Guía de buenas prácticas para la protección frente a la exposición al gas radón en explotaciones mineras de agua subterráneas en terrenos y formaciones volcánicas de las Islas Canarias

En el presente documento se dan las pautas generales a realizar para la medición del gas radón en las instalaciones mineras de extracción de agua potable de las Islas Canarias, como son los pozos y las galerías. Además, se ofrecen recomendaciones para la protección del personal vinculados a las infraestructuras de aguas subterránea frente al gas radón, con la finalidad de reducir la exposición a este gas y, por lo tanto, los riesgos para su salud derivados de dicha exposición.

En los mapas del potencial del radón de España, se observa que las regiones donde predominan en superficie las rocas ígneas intermedias y ácidas (especialmente plutónicas, pero también las volcánicas), poseen las mayores tasas de exposición por radón. En este sentido, las Islas Canarias, de origen volcánico, representan una de las zonas de actuación prioritaria (aquellas con potencial de radón superior a 300 Bq/m³).

Estas recomendaciones se han publicado en la 'Guía de buenas prácticas frente la exposición al radón en las instalaciones hidráulicas subterráneas de Canarias', desarrollada por el Gobierno de Canarias (Dirección General de Industria) en colaboración con la Universidad de La Laguna.

La radiactividad es una propiedad por la que los isótopos radiactivos se desintegran dando lugar a nuevos átomos y emitiendo a la vez radiaciones en forma de partículas (alfa, beta, neutrones, protones) o radiación gamma. Al conjunto de estas radiaciones se las conoce como radiación ionizante, porque al interaccionar con la materia que la rodea puede disociarla formando iones (UNSCEAR, 2010).

Figura 1. Portada de la guía realizada por el Gobierno de Canarias, la Universidad de La Laguna y el CSN, de aplicación en las Islas Canarias.

El radón se mueve más fácilmente a través de suelos permeables, como las gravas y arenas gruesas que a través de suelos arcillosos, los cuales son muy porosos pero poco permeables (Rodríguez-Losada et al., 2009). A su vez, el radón disuelto en el agua se desplaza mucho más lentamente que el radón en el aire (Ajayi et al., 2019). La distancia que el radón se puede mover antes de que se desintegre en rocas y suelos saturados en agua es de tan sólo unos centímetros, mientras que en terrenos secos puede ser de hasta varios metros (Veleva et al., 2010). Por esta razón, en áreas con valores relativamente normales de radón (entre 1000 y 50.000 Bq/m³) pero cuyo subsuelo sea muy permeable y seco, se pueden detectar niveles elevados de radón en superficie (Carmo Leal et al., 2020). El agua también representa una fuente potencial de radón, ya que una vez éste se disuelve en ella, puede ser transportado hasta la zona donde es captada y consumida (Hopke et al., 2000). Las áreas que presentan un mayor peligro por radón por el agua son, como es de esperar, aquellas en que las rocas o el suelo por las que discurrieron sus aguas poseen altos niveles de uranio y otros progenitores del radón (Alonso et al., 2015).

El agua de lluvia al llegar a la superficie de la tierra se filtra a través de los poros o diaclasas del terreno, almacenándose entre capas impermeables o en el manto del acuífero. En general el agua se almacena en las rocas, llenando sus poros. El radón en el suelo, llena los poros de las rocas con una concentración media entre 10.000 Bq/m³ y 50.000 Bq/m³ (INSHT, 1995). La concentración media de radón al aire libre varía de 1 Bq/m³ a 38 Bq/m³ (CSN, 2013). En las aguas subterráneas, por lo tanto, hay más cantidad de radón que en las aguas superficiales. Como el radón es muy soluble en el agua, cabe esperar que el acuífero tenga ese gas en concentraciones elevadas. Influye si la roca está seca o no, ya que si está seca hay un volumen de poros en los cuales el átomo de radón choca con la pared del poro y queda atrapado en el mismo (Dimova et al., 2013).

El objetivo de este artículo es realizar recomendaciones generales acerca del proceso de medición de gas radón en instalaciones subterráneas de las Islas Canarias como galerías, cuevas y pozos. La finalidad es proteger la salud de los/as trabajadores/as que desempeñan su labor en infraestructuras con riesgo de exposición a la radioactividad natural.

Estos fundamentos aquí recogidos han dado lugar a la 'Guía técnica de buenas prácticas frente a la exposición al gas radón en las instalaciones hidráulicas subterráneas de Canarias', desarrollada de forma conjunta por la Universidad de La Laguna, el Gobierno de Canarias y el Consejo de Seguridad Nuclear de España (Figura 1).

Para realizar la medición de la concentración de gas radón en los lugares de trabajo, existen métodos directos e indirectos. La principal diferencia entre ambos medidores es que los dispositivos activos requieren de una fuente de energía (sea eléctrica o mediante una batería) y los dispositivos pasivos no (Mwitondi et al., 2018). Dentro de los medidores pasivos, podemos enumerar los siguientes:

• Detectores de carbón activo: cuentan con filtros de carbón activo en su interior que cuentan con gránulos de carbono que adsorben el radón ambiental durante 48 horas. El análisis de los resultados es rápido ya que pueden dar resultados en aproximadamente 5 horas después de las mediciones. El resultado que ofrece es la media de concentración de radón en los dos días que dura la medición. Este tipo de detectores presentan algunos inconvenientes y son los siguientes: son muy sensibles a las variaciones de las concentraciones de radón y la mayor parte del radón adsorbido corresponde con el periodo final de la exposición; se ven afectados por la humedad y precisan de una corrección para este parámetro; además, cambios en la composición del carbón activo pueden alterar el resultado de la medida.
• Detectores de trazas para partículas α: pequeños detectores que recogen las trazas generadas por el impacto de las partículas alfa procedentes de la desintegración del radón. Necesitan un periodo de exposición de 2 a 6 meses, lo que les convierte en un método de medida excelente para poder considerar las variaciones en las concentraciones de radón que suelen ser importantes en periodos de 24 horas y varios días. Una vez se retiran del lugar en el que estaba instalados, deben enviarse a laboratorio para interpretación de los resultados.

Los medidores activos (o medidores en continuo), por su parte, permiten dar resultados de la concentración del radón en el lugar de estudio en un espacio de una hora.

Los pasos que se pueden seguir para realizar la medición de concentración de gas radón en una galería son los que se exponen a continuación, tal y como expone la Guía de Seguridad 11.4 del Consejo de Seguridad Nuclear de España (CSN, 2012):

a) Planificación del estudio: en esta fase se deberán estudiar todos los aspectos relacionados con la manera en la que se desarrolla el trabajo en la instalación estudiada. Se deberán recabar planos del lugar, horarios de los empleados, periodos en los que se interrumpe la actividad (festivos, fines de semana, etc.), número de estancias donde se desarrollan trabajos y tiempos de permanencia de los trabajadores en estas, ubicación de las instalaciones de ventilación, gradientes térmicos, etc.

Las mediciones deben realizarse en lugares que sean representativos de la ocupación real o razonablemente previsible de los trabajadores. Para ello deberá indicarse claramente dónde se han colocado y cuántos detectores se han puesto. Para las galerías de agua, al tratarse de espacios subterráneos, se recomienda que las mediciones abarquen al menos 3 meses, aunque es recomendable medir durante un año completo, preferiblemente colocando medidores pasivos en cuatro periodos de tres meses de duración cada uno.

b) Realización de las exposiciones y análisis de los dispositivos de medida: una vez retirados los detectores pasivos que llevan colocados tres meses en el mismo sitio, se deben enviar inmediatamente a laboratorio acreditado para su análisis, se recomienda también realizar una medición con un equipo de medición activa para evitar errores en la medida y tener un orden de magnitud. El laboratorio deberá dar los valores medidos expresados como concentraciones medias de radón (en Bq/m³), además del valor de incertidumbre.

c) Expresión de los resultados y toma de decisiones: para cada zona homogénea se deberá conocer su valor de concentración media anual de radón y su incertidumbre. Si en una zona homogénea se colocase más de un detector, el valor de concentración medio será igual a la media aritmética de los resultados obtenidos de los diferentes detectores.

d) Diseño e implantación, si procede, de medidas para reducir las exposiciones al radón de los trabajadores y del público: se deberán controlar en todo momento las exposiciones de los trabajadores al gas radón, minimizándolas en la medida de lo posible. Para ello, los trabajadores deberán portar un dosímetro de radón en el interior de la galería o pozo y, además, se deberán tomar las soluciones constructivas y/o administrativas cuyo coste sea asumible por la organización. Dentro de las medidas constructivas se incluyen los sistemas de extracción y/o ventilación forzada y dentro de las medidas administrativas entraría el control de los tiempos de permanencia de los empleados en las zonas con mayores concentraciones de radón. En los ambientes en los que la concentración de radón es muy superior al nivel de referencia, como puede ser el caso de algunos pozos y galerías, se recomienda que los trabajadores lleven un dosímetro personal de radón. Debe valorarse además el uso de EPIS.

A partir de los resultados de los estudios epidemiológicos más recientes, la Organización Mundial de la Salud (OMS) recomienda utilizar un valor de 100 Bq/m³ como nivel de referencia para el promedio de la concentración anual de radón en el aire interior de las viviendas, aunque si las circunstancias nacionales lo justifican, este nivel de referencia puede elevarse hasta 300 Bq/m³. El riesgo asociado a la exposición al radón varía de manera lineal, y por cada 100 Bq/m³, aumente en un 16% el riesgo de padecer cáncer de pulmón.

En los lugares de trabajo, la Instrucción IS-33 sobre criterios radiológicos para la protección frente a la exposición a la radiación natural fija un nivel de referencia de 600 Bq/m³, excepto para lugares de trabajo con uso residencial o educativo, en los que el nivel de referencia es de 300 Bq/m³. No obstante, con la transposición de la directiva 2013/59/Euratom al ordenamiento jurídico español se establecerá un nivel de 300 Bq/m³ para todos los lugares de trabajo,

En las galerías de agua y pozos de las Islas Canarias se supera ampliamente ese umbral, con valores medios que superan los 6000 Bq/m³ (Santamarta et al., 2020).

Figura 2. Dosímetro individual para trabajadores mineros (foto cedida Radonova).

La cantidad de radón presente en una galería o pozo depende principalmente de la concentración de uranio en las rocas que conforman el lugar, de las condiciones atmosféricas y de la existencia de ventilación (Bucci et al., 2011). Por lo tanto, en espacios cerrados sin ventilación se pueden acumular altas concentraciones de radón en el aire atrapado (British Caving Association Radon Working Party, 1996). En las instalaciones activas puede instalarse un sistema de ventilación forzada que ayude a mantener las concentraciones de radón por debajo de los límites especificados por la normativa vigente. Sin embargo, en galerías en desuso o abandonadas esta es una opción que en la mayoría de los casos no es viable (Eff-Darwich et al., 2008).

Existen los siguientes casos particulares, que se pasan a comentar:

• En ocasiones se obtienen valores promedio de gas radón obtenidos en la mitad de la traza, son sensiblemente superiores a los obtenidos en el frente, que es lo más habitual por la profundidad de este. Esto es debido a que existen diferentes alumbramientos de aguas subterráneas que transportan el gas radón (Ngachin et al., 2008).
• La oscilación de radón en los diferentes ciclos de medición (verano e invierno) es debida a las diferentes temperaturas externas a la mina (Moreno et al., 2014). En verano aumenta los valores de la medición de gas radón y en invierno se reduce.
• Los altos valores observados en la actividad de radón pueden estar relacionados con los altos contenidos de gases disueltos, como por ejemplo el CO₂ (van der Laan et al., 2014).
• Al dejar de trabajar en la galería durante periodos largos, la cantidad de radón aumenta.

Se recomienda informar a los trabajadores de las galerías y pozos de los riesgos a los que están expuestos durante los trabajos subterráneos con respecto al radón. Además, sería positivo abrir un espacio de colaboración con otras regiones mineras españolas, para la mejora del conocimiento del funcionamiento del gas radón en las explotaciones, así como para la mitigación de este y reducción de los efectos en los trabajadores.

Por otra parte, se considera necesario el empleo de dosímetros individuales que indiquen la radiación recibida por los trabajadores durante su jornada laboral, es decir, que den información acerca de la dosis efectiva a la que están expuestos en su puesto de trabajo.

Este proyecto ha sido financiado por el Gobierno de Canarias, Dirección General de Industria y Energía, Servicio de Minas contrato No. 20100061.

Bibliografía

• Ajayi, K. M., Shahbazi, K., Tukkaraja, P., & Katzenstein, K. (2019). Estimation of radon diffusivity tensor for fractured rocks in cave mines using a discrete fracture network model. Journal of Environmental Radioactivity, 196(November 2018), 104–112. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2018.11.003
• Alonso, H., Cruz-Fuentes, T., Rubiano, J. G., González-Guerra, J., Cabrera, M. del C., Arnedo, M. A., Tejera, A., Rodríguez-Gonzalez, A., Pérez-Torrado, F. J., & Martel, P. (2015). Radon in groundwater of the Northeastern Gran Canaria aquifer. Water (Switzerland), 7(6), 2575–2590. https://doi.org/10.3390/w7062575
• British Caving Association Radon Working Party. (1996). Radon exposure during underground trips: A set of guidelines for caving and mine exploration (p. 22).
• Bucci, S., Pratesi, G., Viti, M. L., Pantani, M., Bochicchio, F., & Venoso, G. (2011). Radon in workplaces: First results of an extensive survey and comparison with radon in homes. Radiation Protection Dosimetry, 145(2–3), 202–205. https://doi.org/10.1093/rpd/ncr040
• CSN. (2012). Guía de Seguridad 11.4: Metodología para la evaluación de la exposición al radón en los lugares de trabajo. In Guías de Seguridad (p. 34). Imprenta Fareso, S.A. M. 9.275-2013
• CSN. (2013). Red de estaciones automáticas de vigilancia radiológica ambiental (REA) del CSN. Operación y resultados. Años 2010 y 2011 (p. 102).
• Dimova, N. T., Burnett, W. C., Chanton, J. P., & Corbett, J. E. (2013). Application of radon-222 to investigate groundwater discharge into small shallow lakes. Journal of Hydrology, 486, 112–122. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2013.01.043
• Eff-Darwich, A., Viñas, R., Soler, V., de la Nuez, J., & Quesada, M. L. (2008). Natural air ventilation in underground galleries as a tool to increase radon sampling volumes for geologic monitoring. Radiation Measurements, 43(8), 1429–1436. https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2008.05.006
• Hopke, P. K., Borak, T. B., Doull, J., Cleaver, J. E., Eckerman, K. F., Gundersen, L. C. S., Harley, N. H., Hess, C. T., Kinner, N. E., Kopecky, K. J., Mckone, T. E., Sextro, R. G., & Simon, S. L. (2000). Health risks due to radon in drinking water. Environmental Science and Technology, 34(6), 921–926. https://doi.org/10.1021/es9904134
• Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo (INSHT). (1995). NTP 440: Radón en ambientes interiores. In Ministerio (pp. 1–7). https://www.insst.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/FichasTecnicas/NTP/Ficheros/401a500/ntp_440.pdf
• Luiz do Carmo Leal, A., da Costa Lauria, D., Ribeiro, F. C. A., Viglio, E. P., Franzen, M., & de Albuquerque Medeiros Lima, E. (2020). Spatial distributions of natural radionuclides in soils of the state of Pernambuco, Brazil: Influence of bedrocks, soils types and climates. Journal of Environmental Radioactivity, 211(September 2019), 106046. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2019.106046
• Moreno, V., Bach, J., Baixeras, C., & Font, L. (2014). Radon levels in groundwaters and natural radioactivity in soils of the volcanic region of La Garrotxa, Spain. Journal of Environmental Radioactivity, 128, 1–8. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2013.10.021
• Mwitondi, K., Al Sadig, I., Hassona, R., Taylor, C., & Yousef, A. (2018). Statistical estimate of radon concentration from passive and active detectors in Doha. Data, 3(3), 1–17. https://doi.org/10.3390/data3030022
• Ngachin, M., Garavaglia, M., Giovani, C., Kwato Njock, M. G., & Nourreddine, A. (2008). Radioactivity level and soil radon measurement of a volcanic area in Cameroon. Journal of Environmental Radioactivity, 99(7), 1056–1060. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2007.12.022
• Rodríguez-Losada, J. A., Hernández-Gutiérrez, L. E., Olalla, C., Perucho, A., Serrano, A., & Eff-Darwich, A. (2009). Geomechanical parameters of intact rocks and rock masses from the Canary Islands: Implications on their flank stability. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 182(1–2), 67–75. https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2009.01.032
• Santamarta, Juan C.; Hernández-Gutiérrez, L.E.; Rodríguez-Martín, J.; Marrero, Rayco; Lario Bascones, Rafael J.; Morales, Ángel; Cruz-Pérez, N. (2020). Radon measurements in water galleries in Tenerife, Canary Islands (Spain). Air Qual Atmos Health. https://doi.org/https://doi.org/10.1007/s11869-020-00882-y
• Santamarta, Juan C.; Hernández-Gutiérrez, Luis E.; Rodríguez-Martín, J.; Lario-Bascones, Rafael J.; Morales-González-Moro, Á.; Cruz-Pérez, N. (2020). Radon measurements in groundwater mines in La Palma and El Hierro, Canary Islands (Spain). Archives of Mining Sciences, 65(4), 864–876. https://doi.org/10.24425/ams.2020.135182
• UNSCEAR. (2010). Effects of Ionizing Radiation: United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation: UNSCEAR 2006 Report, Volume 1—Report to the General Assembly, with Scientific Annexes A and B. In Radiation protection dosimetry (Vol. 138, Issue 2, pp. 187–189). https://doi.org/10.1093/rpd/ncp262
• van der Laan, S.; van der Laan-Luijkx, I.T.; Zimmermann, L.; Conen, F.; Leuenberger, M. (2014). Net CO2 surface emissions at Bern, Switzerland inferred from ambient observations of CO2, δ(O2/N2), and 222Rn using a customized radon tracer inversion. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 119, 7667–7683. https://doi.org/10.1002/2014JD021790.Received
• Veleva, B., Valkov, N., Batchvarova, E., & Kolarova, M. (2010). Variation of short-lived beta radionuclide (radon progeny) concentrations and the mixing processes in the atmospheric boundary layer. Journal of Environmental Radioactivity, 101(7), 538–543. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2009.08.008