacità termica molare 5 R /2 = 20,786 J/(mol·K)
Pressione del vapore
P  (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
T  (K) 110 121 134 152 176 211
Proprietà atomiche
Stati di ossidazione 0 , +2, +6
elettronegatività Scala Pauling: 2.2
Energie di ionizzazione
raggio covalente 150  pm
Raggio di Van der Waals 220 pm
Linee di colore in una gamma spettrale
Righe spettrali del radon
Altre proprietà
Evento naturale dal decadimento
Struttura di cristallo cubico a facce centrate (FCC)
Struttura cristallina cubica a facce centrate per il radon
Conduttività termica 3,61 × 10 3   W/(m⋅K)
Ordine magnetico non magnetico
Numero CAS 10043-92-2
Storia
Scoperta Ernest Rutherford e Robert B. Owens (1899)
Primo isolamento William Ramsay e Robert Whytlaw-Gray (1910)
Principali isotopi del radon
Isotopo Abbondanza Emivita ( t 1/2 ) Modalità di decadimento Prodotto
210 Rn syn 2,4 ore α 206 Po
211 Rn syn 14,6 ore ? 211 A
α 207 Po
222 Rn traccia 3,8235 d α 218 Po
224 Rn syn 1,8 ore β - 224 Fr
Categoria Categoria: Radon
| Riferimenti

Il radon è un elemento chimico con il simbolo  Rn e numero atomico  86. È un gas nobile radioattivo , incolore, inodore, insapore . Si trova naturalmente in piccole quantità come passaggio intermedio nelle normali catene di decadimento radioattivo attraverso le quali il torio e l' uranio decadono lentamente in piombo e vari altri elementi radioattivi di breve durata. Il radon stesso è il prodotto di decadimento immediato del radio . Il suo isotopo più stabile , 222 Rn , ha un'emivita di soli 3,8 giorni, il che lo rende uno degli elementi più rari. Poiché il torio e l'uranio sono due degli elementi radioattivi più comuni sulla Terra, pur avendo tre isotopi con tempi di dimezzamento dell'ordine di diversi miliardi di anni, il radon sarà presente sulla Terra a lungo nel futuro nonostante la sua breve emivita. Il decadimento del radon produce molti altri nuclidi di breve durata , noti come figlie del radon , che terminano in isotopi stabili del piombo .

A differenza di tutti gli altri elementi intermedi nelle suddette catene di decadimento, il radon è, in condizioni standard, gassoso e facilmente inalabile, e quindi pericoloso per la salute. È spesso il singolo più grande contributore alla dose di radiazione di fondo di un individuo , ma a causa delle differenze geologiche locali, il livello di esposizione al gas radon varia da luogo a luogo. Una fonte comune sono i minerali contenenti uranio nel terreno e quindi si accumula in aree sotterranee come gli scantinati. Il radon può anche essere presente in alcune acque sotterranee come le acque sorgive e le sorgenti termali.

Studi epidemiologici hanno mostrato un chiaro legame tra la respirazione di alte concentrazioni di radon e l'incidenza del cancro ai polmoni . Il radon è un contaminante che influisce sulla qualità dell'aria interna in tutto il mondo. Secondo l' Agenzia per la protezione dell'ambiente degli Stati Uniti (EPA), il radon è la seconda causa più frequente di cancro ai polmoni, dopo il fumo di sigaretta, causando 21.000 decessi per cancro ai polmoni all'anno negli Stati Uniti . Circa 2.900 di questi decessi si verificano tra le persone che non hanno mai fumato. Mentre il radon è la seconda causa più frequente di cancro ai polmoni, è la causa numero uno tra i non fumatori, secondo le stime orientate alle politiche dell'EPA. Esistono incertezze significative per gli effetti sulla salute delle esposizioni a basse dosi. A differenza del radon gassoso stesso, le figlie del radon sono solide e si attaccano alle superfici, come le particelle di polvere nell'aria, che possono causare il cancro ai polmoni se inalate.

Caratteristiche

Spettro di emissione del radon, fotografato da Ernest Rutherford nel 1908. I numeri a lato dello spettro sono lunghezze d'onda. Lo spettro medio è di emanazione di Radio (radon), mentre i due esterni sono di elio (aggiunto per calibrare le lunghezze d'onda).

Proprietà fisiche

Il radon è un gas incolore, inodore e insapore e quindi non è rilevabile dai soli sensi umani. A temperatura e pressione standard , forma un gas monoatomico con una densità di 9,73 kg/m 3 , circa 8 volte la densità dell'atmosfera terrestre a livello del mare, 1,217 kg/m 3 . È uno dei gas più densi a temperatura ambiente ed è il più denso dei gas nobili. Sebbene incolore a temperatura e pressione standard, quando raffreddato al di sotto del punto di congelamento di 202 K (-71 ° C; -96 ° F), emette una brillante radioluminescenza che vira dal giallo al rosso-arancio quando la temperatura si abbassa. Dopo la condensazione , si illumina a causa dell'intensa radiazione che produce. È poco solubile in acqua, ma più solubile dei gas nobili più leggeri. È sensibilmente più solubile nei liquidi organici che nell'acqua. La sua equazione di solubilità è la seguente,

,

dove è la frazione molare di Radon, è la temperatura assoluta e e sono le costanti del solvente.

Proprietà chimiche

Il radon è un membro degli elementi a valenza zero che sono chiamati gas nobili, ed è chimicamente poco reattivo . L'emivita di 3,8 giorni del radon-222 lo rende utile nelle scienze fisiche come tracciante naturale . Poiché il radon è un gas in condizioni standard, a differenza dei suoi genitori a catena di decadimento, può essere facilmente estratto da essi per la ricerca.

È inerte alle reazioni chimiche più comuni, come la combustione , perché il guscio di valenza esterno contiene otto elettroni . Ciò produce una configurazione di energia minima stabile in cui gli elettroni esterni sono strettamente legati. La sua prima energia di ionizzazione, l'energia minima richiesta per estrarre un elettrone da esso, è 1037 kJ/mol. In accordo con le tendenze periodiche , il radon ha un'elettronegatività inferiore rispetto all'elemento un periodo precedente, lo xeno , ed è quindi più reattivo. I primi studi hanno concluso che la stabilità dell'idrato di radon dovrebbe essere dello stesso ordine di quella degli idrati di cloro ( Cl
2
) o anidride solforosa ( SO
2
), e significativamente superiore alla stabilità dell'idrato di idrogeno solforato ( H
2
S
).

A causa del suo costo e della sua radioattività, la ricerca chimica sperimentale viene raramente eseguita con il radon e, di conseguenza, sono stati riportati pochissimi composti di radon, tutti fluoruri o ossidi . Il radon può essere ossidato da potenti agenti ossidanti come il fluoro , formando così difluoruro di radon ( RnF
2
). Si decompone nei suoi elementi a una temperatura superiore a 523 K (250 ° C; 482 ° F) e viene ridotto dall'acqua a gas radon e acido fluoridrico: può anche essere ridotto ai suoi elementi dall'idrogeno gassoso. Ha una bassa volatilità e si pensava fosse RnF
2
. A causa della breve emivita del radon e della radioattività dei suoi composti, non è stato possibile studiare il composto in dettaglio. Studi teorici su questa molecola prevedono che dovrebbe avere una distanza di legame Rn-F di 2,08  ångström (Å), e che il composto è termodinamicamente più stabile e meno volatile rispetto alla sua controparte più leggera xeno difluoruro ( XeF
2
). La molecola ottaedrica RnF
6
si prevedeva che avesse un'entalpia di formazione ancora più bassa rispetto al difluoruro. Si ritiene che lo
ione [RnF] + si formi dalla seguente reazione:

Rn (g) + 2 [O
2
]+
[SbF
6
]
(s) → [RnF]+
[Sb
2
F
11
]
(s) + 2 O
2
(G)

Per questo motivo, il pentafluoruro di antimonio insieme al trifluoruro di cloro e N
2
F
2
Sb
2
F
11
sono stati presi in considerazione per la rimozione del gas radon nelle miniere di uranio a causa della formazione di composti radon-fluoro. I composti del radon possono essere formati dal decadimento del radio negli alogenuri di radio, una reazione che è stata utilizzata per ridurre la quantità di radon che fuoriesce dai bersagli durante l' irradiazione . Inoltre, sali del [RnF] + catione con gli anioni SbF
6
, TaF
6
e BiF
6
sono conosciuti. Il radon viene anche ossidato dal difluoruro di ossigeno a RnF
2
a 173 K (-100 ° C; -148 ° F).

Gli ossidi di radon sono tra i pochi altri composti di radon segnalati ; solo il triossido ( RnO
3
) è stato confermato. I fluoruri più elevati RnF
4
e RnF
6
sono stati rivendicati e sono calcolati per essere stabili, ma è dubbio che siano stati ancora sintetizzati. Potrebbero essere stati osservati in esperimenti in cui prodotti contenenti radon sconosciuti venivano distillati insieme a esafluoruro di xeno : questi potrebbero essere stati RnF
4
, RnF
6
, o entrambi. È stato affermato che il riscaldamento su scala di tracce di radon con xeno, fluoro, pentafluoruro di bromo e fluoruro di sodio o fluoruro di nichel produce anche un fluoruro più elevato che si idrolizza per formare RnO
3
. Sebbene sia stato suggerito che queste affermazioni fossero in realtà dovute alla precipitazione del radon come complesso solido [RnF]+
2
[NiF 6 ] 2− , il fatto che il radon coprecipita da soluzione acquosa con CsXeO
3
F
è stato assunto come conferma che RnO
3
si è formato, che è stato supportato da ulteriori studi sulla soluzione idrolizzata. Che [RnO 3 F] non si sia formato in altri esperimenti potrebbe essere dovuto all'elevata concentrazione di fluoruro utilizzata. Studi di elettromigrazione suggeriscono anche la presenza di forme cationiche [HRnO 3 ] + e anioniche [HRnO 4 ] di radon in soluzione acquosa debolmente acida (pH > 5), la procedura essendo stata precedentemente convalidata dall'esame dell'omologo triossido di xeno.

È probabile che la difficoltà nell'identificare i fluoruri più elevati del radon derivi dal fatto che il radon è cineticamente impedito di ossidarsi oltre lo stato bivalente a causa della forte ionicità del difluoruro di radon ( RnF
2
) e l'elevata carica positiva sul radon in RnF + ; la separazione spaziale delle molecole di RnF 2 può essere necessaria per identificare chiaramente i fluoruri più elevati di radon, di cui RnF
4
dovrebbe essere più stabile di RnF
6
a causa della scissione spin-orbita del guscio 6p del radon (Rn IV avrebbe un guscio chiuso 6s2
6p2
1/2
configurazione). Pertanto, mentre RnF
4
dovrebbe avere una stabilità simile al tetrafluoruro di xeno ( XeF
4
), RnF
6
sarebbe probabilmente molto meno stabile dell'esafluoruro di
xeno ( XeF
6
): anche l'esafluoruro di radon sarebbe probabilmente una molecola ottaedrica regolare , a differenza della struttura ottaedrica distorta di XeF
6
, a causa dell'effetto coppia inerte . L'estrapolazione lungo il gruppo dei gas nobili suggerirebbe anche la possibile esistenza di RnO, RnO 2 e RnOF 4 , nonché dei primi cloruri di gas nobili chimicamente stabili RnCl 2 e RnCl 4 , ma nessuno di questi è stato ancora trovato.

Si prevede che il radon carbonile (RnCO) sia stabile e abbia una geometria molecolare lineare . Le molecole Rn
2
e RnXe sono risultati significativamente stabilizzati dall'accoppiamento spin-orbita . Il radon ingabbiato all'interno di un fullerene è stato proposto come farmaco per i tumori . Nonostante l'esistenza di Xe(VIII), non è stata dichiarata l'esistenza di composti di Rn(VIII); RnF 8 dovrebbe essere altamente instabile chimicamente (XeF 8 è termodinamicamente instabile). Si prevede che il composto Rn(VIII) più stabile sarebbe il perradonato di bario (Ba 2 RnO 6 ), analogo al perxenato di bario . L'instabilità di Rn(VIII) è dovuta alla stabilizzazione relativistica del guscio 6s, noto anche come effetto coppia inerte .

Il radon reagisce con i fluoruri alogeni liquidi ClF, ClF 3 , ClF 5 , BrF 3 , BrF 5 e IF 7 per formare RnF 2 . Nella soluzione di fluoruro di alogeno, il radon è non volatile ed esiste come cationi RnF + e Rn 2+ ; l'aggiunta di anioni fluoruro porta alla formazione dei complessi RnF
3
e RnF2−
4
, parallelamente alla chimica del berillio (II) e dell'alluminio (III). Il potenziale dell'elettrodo standard della coppia Rn 2+ /Rn è stato stimato pari a +2,0 V, sebbene non vi siano prove della formazione di ioni o composti radon stabili in soluzione acquosa.

isotopi

Il radon non ha isotopi stabili . Sono stati caratterizzati trentanove isotopi radioattivi, con masse atomiche comprese tra 193 e 231. L'isotopo più stabile è 222 Rn, che è un prodotto di decadimento di 226 Ra , un prodotto di decadimento di 238 U . Una traccia dell'isotopo (altamente instabile) 218 Rn è anche tra le figlie di 222 Rn.

Altri tre isotopi del radon hanno un'emivita di oltre un'ora: 211 Rn, 210 Rn e 224 Rn. L' isotopo 220 Rn è un prodotto di decadimento naturale dell'isotopo torio più stabile ( 232 Th) ed è comunemente indicato come thoron. Ha un'emivita di 55,6 secondi ed emette anche radiazioni alfa . Allo stesso modo, 219 Rn è derivato dall'isotopo più stabile dell'attinio ( 227 Ac) - chiamato "actinon" - ed è un emettitore alfa con un'emivita di 3,96 secondi. Nessun isotopo del radon è presente in modo significativo nella serie di decadimento del nettunio ( 237 Np) , sebbene venga prodotta una traccia dell'isotopo (estremamente instabile) 217 Rn.

serie di uranio
La serie del radio o dell'uranio

figlie

222 Rn appartiene alla catena di decadimento del radio e dell'uranio-238 e ha un'emivita di 3,8235 giorni. I suoi quattro primi prodotti (esclusi gli schemi di decadimento marginale ) hanno vita molto breve, il che significa che le corrispondenti disintegrazioni sono indicative della distribuzione iniziale del radon. Il suo decadimento segue la seguente sequenza:

  • 222 Rn, 3,82 giorni, alfa che decade a...
  • 218 Po , 3,10 minuti, alfa che decade a...
  • 214 Pb , 26,8 minuti, beta che decade a...
  • 214 Bi , 19,9 minuti, beta che decade a...
  • 214 Po, 0,1643 ms, decadimento alfa a...
  • 210 Pb, che ha un'emivita molto più lunga di 22,3 anni, beta che decade a...
  • 210 Bi, 5.013 giorni, beta che decade a...
  • 210 Po, 138.376 giorni, alfa decadente a...
  • 206 Pb, stabile.

Il fattore di equilibrio del radon è il rapporto tra l'attività di tutte le progenie del radon di breve periodo (che sono responsabili della maggior parte degli effetti biologici del radon) e l'attività che sarebbe in equilibrio con il progenitore del radon.

Se un volume chiuso è costantemente rifornito di radon, la concentrazione degli isotopi a vita breve aumenterà fino a raggiungere un equilibrio in cui la velocità di decadimento di ciascun prodotto di decadimento sarà uguale a quella del radon stesso. Il fattore di equilibrio è 1 quando entrambe le attività sono uguali, il che significa che i prodotti di decadimento sono rimasti vicino al genitore del radon abbastanza a lungo da raggiungere l'equilibrio, entro un paio d'ore. In queste condizioni, ogni pCi/L aggiuntivo di radon aumenterà l'esposizione di 0,01  livello di lavoro (WL, una misura della radioattività comunemente usata nelle miniere). Queste condizioni non sono sempre soddisfatte; in molte abitazioni il fattore di equilibrio è tipicamente del 40%; cioè, ci saranno 0,004 WL di figlie per ogni pCi/L di radon nell'aria. Il 210 Pb impiega molto più tempo (decenni) per raggiungere l'equilibrio con il radon, ma, se l'ambiente consente l'accumulo di polvere per lunghi periodi di tempo, anche il 210 Pb ei suoi prodotti di decadimento possono contribuire ai livelli complessivi di radiazione.

A causa della loro carica elettrostatica , le progenie del radon aderiscono alle superfici o alle particelle di polvere, mentre il radon gassoso no. L'attacco li rimuove dall'aria, di solito causando un fattore di equilibrio nell'atmosfera inferiore a 1. Il fattore di equilibrio viene anche abbassato dalla circolazione dell'aria o dai dispositivi di filtraggio dell'aria, ed è aumentato dalle particelle di polvere nell'aria, incluso il fumo di sigaretta. Il fattore di equilibrio riscontrato negli studi epidemiologici è 0,4.

Storia ed etimologia

Apparecchio utilizzato da Ramsay e Whytlaw-Gray per isolare il radon. M è un tubo capillare, dove sono stati isolati circa 0,1 mm 3 . Il radon miscelato con l'idrogeno è entrato nel sistema evacuato attraverso il sifone A ; il mercurio è mostrato in nero.

Il radon fu il quinto elemento radioattivo scoperto, nel 1899 da Ernest Rutherford e Robert B. Owens alla McGill University di Montreal , dopo l'uranio, il torio, il radio e il polonio. Nel 1899, Pierre e Marie Curie osservarono che il gas emesso dal radio rimaneva radioattivo per un mese. Nello stesso anno, Rutherford e Owens notarono variazioni durante il tentativo di misurare la radiazione dell'ossido di torio. Rutherford notato che i composti di torio emettono continuamente un gas radioattivo che rimangono radioattive per diversi minuti, e chiamato questo gas "emanazione" (dal latino : emanare , di fuoriuscire, e emanatio , scadenza), e successivamente "torio emanazione" (" Loro"). Nel 1900, Friedrich Ernst Dorn riportò alcuni esperimenti in cui notò che i composti del radio emanano un gas radioattivo che chiamò "emanazione del radio" ("Ra ​​Em"). Nel 1901, Rutherford e Harriet Brooks dimostrarono che le emanazioni sono radioattive, ma attribuirono ai Curie la scoperta dell'elemento. Nel 1903, emanazioni simili furono osservate dall'attinio da André-Louis Debierne e furono chiamate "emanazione di attinio" ("Ac Em").

Furono presto suggeriti diversi nomi abbreviati per le tre emanazioni: exradio , exthorio , ed esattonio nel 1904; radon (Ro), thoron (To) e akton o acton (Ao) nel 1918; radeon , thoreon e actineon nel 1919, e infine radon , thoron e actinon nel 1920. (Il nome radon non è correlato a quello del matematico austriaco Johann Radon .) La somiglianza degli spettri di questi tre gas con quelli dell'argon , krypton e xeno, e la loro inerzia chimica osservata portarono Sir William Ramsay a suggerire nel 1904 che le "emanazioni" potevano contenere un nuovo elemento della famiglia dei gas nobili.

All'inizio del XX secolo negli Stati Uniti, l'oro contaminato dalla figlia del radon 210 Pb è entrato nell'industria della gioielleria. Questo proveniva da semi d'oro che avevano contenuto 222 Rn che era stato fuso dopo che il radon era decaduto.

Nel 1909, Ramsay e Robert Whytlaw-Gray isolarono il radon e ne determinarono la temperatura di fusione e la densità approssimativa . Nel 1910, determinarono che era il gas più pesante conosciuto. Scrissero che " L'expression l'émanation du radium est fort incommode " ("l'espressione 'emanazione di radio' è molto scomoda") e suggerirono il nuovo nome niton (Nt) (dal latino : nitens , splendente) per enfatizzare la radioluminescenza proprietà, e nel 1912 fu accettato dalla Commissione Internazionale per i Pesi Atomici . Nel 1923, l'International Committee for Chemical Elements and International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) scelse tra i nomi radon (Rn), thoron (Tn) e actinon (An). Successivamente, quando gli isotopi furono numerati anziché nominati, l'elemento prese il nome dell'isotopo più stabile, radon , mentre Tn fu ribattezzato 220 Rn e An fu ribattezzato 219 Rn, il che causò una certa confusione in letteratura riguardo alla scoperta dell'elemento come mentre Dorn aveva scoperto il radon l'isotopo, non era stato il primo a scoprire il radon l'elemento.

Ancora negli anni '60, l'elemento veniva chiamato anche semplicemente emanazione . Il primo composto sintetizzato di radon, il fluoruro di radon, è stato ottenuto nel 1962. Ancora oggi, la parola radon può riferirsi all'elemento o al suo isotopo 222 Rn, con thoron che rimane in uso come nome breve per 220 Rn per arginare questa ambiguità. Il nome actinon per 219 Rn si incontra raramente oggi, probabilmente a causa della breve emivita di quell'isotopo.

Il pericolo di un'elevata esposizione al radon nelle miniere, dove le esposizioni possono raggiungere 1.000.000  Bq /m 3 , è noto da tempo. Nel 1530, Paracelso descrisse una malattia del deperimento dei minatori, la mala metallorum , e Georg Agricola raccomandò la ventilazione nelle miniere per evitare questo mal di montagna ( Bergsucht ). Nel 1879, questa condizione fu identificata come cancro ai polmoni da Harting e Hesse nella loro indagine sui minatori di Schneeberg, in Germania. I primi studi importanti con il radon e la salute si sono verificati nel contesto dell'estrazione dell'uranio nella regione di Joachimsthal in Boemia . Negli Stati Uniti, studi e misure di mitigazione hanno seguito solo decenni di effetti sulla salute dei minatori di uranio degli Stati Uniti sud - occidentali impiegati durante l'inizio della Guerra Fredda ; gli standard non sono stati implementati fino al 1971.

La presenza di radon nell'aria interna è stata documentata già nel 1950. A partire dagli anni '70, sono state avviate ricerche per affrontare le fonti di radon indoor, i determinanti della concentrazione, gli effetti sulla salute e gli approcci di mitigazione. Negli Stati Uniti, il problema del radon indoor ha ricevuto ampia pubblicità e intensificato le indagini dopo un incidente ampiamente pubblicizzato nel 1984. Durante il monitoraggio di routine presso una centrale nucleare della Pennsylvania, è stato scoperto che un lavoratore era contaminato dalla radioattività. Un'alta concentrazione di radon nella sua casa è stata successivamente identificata come responsabile.

Evento

Unità di concentrazione

210 Pb è formato dal decadimento di 222 Rn. Ecco un tipico tasso di deposizione di 210 Pb osservato in Giappone in funzione del tempo, a causa delle variazioni della concentrazione di radon.

Tutte le discussioni sulle concentrazioni di radon nell'ambiente fanno riferimento a 222 Rn. Mentre il tasso medio di produzione di 220 Rn (dalla serie del decadimento del torio) è circa lo stesso di 222 Rn, la quantità di 220 Rn nell'ambiente è molto inferiore a quella di 222 Rn a causa della breve emivita di 220 Rn (55 secondi, contro 3,8 giorni rispettivamente).

La concentrazione di radon nell'atmosfera viene solitamente misurata in becquerel per metro cubo (Bq/m 3 ), l' unità SI derivata . Un'altra unità di misura comune negli Stati Uniti è la picocuria per litro (pCi/L); 1 pCi/L = 37 Bq/m 3 . Le esposizioni domestiche tipiche sono in media di circa 48 Bq/m 3 all'interno, anche se molto variabili, e di 15 Bq/m 3 all'aperto.

Nell'industria mineraria, l'esposizione è tradizionalmente misurata in livello di lavoro (WL) e l'esposizione cumulativa in mese di livello di lavoro (WLM); 1 WL equivale a qualsiasi combinazione di figlie di 222 Rn di breve durata ( 218 Po, 214 Pb, 214 Bi e 214 Po) in 1 litro d'aria che rilascia 1,3 × 10 5  MeV di potenziale energia alfa; 1 WL è equivalente a 2,08 × 10 -5 joule per metro cubo di aria (J/m 3 ). L'unità SI dell'esposizione cumulativa è espressa in joule-ora per metro cubo (J·h/m 3 ). Un WLM è equivalente a 3,6 × 10 -3 J·h/m 3 . Un'esposizione a 1 WL per 1 mese lavorativo (170 ore) equivale a 1 esposizione cumulativa WLM. Un'esposizione cumulativa di 1 WLM equivale approssimativamente a vivere un anno in un'atmosfera con una concentrazione di radon di 230 Bq/m 3 .

222 Rn decade a 210 Pb e altri radioisotopi. Si possono misurare i livelli di 210 Pb. Il tasso di deposizione di questo radioisotopo dipende dal tempo.

Le concentrazioni di radon presenti negli ambienti naturali sono troppo basse per essere rilevate con mezzi chimici. Una concentrazione di 1.000 Bq/m 3 (relativamente elevata) corrisponde a 0,17  picogrammi per metro cubo (pg/m 3 ). La concentrazione media di radon nell'atmosfera è di circa 6 × 10 18 percento molare , ovvero circa 150 atomi in ogni millilitro d'aria. L'attività del radon dell'intera atmosfera terrestre ha origine solo da poche decine di grammi di radon, costantemente sostituiti dal decadimento di maggiori quantità di radio, torio e uranio.

Naturale

Concentrazione di radon vicino a una miniera di uranio

Il radon è prodotto dal decadimento radioattivo del radio-226, che si trova nei minerali di uranio, roccia fosfatica, scisti, rocce ignee e metamorfiche come granito, gneiss e scisto e, in misura minore, in rocce comuni come il calcare. Ogni miglio quadrato di suolo superficiale, a una profondità di 6 pollici (da 2,6 km 2 a una profondità di 15 cm), contiene circa 1 grammo di radio, che rilascia radon in piccole quantità nell'atmosfera. Su scala globale, si stima che ogni anno dal suolo vengano rilasciati 2,4 miliardi di curie (90 EBq) di radon.

La concentrazione di radon può variare notevolmente da luogo a luogo. All'aria aperta va da 1 a 100 Bq/m 3 , anche meno (0,1 Bq/m 3 ) al di sopra dell'oceano. In grotte o miniere ventilate, o case poco ventilate, la sua concentrazione sale a 20–2.000 Bq/m 3 .

La concentrazione di radon può essere molto più elevata nei contesti minerari. Le norme sulla ventilazione richiedono di mantenere la concentrazione di radon nelle miniere di uranio al di sotto del "livello di lavoro", con livelli del 95o percentile che vanno fino a quasi 3 WL (546 pCi 222 Rn per litro d'aria; 20,2 kBq/m 3 , misurati dal 1976 al 1985). La concentrazione nell'aria presso la Gastein Healing Gallery (non ventilata) è in media di 43 kBq/m 3 (1,2 nCi/L) con un valore massimo di 160 kBq/m 3 (4,3 nCi/L).

Il radon compare prevalentemente con la catena di decadimento delle serie del radio e dell'uranio ( 222 Rn), e marginalmente con la serie del torio ( 220 Rn). L'elemento si sprigiona naturalmente dal suolo, e da alcuni materiali da costruzione, in tutto il mondo, ovunque si trovino tracce di uranio o torio, ed in particolare nelle regioni con suoli contenenti granito o scisto , che hanno una maggiore concentrazione di uranio. Non tutte le regioni granitiche sono soggette a elevate emissioni di radon. Essendo un gas raro, di solito migra liberamente attraverso faglie e terreni frammentati e può accumularsi in grotte o acqua. A causa della sua brevissima emivita (quattro giorni per 222 Rn), la concentrazione di radon diminuisce molto rapidamente all'aumentare della distanza dalla zona di produzione. La concentrazione di radon varia notevolmente con la stagione e le condizioni atmosferiche. Ad esempio, è stato dimostrato che si accumula nell'aria in caso di inversione meteorologica e poco vento.

Alte concentrazioni di radon si possono trovare in alcune acque sorgive e terme. Le città di Boulder, Montana ; Misasa ; Bad Kreuznach , Germania; e il paese del Giappone ha sorgenti ricche di radio che emettono radon. Per essere classificata come acqua minerale radon, la concentrazione di radon deve essere superiore a 2 nCi/L (74 kBq/m 3 ). L'attività dell'acqua minerale radon raggiunge i 2.000 kBq/m 3 a Merano ei 4.000 kBq/m 3 a Lurisia (Italia).

Le concentrazioni naturali di radon nell'atmosfera terrestre sono così basse che l'acqua ricca di radon a contatto con l'atmosfera perderà continuamente il radon per volatilizzazione . Quindi, le acque sotterranee hanno una concentrazione maggiore di 222 Rn rispetto alle acque superficiali , perché il radon è continuamente prodotto dal decadimento radioattivo di 226 Ra presente nelle rocce. Allo stesso modo, la zona satura di un suolo ha spesso un contenuto di radon più elevato rispetto alla zona insatura a causa delle perdite per diffusione nell'atmosfera.

Nel 1971, Apollo 15 passò 110 km (68 mi) sopra l' altopiano di Aristarchus sulla Luna e rilevò un aumento significativo delle particelle alfa che si pensava fosse causato dal decadimento di 222 Rn. La presenza di 222 Rn è stata dedotta in seguito dai dati ottenuti dallo spettrometro di particelle alfa del Lunar Prospector .

Il radon si trova in alcuni petrolio . Poiché il radon ha una curva di pressione e temperatura simile al propano e le raffinerie di petrolio separano i prodotti petrolchimici in base ai loro punti di ebollizione, le tubazioni che trasportano il propano appena separato nelle raffinerie di petrolio possono diventare radioattive a causa del radon in decomposizione e dei suoi prodotti.

I residui dell'industria del petrolio e del gas naturale spesso contengono radio e le sue figlie. La scala di solfato di un pozzo petrolifero può essere ricca di radio, mentre l'acqua, il petrolio e il gas di un pozzo contengono spesso radon. Il radon decade per formare radioisotopi solidi che formano rivestimenti all'interno delle tubazioni.

Accumulo negli edifici

Tipica distribuzione log-normale del radon nelle abitazioni
Frazione prevista di abitazioni statunitensi con concentrazioni di radon superiori al livello di azione raccomandato dall'EPA di 4 pCi/L

Alte concentrazioni di radon nelle case sono state scoperte per caso nel 1985 dopo che i severi test sulle radiazioni condotti nella nuova centrale nucleare della stazione di generazione di Limerick hanno rivelato che Stanley Watras , un ingegnere edile dell'impianto, era contaminato da sostanze radioattive anche se il reattore non era mai stato stato alimentato. Le esposizioni domestiche tipiche sono di circa 100 Bq/m 3 (2,7 pCi/L) all'interno. Un certo livello di radon si troverà in tutti gli edifici. Il radon entra principalmente in un edificio direttamente dal suolo attraverso il livello più basso dell'edificio che è a contatto con il suolo. Livelli elevati di radon nella rete idrica possono anche aumentare i livelli di radon nell'aria interna. Tipici punti di ingresso del radon negli edifici sono crepe nelle fondamenta solide e nei muri, giunti di costruzione, spazi vuoti nei pavimenti sospesi e intorno ai tubi di servizio, cavità all'interno delle pareti e nella rete idrica. Le concentrazioni di radon nello stesso luogo possono differire del doppio/mezzo in un'ora. Inoltre, la concentrazione in una stanza di un edificio può essere significativamente diversa dalla concentrazione in una stanza adiacente. Le caratteristiche del suolo delle abitazioni sono la più importante fonte di radon per il piano terra e la maggiore concentrazione di radon indoor osservata ai piani inferiori. La maggior parte delle alte concentrazioni di radon sono state segnalate da luoghi vicini a zone di faglia ; quindi è ovvia l'esistenza di una relazione tra la velocità di espirazione da faglie e le concentrazioni di radon indoor.

La distribuzione delle concentrazioni di radon sarà generalmente diversa da una stanza all'altra e le letture vengono mediate secondo i protocolli normativi. Di solito si presume che la concentrazione di radon indoor segua una distribuzione log-normale su un dato territorio. Pertanto, la media geometrica viene generalmente utilizzata per stimare la concentrazione "media" di radon in un'area.

La concentrazione media varia da meno di 10 Bq/m 3 a oltre 100 Bq/m 3 in alcuni paesi europei. Le tipiche deviazioni standard geometriche riscontrate negli studi variano tra 2 e 3, il che significa (data la regola 68-95-99,7 ) che la concentrazione di radon dovrebbe essere più di cento volte la concentrazione media per il 2% -3 % dei casi.

Alcuni dei più alti rischi di radon negli Stati Uniti si trovano in Iowa e nelle aree dei monti Appalachi nel sud-est della Pennsylvania. L'Iowa ha le più alte concentrazioni medie di radon negli Stati Uniti a causa della significativa glaciazione che ha frantumato le rocce granitiche del Canadian Shield e le ha depositate come terreni che costituiscono i ricchi terreni agricoli dell'Iowa. Molte città all'interno dello stato, come Iowa City , hanno superato i requisiti per la costruzione resistente al radon nelle nuove case. Le seconde letture più alte in Irlanda sono state trovate negli edifici per uffici nella città irlandese di Mallow, nella contea di Cork , suscitando timori locali riguardo al cancro ai polmoni.

In alcuni punti, gli sterili di uranio sono stati utilizzati per le discariche e successivamente sono stati costruiti sopra, con conseguente possibile aumento dell'esposizione al radon.

Poiché il radon è un gas incolore e inodore, l'unico modo per sapere quanto è presente nell'aria o nell'acqua è eseguire dei test. Negli Stati Uniti, i kit per il test del radon sono disponibili al pubblico nei negozi al dettaglio, come i negozi di ferramenta, per uso domestico e i test sono disponibili tramite professionisti autorizzati, che spesso sono ispettori domestici . Gli sforzi per ridurre i livelli di radon indoor sono chiamati mitigazione del radon . Negli Stati Uniti, l'EPA raccomanda che tutte le case vengano testate per il radon. Nel Regno Unito, in base all'Housing Health & Safety Rating System (HHSRS), i proprietari di immobili hanno l'obbligo di valutare i potenziali rischi e pericoli per la salute e la sicurezza in una proprietà residenziale.

Produzione industriale

Il radon si ottiene come sottoprodotto della lavorazione dei minerali uraniferi dopo il trasferimento in soluzioni all'1% di acido cloridrico o bromidrico . La miscela di gas estratta dalle soluzioni contiene H
2
, O
2
, Lui, Rn, CO
2
, H
2
O
e idrocarburi . La miscela viene purificata passandola su rame a 993 K (720 ° C; 1.328 ° F) per rimuovere l' H
2
e l' O
2
, e quindi KOH e P
2
oh
5
sono usati per rimuovere gli acidi e l'umidità per assorbimento . Il radon viene condensato dall'azoto liquido e purificato dai gas residui mediante sublimazione .

La commercializzazione del radon è regolamentata, ma è disponibile in piccole quantità per la calibrazione di sistemi di misura di 222 Rn, ad un prezzo, nel 2008, di quasi US$6.000 (equivalenti a $7.212 nel 2020) per millilitro di soluzione di radio (che contiene solo circa 15 picogrammi di radon effettivo in un dato momento). Il radon è prodotto da una soluzione di radio-226 (emivita di 1.600 anni). Il radio-226 decade per emissione di particelle alfa, producendo radon che si accumula su campioni di radio-226 ad una velocità di circa 1 mm 3 /giorno per grammo di radio; l'equilibrio viene raggiunto rapidamente e il radon viene prodotto in un flusso costante, con un'attività pari a quella del radio (50 Bq). Gassoso 222 Rn (emivita di circa quattro giorni) fuoriesce dalla capsula per diffusione .

Scala di concentrazione

Bq/m 3 pCi/L Esempio di evento
1 ~0.027 La concentrazione di radon sulle rive dei grandi oceani è tipicamente di 1 Bq/m 3 .

La concentrazione di tracce di radon sopra gli oceani o in Antartide può essere inferiore a 0,1 Bq/m 3 .

10 0.27 Concentrazione continentale media all'aperto: da 10 a 30 Bq/m 3 .

Sulla base di una serie di indagini, la concentrazione media globale di radon indoor è stimata in 39 Bq/m 3 .

100 2.7 Tipica esposizione domestica indoor. La maggior parte dei paesi ha adottato una concentrazione di radon di 200–400 Bq/m 3 per l'aria interna come azione o livello di riferimento. Se il test mostra livelli inferiori a 4 picocurie di radon per litro d'aria (150 Bq/m 3 ), non è necessaria alcuna azione. Un'esposizione cumulata di 230 Bq/m 3 di concentrazione di gas radon durante un periodo di 1 anno corrisponde a 1 WLM.
1.000 27 Concentrazioni di radon molto elevate (>1000 Bq/m 3 ) sono state riscontrate in case costruite su suoli ad alto contenuto di uranio e/o ad alta permeabilità del suolo. Se i livelli sono 20 picocurie di radon per litro d'aria (800 Bq/m 3 ) o superiori, il proprietario della casa dovrebbe prendere in considerazione un qualche tipo di procedura per diminuire i livelli di radon indoor. Le concentrazioni ammissibili nelle miniere di uranio sono circa 1.220 Bq/m 3 (33 pCi/L)
10.000 270 La concentrazione nell'aria presso la Gastein Healing Gallery (non ventilata) è in media di 43 kBq/m 3 (circa 1,2 nCi/L) con un valore massimo di 160 kBq/m 3 (circa 4,3 nCi/L).
100.000 ~2700 Circa 100.000 Bq/m 3 (2,7 nCi/L) sono stati misurati nel seminterrato di Stanley Watras .
1.000.000 27000 Nelle miniere di uranio non ventilate si possono trovare concentrazioni che raggiungono 1.000.000 Bq/m 3 .
~5,54 × 10 19 ~1,5 × 10 18 Limite superiore teorico: gas Radon ( 222 Rn) alla concentrazione del 100% (1 atmosfera, 0 °C); 1.538×10 5 curie/grammo; 5.54×10 19 Bq/m 3 .

Applicazioni

Medico

Una forma di ciarlataneria dell'inizio del XX secolo era il trattamento delle malattie in un radiotorio . Era una piccola stanza sigillata per i pazienti da esporre al radon per i suoi "effetti medicinali". La natura cancerogena del radon a causa delle sue radiazioni ionizzanti è diventata evidente in seguito. La radioattività dannosa per le molecole del radon è stata utilizzata per uccidere le cellule cancerose, ma non aumenta la salute delle cellule sane. Le radiazioni ionizzanti provocano la formazione di radicali liberi , che provoca danni alle cellule , causando un aumento dei tassi di malattia, compreso il cancro .

L'esposizione al radon è stata suggerita per mitigare le malattie autoimmuni come l' artrite in un processo noto come ormesi da radiazioni . Di conseguenza, alla fine del XX secolo e all'inizio del XXI secolo, le "miniere della salute" stabilite a Basin, nel Montana , hanno attirato persone in cerca di sollievo da problemi di salute come l'artrite attraverso un'esposizione limitata all'acqua radioattiva della miniera e al radon. La pratica è scoraggiata a causa dei ben documentati effetti negativi di alte dosi di radiazioni sul corpo.

I bagni d'acqua radioattivi sono stati applicati dal 1906 a Jáchymov , nella Repubblica Ceca, ma anche prima della scoperta del radon erano usati a Bad Gastein , in Austria. Le sorgenti ricche di radio sono utilizzate anche negli onsen tradizionali giapponesi a Misasa , nella prefettura di Tottori . La terapia del bere viene applicata a Bad Brambach , in Germania. La terapia inalatoria viene effettuata a Gasteiner-Heilstollen , Austria, a Świeradów-Zdrój , Czerniawa-Zdrój , Kowary , Lądek Zdrój , Polonia, ad Harghita Băi , Romania, ea Boulder, Montana . Negli Stati Uniti e in Europa, ci sono diverse "spa al radon", dove le persone siedono per minuti o ore in un'atmosfera ad alto contenuto di radon.

Il radon è stato prodotto commercialmente per l'uso nella radioterapia, ma per la maggior parte è stato sostituito da radionuclidi prodotti in acceleratori di particelle e reattori nucleari . Il radon è stato utilizzato in semi impiantabili, fatti di oro o vetro, usati principalmente per curare i tumori, noti come brachiterapia . I semi d'oro venivano prodotti riempiendo un lungo tubo con radon pompato da una sorgente di radio, il tubo venendo poi diviso in brevi sezioni mediante crimpatura e taglio. Lo strato d'oro trattiene il radon all'interno e filtra le radiazioni alfa e beta, mentre consente ai raggi gamma di fuoriuscire (che uccidono il tessuto malato). Le attività possono variare da 0,05 a 5 millicurie per seme (da 2 a 200 MBq). I raggi gamma sono prodotti dal radon e dai primi elementi a vita breve della sua catena di decadimento ( 218 Po, 214 Pb, 214 Bi, 214 Po).

Il radon e i suoi primi prodotti di decadimento sono di breve durata, il seme viene lasciato sul posto. Dopo 11 emivite (42 giorni), la radioattività del radon è a 1/2.000 del suo livello originale. In questa fase, l'attività residua predominante ha origine dal prodotto di decadimento del radon 210 Pb, la cui emivita (22,3 anni) è 2.000 volte quella del radon e dei suoi discendenti 210 Bi e 210 Po.

Scientifico

L'emanazione di radon dal suolo varia con il tipo di suolo e con il contenuto di uranio superficiale, quindi le concentrazioni di radon all'aperto possono essere utilizzate per tracciare le masse d'aria in misura limitata. Questo fatto è stato utilizzato da alcuni scienziati atmosferici ( Tempesta di Radon ). A causa della rapida perdita di radon nell'aria e del decadimento relativamente rapido, il radon viene utilizzato nella ricerca idrologica che studia l'interazione tra acque sotterranee e corsi d'acqua . Qualsiasi concentrazione significativa di radon in un corso d'acqua è un buon indicatore della presenza di apporti locali di acque sotterranee.

La concentrazione di radon nel suolo è stata utilizzata in modo sperimentale per mappare faglie geologiche sepolte vicino alla superficie perché le concentrazioni sono generalmente più elevate sulle faglie. Allo stesso modo, ha trovato un uso limitato nella prospezione per i gradienti geotermici .

Alcuni ricercatori hanno studiato i cambiamenti nelle concentrazioni di radon nelle acque sotterranee per la previsione dei terremoti . Aumenti di radon sono stati notati prima dei terremoti di Tashkent del 1966 e di Mindoro del 1994 . Il radon ha un'emivita di circa 3,8 giorni, il che significa che può essere trovato solo poco dopo essere stato prodotto nella catena di decadimento radioattivo. Per questo motivo è stato ipotizzato che l'aumento della concentrazione di radon sia dovuto alla generazione di nuove crepe nel sottosuolo, che consentirebbero una maggiore circolazione delle acque sotterranee, espellendo il radon. Non è irragionevole ritenere che la generazione di nuove crepe preceda i grandi terremoti. Negli anni '70 e '80, le misurazioni scientifiche delle emissioni di radon vicino alle faglie hanno scoperto che i terremoti spesso si verificavano senza segnale di radon e il radon veniva spesso rilevato senza che il terremoto seguisse. E 'stato poi respinto da molti come un indicatore inaffidabile. A partire dal 2009, era sotto inchiesta come possibile precursore della NASA .

Il radon è un noto inquinante emesso dalle centrali geotermiche perché presente nel materiale pompato dal sottosuolo profondo. Si disperde rapidamente e nessun rischio radiologico è stato dimostrato in varie indagini. Inoltre, i sistemi tipici re-iniettano il materiale in profondità nel sottosuolo anziché rilasciarlo in superficie, quindi il suo impatto ambientale è minimo.

Negli anni '40 e '50 il radon è stato utilizzato per la radiografia industriale . Altre sorgenti di raggi X, che divennero disponibili dopo la seconda guerra mondiale, sostituirono rapidamente il radon per questa applicazione, poiché erano più economiche e presentavano un minor rischio di radiazioni alfa .

Rischi per la salute

nelle miniere

I prodotti di decadimento del radon-222 sono stati classificati dall'Agenzia internazionale per la ricerca sul cancro come cancerogeni per l'uomo e, come gas che può essere inalato, il cancro ai polmoni è una preoccupazione particolare per le persone esposte a livelli elevati di radon per periodi prolungati. Durante gli anni '40 e '50, quando gli standard di sicurezza che richiedevano una costosa ventilazione nelle miniere non erano ampiamente implementati, l'esposizione al radon era collegata al cancro ai polmoni tra i minatori non fumatori di uranio e altri materiali di roccia dura in quella che oggi è la Repubblica Ceca, e in seguito tra i minatori dagli Stati Uniti sud-occidentali e dall'Australia meridionale . Nonostante questi rischi fossero noti all'inizio degli anni '50, questo rischio professionale rimase mal gestito in molte miniere fino agli anni '70. Durante questo periodo, diversi imprenditori hanno aperto al pubblico ex miniere di uranio negli Stati Uniti e hanno pubblicizzato presunti benefici per la salute derivanti dalla respirazione del gas radon nel sottosuolo. I benefici per la salute dichiarati includevano dolore, sinusite, asma e sollievo dall'artrite, ma questi si sono rivelati falsi e il governo ha vietato tali annunci nel 1975.

Da quel momento, la ventilazione e altre misure sono state utilizzate per ridurre i livelli di radon nella maggior parte delle miniere colpite che continuano a funzionare. Negli ultimi anni, l'esposizione media annua dei minatori di uranio è scesa a livelli simili alle concentrazioni inalate in alcune abitazioni. Ciò ha ridotto il rischio di cancro indotto dal radon sul lavoro, sebbene i problemi di salute possano persistere per coloro che sono attualmente impiegati nelle miniere colpite e per coloro che vi hanno lavorato in passato. Poiché il rischio relativo per i minatori è diminuito, è diminuita anche la capacità di rilevare i rischi in eccesso tra quella popolazione.

Anche i residui della lavorazione del minerale di uranio possono essere una fonte di radon. Il radon derivante dall'alto contenuto di radio nelle discariche scoperte e nei bacini di decantazione può essere facilmente rilasciato nell'atmosfera e colpire le persone che vivono nelle vicinanze.

Oltre al cancro ai polmoni, i ricercatori hanno teorizzato un possibile aumento del rischio di leucemia dovuto all'esposizione al radon. Il supporto empirico degli studi sulla popolazione generale è incoerente e uno studio sui minatori di uranio ha trovato una correlazione tra l'esposizione al radon e la leucemia linfatica cronica .

I minatori (così come i lavoratori della macinazione e del trasporto di minerali) che hanno lavorato nell'industria dell'uranio negli Stati Uniti tra gli anni '40 e il 1971 possono avere diritto a un risarcimento ai sensi del Radiation Exposure Compensation Act (RECA). I parenti superstiti possono richiedere anche nei casi in cui l'ex lavoratore subordinato è deceduto.

Non solo le miniere di uranio sono colpite da livelli elevati di radon. Anche le miniere di carbone, in particolare, sono interessate poiché il carbone può contenere più uranio e torio rispetto alle miniere di uranio commercialmente operative.

Esposizione a livello domestico

L'esposizione prolungata a livelli più elevati di concentrazione di Radon ha un aumento del cancro ai polmoni. Dal 1999, ci sono state indagini in tutto il mondo su come vengono stimate le concentrazioni di radon. Solo negli Stati Uniti si registrano medie di almeno 40 Bq/metro cubo. Steck et al. ha fatto uno studio sulla variazione tra radon indoor e outdoor in Iowa e Minnesota. Radiazioni più elevate sono state trovate in una regione popolata piuttosto che in regioni disabitate dell'America centrale nel suo insieme. In alcune contee dell'Iowa nordoccidentale e del Minnesota sudoccidentale, le concentrazioni di radon all'aperto superano la media nazionale delle concentrazioni di radon indoor. Nonostante la media superiore, i numeri sia del Minnesota che dell'Iowa erano eccezionalmente vicini, indipendentemente dalla distanza. Dosi accurate di Radon sono fortemente necessarie per comprendere ulteriormente i problemi che il Radon in totale può avere su una comunità. Resta inteso che l'avvelenamento da radon porta a cattive condizioni di salute e cancro ai polmoni, ma con ulteriori ricerche, i controlli potrebbero cambiare i risultati nelle emissioni di radon sia all'interno che all'esterno delle unità abitative. L'esposizione al radon (soprattutto figlie del radon) è stata collegata al cancro del polmone in numerosi studi caso-controllo condotti negli Stati Uniti, in Europa e in Cina. Ci sono circa 21.000 morti all'anno negli Stati Uniti a causa di tumori polmonari indotti dal radon. Uno degli studi sul radon più completi condotti negli Stati Uniti dal Dr. R. William Field e colleghi ha rilevato un aumento del rischio di cancro ai polmoni del 50% anche a esposizioni prolungate al livello di azione dell'EPA di 4 pCi/L. Le analisi aggregate nordamericane ed europee supportano ulteriormente questi risultati. Tuttavia, la discussione sui risultati opposti continua ancora, in particolare uno studio caso-controllo retrospettivo del 2008 sul rischio di cancro del polmone che ha mostrato una sostanziale riduzione del tasso di cancro per concentrazioni di radon comprese tra 50 e 123 Bq/m 3 .

La maggior parte dei modelli di esposizione al radon residenziale si basa su studi di minatori e sarebbero più desiderabili stime dirette dei rischi posti ai proprietari di case. A causa delle difficoltà di misurare il rischio di radon rispetto al fumo, i modelli del loro effetto ne hanno spesso fatto uso.

Il radon è stato considerato la seconda causa di cancro ai polmoni e la principale causa ambientale di mortalità per cancro dall'EPA, con il primo fumo . Altri sono giunti a conclusioni simili per il Regno Unito e la Francia. L'esposizione al radon nelle abitazioni e negli uffici può derivare da alcune formazioni rocciose del sottosuolo e anche da alcuni materiali da costruzione (ad es. alcuni graniti). Il rischio maggiore di esposizione al radon si verifica negli edifici che sono a tenuta d'aria, non sufficientemente ventilati e hanno perdite di fondazione che consentono all'aria dal suolo di entrare negli scantinati e nelle abitazioni.

Azione e livello di riferimento

L'OMS ha presentato nel 2009 un livello di riferimento raccomandato (il livello di riferimento nazionale), 100 Bq/m 3 , per il radon nelle abitazioni. La raccomandazione dice anche che dove ciò non è possibile, 300 Bq/m 3 dovrebbe essere selezionato come il livello più alto. Un livello di riferimento nazionale non dovrebbe essere un limite, ma dovrebbe rappresentare la concentrazione media annua massima accettabile di radon in un'abitazione.

La concentrazione attuabile di radon in una casa varia a seconda dell'organizzazione che fa la raccomandazione, ad esempio, l'EPA incoraggia l'adozione di misure a concentrazioni a partire da 74 Bq/m 3 (2 pCi/L) e l' Unione Europea raccomanda l'azione da assumere quando le concentrazioni raggiungono i 400 Bq/m 3 (11 pCi/L) per le vecchie abitazioni e 200 Bq/m 3 (5 pCi/L) per quelle nuove. L'8 luglio 2010, l'Agenzia per la protezione della salute del Regno Unito ha emesso un nuovo parere che fissa un "Livello target" di 100 Bq/m 3 pur mantenendo un "Livello di azione" di 200 Bq/m 3 . Livelli simili (come nel Regno Unito) sono pubblicati dalla Norwegian Radiation and Nuclear Safety Authority (DSA) con il limite massimo per scuole, asili e nuove abitazioni fissato a 200 Bq/m 3 , dove 100 Bq/m 3 è fissato come livello di azione. In tutti i nuovi alloggi dovrebbero essere prese misure preventive contro l'accumulo di radon.

Inalazione e fumo

I risultati degli studi epidemiologici indicano che il rischio di cancro ai polmoni aumenta con l'esposizione al radon residenziale. Un noto esempio di fonte di errore è il fumo, il principale fattore di rischio per il cancro ai polmoni. Negli Stati Uniti, si stima che il fumo di sigaretta causi dall'80% al 90% di tutti i tumori polmonari.

Secondo l'EPA, il rischio di cancro ai polmoni per i fumatori è significativo a causa degli effetti sinergici del radon e del fumo. Per questa popolazione circa 62 persone su un totale di 1.000 moriranno di cancro ai polmoni rispetto a 7 persone su un totale di 1.000 per le persone che non hanno mai fumato. Non si può escludere che il rischio per i non fumatori debba essere spiegato principalmente da un effetto del radon.

Il radon, come altri fattori di rischio esterni noti o sospetti per il cancro ai polmoni, è una minaccia per i fumatori e gli ex fumatori. Lo ha dimostrato lo studio europeo di pooling. Un commento allo studio di pooling ha dichiarato: "non è appropriato parlare semplicemente di un rischio da radon nelle case. Il rischio è dovuto al fumo, aggravato da un effetto sinergico del radon per i fumatori. Senza fumo, l'effetto sembra essere così piccolo da essere insignificante».

Secondo lo studio di pooling europeo, esiste una differenza di rischio per i sottotipi istologici di cancro ai polmoni e di esposizione al radon. Il carcinoma polmonare a piccole cellule , che ha un'alta correlazione con il fumo, ha un rischio più elevato dopo l'esposizione al radon. Per altri sottotipi istologici come l' adenocarcinoma , il tipo che colpisce principalmente i non fumatori, il rischio da radon sembra essere inferiore.

Uno studio della radiazione da post- mastectomia radioterapia mostra che i modelli semplici in precedenza utilizzati per valutare i rischi combinati e separati dalle radiazioni e hanno bisogno di fumare da sviluppare. Ciò è supportato anche da una nuova discussione sul metodo di calcolo, il modello lineare senza soglia , che è stato utilizzato abitualmente.

Uno studio del 2001, che includeva 436 non fumatori e un gruppo di controllo di 1649 non fumatori, ha dimostrato che l'esposizione al radon aumenta il rischio di cancro ai polmoni nei non fumatori. Il gruppo che era stato esposto al fumo di tabacco in casa sembrava avere un rischio molto più elevato, mentre coloro che non erano stati esposti al fumo passivo non mostravano alcun aumento del rischio con l'aumento dell'esposizione al radon.

Ingestione

Gli effetti del radon se ingerito sono sconosciuti, anche se gli studi hanno scoperto che la sua emivita biologica varia da 30 a 70 minuti, con una rimozione del 90% a 100 minuti. Nel 1999, il Consiglio nazionale delle ricerche degli Stati Uniti ha studiato il problema del radon nell'acqua potabile. Il rischio associato all'ingestione è stato considerato pressoché trascurabile. L'acqua proveniente da fonti sotterranee può contenere quantità significative di radon a seconda delle condizioni della roccia e del suolo circostanti, mentre le fonti di superficie generalmente non lo fanno.

Effetti oceanici del Radon

La superficie dell'oceano trasporta solo circa 10^-4 226 Ra, dove le misurazioni della concentrazione di 222 Ra sono state dell'1% in vari continenti. L'importanza principale di comprendere il flusso di 222 Ra dall'oceano è sapere che l'aumento dell'uso di Radon sta circolando e aumentando anche nell'atmosfera. Le concentrazioni di superficie oceanica hanno uno scambio all'interno dell'atmosfera, causando un aumento di 222 Radon attraverso l'interfaccia aria-mare. Sebbene le aree testate fossero molto poco profonde, misurazioni aggiuntive in un'ampia varietà di regimi costieri dovrebbero aiutare a definire la natura del 222 Radon osservato. Oltre ad essere ingerito attraverso l'acqua potabile, il radon viene rilasciato anche dall'acqua quando si aumenta la temperatura, si diminuisce la pressione e quando l'acqua viene aerata. Le condizioni ottimali per il rilascio e l'esposizione al radon si sono verificate durante la doccia. L'acqua con una concentrazione di radon di 10 4  pCi/L può aumentare la concentrazione di radon nell'aria indoor di 1 pCi/L in condizioni normali.

Test e mitigazione

rilevatore di radon
Un rilevatore di radon digitale
Un kit per il test del radon

Esistono test relativamente semplici per il gas radon. In alcuni paesi questi test vengono eseguiti metodicamente in aree di noti rischi sistematici. I dispositivi di rilevamento del radon sono disponibili in commercio. I rilevatori di radon digitali forniscono misurazioni continue fornendo letture medie giornaliere, settimanali, a breve ea lungo termine tramite un display digitale. I dispositivi per il test del radon a breve termine utilizzati per lo screening iniziale sono poco costosi, in alcuni casi gratuiti. Esistono protocolli importanti per l'esecuzione di test del radon a breve termine ed è imperativo che vengano seguiti rigorosamente. Il kit include un collettore che l'utente appende al piano abitabile più basso della casa da due a sette giorni. L'utente invia quindi il collettore a un laboratorio per l'analisi. Sono inoltre disponibili kit a lungo termine, con raccolte fino a un anno o più. Un kit di test su terreno aperto può testare le emissioni di radon dal terreno prima dell'inizio della costruzione. Le concentrazioni di radon possono variare giornalmente e stime accurate dell'esposizione al radon richiedono misurazioni medie del radon a lungo termine negli spazi in cui un individuo trascorre una quantità significativa di tempo.

I livelli di radon fluttuano naturalmente, a causa di fattori come le condizioni meteorologiche transitorie, quindi un test iniziale potrebbe non essere una valutazione accurata del livello medio di radon di una casa. I livelli di radon sono massimi durante la parte più fresca della giornata, quando le differenze di pressione sono maggiori. Pertanto, un risultato elevato (oltre 4 pCi/L) giustifica la ripetizione del test prima di intraprendere progetti di abbattimento più costosi. Le misurazioni tra 4 e 10 pCi/L garantiscono un test del radon a lungo termine. Le misurazioni superiori a 10 pCi/L garantiscono solo un altro test a breve termine in modo che le misure di abbattimento non siano indebitamente ritardate. Si consiglia agli acquirenti di immobili di ritardare o rifiutare un acquisto se il venditore non ha ridotto con successo il radon a 4 pCi/L o meno.

Poiché l'emivita del radon è di soli 3,8 giorni, la rimozione o l'isolamento della fonte ridurrà notevolmente il rischio entro poche settimane. Un altro metodo per ridurre i livelli di radon è modificare la ventilazione dell'edificio. In genere, le concentrazioni di radon indoor aumentano con la diminuzione dei tassi di ventilazione. In un luogo ben ventilato la concentrazione di radon tende ad allinearsi ai valori esterni (tipicamente 10 Bq/m 3 , che vanno da 1 a 100 Bq/m 3 ).

I quattro modi principali per ridurre la quantità di radon che si accumula in una casa sono:

  • Depressurizzazione sottolastra (aspirazione del suolo) aumentando la ventilazione del sottopavimento;
  • Migliorare la ventilazione della casa ed evitare il trasporto del radon dalla cantina ai soggiorni;
  • Installazione di un sistema di raccolta del radon nel seminterrato;
  • Installazione di un sistema di pressurizzazione positiva o ventilazione ad alimentazione positiva.

Secondo l'EPA, il metodo per ridurre il radon "...principalmente utilizzato è un sistema di tubi di sfiato e un ventilatore, che estrae il radon da sotto la casa e lo scarica verso l'esterno", che è anche chiamato depressurizzazione sotto-lastra, suolo attivo depressurizzazione o aspirazione del suolo. Generalmente il radon indoor può essere mitigato dalla depressurizzazione del sottofondo e dall'esaurimento dell'aria carica di radon verso l'esterno, lontano da finestre e altre aperture dell'edificio. "[L']EPA generalmente raccomanda metodi che impediscono l'ingresso di radon. L'aspirazione del suolo, ad esempio, impedisce al radon di entrare in casa aspirando il radon da sotto la casa e sfiatandolo attraverso uno o più tubi, nell'aria sopra il casa dove viene diluito rapidamente" e "l'EPA sconsiglia l'uso della sola sigillatura per ridurre il radon perché, di per sé, non è stato dimostrato che la sigillatura abbassi i livelli di radon in modo significativo o coerente".

I sistemi di ventilazione a pressione positiva possono essere combinati con uno scambiatore di calore per recuperare energia nel processo di scambio dell'aria con l'esterno, e il semplice scarico dell'aria del seminterrato verso l'esterno non è necessariamente una soluzione praticabile in quanto può effettivamente aspirare gas radon in un'abitazione. Le case costruite su un vespaio possono beneficiare di un collettore di radon installato sotto una "barriera al radon" (un foglio di plastica che copre il vespaio). Per i vespai, l'EPA afferma "Un metodo efficace per ridurre i livelli di radon nelle case con vespaio consiste nel coprire il pavimento di terra con un foglio di plastica ad alta densità. Un tubo di sfiato e un ventilatore vengono utilizzati per aspirare il radon da sotto il telo e sfiatarlo verso l'esterno. Questa forma di aspirazione del suolo è chiamata aspirazione sottomembrana e, se applicata correttamente, è il modo più efficace per ridurre i livelli di radon nelle case dei vespai."

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