Radón y Agua

El radón es un gas noble no polar y es moderadamente soluble en agua. Su solubilidad depende de la temperatura, siguiendo la ley de Henry. A 20°C, el coeficiente de partición agua-aire (coeficiente de Ostwald) es aproximadamente 0,25, lo que significa que el radón es aproximadamente 4 veces más soluble en aire que en agua en equilibrio.

Esto significa que en equilibrio entre agua y aire, la concentración de radón en aire será aproximadamente 4 veces la concentración en agua. Por ejemplo, agua con 10.000 Bq/L (10.000.000 Bq/m³) en equilibrio con aire producirá aire con aproximadamente 40.000 Bq/m³.

La solubilidad disminuye con el aumento de temperatura: el coeficiente de partición a 10°C es ~0,29, a 20°C es ~0,25, y a 30°C es ~0,21. Esta dependencia de temperatura es por qué el agua caliente libera radón más fácilmente que el agua fría.

El agua subterránea acumula radón cuando fluye a través de roca y suelo que contienen radio-226. El radón generado continuamente en granos minerales se difunde en el agua de poro circundante y se disuelve.

Los acuíferos de roca madre (particularmente granito, gneis y otras rocas ígneas y metamórficas de alto uranio) típicamente tienen niveles de radón mucho más altos que los acuíferos sedimentarios no consolidados. La razón: la roca madre tiene alto contacto área-superficie con agua que fluye a través de fracturas, y el radón tiene poco tiempo para desintegrarse antes de ser extraído.

Los acuíferos sedimentarios (arena, grava) tienen niveles más bajos porque los granos tienen menos área superficial por volumen, el agua se mueve más lento en poros más grandes, y hay más tiempo para la desintegración del radón antes de que el agua llegue a un pozo.

Las concentraciones típicas de radón en agua de pozo van de <100 Bq/L (pozos en arenas/gravas de bajo radio) a >100.000 Bq/L (pozos en granito de alto uranio). El promedio de EE.UU. es aproximadamente 7.500 Bq/L para pozos en roca madre, ~3.000 Bq/L para pozos sedimentarios.

Cuando el agua que contiene radón se usa en interiores, el radón se transfiere del agua al aire por dos mecanismos: desgasificación pasiva (equilibrio lento entre agua estancada y aire) y desgasificación turbulenta (liberación rápida por agitación, pulverización, burbujeo).

La desgasificación pasiva es lenta: el radón se difunde a través de la interfaz agua-aire. Agua quieta en un tanque o inodoro libera radón gradualmente durante horas. Esta vía contribuye poco al radón en aire interior porque el agua rara vez está quieta lo suficiente.

La desgasificación turbulenta es rápida y eficiente: duchas, grifos, inodoros que se descargan, lavadoras y lavavajillas crean gotas pequeñas, burbujas y superficies turbulentas que exponen el agua al aire. Aproximadamente el 95-99% del radón disuelto se libera al aire interior en minutos.

Factor de transferencia: La relación de contribución de radón en aire interior (Bq/m³) a radón en agua (Bq/L) es típicamente 1:10.000 en promedio a largo plazo. Es decir, 10.000 Bq/L en agua contribuyen aproximadamente 1 Bq/m³ al aire interior de toda la casa. Sin embargo, durante el uso de agua activo (ducha), las concentraciones locales pueden ser mucho más altas.

La contribución del agua al radón total del aire interior depende del nivel de radón en agua, la tasa de uso de agua, la tasa de ventilación del hogar y el volumen del hogar.

Regla general: La Agencia de Protección Ambiental de EE.UU. estima que 10.000 Bq/L de radón en agua contribuyen aproximadamente 100 Bq/m³ (2,7 pCi/L) al aire interior. Esto asume uso doméstico típico de agua (~1.000 L/día para una casa de 4 personas), ventilación promedio (~0,5 cambios de aire/hora) y volumen de vivienda (~300 m³).

Para la mayoría de hogares en suministro de agua superficial o pozos sedimentarios (radón en agua <5.000 Bq/L), la contribución del agua al radón interior es pequeña (<50 Bq/m³) comparada con la entrada de radón del suelo (típicamente 50-500 Bq/m³).

En áreas de alto radón en agua (>20.000 Bq/L), particularmente pozos de roca madre de granito, el agua puede contribuir 200-1.000+ Bq/m³ y convertirse en la fuente dominante de radón interior, especialmente en casas sobre losas o con buen sellado de suelo.

Beber agua que contiene radón contribuye una dosis de radiación interna pequeña. El radón ingerido se absorbe principalmente en el tracto gastrointestinal, se distribuye a tejidos vía sangre y se exhala a través de los pulmones en minutos a horas.

La dosis es muy baja comparada con la inhalación. La ICRP estima un coeficiente de conversión de dosis de aproximadamente 10⁻⁸ Sv/Bq para radón ingerido, comparado con ~10⁻⁶ Sv/Bq para radón inhalado. Esto significa que la inhalación de radón es aproximadamente 100 veces más peligrosa que la ingestión para la misma cantidad de actividad de radón.

Ejemplo: Beber 2 litros/día de agua con 10.000 Bq/L (20.000 Bq/día ingeridos) contribuye aproximadamente 0,2 µSv/día o 73 µSv/año. Respirar aire interior con 100 Bq/m³ (contribución de esa agua) contribuye aproximadamente 2-3 mSv/año, 30-40 veces más.

El consenso de salud pública: el riesgo principal del radón en agua es la inhalación del radón liberado al aire interior, no la ingestión directa.

La EPA de EE.UU. propuso (pero no finalizó) una Regla de Radón Multimedia que establecería un Nivel Máximo de Contaminante (MCL) de 11.100 Bq/L (300 pCi/L) para radón en agua en sistemas públicos de agua, con un Nivel Máximo de Contaminante Alternativo (AMCL) de 148.000 Bq/L (4.000 pCi/L) si el estado tiene un programa de mitigación de radón interior.

Para pozos privados, la EPA recomienda tomar acción si el radón en agua excede 11.100 Bq/L (300 pCi/L). La Organización Mundial de la Salud sugiere un nivel de referencia de 100 Bq/L para radón en agua potable.

Diferentes países tienen diferentes guías. La Unión Europea establece 100 Bq/L como valor paramétrico para agua potable. Canadá usa 100 Bq/L como guía.

Para pozos privados con alto radón en agua, el tratamiento (aireación o carbón activado granular) puede reducir los niveles en >95%.

Dos tecnologías son efectivas para eliminar radón del agua: aireación y adsorción en carbón activado granular (GAC).

Aireación: Introduce burbujas de aire en el agua o rocía agua en el aire. El radón se transfiere del agua al aire, que se ventila al exterior. Los sistemas de aireación (torres de rociado empacadas, aireadores difusores de burbujas) pueden eliminar >99% del radón y no producen desechos. Costo: $3.000-$10.000 instalado.

Carbón activado granular: El agua pasa a través de un tanque de carbón activado, que adsorbe radón. Eficiencia: 85-95% de eliminación. El carbón acumula radón y descendientes, creando una fuente de radiación de bajo nivel que se desintegra en unas pocas semanas. El carbón agotado es residuo de bajo nivel y debe desecharse adecuadamente. Costo: $1.000-$3.000 para el tanque, reemplazo de carbón periódico.

La aireación es generalmente preferida para altos niveles de radón (>20.000 Bq/L) porque es más eficiente, no produce residuos y no requiere reemplazo de medios.

El radón en agua se mide por conteo por centelleo líquido o desgasificación a un detector de radón.

Conteo por centelleo líquido: Una muestra de agua (típicamente 10-20 mL) se mezcla con un cóctel de centelleo en un vial, se sella y se cuenta en un contador de centelleo líquido. El radón y sus descendientes emiten radiación que produce luz en el centelleador. Límite de detección: ~10-50 Bq/L.

Método de desgasificación: Una muestra de agua (típicamente 200-500 mL) se introduce en un recipiente cerrado y se agita o se le burbujea aire para extraer radón al espacio de aire. El radón en aire se cuenta con un detector de centelleo o cámara de ionización. Método estándar: ISO 13164-1.

Muestreo: Recoger agua directamente de un grifo sin filtro de agua o tratamiento, dejando correr el agua durante 1-2 minutos primero. Llenar completamente el recipiente sin burbujas de aire, sellar y analizar dentro de 1-2 días (el radón se desintegra con vida media de 3,8 días).