Autor: Gustavo Espino Ordóñez
La inhalación continuada de cantidades significativas del gas radón se considera el segundo factor de riesgo más importante en el desarrollo de un cáncer de pulmón. Pero ¿qué es el radón exactamente? ¿Cómo se forma este gas invisible y por qué es nocivo para la salud de las personas? En este artículo encontraréis respuestas a éstas y otras preguntas relacionadas con el tema.
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| Bolos graníticos en el Monumento Natural de Los Barruecos en Malpartida de Cáceres, Extremadura. Las rocas graníticas son potenciales emisoras de radón, y por lo tanto, responsables de la radiación nuclear natural de baja intensidad de la corteza terrestre. (Pinchar foto para ampliar). |
Introducción
El radón (Rn) es un gas noble escaso, incoloro, inodoro y radiactivo, por lo cual resulta difícil detectarlo. Procede de la desintegración de ciertos isótopos de uranio y torio, presentes en pequeñas cantidades en las rocas de granito, por ejemplo. De modo que, ante la imposibilidad de fotografiarlo, estas rocas sirven en ocasiones para ilustrar su lenta pero sostenida liberación a la atmósfera (Figura 1).
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| Figura 1. Los granitos con trazas de uranio emiten de forma
constante isótopos de Rn radiactivos (Pinchar para ampliar). |
En las últimas décadas, varios estudios epidemiológicos han demostrado una clara relación entre la prolongada exposición de las personas a elevadas concentraciones de radón y un incremento estadístico en las tasas de incidencia del cáncer de pulmón.
En particular, se considera que la inhalación prolongada de elevadas concentraciones de radón es la segunda causa más importante en el desarrollo de un cáncer de pulmón tras el tabaco y se estima que es la principal causa de mortalidad por cáncer de pulmón entre no-fumadores. En USA, cada año fallecen aproximadamente 21.000 personas por esta razón.
¿Qué es el radón y cuantas formas del mismo se conocen?
El radón es un elemento pesado, con número atómico Z = 86, perteneciente al
grupo de los gases nobles. Tiene una Tfus = -71 °C, una Teb = -61,7
°C y una densidad de 9,73 g/L.
Por lo tanto, bajo condiciones estándar de presión y temperatura, el radón
se encuentra en forma de un gas monoatómico, es decir, está constituido por átomos del propio elemento no enlazados entre sí, y es más
denso que el aire (d(Rn) = 9,73 kg/m3 frente a d(aire) = 1,2 kg/m3). En definitiva, se trata de un gas incoloro, inodoro, insípido, e inerte desde un punto de vista químico, pero radiactivo y por ello inestable desde un punto de vista nuclear.
Se conocen 39 isótopos diferentes de radón, con masas atómicas comprendidas entre 193 y 231, pero ninguno de estos isótopos es estable, así que todos ellos experimentan procesos de desintegración nuclear para transformarse en otros elementos químicos. Sólo tres de los isótopos de Rn se producen de forma natural en la Tierra: el 222Rn (t1/2 = 3,82 d), el 220Rn (t1/2 = 55 s), y el 219Rn (t1/2 = 3,96 s). Los tres se forman como productos intermedios en las cadenas de desintegración de los isótopos 238U, 232Th y 235U, respectivamente. El isótopo más estable de los tres es el 222Rn, que se genera como resultado de la desintegración directa del 226Ra por emisión de partículas α (Figura 2).
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| Figura 2. Proceso de formación del 222Rn por desintegración nuclear de tipo alfa a partir de 226Ra (Pinchar para ampliar). |
El 226Ra por su parte se obtiene a partir del 238U tras varios procesos de desintegración consecutivos. Por lo tanto, se suele decir que el 222Rn pertenece a la cadena de desintegración o decaimiento del 226Ra y del 238U. El 222Rn tiene una vida media de 3,8235 días y su desintegración radiactiva se produce a través de una secuencia de reacciones nucleares que conduce a la formación de los siguientes isótopos progenie: 218Po, 214Pb, 214Bi, 214Po, 210Pb, 210Bi, 210Po, todos ellos radiactivos, y finalmente el 206Pb que es estable. Todos estos procesos secuenciales de decaimiento, desde el 238U hasta el 206Pb, constituyen lo que se conoce con el nombre de cadena de desintegración del 238U (Figura 3).
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| Figura 3. Secuencia principal de reacciones en la cadena de desintegración del 238U (Pinchar para ampliar). |
¿Por qué es peligroso o potencialmente carcinogénico el radón?
A estas alturas ya habréis intuido las dos razones por las que el radón es potencialmente peligroso: se trata de la combinación de su naturaleza gaseosa y radiactiva.
(a) Naturaleza gaseosa del radón. A diferencia de los otros elementos intermedios de la cadena de desintegración del 238U, el radón es un gas en condiciones normales y, por lo tanto, se filtra a través de las rocas del suelo que contienen uranio o torio, liberandose a la atmósfera (en realidad, sólo el 222Rn y el 220Rn tienen tiempos de vida media suficientemente elevados como para poder emanar de sus rocas madre). De hecho, el Rn está presente en el aire de forma natural en muy pequeñas concentraciones y lo respiramos constantemente. En otras palabras, el Rn es una de las principales fuentes de radiación nuclear natural a la que estamos expuestos todos los seres vivos, aunque resulta prácticamente inocuo debido a su baja concentración. Ahora bien, este gas puede acumularse de forma peligrosa en lugares mal ventilados cuyo suelo contiene menas naturales de sus isótopos padre. Es el caso de las minas subterráneas de uranio, o los sótanos de edificios construidos sobre terrenos ricos en uranio. También puede acumularse Rn en aguas subterráneas, manantiales y aguas termales próximas a menas de uranio. Lógicamente, las estancias prolongadas en estos lugares aumentan el grado de exposición, y por lo tanto el riesgo de padecer o contraer cáncer de pulmón, como consecuencia del efecto acumulativo de la radiación.
(b) Naturaleza radiactiva del radón y su progenie. La naturaleza radiactiva de todos los isótopos del radón y particularmente del 222Rn, hace que una vez inhalado, tanto él como sus isótopos descendientes emitan partículas radiactivas de tipo α y β (Notas (1) y (2)). Hay que señalar que los isótopos progenie del 222Rn forman en todos los casos compuestos sólidos en condiciones normales. Ahora bien, estos compuestos también pueden acabar en los tejidos de nuestro sistema respiratorio por 2 vías:
a. Cuando el Rn es inhalado antes de desintegrarse, sus isótopos descendientes se depositan directamente sobre nuestros alvéolos pulmonares.
b. Cuando el Rn se desintegra antes de ser inhalado, los isótopos hijos se adhieren a partículas de polvo suspendidas en el aire y también pueden ser inhalados a través de las vías respiratorias.
En cualquiera de los dos casos, las células de nuestros pulmones quedan expuestas a la acción ionizante de la radiación nuclear emitida por el Rn o sus isótopos vástago.
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| Figura 4. Proceso de formación del 210Po por desintegración nuclear de tipo beta a partir de 210Bi. Ambos isótopos se forman como resultado de la desintegración del 238U y del 222Rn. (Pinchar para ampliar). |
¿Cuál es el mecanismo de acción del radón?
Una vez inhalado el 222Rn, o bien los aerosoles que contienen sus isótopos progenie, todos ellos sufren desintegración radiactiva y emiten partículas α y β-. Estas partículas tienen capacidad ionizante y pueden dañar biomoléculas esenciales como son el ADN, el ARN, las enzimas y las proteínas estructurales, etc., de modo que estos daños provocan mutaciones genéticas y si no son reparadas por las células pueden degenerar en un cáncer de pulmón.
Normativas de seguridad para la concentración de radón
La concentración del gas radón en el aire se mide
indirectamente en unidades de radioactividad por unidad de volumen, es decir,
en becquerelios por metro cúbico (Bq/m3).
El Becquerelio es la unidad de radioactividad en el Sistema
Internacional y 1 Bq representa una
desintegración radioactiva por segundo. La Organización Mundial de la Salud y la Unión Europea han establecido
diferentes recomendaciones para la concentración máxima de radón en el
aire: 100 Bq/m3 y 300 Bq/m3, respectivamente. El primero de estos
valores, por ejemplo, representa la desintegración de 100 átomos de radón o
cualquiera de sus isótopos progenie por segundo en 1 metro cúbico de aire. En
otras palabras, un valor de 100 Bq/m3
implica la producción de 100 partículas alfa en un metro cúbico de aire por
segundo, asumiendo que todos los núcleos se desintegran por esa vía.
Esta normativa afecta especialmente a espacios de trabajo.
¿Dónde se encuentran las zonas de mayor riesgo de exposición al radón en España?
El radón se libera a partir de diferentes fuentes naturales, particularmente menas de uranio. El uranio es un elemento bastante común en la corteza terrestre y está ampliamente distribuido. Por ejemplo, es más abundante que la plata y el oro. En concreto, se encuentra presente en algunos depósitos concentrados que contienen minerales de uranio, como la uraninita (UO2) y la carnotita (K2(UO2)2(VO4)2·3H2O), y de forma más dispersa en algunos granitos (entre 10 y 20 partes por millón de uranio) y arcillas .
En España, de acuerdo con los estudios realizados por el Consejo de Seguridad Nuclear (CSN), las regiones que por su geología tienen una mayor superficie afectada por las emisiones de radón son Galicia (70%), Extremadura (47%), Madrid (36%), Canarias (19%), Castilla y León (19%) y Cataluña (12%), tal y como se refleja en la Figura 5.
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| Figura 5. En este mapa elaborado por el Consejo de Seguridad Nuclear se destacan en naranja las zonas de España con un potencial de radón (P90) > 400 Bq/m3. Este valor representa el percentil 90 de la distribución de niveles de radón en los edificios de esa zona, es decir, que el 90 % de los edificios tienen concentraciones inferiores a 400 Bq/m3 y sólo el 10% de los edificios superan ese valor (Pinchar para ampliar). |
Por último, hay empresas que se dedican a realizar mediciones y proponer soluciones para reducir las concentraciones de radón en el interior de los edificios. Es algo a tener en cuenta si nuestro lugar de trabajo o residencia se encuentra en una zona afectada por las emisiones de este siniestro y escurridizo gas.
Por cierto, en el siguiente Podcast podéis escuchar el fantástico programa de ciencia divulgativa "Parlem de ciència, emitido por Radio Càldes " (en catalán) y presentado por mi buen amigo Óscar Palacios (profesor de la Universitat Autònoma de Barcelona). En concreto, la emisión del 21 de mayo de 2021 estuvo dedicada a la problemática del radón.
Notas
(1) Las partículas alfa (α) son núcleos de helio-4 completamente ionizados (sin los 2 electrones de su corteza). Están formadas por 2 protones y 2 neutrones y soportan 2 cargas positivas (4He2+). Se generan en los procesos de desintegración alfa generalmente, que son reacciones de desintegración de núcleos pesados que experimentan una transmutación hasta núcleos más ligeros mediante la emisión de dichas partículas. Las partículas α emitidas en este tipo de procesos tienen una elevada energía cinética, lo que unido a su carga positiva les confiere una elevada capacidad ionizante. No obstante, debido a su masa relativamente alta, su capacidad de penetración a través de la piel es baja y por lo tanto no son dañinas para los humanos, a no ser que la fuente emisora sea inhalada, ingerida o inyectada. En tal caso, una vez dentro del organismo pueden dañar el ADN de las células gracias a su extraordinaria capacidad ionizante.
(2) Las partículas
beta (β) son electrones (β-) o positrones (β+) de alta
energía y elevada velocidad emitidos por un núcleo atómico como resultado de un
proceso de desintegración beta, que implica la transformación de un neutrón en
un protón (emisión de β- acompañado por un antineutrino), o
transformación de un protón en un neutrón (emisión de un β+
acompañado por un neutrino). Tienen una capacidad de penetración moderada a través de los tejidos (mayor que las partículas alfa) y capacidad para provocar mutaciones espontáneas en el ADN.
[2] Radón y cáncer (Instituto Nacional del Cáncer, NIH) https://www.cancer.gov/espanol/cancer/causas-prevencion/riesgo/sustancias/radon/hoja-informativa-radon
[3] Benjamin Frey et al. "Radon Exposure-Therapeutic Effect and Cancer Risk". Int. J. Mol. Sci. 2021, 22, 316. (https://doi.org/10.3390/ijms22010316).
[4] Alberto Ruano-Ravina et al. "Residential radon and small cell lung cancer. A systematic review". Cancer Letters 426 (2018) 57-62.
[5] Alberto Ruano-Ravina et al. "Radon exposure: a major cause of lung cancer". Expert Review o Respiratory Medicine. 2019. DOI: 10.1080/17476348.2019.1645599.
[6] https://www.csn.es/radon
[7] BOE, jueves 26 de enero de 2012. Núm. 22, Sec. III. Pág. 6833.
[8] "A Citizen's Guide to Radon". www.epa.gov. United States Environmental Protection Agency. October 12, 2010. Retrieved January 29, 2012.
[9] Radonalfa (https://radonalfa.com/medicion-eliminacion/).
1 comentario:
Gracias! La libre divulgación de la Ciencia nos hace libres!
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