Qué es el Radón

El radón se sitúa en la parte inferior del Grupo 18 (los gases nobles) en el séptimo periodo de la tabla periódica. Su configuración electrónica es [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁶, con una capa p externa completamente llena (seis electrones de valencia), lo que explica su inercia química.

En condiciones estándar, el radón es un gas monoatómico incoloro, inodoro e insípido con una densidad de 9,73 kg/m³ a 0°C y 1 atm, lo que lo convierte en el gas más denso a temperatura ambiente, aproximadamente siete veces y media más pesado que el aire. Se condensa en un líquido incoloro a −61,7°C y se congela en un sólido amarillo-anaranjado brillante a −71°C; el brillo es producido por la intensa radiación alfa de su propia desintegración.

El radón es el único producto gaseoso en las series de desintegración del uranio y el torio, y esta propiedad única (ser tanto radiactivo como gas) es lo que lo convierte en un peligro para la salud: a diferencia de su progenitor radio y su descendiente polonio (ambos sólidos), el radón escapa de la roca y el suelo y se acumula en el aire cerrado.

El radón tiene 39 isótopos conocidos, todos radiactivos, con números de masa que van de 193 a 231. Solo tres ocurren naturalmente como miembros de las series de desintegración primordiales. Cada uno lleva el nombre de su cadena progenitora, y cada uno tiene una vida media y significación sanitaria diferentes.

Tres factores hacen del ²²²Rn la principal preocupación de radón interior. Primero, su progenitor radio-226 tiene una vida media muy larga (1600 años) y está muy extendido en rocas y suelos que contienen uranio, proporcionando un suministro persistente y casi constante de ²²²Rn.

Segundo, la vida media de 3,82 días del propio ²²²Rn es lo suficientemente larga para que el gas pueda difundirse a través de metros de suelo permeable y entrar en edificios antes de desintegrarse, pero lo suficientemente corta para proporcionar una radiactividad significativa una vez en el interior.

Por el contrario, el ²²⁰Rn (torón) se desintegra en menos de un minuto, por lo que rara vez viaja lejos de su punto de origen; el ²¹⁹Rn (actinón) se desintegra en unos 4 segundos y contribuye casi nada al aire interior. Cuando hablamos de "radón" en el contexto de la calidad del aire interior y la salud, nos referimos al ²²²Rn.

El radón-222 experimenta desintegración alfa con una vida media de 3,8235 días (o 3 días, 19 horas, 45 minutos). La desintegración es esencialmente 100% por emisión de una partícula alfa con una energía de 5,4897 MeV, produciendo polonio-218.

Una partícula alfa es un núcleo de helio-4 (dos protones, dos neutrones) emitido a alta velocidad. La alfa de 5,49 MeV del ²²²Rn viaja unos 4 centímetros (aproximadamente 1,5 pulgadas) en el aire antes de detenerse, depositando su energía a lo largo de una densa trayectoria de ionización. En tejido o agua, el alcance es solo de unos 40-70 micrómetros, más corto que el grosor de la capa muerta externa de la piel humana.

Esto significa que el gas radón fuera del cuerpo es esencialmente inofensivo: la partícula alfa no puede penetrar la piel. El peligro surge cuando se inhala radón. La mayor parte del radón inhalado se exhala antes de desintegrarse, pero sus productos de desintegración (átomos sólidos, radiactivos, cargados) se adhieren a aerosoles o superficies de las vías respiratorias y se desintegran in situ, irradiando el tejido pulmonar desde dentro.

El radón fue descubierto en 1899 por Ernest Rutherford y Robert B. Owens en la Universidad McGill mientras investigaban la "emanación radiactiva" de compuestos de torio, lo que ahora conocemos como torón (²²⁰Rn).

En 1900, Friedrich Ernst Dorn en Alemania observó que los compuestos de radio liberaban de manera similar un gas radiactivo; este era el ²²²Rn. El gas se llamó inicialmente "emanación de radio" y luego "nitón" (del latín nitens, brillante) antes de que el nombre radón fuera adoptado oficialmente en 1923.

Marie y Pierre Curie y André-Louis Debierne aislaron el gas y estudiaron sus propiedades a principios del siglo XX. La primera medición precisa de la vida media del radón (3,825 días) llegó en 1911, y su densidad se midió por primera vez en 1910.

Cuando un átomo de radón se desintegra, no se vuelve estable: inicia una cascada de más desintegraciones radiactivas a través de una cadena de "descendientes" o "hijas" de vida corta. Para el ²²²Rn, la secuencia de desintegración es:

²²²Rn → ²¹⁸Po → ²¹⁴Pb → ²¹⁴Bi → ²¹⁴Po → ²¹⁰Pb (que luego continúa a través de ²¹⁰Bi y ²¹⁰Po hasta el estable ²⁰⁶Pb)

A diferencia del radón, que es un gas químicamente inerte, estos descendientes son átomos metálicos sólidos (polonio, plomo, bismuto) que son químicamente reactivos, llevan cargas eléctricas y se adhieren a partículas de polvo o directamente a las superficies de las vías respiratorias pulmonares cuando se inhalan.

Los primeros cuatro miembros (²¹⁸Po con vida media de 3,05 min, ²¹⁴Pb con 26,8 min, ²¹⁴Bi con 19,9 min y ²¹⁴Po con 164 microsegundos) se desintegran rápidamente. Dos de ellos, ²¹⁸Po y ²¹⁴Po, emiten partículas alfa de alta energía (6,00 y 7,69 MeV). Son estas emisiones alfa de los descendientes depositados, no del gas radón en sí, las que proporcionan esencialmente toda la dosis pulmonar e impulsan el riesgo de cáncer.

Las partículas alfa depositan energía en trayectorias densas y lineales, una propiedad cuantificada como alta transferencia lineal de energía (LET), típicamente alrededor de 100-200 keV/μm en tejido. Esta deposición de energía concentrada produce ionizaciones agrupadas y daño complejo y difícil de reparar del ADN en células a lo largo de la trayectoria.

La efectividad biológica de la radiación alfa es aproximadamente 20 veces mayor que la de los rayos X o gamma por unidad de dosis absorbida, como se refleja en el factor de ponderación de radiación de 20 asignado a las partículas alfa por los estándares internacionales de protección radiológica (ICRP).

Debido a que las partículas alfa tienen un alcance muy corto (decenas de micrómetros en tejido), solo son peligrosas cuando la fuente radiactiva está dentro o en contacto directo con el cuerpo. Los descendientes del radón depositados en las superficies de las vías respiratorias bronquiales irradian las células basales y secretoras sensibles del epitelio a quemarropa, iniciando las mutaciones del ADN que pueden conducir al cáncer de pulmón.

El radón se detecta y mide explotando su desintegración radiactiva. Los métodos más comunes detectan las partículas alfa emitidas por el radón y sus descendientes, o los rayos gamma emitidos por nucleidos descendientes.

Los métodos de detección alfa incluyen monitores continuos de radón (que usan cámaras de ionización, células de centelleo o detectores de silicio para contar alfas en tiempo real) y dispositivos pasivos como detectores de trazas alfa (que registran trayectorias de daño dejadas por alfas en una película plástica durante semanas o meses) y cámaras de ionización de electret (que miden la caída de voltaje inducida por ionización).

Los métodos de detección gamma, como la espectrometría gamma usando detectores de germanio de alta pureza o yoduro de sodio, identifican el radón indirectamente detectando los rayos gamma característicos del ²¹⁴Pb (352 keV) y el ²¹⁴Bi (609 keV). El conteo por centelleo con sulfuro de zinc o celdas Lucas detecta centelleos alfa.

El conteo por centelleo líquido se utiliza para muestras de radón en agua. Los botes de carbón activado adsorben pasivamente radón del aire y se analizan posteriormente mediante conteo gamma.

La concentración de actividad del radón (el número de desintegraciones radiactivas por unidad de tiempo por unidad de volumen) se mide en becquerelios por metro cúbico (Bq/m³) en unidades SI o picocurios por litro (pCi/L) en la unidad tradicional todavía ampliamente utilizada en Estados Unidos.

La conversión es: 1 pCi/L = 37 Bq/m³. Un becquerel equivale a una desintegración radiactiva por segundo; un picocurio equivale a 0,037 Bq, o aproximadamente 2,22 desintegraciones por minuto. Un nivel típico de radón interior de 50 Bq/m³ (~1,35 pCi/L) corresponde a aproximadamente 110 átomos de radón desintegrándose por segundo en cada metro cúbico de aire.

Una sola medición de radón a corto plazo puede variar ampliamente debido al clima, la ventilación y los efectos estacionales. Se necesitan mediciones a largo plazo (90 días a un año) para estimar la exposición media anual, que es lo que se correlaciona con el riesgo para la salud.

Las autoridades internacionales y nacionales utilizan niveles de referencia o niveles de acción como umbrales de decisión. La Organización Mundial de la Salud recomienda un nivel de referencia de 100 Bq/m³ (2,7 pCi/L), con 300 Bq/m³ como límite superior si no se puede alcanzar 100. El nivel de acción de la EPA de EE.UU. es 148 Bq/m³ (4 pCi/L). La directiva de la Unión Europea establece 300 Bq/m³ para edificios existentes y 200 Bq/m³ para nueva construcción.

Estos niveles representan puntos por encima de los cuales se recomienda una acción correctiva para reducir la exposición. No hay un umbral seguro (el riesgo aumenta linealmente con la exposición incluso a niveles bajos), pero la remediación se vuelve cada vez más rentable y urgente a medida que las concentraciones superan los niveles de referencia.

Los niveles de radón superiores a 1000 Bq/m³ (~27 pCi/L) son poco comunes pero ocurren en áreas de alto radón, especialmente en sótanos mal ventilados sobre roca madre rica en uranio o fracturada, y requieren mitigación inmediata.