Ecoterra, no. 27, 2011

25

SITUAŢIA ACTUALǍ A MǍSURǍTORILOR DE RADON INDOOR ŞI PERSPECTIVA ACŢIUNILOR DE REMEDIERE ÎN ZONA MINIERǍ BǍIŢA-BIHOR (ROMÂNIA)

Alexandra CUCOŞ (DINU)1, C. COSMA1, T. DICU1, B. PAPP1, D. C. NIŢǍ1, R. BEGY1, M. MOLDOVAN1, C. CÎNDEA1, D. FULEA1, C. SAINZ1,2

1Universitatea Babeş-Bolyai din Cluj-Napoca, Facultatea de Ştiinţa şi Ingineria Mediului, 2Universitatea Cantabria, Facultatea de Medicinǎ, Santander, Spania Abstract: The present situation of indoor radon measurements and the perspective of remediation actions in Băiţa-Bihor (Romania) mining area. Radon inside buildings represents the main source of human exposure to ionizing radiation in the world. Studies in many countries have shown that high levels of indoor radon increases the risk of lung cancer. The present research refers to a complete monitoring of indoor radon levels of Bǎiţa area, Transylvania, Romania, in the near of old Romanian uranium mines. Previous measurements indicated here elevated levels of radon with concentrations one order of magnitude higher than those measured in homes located in non-radon-prone areas. About 30% of the measured values are significantly higher than the recommended level of 200 Bq/m3. It is recognized as impossible to completely eliminate exposure to radon, only to limit exposure to it. The critical situation requires a detailed monitoring of all houses in Bǎiţa area in order implementing methods to reduce indoor radon levels. To measure radon concentration in dwellings, we use the passive method of nuclear track detectors, CR 39, supplemented by continuous monitoring of radon using SARAD, Radim, Rad7 and AlphaGUARD dosimeters. Key words: radon, indoor radon, population exposure, radon-prone area, radon remediation. Introducere

Radonul reprezintă unul dintre cei mai studiaţi carcinogeni ai mediului (IARC, 1988; ICRP 65, 1994; UNSCEAR, 2000). Eforturile recente de a investiga direct legătura dintre radonul rezidenţial şi cancerul pulmonar susţin, cu argumente convingătoare, evidenţa efectelor negative ale radonului asupra sănătăţii populaţiei, la nivelele găsite în interiorul locuinţelor (Darby şi colab., 2006; Ferlay şi colab., 2007; Field şi colab., 2006).

În România au fost efectuate doar măsurători regionale ale radonului din interior, acestea situându-se pe o plajă foarte largă, de la câţiva zeci de Bq/m³ la câteva mii de Bq/m³. Astfel de studii de măsurare a concentraţiilor de radon au constituit preocuparea Institutelor de Igienă şi Sănătate Publică din mai multe oraşe, dintre care menţionăm: Bucureşti, Iaşi, Timişoara sau Cluj-Napoca (Cosma şi colab., 2009a).

În contextul programelor internaţionale de radon desfăşurate în ţările lumii sub egida Organizaţiei Mondiale a Sănătăţii, problema radonului a constituit o preocupare constantă a laboratorului de radon al Facultăţii de Ştiinţa şi Ingineria Mediului, Universitatea Babeş-Bolyai. În cadrul studiului Ardeni-Eifel, început în anul 1996, au fost dezvoltate diferite modele teoretice şi efectuate primele cercetări experimentale privind migrarea şi acumularea radonului în locuinţe (Cosma şi colab., 2009b).

În ultimii 20 de ani, Laboratorul de Radioactivitatea Mediului al Facultăţii de Ştiinţa şi Ingineria Mediului din cadrul Universităţii Babeş-Bolyai condus de Prof. Dr. Constantin Cosma a desfăşurat în Transilvania (Cluj, Bihor, Alba, Bistriţa, Sibiu) campanii regionale pentru măsurarea radonului din interior, efectuând măsurători în peste 2000 de case (Cosma şi colab., 2009b). Zona cu cele mai ridicate concentraţii de radon din Transilvania este reprezentată de Ştei-Băiţa (Bihor), situatǎ în perimetrul unor mine de uraniu, unde s-au înregistrat valori de până la 4000 Bq/m³ (Sainz şi colab., 2009). Zona minieră Ştei-Băiţa este o regiune propusă spre includere în lista “hot spots”-urilor de la Ministerul Mediului din punct de vedere al contaminării cu radon. Cercetările din ultimii 20 de ani au evidenţiat prezenţa în locuinţele din localităţile situate în vecinătatea minei uranifere a unor concentraţii de radon şi produşi de filiaţie de viaţă scurtă care depăşesc, în majoritatea cazurilor, limitele admise de normele în vigoare pentru expunerea

Ecoterra, no. 27, 2011

26

profesională. Zona Ştei-Băiţa (Bihor) include oraşul Ştei şi câteva sate (Băiţa, Nucet, Fânaţe, Câmpani), cu un număr total de locuitori de 16.300, localizată în Munţii Bihor, în NV României, în vecinătatea minelor de uraniu ”Avram Iancu" şi "Băiţa" (Dinu, 2009). Folosirea deşeurilor de uraniu din minele de uraniu (funcţionale în perioada 1950-1990) ca şi material de construcţie, construcţia pe soluri cu permeabilitate mare şi structura fundaţiei care permite infiltrarea radonului de la nivelul solului în interiorul locuinţei sunt principalele cauze ale concentraţiilor ridicate de radon înregistrate în această zonă. Materiale şi metode

Una dintre metodele cele mai eficiente pentru mǎsurarea concentraţiei de radon în interiorul locuinţelor este reprezentatǎ de metoda integratǎ a detectorilor de urme din corp solid CR-39, constând în mǎsurǎtori pasive cu detectori de urme CR-39 (RadoSys) în aerul din interiorul clǎdirilor, pe perioade de timp de la minim 3 luni pânǎ la 1 an.

În studiul de faţǎ 1200 detectori de urme CR-39 s-au expus pentru o perioadǎ de timp de minim 3 luni, pe parcursul sezonului de iarnǎ şi varǎ 2010-2011, în camerele locuibile din interiorul a 300 de case din satele Bǎiţa, Cîmpani, Fînaţe şi din oraşul Nucet (jud. Bihor), la o înǎlţime de 1.5 m de sol, 2 detectori/ camerǎ.

Distribuirea detectorilor şi procesarea rezultatelor s-a realizat în conformitate cu protocolul de mǎsurǎtori HPA, NRPB şi EPA, cu respectarea programului de asigurare a calitǎţii (Miles şi colab., 2000, 2008).

Dupǎ finalizarea expunerii, s-au realizat prelevarea detectorilor, ambalarea corectă într-un plic cu filtru anti-radon, şi transportul în siguranţă (stocarea într-un alt spaţiu poate afecta acurateţea mǎsurǎtorilor) către Laboratorul de Radioactivitatea Mediului şi Datare Nuclearǎ din cadrul Universitǎţii Babeş-Bolyai din Cluj-Napoca pentru procesare şi analizǎ.

Procesarea detectorilor dupǎ recoltare în cadrul Laboratorului de Radioactivitatea Mediului şi Datare Nuclearǎ implicǎ urmǎtoarele etape: - developarea chimicǎ într-o soluţie de NaOH de concentraţie 6.25 molar, la o temperatură de 900C timp de 4,5 h; - citirea urmelor cu ajutorul microscopului automatic RadoSys-2000; - prelucrarea statisticǎ a rezultatelor şi interpretarea numărului de urme citit la microscop, în scopul calculului concentraţiei de radon.

Etapa de developare constǎ în developarea (gravarea) chimică într-o soluţie de NaOH de concentraţie 6.25 molar, la o temperaturǎ de 90oC, timp de 4,5 h şi numărarea urmelor de particule alfa de pe suprafaţa filmului sensibil de plastic.

Urmele de particule alfa de pe suprafaţa filmului sensibil de plastic s-au citit cu ajutorul microscopului optic RadoMeter 2000 RadoSys. Pe baza densitǎţii urmelor de particule alfa/mm2 s-a calculat concentraţia medie de radon în Bq/m3, cu formula: unde: CRn-concentraţia de radon calculată [Bq m-3], ρ-densitatea de urme măsurată [urme mm-2], Fc -factorul de calibrare comunicat de catre producator pentru fiecare serie de detectori, t-timpul de expunere [zile] (RadoSys).

Concentraţia medie anuală de radon s-a estimat cu formula propusǎ în raportul National Radiation Protection Board, NRPB 2000:

Ca = fs x A.M., unde fs reprezintǎ factorul de corecţie sezonier în funcţie de luna în care s-au startat mǎsurǎtorile.

Precizia Sistemului de detecţie RadoSys 2000 (fig. 1) s-a verificat periodic (în perioada 2007-2011), prin participarea cu succes la exerciţiile internaţionale de intercomparare cu o serie de laboratoare validate internaţional (Institutul Naţional de Ştiinte Radiologice NIRS, Chiba, Japonia;

tFC c

Rn

Ecoterra, no. 27, 2011

27

Laboratorul de Radon din cadrul Universitǎţii Cantabria, Santander, Spania; Institutul de Fizică Nucleară PAN, Cracovia, Polonia; Universitatea din Pannonia, Veszprem, Ungaria; RADON Company, Praga, Republica Cehǎ şi Laboratorul SARAD Geolab din Dresda, Germania). Scopul acestor intercomparǎri internaţionale constǎ în calibrarea şi îmbunătăţirea metodelor de măsurare, în scopul diminuǎrii erorilor.

Fig. 1. Sistemul RadoSys 2000 folosit pentru mǎsurarea de concentraţiilor de radon indoor, Laboratorul de Radioactivitatea Mediului şi Datare Nuclearǎ, UBB, Cluj-Napoca, Romania.

Laboratorul de Radioactivitatea Mediului şi Datare Nuclearǎ a obţinut erori sub 5%, ceea ce

în practica măsurătorilor de radon reprezintă un rezultat foarte bun. Rezultate şi discuţii

Tabelul 1 prezintǎ statistica descriptivǎ şi rezultatele mǎsurǎtorilor de radon în zona Bǎiţa pe parcursul celor 2 sezoane de monitorizare. Aceste rezultate evidenţeazǎ magnitudinea expunerii la radon în 303 case din localitǎţile Bǎiţa, Nucet, Fînaţe şi Cîmpani, judeţul Bihor, care este de aproximativ de 3,5 ori mai mare decât valoarea medie a concentraţiei de radon indoor de 82,5 Bq/m3 raportatǎ pentru Transilvania (Cosma şi colab., 2009b; Sainz şi colab., 2009).

Media aritmeticǎ pentru totalul masurǎtorilor de radon este 286 Bq/m3, iar concentraţia maximă înregistrată este 3092 Bq/m3.

Distribuţia log-normală a datelor a fost verificată şi confirmată de testul nonparametric Kolmogorov-Smirnov aplicat măsurătorilor log-tranformate.

Imaginea de ansamblu a unui detector Microscopul optic şi laptopul RadoSys

Instalaţia pentru developare din cadrul

sistemului RadoSys Detectori de urme CR-39

Ecoterra, no. 27, 2011

28

Tabelul 1 Statistica măsurătorilor efectuate în cele 303 case, pe parcursul celor două sezoane de mǎsurǎtori.

Localitatea Nr. case monitorizate

Sezonul de

mǎsurare

Conc. medie

(Bq/m3)

S.D. (Bq/m3)

Min. (Bq/m3)

Max. (Bq/m3)

iarnǎ 353 206 52 1154 Câmpani 84 varǎ 262 137 115 785 iarnǎ 412 309 70 2051 Fânaţe 71 varǎ 283 174 57 825 iarnǎ 223 124 66 443 Nucet 15 varǎ 185 86 50 326 iarnǎ 324 344 39 3092 Băiţa 133 varǎ 246 250 42 1706

Total case monitorizate 303 iarnǎ, varǎ 286 125 42 3092

Distribuţia concentraţiei de radon rezidenţial în casele (bucătărie, dormitoare, pivniţă, anexe) din zona Băiţa este prezentatǎ în histogramele din figurile 2, 3 şi 4.

Fig. 2. Distribuţia concentraţiei de radon rezidenţial în domeniul 0-600 Bq/m3, în case

(bucătărie, dormitoare, pivniţă, anexe) din zona Băiţa (n = 931), campania de iarnǎ.

Fig. 3. Distribuţia concentraţiei de radon rezidenţial în domeniul 600-3092 Bq/m3, în case

(bucătărie, dormitoare, pivniţă, anexe) din zona Băiţa (n = 179), campania de iarnǎ.

Ecoterra, no. 27, 2011

29

Fig. 4. Distribuţia concentraţiei de radon rezidenţial în cele 303 case

(bucătărie, dormitoare, pivniţă, anexe) din zona Băiţa, în campaniile de iarnǎ şi varǎ. Un procent de 24% din valorile mǎsurate se încadreazǎ sub nivelul de acţiune recomandat recent de autorităţi, de 100 Bq/m3 (WHO, 2009). 76% din totalul detectorilor indicǎ valori situate peste limita europeanǎ recomandatǎ de WHO. Rezultatele indică niveluri ridicate de radon în zona Bǎiţa şi argumenteazǎ faptul că procentul de decese datorate cancerului pulmonar atribuibil expunerii la radon în incinte este cel mai mare din România şi din zonele europene (INS; Ferlay şi colab., 2007).

Severitatea situaţiei necesită să fie aplicate acţiuni de remediere, în contextul în care până acum în România nu s-a implementat niciun program regional sau strategie naţională privind remedierea problemei radonului. Scopul aplicării acestor măsuri nu este doar acela de a reduce nivelul de radon din interior şi creşte în acest fel speranţa de viaţă pentru locuitorii zonei de studiu, ci şi acela de a face acest lucru cu un impact minim asupra structurii clădirilor şi locatarilor.

Eficienţa aplicǎrii metodelor de reducere variazǎ între 50-99% în funcţie de metoda folositǎ, de caracteristicile clǎdirii şi ale solului, de factorii climatici etc. Cea mai importantǎ metodǎ de reducere a radonului aplicabilǎ construcţiilor existente şi noi este sistemul de depresurizare sub placa de beton (fig. 5).

Fig. 5. Sistemul de depresurizare sub placa de beton

Ecoterra, no. 27, 2011

30

Aplicarea unei membrane de poliuretan pe suprafeţele interne ale fiecărei case selectate este o metodǎ adiţionalǎ aplicatǎ cu succes în laboratorul din Spania. Această metodă poate fi de lungă durată fără costuri adiţionale de întreţinere, iar eficienţa ei variazǎ între 70 şi 90% . Necesitatea instalǎrii tehnicilor de reducere a radonului se referă la:

- costul redus comparativ cu beneficiile obtinute; - eficienţa: reduce nivelurile de radon <între 50-99%; - reducerea umiditǎţii şi salvarea energiei; - protejarea familiei.

Din cercetările experimentale şi din analizele beneficiu-risc efectuate pentru fiecare metodǎ propusǎ s-a ajuns la concluzia cǎ aceasta metodǎ este cea mai eficace pentru reducerea radonului (WHO; Sainz şi colab., 2009). Concluzii Rezultatele celor douǎ campanii de mǎsurǎtori indică niveluri ridicate de radon în zona Bǎiţa. Un procent de 24% din valorile mǎsurate se încadreazǎ sub nivelul de acţiune recomandat recent de autorităţi, de 100 Bq/m3 (WHO, 2009). 76% din totalul detectorilor indicǎ valori situate peste limita europeanǎ recomandatǎ de WHO.

Severitatea situaţiei necesită aplicarea acţiunilor de remediere, în contextul în care până acum în România nu s-a implementat nici un program regional sau strategie naţională privind remedierea problemei radonului. Scopul aplicării acestor măsuri nu este doar acela de a reduce nivelul de radon din interior şi creşte în acest fel speranţa de viaţă pentru locuitorii zonei de studiu, ci şi acela de a face acest lucru cu un impact minim asupra structurii clădirilor şi locatarilor.

În cadrul proiectului POSCCE 586-12487 IRART, s-a iniţiat implementarea practică a unor metode eficiente de remediere în 20 de locuinţe afectate din zona investigată Bǎiţa, vizând reducerea concentraţiilor de radon din aceste locuinţe şi eficacitatea obţinută pe baza analizelor de rentabilitate (cost-eficacitate).

Eficienţa aplicǎrii metodelor de reducere variazǎ între 50-99% în funcţie de metoda folositǎ, de caracteristicile clǎdirii şi ale solului, de factorii climatici etc.

Cea mai importantǎ metodǎ de reducere a radonului aplicabilǎ construcţiilor existente şi noi este sistemul de depresurizare sub placa de beton. Din cercetarile experimentale şi din analizele beneficiu-risc efectuate pentru fiecare metodǎ propusǎ s-a ajuns la concluzia cǎ aceasta metodǎ este cea mai eficace pentru reducerea radonului. Mulţumiri

Rezultatele prezentate în acest articol au fost obţinute cu sprijinul Ministerului Economiei, Comerţului şi Mediului de Afaceri, în calitate de Autoritate de Management (AM) şi al Autoritǎţii Naţionale pentru Cercetare Ştiinţifică, în calitate de Organism Intermediar (OI), prin Programul Operaţional „Creşterea Competitivităţii Economice”(POS CCE) 2007-2013, Contract de Finanţare Nr. 160/15.06.2010 pentru proiectul POS CCE O 212 ID 586 – SMIS 12487 cu titlul „IMPLEMENTAREA TEHNICILOR DE REMEDIERE A RADONULUI ÎN LOCUINŢE DIN ZONA MINEI URANIFERE BǍIŢA / IRART”.

Bibliografie 1. Cosma C., Dicu T, Dinu A, Begy R (Eds.) - Radon and lung cancer, Ed. Quantum, Cluj-Napoca, ISBN 978-973-88835-2-9, 166 pp, 2009a 2. Cosma C., Szacsvai K., Dinu A., Ciorba D., Dicu T., Suciu L. - Preliminary integrated indoor radon measurements in Transilvana, Isotopes in Environmental and Health Studies, 45:1-10, 2009b 3. Darby S, Hill D, Auvinen A, Barros-Dios J.M, Baysson H. et. al - Residential radon and lung cancer-detailes results of a collaborative analysis of individual data on 7148 persons with lung cancer and 14208 persons without lung cancer from 13 epidemiologic studies in Europe, Scandinavian Journal of Work, Environment and Health, 32:1-84, 2006

Ecoterra, no. 27, 2011

31

4. Dinu A. - Corelaţii între radonul din locuinţe şi incidenţa cancerului pulmonar în zona minieră Ştei-Băiţa, Teza de doctorat, Cluj Napoca, 2009 5. Ferlay J., Autier P., Boniol M., Heanue M., Colombet M., Boyle P. - Estimates of the cancer incidence and mortality in Europe 2006, Annals of Oncology, 18:581-592, 2007 6. Field R.W. et al. - An overview of the North American case-control studies of residential radon and lung cancer, J Toxicol Environ A., 69(7):599-631, 2006 7. IARC, International Agency for Research on Cancer - Monographs on the evaluation of carcinogenic risks to humans, Vol. 43, Man-made Mineral Fibres and Radon, Lyon, 1988 8. ICRP 65 International Comission on Radiological Protection - Protection against Radon-222 at home and at work, Pergamon Press, Oxford 1994 9. INS, http://www.insse.ro/ 10. Miles J. C. H., Howarth C. B. - Validation scheme for laboratories making measurements of radon, in Dwelling: 2000 Revision NRPB-M1140, National Radiological Protection Board, Chilton, p.11, 2000 11. Miles J. C. H., Howarth C. B., Validation scheme for organisations making measurements of radon, in Dwellings: 2008 Revision, Health Protection Agency, Radiation Protection Division, 2008 12. Radosys System. Information on: http://www.radosys.com. 13. Sainz C., Dinu A., Dicu T., Szacsvai K., Cosma C., Quindós L. S. - Comparative risk assessment of residential radon exposures in two radon - prone areas, Stei (Romania) and Torrelodones (Spain), Science of The Total Environment, 407(15):4452-4460, 2009 14. UNSCEAR, United Nation Scientific Commitee on the Effects of Atomic Radiation - Sources and effects of ionizing radiation, Report to General Assembly with Scientific Annexes, New York, 2000 15. WHO World Health Organization, http://www.WHO.int/whosis/database/ Date de contact Alexandra CUCOŞ (DINU): Universitatea Babeş-Bolyai din Cluj-Napoca, Facultatea de Ştiinţa şi Ingineria Mediului, Str. Fântânele Nr. 30, 400294 Cluj-Napoca, România, e-mail: dinualexandra2007@gmail.com, respectiv, alexandra.dinu@ubbcluj.ro

Ecoterra, no. 27, 2011

32