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Convegno sul prof. Paolo Gasparini Agostino Mazzella Biblioteca Antoniana, 22 ottobre 2016 Il vulcano Ischia Studi sulla radioattività nell’isola d’Ischia
Convegno sul prof. Paolo Gasparini Agostino Mazzella
Biblioteca Antoniana, 22 ottobre 2016
Il vulcano Ischia Studi sulla radioattività nell’isola d’Ischia
Primi studi della radioattività sull’isola d’ischia
Friedrich Ernst Dorn (1900)
Karl Oswald Engler (1906)
Terme della Regina Isabella Lacco Ameno
Madame Marie Curie (1918)
• Il Radon è un gas nobile radioattivo, prodotto dal
decadimento del Radio, che a sua volta proviene dal decadimento dell’Uranio.
• Il Radon è incolore ed inodore, solubile in
acqua.
• Decade con un tempo di dimezzamento (in cui la
quantità di materia si dimezza) di circa 4 giorni originando discendenti radioattivi solidi.
• Il Radon è dannoso a causa dei prodotti di
disintegrazione che, quando vengono inalati, con la respirazione si fissano negli alveoli polmonari.
Il decadimento alfa
• Una particella contiene 2 protoni e 2 neutroni
• molto ionizzante e modesta capacità di penetrazione nella materia:
Po He Rn 218
86
4
2
222
88
He α 4
2
4
2
il Radon ed i suoi figli …
Uranio-238
4.5E9 y
Radio-226
1600 y
Radon-222
3.825 d
emettitore alfa
Piombo-214
27 min (RaB)
emettitore beta
Polonio-218
3.1 min (RaA)
emettitore alfa
Polonio-214
163.7 msec (RaC’)
emettitore alfa
Bismuto-214
19.9 min (RaC)
emettitore beta
Piombo-210
22.3 y (RaD) attraverso
processi beta - alfa
decade in Piombo-206
stabile (non radioattivo)
La catena del torio …
Invece Pb-210
decade in 22 y
10h
Gli studi di P. Gasparini sulla radioattività dell’isola d’Ischia
Paolo Gasparini ( 1961-1964 )
Giuseppe Imbò (1939-1940)
Afred Rittmann (1926-1934)
Gli studi di P. Gasparini sulla radioattività dell’isola
5 zone di alta radioattività : • due nella zona di Lacco Ameno (una direzione NESW, Terme Regina Isabella e l’altra con direzione perpendicolare l’insenatura di San Montano) • margine dell’Epomeo • Cartaromana • zona di Cava Scura - Maronti.
Gli studi di P. Gasparini sulla radioattività dell’isola d’Ischia
Ma come si può spiegare una concentrazione così elevata di questi elementi radioattivi nelle rocce isolane ? Il prof. Gasparini ha individuato una correlazione tra questi ed il contenuto di silice delle rocce. La sua spiegazione: le lave isolane si sono differenziate dal magma iniziale, con un basso contenuto di Si, attraverso un processo di cristallizzazione. Man mano che il magma si raffredda cristallizzano prima i minerali a più alta temperatura di solidificazione, come i silicati di ferro, che sono più densi del liquido residuo e tendono a precipitare sul fondo della camera magmatica, così il liquido si arricchisce di silice.
Gli studi di P. Gasparini sulla radioattività dell’isola d’Ischia
Ma nel liquido residuo andranno a concentrarsi anche gli elementi che, avendo caratteristiche incompatibili col processo di cristallizazione, non sono riusciti ad entrare nelle strutture reticolari dei minerali (tra questi il Th e l’ U ) che non potendo essere inglobati nelle strutture cristalline si concentrano invece nel liquido residuo.
Gli studi di P. Gasparini sulla radioattività dell’isola d’Ischia
Man mano che il magma si raffredda le concentrazioni dei minerali delle terre rare e di U e Th hanno più elevata concentrazione.
Con l’aumento della temperatura aumenta la frazione di radon emessa dalla roccia.
Gli studi di P. Gasparini sulla radioattività dell’isola d’Ischia
L’emissione di Rn da una roccia, oltre a dipendere dalla temperatura, dipende molto dallo stress procurato sul campione roccioso, come è stato evidenziato dal prof. Gasparini in uno studio degli anni ottanta (il grafico evidenzia un picco nei conteggi in corrispondenza del carico di rottura del campione.
Holub e Brady, 1981 Gasparini et al., 1985
Il rilascio del Rn da una roccia uranifera è simile a quello di una spugna bagnata che strizzata libera acqua proporzionale alla compressione subita.
Gli studi di P. Gasparini sulla radioattività dell’isola d’Ischia
Le perforazioni sull’isola, hanno mostrato temperature superiori ai 100°C a poche centinaia di metri di profondità, in queste condizioni praticamente tutto il Radon emesso dalle rocce viene trasferito. Nella risalita in superficie incontra falde più fredde, nelle quali entra in soluzione. Ma il trasporto da parte dell’acqua sotterranea di questo gas non consente lunghi percorsi.
Il rilascio del Rn dall’acqua termale dipende dalla temperatura: a 60°C il 90% del Rn viene completamente liberato dall’acqua.
Le frequenti e disomogenee fratture superficiali facilitano la migrazione del gas verso la superficie. Questa è la ragione principale per cui le sue concentrazioni in ambienti chiusi possono variare notevolmente da un posto all’altro dello stesso territorio.
Anche i materiali usati nelle costruzioni, che contengono percentuali variabili di Rn 222, in funzione della loro granulometria, possono contribuire in modo significativo ad incrementare la concentrazione di Radon negli edifici.
Il radon arriva in superficie …
Dosimetria del radon • Per le misure della concentrazione di radon in aria l’unità di misura
usata è : il Bq/mc becquerel per metro cubo, che sta ad indicare il numero di disintegrazioni nucleari al secondo, contenute in un metro cubo d’aria.
• La norma italiana (DM 241/2000) prevede una concentrazione massima di 400 Bq/mc all’interno degli edifici con obbligo di bonifica oltre i 500.
CONCLUSIONI del ICRP n. 115 del 2010 (55) The present review and analysis of the epidemiology of radon leads to the following conclusions: … studies of residential radon exposures that radon and its progeny can cause lung cancer. For solid tumours other than lung cancer, and also for leukaemia … The three pooled residential case–control studies in Europe, North America, and China gave similar results and showed that the risk of lung cancer increases by at least 8% for an increase in radon concentration of 100 Bq/m3 (Lubin et al., 2004; Darby et al., 2005; Krewski et al., 2006).
IL RISCHIO RADON PER LA SALUTE UMANA
Concentrazioni di Rn in abitazioni dell’isola d’Ischia (misure 2007-2014)
•La concentrazione media di Rn in abitazioni isolane poste a piano terra o interrato è stata 370 Bq/mc •La concentrazione media di Rn in abitazioni isolane poste ai piani superiori è stata 194 Bq/mc
• In this study, the indoor radon concentrations have been measured in 93 dwellings of the Penisola Sorrentina, using LR115 detectors. …The annual average indoor radon concentrations vary from 25 to 722 Bq/mc, with a mean value of 132 Bq/mc.
(Fonte : Roca - Oxford University Press 2013)
Concentrazioni di Rn in abitazioni - isola d’Ischia (2007-2014)
• In Campania i valori di concentrazione media in door di radon sono maggiori della media nazionale e risultano di 97 Bq/mc (contro i 70 Bq/mc della media nazionale). (Fonte : Roca 1995)
•La media delle concentrazioni di Rn nelle abitazioni isolane misurate tra il 2008-2014 è stata di 247 Bq/mc .
Presenza di Radon nelle acque termali isolane
località sorgente tipo di acque concentrazione Radon in acqua
Ischia Porto Fornello Fontana salse 111 Bq/litro
" Terme Militari " 167
Casamicciola Gurgitiello salse bromo iodiche 969
Scioli " 938
Lacco Ameno S.Restituta " 2800
Hotel S.Montano salse 1100
Terme Augusto salse magnesiache 762
S. Angelo Aphrodite salse bromo-magnesiache 800
località sorgente concentrazione Rn
Merano terme di Merano 2000 Bq/litro
Lurisia sorgenti Garbarino 20000
Per confronto vediamo altre sorgenti italiane …
Esposizione al Rn nelle terme ischitane
L’ esposizione in ambiente termale è molto legata all’uso dell’ acqua MISURE ESEGUITE nelle A.T.C.: • nelle cabine misurate concentrazioni di Rn in aria 74 - 296 Bq/mc (dipende molto dalle condizioni di ventilazione locale) • nell’idromassaggio concentrazioni di Rn in aria tra 74 - 407 Bq/mc (quasi il 50% del Rn in acqua si libera per azione meccanica) • nella piscina (al chiuso) concentrazioni di Rn in aria tra 68 - 296 Bq/mc ( dopo 5 gg dal ricambio dell’acqua la concentrazione si dimezza, successivamente si stabilizzano i valori minimi indicati)
L’uso di un impianto efficace di aria forzata riesce a dimezzare le concentrazioni in 20 minuti.
Dose di esposizione al Radon dei lavoratori delle terme d’ Ischia
La stima della dose equivalente annua per il personale lavoratore: • nelle cabine la media (su 4 anni di misure) è 3,7 mSv/anno • nell’idromassaggio la media (su 4 anni di misure) è 4,1 mSv/anno • nel locale piscina (al chiuso) la media (su 4 anni di misure) è 2,3 mSv/anno
La dose efficace media annua dovuta a radiazioni in Italia è 2.8 mSv /anno. Dose limite per i LAVORATORI: 3 - 20 mSv /anno
Queste stime di dose sono molto vicine a quelle effettuate nel 2013 dal Dipartimento di Fisica dell’Univ. di Napoli per alcune terme dell’isola d’Ischia (Radon concentrations in air and water in the thermal spas of ischia Island – Pugliese 2013:
Muddy room =0.12–3.56 mSv /anno).
• Un’interessante anomalia fu registrata a Vulcano nel 1981 dovuta ad una crescita della pressione in profondità associata ad intrusione magmatica. • Anomalie sono state anche registrate presso i maggiori complessi vulcanici (Hawai, Piton de la Fournaise, Etna, El Chichon, Campi Flegrei, ecc…).
• Prima dei terremoti di Taskent del 1966 e 1967, vi furono vistose anomalie di Rn registrate in pozzi profondi di una vasta area attorno alla zona epicentrale.
Il terremoto di Kobe (magnitudo 7.2) avvenne sotto il mare il 17 gennaio 1995 . Furono rilevate anomalie di radon prima del terremoto.
Sulla possibile correlazione tra anomalie di Rn ed eventi sismici il prof. Gasparini ( nel 1987 ha pubblicato : “Radon: un precursore dei terremoti?”) riteneva che il radon non potesse essere considerato un valido precursore dei terremoti perché secondo le indagini condotte anche da lui le anomalie di radon sono fenomeni del tutto casuali e non deterministicamente correlabili ad eventi specifici.
Il Progetto del INGV-DPC 2013 “Short-Term earthquake prediction and preparation” sta raccogliendo in una banca dati anche le concentrazioni di radon in suolo e in acqua, coinvolgendo circa 4000 siti d’indagine. Dal 2011 è operante presso la Solfatara di Pozzuoli un sistema di rilevazione continua attraverso una catena alfa con spettrometria dei principali figli del Rn: Po218 e Po214. Al momento non è emersa la possibilità di individuare questo gas radioattivo tra i precursori di eventi sismici, piuttosto i risultati sono incoraggianti nel ritenere il Rn un probabile indicatore dell’attività crostale .
Studi sulla radioattività nell’isola d’Ischia In memoria del prof. PAOLO GASPARINI
A conclusione di questa breve ed incompleta panoramica sugli studi di radioattività naturale nell’isola d’Ischia il pensiero ritorna al caro prof. Gasparini, insigne studioso ed appassionato i della nostra isola. Lo ha dimostrato non solo con le sue ricerche, ma anche per la viva e generosa partecipazione a tutte le iniziative culturali isolane di questi anni !
