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Il vulcano Ischia
Studi sulla
radioattività
nell’isola d’Ischia
Convegno sul prof. Paolo Gasparini
Agostino Mazzella
Biblioteca Antoniana, 22 ottobre 2016
Primi studi della radioattività
sull’isola d’ischia
Terme della Regina
Isabella Lacco Ameno
Friedrich Ernst Dorn
(1900)
Karl Oswald Engler (1906)
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
222
88
Rn  He 
4
2
218
86
4
2
α He
4
2
Po
• molto ionizzante e modesta capacità di penetrazione nella
materia:
il Radon ed i suoi figli …
Uranio-238
4.5E9 y
Radio-226
1600 y
Radon-222
3.825 d
emettitore alfa
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-214
27 min (RaB)
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
Afred Rittmann (1926-1934)
Paolo Gasparini ( 1961-1964 )
Giuseppe Imbò (1939-1940)
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.
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
Il rilascio del Rn dall’acqua termale
dipende dalla temperatura: a 60°C il
90% del Rn viene completamente
liberato dall’acqua.
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 radon arriva in superficie …
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.
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.
IL RISCHIO RADON PER
LA SALUTE UMANA
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).
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
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)
•
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)
•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
Ischia Porto
Fornello Fontana
salse
"
Terme Militari
"
167
Casamicciola
Gurgitiello
salse bromo iodiche
969
Scioli
"
938
S.Restituta
"
2800
Hotel S.Montano
salse
1100
Terme Augusto
salse magnesiache
762
Aphrodite
salse bromo-magnesiache
800
Lacco Ameno
S. Angelo
Per confronto
vediamo altre
sorgenti italiane …
concentrazione
Radon in acqua
111 Bq/litro
località
sorgente
concentrazione Rn
Merano
terme di Merano
2000 Bq/litro
Lurisia
sorgenti Garbarino
20000
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 dose efficace media annua dovuta a radiazioni
in Italia è 2.8 mSv /anno.
Dose limite per i LAVORATORI: 3 - 20 mSv /anno
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
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).
•
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.
• 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…).
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 !