En 1899, Rutherford y Owens notaron ciertas emanaciones radiactivas provenientes del óxido de torio. Esta emanación fue acumulada en un recipiente y notaron que la radiactividad duraba algunos minutos. Descubrieron, sin saberlo, lo que sería identificado más tarde como radón-220 (220Rn), que también ha sido llamado torón, el cual tiene un tiempo de vida medio de 51 s, y forma parte de la cadena radiactiva encabezada por el torio 232Th [1]. Los núcleos de torón se transmutan en 216Po emitiendo una partícula alfa: 220Rn → 216Po + α.

Pocos meses después, los esposos Curie percibieron igualmente una emanación gaseosa y radiactiva proveniente del bromuro de radio. El radio forma parte de la cadena radiactiva del 238U. La emanación del Ra también fue monitoreada, y se observó que dejaba de ser radiactiva después de varios días. Luego se determinó que el tiempo de vida medio de los núcleos de 222Rn era de 2.8 días. Éste fue el descubrimiento del 222Rn, el cual es el isótopo de mayor importancia del radón, ya que es el que domina la radiactividad ambiental a la que estamos expuestos (57% de las radiaciones ambientales son del radón-222 [2]). Los núcleos de radón-222 se transmutan de la siguiente manera: 222Rn → 218Po + α. El 218Po y algunos de sus descendientes también son radiactivos. En 1903 André-Louis Debierne observó emanaciones similares de un descendiente del actinio. El gas emitido, que en realidad es el 223Rn, tiene un tiempo de vida medio de 3.96 s, y es conocido como actinón, elemento de la cadena radioactiva del 235U.  223Rn → 215Po + α .

Algunas publicaciones adjudican erróneamente el descubrimiento del Rn al físico alemán Friedrich Ernst Dorn [3]. Realmente lo que hizo Dorn fue repetir los experimentos de los Curie, con un emisor más activo. Este físico es reconocido porque descubrió que existen elementos químicos con diferente masa atómica, a los cuales llamó isótopos, lo cual permitió, junto con Rutherford, el entendimiento de la transmutación natural de los elementos radiactivos.

 

Cómo entra el radón en una vivienda. Imagen de https://www.foronuclear.org

La corteza terrestre tiene minerales de uranio y torio, distribuidos de manera heterogénea. El uranio-238, uranio-235 y el torio 232 encabezan las tres cadenas de decaimiento radiactivo que actualmente existen, y entre sus descendientes están los tres isótopos del único elemento gaseoso: el radón, que por ser un gas noble, se compone de átomos esféricos, sin “ganchitos” (carecen de enlaces electrónicos), lo que les permiten gran movilidad de difusión y de convección a través de las porosidades, grietas y agua. De manera que a la superficie terrestre llega de manera predominante el radón-222, por ser el de mayor tiempo de vida media.

Aunque el descubrimiento de este gas noble es de poco más de 100 años, ya había sido protagonista de las fatalidades de los mineros de Europa Central antes de 1600. A finales del siglo XIX se dedujo que la causa más frecuente de los decesos fue el cáncer de pulmón, y hasta 1924 se determinó que estos casos podrían atribuirse a la exposición al gas radón, ya que la actividad radiológica del radón en muchas minas superan el millón de Becquerels/m3 (1 Becquerel = 1 Bq = 1 desintegración nuclear cada segundo). La EPA (Agencia de Protección Ambiental de USA), ha establecido una actividad máxima de 148 Bq/m3 para ser considerada inocua.

Este gas es 8 veces más denso que el aire, y lo es más en condiciones normales. Pero también es el gas noble menos abundante. El radón-222 se acumula en lugares cerrados: cuevas, casas, edificios herméticos. Por esta causa es recomendable ventilar nuestro hábitat.

Los efectos que produce en la salud son principalmente a través de su inhalación, siendo los descendientes del radón los de mayor riesgo, ya que tienen vida media corta, forman parte de los aerosoles de las partículas microscópicas, se acumulan en el tracto respiratorio y son emisores de partículas alfa y beta. Parte de estos aerosoles son arrastrados por movimiento ciliar al aparato digestivo, y en cantidades suficientes pueden afectar varios órganos. Los descendientes del radón-222 son: el polonio-218, plomo-214, bismuto-214, polonio-214, y plomo-210. Las radiaciones de estos descendientes producen ionización en las células, crean radicales libres que pueden romper las moléculas de ADN y de ARN y de esta manera se crean mutaciones nocivas que se propagan.

También se ha observado un efecto provechoso, que se está estudiando en el campo de la hormesis (estudio de los efectos benéficos de las radiaciones ionizantes en el humano y en los demás seres vivos, a bajas dosis de radiación). Incluso hay varias asociaciones internacionales que estudian estos efectos, por ejemplo: International Dose-Response Society (ID-RS), administrada por la University of Massachusetts, Amherst (UMass) [4]. Entre los estudios interesantes que han desarrollado, se demostró que dosis ligeramente superiores a la norma de la EPA (148 Bq/m3), fortalecen el sistema inmunológico. Por ejemplo, se ha observado que 296 Bq/m3 en los hogares disminuye drásticamente la frecuencia de cáncer pulmonar. Se notó que el efecto de hormesis no es lineal [5, 6].

El radón ha sido usado también como posible indicador de futuros sismos, aunque es un tema muy polémico [7]. El radón es liberado de las cavidades y micro fracturas mientras la corteza terrestre se tensiona antes del deslizamiento repentino del sismo. Se pueden usar detectores dinámicos de bajo costo para monitorear la presencia de radón. Estos detectores deben colocarse a lo largo de las fallas geológicas más activas. Un aumento de la corriente de ionización puede indicar la llegada de un sismo, con algunos días de anticipación.

El radón ha sido usado también en el avance científico: Rutherford utilizó una pipeta alimentada de Rn, cuyas partículas alfa emitidas incidieron en una lámina delgada de oro. Las alfas desviadas pudieron ser detectadas para deducir que los átomos del blanco tienen un núcleo de diámetro 1000 veces menor que el diámetro del átomo, y una masa dominante, comparada con la del átomo.

El radón-222 se usa también como trazador natural con aplicaciones geofísicas,  de trayectoria de ríos subterráneos, yacimientos de uranio y depósitos de hidrocarburos.

Hay varias maneras de detectar y medir la concentración de radón ambiental. Lo que se detecta son las partículas alfa que emiten los núcleos de radón, sus hijos y sus nietos. La manera más fácil y menos costosa es mediante la metodología de trazas nucleares [8]. En este método se utiliza como detector un tipo de plástico llamado CR-39, el cual es colocado en el sitio de interés durante uno o dos meses. Las partículas alfa que emiten el radón y sus descendientes dejan una huella en el plástico llamada traza latente. Esta huella se hace visible mediante un baño alcalino de KOH 6M, a 60oC, durante 6 horas. Se contabilizan las huellas mediante un microscopio óptico. La densidad superficial de trazas es proporcional a la actividad radiológica del radón, que es el parámetro importante para determinar el riesgo ambiental del sitio. C2

 

Referencias

[1].  https://en.wikipedia.org/wiki/Decay_chain

[2]. National Council of Radiation Protection (NCRP, Report 93, 1987) La radiación a la que estamos expuestos, en promedio está formada por: 57% de radón, 17% de rayos cósmicos, 14% de potasio-40, 12% de otros.

[3]. Rediscovery of the Elements. James L. Marshall and Virginia R. Marshall, Rutherford and Radon. THE HEXAGON/SUMMER 2010.

[4]. International Dose-Response Society (ID-RS) http://www.Dose-Response.org.

[5]. Cohen B.L. Test of the linear no-threshold theory of radiation carcinogenesis for inhaled radon decay products. Health Phys. 1995; 68:157–174.

[6]. T.D. Luckey. Radiation Hormesis: The Good, the Bad, and the Ugly. Dose Response. 2006; 4(3): 169–190.

[7]. https://physicsworld.com/a/a-radon-detector-for-earthquake-prediction/

[8]. Guillermo Espinosa. Trazas Nucleares en Sólidos. UNAM. 1994.

(ISBN-968-36-4219-5).

 

Sobre el autor

Doctor en física por Cinvestav. Actualmente trabaja en el Departamento de Física de ese centro de investigación. Sus áreas de estudio son la materia condensada y la microscopía de tunelamiento y de fuerza atómica. Es nivel III del SNI.

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Doctor en física por Cinvestav. Actualmente trabaja en el Departamento de Física de ese centro de investigación. Sus áreas de estudio son la materia condensada y la microscopía de...

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