Radon, dalla geochimica alla geologia

(1)

R ad o n, d all a g eo chi m ic a a lla g eo lo gia

Paola Tuccimei

paola.tuccimei@uniroma3.it

(2)

R ad o n, d all a g eo chi m ic a a lla g eo lo gia

Cos’è il radon ?

Il radon è il più pesante dei gas nobili

E’ radioattivo e radiogenico

(3)

R ad o n, d all a g eo chi m ic a a lla g eo lo gia

I

^{SOTOPI DEL}

Rn S

ERIE DI DECADIMENTO

T

EMPI DI DIMEZZAMENTO

222

Rn (radon)

²³⁸

U ~ 3,8 giorni

220

Rn (toron)

²³²

Th ~ 1 minuto

219

Rn (actinon)

²³⁵

U ~ 4 secondi

(4)

R ad o n, d all a g eo chi m ic a a lla g eo lo gia

238U 4.5 · 10⁹ anni 234Th 24.5 giorni 234Pa 1.14 minuti 234U 2.33 · 10⁵ anni 230Th 8.3 · 10⁴ anni 226Ra 1590 anni 222Rn 3.82 giorni 218Po 3.05 minuti 214Pb 26.8 minuti 214Bi 19.8 minuti

214Po 1.64 · 10^-4secondi 210Pb 22.3 anni

210Bi 5 giorni 210Po 140 giorni 206Pb stabile

α β β α α α α α β β α β β α

Decadimento Nuclide Tempo di dimezzamento

Serie di decadimento dell’uranio-238

Th-234 Pa-234

(5)

R ad o n, d all a g eo chi m ic a a lla g eo lo gia

238U 4.5 · 10⁹ anni 234Th 24.5 giorni 234Pa 1.14 minuti 234U 2.33 · 10⁵anni 230Th 8.3 · 10⁴ anni 226Ra 1590 anni 222Rn 3.82 giorni 218Po 3.05 minuti 214Pb 26.8 minuti 214Bi 19.8 minuti

α β β α α α α α β β α β β α

Serie di decadimento dell’uranio-238

nuclide genitore

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R ad o n, d all a g eo chi m ic a a lla g eo lo gia

238U 4.5 · 10⁹ anni 234Th 24.5 giorni 234Pa 1.14 minuti 234U 2.33 · 10⁵anni 230Th 8.3 · 10⁴ anni 226Ra 1590 anni 222Rn 3.82 giorni 218Po 3.05 minuti 214Pb 26.8 minuti 214Bi 19.8 minuti

α β β α α α α α β β α β β α

Serie di decadimento dell’uranio-238

prodotto figlio

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SERIE DI DECADIMENTO DEL

²³²

Th

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TORON

Concentrazioni di

²²⁰

Rn elevate si hanno solo:

1) Se i materiali da costruzione contengono

²³²

Th

1 2

232

Th

²²⁴

Ra

²²⁰

Rn (gas)

2) Nelle cantine o sale hobby, a diretto contatto con un substrato arricchito in

²³²

Th

232

Th …

²²⁴

Ra

²²⁰

Rn (gas)

(10)

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y = 100e^-0,693x R² = 1

0 20 40 60 80 100

0 2 4 6

Concentrazione di attività (Bq/m3)

Tempo (minuti)

220Rn

Tempo di dimezzamento:

222

Rn ~ 3,8 giorni

220

Rn ~ 1 minuto y = 100e

^-0,182x

R² = 1

y = 100e

^-998,2x

R² = 1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0 5 10 15 20

Concentrazione di attività (Bq/m3)

Tempo (giorni)

222Rn

220Rn

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Substrato geologico

Elementi che caratterizzano la concentrazione di radon nel sottosuolo e il suo rilascio all’interfaccia suolo/fondazione

Natura delle rocce

Composizione mineralogica

Concentrazione degli elementi precursori (U, Ra, …)

Posizione dell’atomo di

²²⁶

Ra rispetto al margine del granulo Porosità e permeabilità

Contenuto d’acqua

Presenza di fratturazione e faglie

Presenza di cavità

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Rocce ignee

Intrusive Effusive

Tufo

Rocce metamorfiche

Rocce sedimentarie

Black shale Gneiss

Porfido

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Cristallizzano 1: olivina

2: olivina e pirosseno

3: pirosseno e plagioclasio 4: plagioclasio

U, Ra, Th… sono elementi

incompatibili e si arricchiscono

nel magma al procedere della

cristallizzazione. Si concentrano

nelle fasi minerali di segregazione

tradiva

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R ad o n, d all a g eo chi m ic a a lla g eo lo gia Precipitazione dell’ U (IV) negli ambienti riducenti

U (IV)

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226 Ra

222 Rn

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R ad o n, d all a g eo chi m ic a a lla g eo lo gia

granulo

α poro

α α

α

²²²²²⁶

^Rn ^Ra

Fenomeno di rinculo (recoil)

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R ad o n, d all a g eo chi m ic a a lla g eo lo gia

226 Ra

222 Rn

Distanza di

recoil in aria

Distanza di

recoil in acqua

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Permeabilità primaria e secondaria

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Ruolo di fratture e faglie

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R ad o n, d all a g eo chi m ic a a lla g eo lo gia

222

Rn nel suolo

A B

TRANSETTO

ORTOGONALE AD UNA FAGLIA TRASCORRENTE

A B

222

Rn medio nella roccia

incassante

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R ad o n, d all a g eo chi m ic a a lla g eo lo gia

222

Rn

220

Rn

Attività(Bq/m3) Attività (Bq/m3)

222 Rn / ²²⁰ Rn

y = 100e^-0,182x R² = 1

y = 100e^-998,2x R² = 1 0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0 5 10 15 20

Concentrazione di attività (Bq/m3)

Tempo (giorni)

222Rn 220Rn

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Permeabilità per fratturazione secondaria e carsismo

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Aree caratterizzate da circolazione ed emergenza idrotermali

Apparato vulcanico

Sorgente idrotermale Sorgente

idrotermale

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