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El gas radón como
herramienta para las ciencias de la tierra y el medio ambiente
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Lluís Font Guiteras*
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7/03/02
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Ecotropía
(Barcelona).
El radón
es único al ser gas, noble y radiactivo en todos sus isótopos. Estas tres
características lo hacen muy atractivo para estudios ambientales y para las
ciencias de la tierra, ya que puede desplazarse grandes distancias en la tierra
y en la atmósfera, ser medido con gran precisión y utilizado como trazador o
indicador de varios procesos ambientales en la litosfera, hidrosfera y
atmósfera. En este artículo se describe de forma sucinta algunas de las
principales aplicaciones del gas radón en las ciencias de la tierra y el medio
ambiente, aunque seguramente nuevas aplicaciones irán apareciendo en los
próximos años.
El
radón se genera en la corteza terrestre como consecuencia de la desintegración
del radio, desde donde emigra a través de los poros del suelo hacia la
superficie de la corteza terrestre, exhalándose e incorporándose a la
atmósfera. Como cualquier otro gas, se halla sometido a los mismos procesos de
transporte, en virtud de los cuales se mezcla con los demás constituyentes de
la atmósfera, generalmente por difusión turbulenta provocada por el viento y
los movimientos convectivos. Debido a su solubilidad en el agua, el radón se
halla presente en mayor o menor medida en la hidrosfera, presentando
concentraciones normalmente pequeñas en las aguas superficiales y en las
oceánicas, pudiendo presentar concentraciones muy elevadas en aguas
subterráneas.
Predicción
de terremotos
En
general, fenómenos dinámicos tales como cambios en la presión de las rocas,
creación, aumento o sellado de fisuras y grietas en la corteza, influyen en los
mecanismos de generación (emanación) y transporte del radón en el suelo. En
1967 Ulomov observó un aumento continuo de la concentración de radón en aguas
subterráneas desde unos 6 años antes de un terremoto de magnitud M = 5,2. Desde
entonces se han venido observando periódicamente correlaciones entre cambios en
los niveles de radón, ya sea en el suelo o en aguas subterráneas, y terremotos,
de manera que el radón ha pasado a ser considerado un indicador más para la
predicción de terremotos, junto con los cambios en la velocidad de ondas
sísmicas, en los flujos de aguas subterráneas, en la resistividad, etc.1
Vigilancia
volcánica
El radón
constituye un componente de los fluidos asociados a los volcanes (vapores,
aguas subterráneas, o gases del suelo), lo que ha llevado a la medida de la
concentración de radón en dichos fluidos para investigar la estructura y el
comportamiento de los volcanes. En particular, se han observado aumentos de la
concentración de radón importantes previos a la erupción de volcanes. Actualmente, se están llevando a cabo muchas
campañas de medida en zonas de volcanes activos para ayudar en la predicción de
las erupciones.2
Prospección
de yacimientos de uranio
La
dilución del radón en la atmósfera hace que la concentración en ella sea varios
órdenes de magnitud inferior a la del espacio intersticial en la corteza
terrestre. Consecuentemente, existe un gradiente de concentración permanente en
la interfase corteza-atmósfera que produce una exhalación continua de radón
hacia la atmósfera, no llegándose nunca al equilibrio. Dicha exhalación es
proporcional al contenido en radio del suelo, el cual a su vez es en general,
proporcional al contenido en uranio. Así, medidas de la exhalación de radón que
den valores superiores a dos o tres veces el valor medio del fondo, se
consideran indicadoras de la presencia de yacimientos de uranio.3
Energía
geotérmica
La
contribución del radón a la explotación de energía geotérmica* se produce a dos niveles. Por un lado, la medida de
niveles de radón anómalos en el suelo de la superficie de un campo geotérmico
permite la identificación de fallas geológicas activas, lo que conjuntamente
con medidas de la resistividad eléctrica*,
gravedad, etc. permite optimizar la eficiencia de la prospección, reduciendo el
número de perforaciones. Por otro lado,
la medida de los isótopos del radón, junto con la de sus predecesores (isótopos
de radio) permite el estudio de la evolución termodinámica de la reserva
geotérmica y de sus características, tales como la entalpía, el proceso de
recarga, el potencial de la reserva para incrementar la producción, etc.4
Estudio
de sistemas kársticos
La
solubilidad del radón en el agua, lo hace también interesante para estudios
hidrogeológicos en general, y para la caracterización de sistemas kársticos en
particular. Efectivamente, se ha utilizado el radón como trazador en acuíferos
kársticos. Recientes estudios en los que se ha medido continuamente la concentración
de radón en los manantiales de distintos acuíferos, muestran que es posible
correlacionar los niveles de radón con el flujo de salida en el manantial, y
comparar su dinámica con la de la temperatura y conductividad del agua.5
Origen
de masas de aire, estabilidad vertical de la atmósfera y evaluación de las
fuentes de un determinado contaminante atmosférico
La
concentración de radón en el aire puede proporcionar información acerca de la
historia de la masa de aire desde su origen hasta la estación de medida. Si
ésta se encuentra en un lugar continental suficientemente alejado de las
costas, las concentraciones de radón serán prácticamente independientes de la
dirección del viento, ya que, a groso modo, la incorporación del radón a la
atmósfera a partir de la corteza continental es constante. Sin embargo, cuando
la estación de medida se encuentra próxima a la costa, las masas oceánicas
presentan concentraciones de radón significativamente menores que las procedentes
de otras direcciones de origen continental, ya que la exhalación del radón en
las aguas oceánicas es muy inferior a la de los continentes.
El
radón ofrece una alternativa conveniente a métodos convencionales para la
medida de la altura de la capa de mezcla atmosférica (h), tales como torres
meteorológicas y globos sonda. En efecto, puede demostrarse que la medida de la
variación de la concentración de radón en el aire permite el cálculo de la
variación de h en función del tiempo, conocida la exhalación continental de
radón, y la velocidad media del viento. Una vez caracterizada h, y medida la
variación temporal de un contaminante vertido a la atmósfera, es posible
determinar la intensidad de la fuente de contaminación. Esta metodología ha
sido, por ejemplo, utilizada con éxito para la evaluación de la intensidad de
la fuente de dos contaminantes urbanos, los iones grandes positivos, y el
plomo, ambos procedentes del tráfico automóvil. 6,7
Bibliografía
1 J.
U. Heinicke, G. Koch, G. Martinelli: Geophys Res Letters 1995; 22: 771.
2 D. M.
Thomas: «Radon gas as a tracer for volcanic proceses», En: L. Tommasino et al.
(eds.), Proc. Int. Workshop on Radon Monitoring in Radioprotection,
Environmental Radioactivity and Earth Sciences, Trieste, World Scientific, Singapore, 1990: 295-314.
3 H.A. Khan,
A.A. Qureshi, R. Brant: «Mineral
exploration based on radon measurements», En: G. Furlan, L. Tommasino (eds.), Proc. 2nd Workshop on
Radon Monitoring in Radioprotection, Environmental and/or Earth Sciences, Trieste, World Scientific,
Singapore, 1991: 472-485.
4 M.
Balcázar et al.: «Geothermal energy prospecting in El Salvador», Nucl Tracks Radiat Meas 1993; 22: 273.
5 H. Surbeck, L. Eisenlohr: «Radon as a tracer in hydrogeology; a case study», Gas Geochemistry (supl. Environ
Geochem Health) 1995; 16: 91.
6 L. Garzón et
al.: «Lead concentrations and source strength in the atmosphere of an urban
site», Atmospheric environment 1986; 20: 1441.
7 C.
González, L. Garzón: «Utilización del radón atmosférico en la determinación de
la estabilidad vertical de la baja atmósfera en un núcleo urbano. Influencia de
los regímenes de viento en el contenido de radón», Anales de Física de la
Real Sociedad Española de Física y Química 1978; 74 (1).
Lluís Font Guiteras pertenece al Grupo de Física de las Radiaciones
del Departamento de Física de la Universitat
Autònoma de Barcelona, Bellaterra (Cerdanyola del Vallès).
Más información en la
red
Información
acerca de las propiedades fisicoquímicas del radón como elemento: www.webelements.com
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