Measuring radon gas concentration in fertilizers and pesticides using anuclear track detector CR ₋ 39

Resumen Técnico: Medición de la Concentración de Gas Radón en Fertilizantes y Pesticidas mediante un Detector de Traza Nuclear CR-39

Planteamiento del Problema
El estudio aborda los posibles riesgos radiológicos asociados con el uso de fertilizantes químicos y pesticidas en la agricultura. Si bien el radón-222 ($^{222}\text{Rn}$) es un gas noble que se encuentra de forma natural derivado de la desintegración del radio-226 en la corteza terrestre, su concentración puede elevarse en productos agroquímicos debido a las materias primas utilizadas (particularmente las rocas fosfáticas que contienen nucleidos de la serie del uranio-238). La acumulación de radón y sus productos de desintegración en el medio ambiente plantea un riesgo para la salud, específicamente al aumentar la probabilidad de cáncer de pulmón tras la inhalación. La investigación tiene como objetivo cuantificar las concentraciones de actividad de radón y evaluar los riesgos radiológicos asociados en 29 muestras comerciales de fertilizantes y pesticidas para determinar si exceden los límites de seguridad aceptados internacionalmente.

Metodología
Los investigadores emplearon una técnica de detector de trazas nucleares de estado sólido (SSNTD) utilizando detectores de plástico CR-39.

• Recolección de Muestras: Se recolectó un total de 30 muestras en centros de distribución agrícola en la gobernación de Salah al-Din, Irak. Esto incluyó 17 muestras de fertilizantes y 13 muestras de pesticidas provenientes de diversos orígenes internacionales (por ejemplo, Jordania, Arabia Saudita, China, India, Italia y los Emiratos Árabes Unidos).
• Configuración Experimental: Cada muestra (12.5 g) se colocó en una cámara cilíndrica de polipropileno, herméticamente sellada y no permeable, para evitar la fuga de radón. Las cámaras presentaron una geometría específica (6 cm de diámetro superior, 4 cm de diámetro inferior, 7 cm de altura sobre la tapa y 1 cm de espesor de la muestra).
• Detección: Los detectores CR-39 (aprox. 1 cm²) se fijaron dentro de las cámaras para registrar las partículas alfa emitidas durante la desintegración del radón.
• Exposición y Grabado: Los detectores fueron expuestos durante 90 días. Tras la exposición, fueron grabados químicamente en una solución de hidróxido de sodio 6.25 N a 60 °C durante 5 horas para revelar las trazas de partículas alfa.
• Análisis: Las trazas se contaron bajo un microscopio con un aumento de 400x. La concentración de radón ($C_{Rn}$) se calculó utilizando la densidad de trazas ($\rho_{Rn}$), el tiempo de exposición ($t$) y un factor de calibración ($K$) derivado de la geometría de la cámara y la sensibilidad del detector. También se calculó la concentración de energía alfa potencial (PAEC) para evaluar los índices de riesgo radiológico.

Resultados Clave
El estudio reveló una variabilidad significativa en las concentraciones de radón entre las diferentes muestras, atribuida a las materias primas específicas y los procesos de fabricación de cada producto.

• Fertilizantes:

  • Rango: Las concentraciones de radón variaron desde un mínimo de 4.12 Bq·m⁻³ (producto saudí "Lipro") hasta un máximo de 108.63 Bq·m⁻³ (producto jordano "Smart Fert").
  • Media: La concentración media de radón para los fertilizantes fue de 30.46 Bq·m⁻³.
  • PAEC: La concentración de energía alfa potencial varió entre 0.89 mWL y 23.48 mWL, con una media de 8.05 mWL.

• Pesticidas:

  • Rango: Las concentraciones variaron desde 9.27 Bq·m⁻³ (producto indio "Venus") hasta 82.24 Bq·m⁻³ (producto chino "Efecekt").
  • Media: La concentración media de radón para los pesticidas fue de 27.28 Bq·m⁻³.
  • PAEC: La PAEC varió entre 2.05 mWL y 17.78 mWL, con una media de 5.89 mWL.

Significancia y Afirmaciones
El artículo afirma que todas las concentraciones de radón y los valores de PAEC medidos se encuentran muy por debajo de los límites de seguridad aceptados mundialmente.

• Comparación con Estándares: Los resultados están significativamente por debajo del rango de referencia de 100–300 Bq·m⁻³ recomendado por la Comisión Internacional de Protección Radiológica (Publicación 126 de la ICRP, 2014) y el nivel más conservador de 100 Bq·m⁻³ sugerido por la Organización Mundial de la Salud (OMS, 2009).
• Evaluación de Riesgos: El estudio concluye que los fertilizantes y pesticidas investigados no representan riesgos radiológicos significativos bajo condiciones normales de uso, ya que ninguna muestra excedió los niveles de acción aceptados internacionalmente.
• Hallazgos Contextuales: Los autores señalan que la presencia de efectos radiológicos en los fertilizantes fosfáticos está vinculada a la concentración de uranio-238 y radio-226 durante el proceso de producción, mientras que la radiactividad de los pesticidas está relacionada con su estructura química y las condiciones ambientales.

Conclusión
El estudio confirma que, si bien la exhalación de radón varía entre los diferentes productos agroquímicos según su origen y composición, los niveles actuales en las muestras probadas son seguros. Los autores enfatizan que, aunque los materiales se encuentran dentro de los límites de seguridad, es esencial realizar un monitoreo continuo para asegurar que estos niveles permanezcan aceptables, y que investigaciones futuras podrían explorar las fuentes específicas de variación para comprender mejor las implicaciones para la salud ambiental.