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

Sintesi Tecnica: Misurazione della concentrazione di gas radon in fertilizzanti e pesticidi utilizzando un rivelatore di tracce nucleari CR-39

Definizione del problema
Lo studio affronta i potenziali rischi radiologici associati all'uso di fertilizzanti chimici e pesticidi in agricoltura. Sebbene il radon-222 ($^{222}\text{Rn}$) sia un gas nobile naturale derivante dal decadimento del radio-226 nella crosta terrestre, la sua concentrazione può risultare elevata nei prodotti agrochimici a causa delle materie prime utilizzate (in particolare le rocce fosfatiche contenenti nuclidi della serie dell'uranio-238). L'accumulo di radon e dei suoi prodotti di decadimento nell'ambiente pone un rischio per la salute, specificamente aumentando la probabilità di tumore al polmone in seguito all'inalazione. La ricerca mira a quantificare le concentrazioni di attività del radon e a valutare i relativi rischi radiologici in 29 campioni commerciali di fertilizzanti e pesticidi per determinare se superino i limiti di sicurezza accettati a livello internazionale.

Metodologia
I ricercatori hanno impiegato una tecnica basata su un rivelatore di tracce nucleari a stato solido (SSNTD) utilizzando rivelatori in plastica CR-39.

• Raccolta dei campioni: Un totale di 30 campioni è stato raccolto presso centri di distribuzione agricola nella governatorato di Salah al-Din, Iraq. Ciò includeva 17 campioni di fertilizzanti e 13 campioni di pesticidi provenienti da varie origini internazionali (ad esempio, Giordania, Arabia Saudita, Cina, India, Italia e Emirati Arabi Uniti).
• Configurazione sperimentale: Ogni campione (12,5 g) è stato inserito in una camera cilindrica ermetica e impermeabile in polipropilene per prevenire la fuga di radon. Le camere presentavano una geometria specifica (6 cm di diametro superiore, 4 cm di diametro inferiore, 7 cm di altezza sopra il coperchio e 1 cm di spessore del campione).
• Rilevamento: Rivelatori CR-39 (circa 1 cm²) sono stati fissati all'interno delle camere per registrare le particelle alfa emesse durante il decadimento del radon.
• Esposizione e attacco chimico: I rivelatori sono stati esposti per 90 giorni. Dopo l'esposizione, sono stati sottoposti ad attacco chimico in una soluzione di idrossido di sodio 6,25 N a 60 °C per 5 ore per rivelare le tracce delle particelle alfa.
• Analisi: Le tracce sono state contate al microscopio con un ingrandimento di 400x. La concentrazione di radon ($C_{Rn}$) è stata calcolata utilizzando la densità delle tracce ($\rho_{Rn}$), il tempo di esposizione ($t$) e un fattore di calibrazione ($K$) derivato dalla geometria della camera e dalla sensibilità del rivelatore. È stata inoltre calcolata la concentrazione di energia alfa potenziale (PAEC) per valutare gli indici di rischio radiologico.

Risultati chiave
Lo studio ha rivelato una significativa variabilità nelle concentrazioni di radon tra i diversi campioni, attribuibile alle specifiche materie prime e ai processi di produzione di ciascun prodotto.

• Fertilizzanti:

  • Intervallo: Le concentrazioni di radon variavano da un minimo di 4,12 Bq·m⁻³ (prodotto saudita "Lipro") a un massimo di 108,63 Bq·m⁻³ (prodotto giordano "Smart Fert").
  • Media: La concentrazione media di radon per i fertilizzanti era di 30,46 Bq·m⁻³.
  • PAEC: La concentrazione di energia alfa potenziale variava da 0,89 mWL a 23,48 mWL, con una media di 8,05 mWL.

• Pesticidi:

  • Intervallo: Le concentrazioni variavano da 9,27 Bq·m⁻³ (prodotto indiano "Venus") a 82,24 Bq·m⁻³ (prodotto cinese "Efecekt").
  • Media: La concentrazione media di radon per i pesticidi era di 27,28 Bq·m⁻³.
  • PAEC: La PAEC variava da 2,05 mWL a 17,78 mWL, con una media di 5,89 mWL.

Significatività e affermazioni
L'articolo afferma che tutte le concentrazioni di radon e i valori PAEC misurati rientrano ampiamente nei limiti di sicurezza accettati globalmente.

• Confronto con gli standard: I risultati sono significativamente inferiori all'intervallo di riferimento di 100–300 Bq·m⁻³ raccomandato dalla Commissione Internazionale per la Protezione dalle Radiazioni (ICRP Pubblicazione 126, 2014) e al livello più conservativo di 100 Bq·m⁻³ suggerito dall'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS, 2009).
• Valutazione del rischio: Lo studio conclude che i fertilizzanti e i pesticidi investigati non pongono rischi radiologici significativi nelle normali condizioni d'uso, poiché nessun campione ha superato i livelli di azione accettati internazionalmente.
• Risultati contestuali: Gli autori osservano che la presenza di effetti radiologici nei fertilizzanti fosfatici è legata alla concentrazione di uranio-238 e radio-226 durante il processo di produzione, mentre la radioattività dei pesticidi è correlata alla loro struttura chimica e alle condizioni ambientali.

Conclusione
Lo studio conferma che, sebbene l'esalazione di radon vari tra i diversi prodotti agrochimici in base alla loro origine e composizione, i livelli attuali nei campioni testati sono sicuri. Gli autori sottolineano che, sebbene i materiali rientrino nei limiti di sicurezza, il monitoraggio continuo è essenziale per garantire che questi livelli rimangano accettabili, e che ulteriori ricerche potrebbero esplorare le specifiche fonti di variazione per comprendere meglio le implicazioni per la salute ambientale.