Storia del gas Radon

Come l’uomo è venuto a conoscenza della presenza del gas Radon nel sottosuolo e della sua pericolosità.


Origini del gas Radon

Una correlazione tra materiali lapidei e un alto tasso di mortalità precoce è stato osservato nell’antichità dalla popolazione egizia (circa 1000 A.C.) e nelle abitazioni sotterranee nella Cappadocia; ma il nesso tra esalazioni nocive e cancro polmonare ha una risposta nella prima metà del XX secolo

Schneeberg, Sassonia: mortalità elevata tra lavoratori minerari – 1470

Intorno al 1470 ebbe inizio un’intensa attività mineraria per l’estrazione di argento nella regione di Schneeberg, una piccola città della Sassonia; nello stesso periodo si estraeva altro argento nella regione di Joachimstahl (oggi Jachymov), sul versante sud della stessa catena, in Boemia. Le tecniche minerarie praticate in queste regioni all’inizio del XVI secolo sono state illustrate da Agricola, considerato il padre della mineralogia, che lavorò come medico a Joachimstahl dal 1527 al 1533. Il suo testo più famoso, “De re metallica”, fu tradotto dal latino all’inglese dall’ingegnere minerario americano Herbert C. Hoover (in seguito Presidente degli Stati Uniti) e da sua moglie Lou. Agricola racconta che a Jachymov la roccia argentifera grezza veniva estratta dalla superficie o in sua stretta prossimità, mentre a Schneeberg veniva già estratta da profondità considerevoli. Alcuni pozzi arrivavano fino a circa 400 m. 

All’inizio del XVI secolo si osservò una mortalità stranamente elevata, dovuta a complicazioni polmonari, tra i lavoratori minerari in giovane età. Il primo rapporto fu scritto da Paracelso nel 1537 nel quale troviamo il termine “Bergsucht” che riassume le malattie polmonari osservate nei minatori ➞ Über die Bergsucht und andere Bergkrankheiten: “Sul Bergsucht e altre malattie dei minatori”, 1537, pubblicato postumo.

Nel XVII e XVIII secolo l’estrazione di argento, cobalto, rame aumentarono considerevolmente causando un’incremento di affezioni polmonari denominate “morbo polmonare di Schneeberg”. 

La malattia fu considerata come un sarcoma linfatico, che traeva origine dai linfonodi bronchiali; fu più tardi classificata come cancro bronchiale da F. H. Haerting e W. Hesse (1879) che non esclusero il fumo di tabacco come una possibile concausa. In quel periodo il 75% dei minatori della ragione di Schneeberg moriva per causa del cancro polmonare.

I rapporti disponibili indicano che tale percentuale era forse più bassa tra i minatori di Jachymov. Paracelso classificò il morbo polmonare di Schneeberg tra i Mala metallorumMali provenienti dall’inalazione di polveri minerarie contenenti metalli diversi.

Si pensava che tra i fattori che contribuivano alla cancerogenesi si dovessero includere anche le malattie tubercolari e la presenza di arsenico nelle polveri

Nel 1898, Marie e Pierre Curie isolarono il radium (Ra226) e il polonio (Po210) nei minerali di Jachymov. 

La cosiddetta Emanazione del radium, più tardi chiamato radon (Rn222), fu identificata come un gas nobile radioattivo prodotto dal decadimento del radium. Dalle prime misurazioni di Elstere Geitel (1901), venne dimostrata un’alta concentrazione di Radon nell’aria delle miniere di Schneeberg e Jachymov. I primi casi di cancro (in particolare della pelle) indotto da esposizione ai raggi X delle radiazioni del radium furono registrati agli inizi del XX secolo. 

Primi casi di cancro da esposizione ai raggi X

H. E. Müller, un dirigente minerario di Zwickau, Sassonia, fu il primo a individuare il nesso causale, arrivando alla conclusione che il cancro polmonare di Schneeberg fosse una particolare malattia professionale, causata dal radium contenuto nelle rocce e dall’alta concentrazione di Radon nell’aria delle miniere, la quale, una volta inalata, innescava un processo di cancerogenesi nelle vie respiratorie. Lorenz (1944) dichiarò che le cause primarie erano da imputare all’arsenico e ad altri contaminanti tipici delle miniere e alle generalmente precarie condizioni sanitarie dei minatori. 

In Germania un programma di ricerca avviato nel 1936 da Rajewsky fornì nuovi chiarimenti sul nesso tra concentrazione di Radon e cancro polmonare. Questo studio estensivo comportava misurazioni nelle miniere e misure di attività alfa in campioni di tessuto e analisi istologiche sui tessuti polmonari di minatori deceduti per cancro polmonare. A quel tempo, la concentrazione media del Radon nella maggior parte delle miniere di Schneeberg era dell’ordine di 70 – 120.000 Bq/m3. Sapendo che molti dei minatori di quella miniera erano morti di cancro polmonare, la si chiamò “Miniera della morte”. In conformità a queste osservazioni e di studi biologici di supporto, si concluse:

Nelle miniere di Schneeberg l’elevata frequenza di tumore polmonare tra i minatori è una probabile causa dell’inalazione di Radon (Rajewsky, 1940)

Estrazione intensiva e trattamento dell’Uranio a scopi militari – 1940

L’estrazione intensiva e il trattamento dell’uranio a scopi militari cominciarono nel 1940. A quel tempo, le fonti principali erano i depositi di uranio di Congo Belga, Canada e Colorado (USA).

Scorie Radioattive Miniere Colorado Usa
Cartello che indica la presenza di miniere in Colorado con Radon
e scorie radioattive – Fonte: www.epa.gov

Nel 1946 ebbero inizio attività analoghe ad Aue (Germania orientale), nella storica regione mineraria di Schneeberg, dietro direttiva del governo sovietico. Nel 1948 l’estrazione di uranio cominciò anche in Boemia, sulla scia della produzione di radium a Jachymov e in Francia. In questa prima fase si fece scarsa attenzione alla protezione dei lavoratori. Si pensava che rispetto alle vecchie miniere la concentrazione di radon fosse sensibilmente più bassa e vennero effettuate solo poche misurazioni. 

In Colorado non si prelevarono campioni di Radon fino al 1950, e in Germania Est i primi dati disponibili sono posteriori al 1955. Nel 1951 W. Bale avanzà l’idea che l’agente causale fosse da cercare nei prodotti di decadimento del radon. J. Harley (1953) confermò la presenza di questi prodotti mediante misurazioni in aria. Nella sua memoria, Bale affermò: 

In queste valutazioni del rischio associato al radon, come in altre del passato, è stato quasi interamente trascurato il fatto cruciale che con ogni probabilità la dose di radiazioni dovuta ai suoi discendenti, presenti nell’aria assieme al genitore, supera di gran lunga la dose dovuta al radon e ai discendenti che si formano mentre il radon si trova nei bronchi. 

Negli anni seguenti, presso l’università di Rochester e al Max Planck Institut per la Biofisica di Francoforte sul Meno furono effettuati studi sperimentali sulla deposizione e ritenzione nei polmoni dei discendenti di Radon e Toron.

Questi studi permisero una stima quantitativa della dose alfa mediamente rilasciata nell’epitelio bronchiale. Furono inoltre sviluppati modelli dosimetrici per la valutazione dell’attività e della distribuzione della dose lungo i diversi tratti dei bronchi. Se ne concluse che la massima dose alfa fosse da aspettarsi nelle cellule bersaglio dei segmenti bronchiali successivi alla diramazione tracheale. A seguito di questi studi furono sviluppati metodi più affidabili per il monitoraggio della progenie di radon nelle miniere.

Negli USA l’ipotesi della “concentrazione di energia potenziale alfa in aria” (Working Level Concept – Holaday, 1957) fu sempre più appoggiata dagli esperti. Ai fini del monitoraggio e della valutazione dell’esposizione dei minatori alla discendenza del Radon, l’esperienza sul campo ha confermato quanto fosse appropriato questo concetto semplificatore. Al confronto delle situazioni minerarie, la possibile influenza del Radon sul rischio di tumore polmonare per la popolazione fu scoperta molto più recentemente. Un anno dopo la scoperta del Radon, le misure di Elster e Geitel (1901) mostrarono che esso costituiva una componente pressoché ubiquitaria dell’aria atmosferica. In un documento dal titolo “Alcuni aspetti cosmici della radioattività”, letto nell’aprile 1907 nel corso di un meeting in Canada, Ernest Rutherford dichiarò: 

Tutti noi dobbiamo aver presente che stiamo continuamente inalando le emanazioni del radium, del torio e dei loro discendenti, oltre che aria ionizzata.

È degno di nota il fatto che negli anni successivi cominciarono le applicazioni termali del Radon. Il primo stabilimento di cura fu quello di Bad Kreutznach, in Germania, nel 1912 ➞ Terzo Convegno di Biofisica di Schlema (2001), Gruppo di lavoro dei Centri termali europei di radonterapia.

Il beneficio del Radon è similare agli effetti delle cure che utilizzano altre fonti di radiazioni ionizzanti per stimolare la riparazione di danni genetici ma solo se l’esposizione è molto limitata; nell’ordine di 7-8 mSV.

Lo studio di Hultqvist su 225 abitazioni svedesi – 1956

Solo nel 1956 Hultqvist pubblicò un primo set di misure indoor, relativo a 225 abitazioni svedesi. Questo studio, avviato da Rolf Sievert, riportava livelli di Radon piuttosto elevati in alcune case costruite con un calcestruzzo ad alto contenuto di radium. A questa scoperta venne data scarsa risonanza internazionale, in quanto lo si riteneva un problema locale svedese.

Circa vent’anni più tardi, in molti paesi si svolsero indagini più ampie. I loro risultati sono riassunti nei rapporti UNSCEAR (United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation) 1977, 1982, 1988, 1993 . Questi studi rivelano un’estrema variabilità del Radon nelle abitazioni, da pochi Bq/m3 fino a 100.000 Bq/m3. 

Si riconobbe che in molte abitazioni il principale responsabile degli alti livelli di radon non era il materiale da costruzione bensì il flusso convettivo del radon proveniente dal sottosuolo. 

Questa scoperta si rivelò di grande importanza nella pianificazione di efficaci interventi tecnici di risanamento. Secondo questi studi i livelli medi indoor di radon e progenie spaziano entro un intervallo di 5 – 50 Bq/m3

Il rapporto UNSCEAR 1988 assume un valore medio globale di circa 15 Bq/m3 e un valore medio per l’equivalente di dose attribuibile all’epitelio bronchiale di 15 mSv/anno, circa dieci volte maggiore della dose media che tutte le altre fonti naturali di radiazioni impartiscono ai tessuti extra polmonari. L’inalazione indoor dei discendenti del radon è responsabile della metà dell’intera dose efficace dovuta a cause naturali. Le stime sul rischio di tumore polmonare da esposizione indoor sono tuttora basate sui dati epidemiologici dei minatori (ICRP 1987, NRC 1988). 

L’EPA, Environmental Protection Agency (Agenzia Americana per la Protezione dell’Ambiente) definisce in 4 pCi/L (picocurie per litro), pari a circa 150 Bq/m3, il limite oltre il quale è consigliabile prevedere tecniche di riduzione del Radon. 

La Comunità Europea ha determinato in 200 Bq/m3 per le nuove costruzioni e 400 Bq/m3 per le abitazioni esistenti il valore limite cui attenersi, ma queste indicazioni non hanno forza di legge e pertanto i limiti rimangono solo un’indicazione consigliata.

Concentrazione Radon in Italia

In Italia la concentrazione media di Radon è pari a 77 Bq/m3, quasi il doppio del livello medio della concentrazione mondiale che è pari a 40 Bq/m3; nonostante questo dato la sensibilità pubblica è quasi del tutto inesistente.

La recente emanazione del Decreto Legislativo nr. 241/2000 ha introdotto per la prima volta nella legislazione italiana il concetto di radioattività naturale, prevedendo valori di soglia per gli ambienti di lavoro.

Attualmente esistono in Italia obblighi solo per i luoghi di lavoro, mentre per gli ambienti residenziali e per le acque destinate a uso umano vi sono solo le raccomandazioni della Comunità Europea.

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