Revisión de las dosis efectivas al Rn222 y Rn220 producto de su ...

Top. Meteor. Oceanog., 7(1):1-20,2000
Revisión de las dosis efectivas al Rn 222 y Rn 220 producto de su inhalación en aire,
a la luz de las nuevas publicaciones en Protección Radiológica
PATRICIA MORA Y LUIS GUILLERMO LORIA 1
Laboratorio de Física Nuclear, Escuela de Física, Universidad de Costa Rica, San José, Costa Rica
Abstract
The International Commission on Radiological Protection (ICRP) in its publication No.60
gives new recommendations on the subject of radiation protection, generating world wide
changes in the radialogical values used. The present study pretends to update the effective
dose conversion values and to recalculate the effective doses received by the people in
Barva de Heredia due to the inhalation of Ra 222 and its daughters present in the air.
Subjet headings: Radon, effective dose, ICRP, basic norm, natural radiatin
1. Introducción
La Comisión Internacional de Protección Radiológica
(CIPR) aprobó en 1990 las nuevas recomendaciones en
materia de protección radiológica; las cuales son resultado
de un proceso de evaluación, realizado a partir de las
recomendaciones de la CIPR (1977). Desde entonces
nuevos datos e interpretaciones de la información existente
indican que los riesgos por unidad de dosis asociados a la
radiación ionizante son mayores de lo que se había estimado
una década atrás.
El sistema de protección radiológica que sugiere el
CIPR se fundamenta en los siguientes tres principios:
a. Justificación: Ninguna práctica que involucre
exposición a la radiación debe ser adoptada, a menos
que se demuestre que ha de producir un beneficio a los
individuos expuestos para compensar el detrimento que
produzca.
b. Optimización: Las magnitudes de las dosis individuales
involucradas deben ser mantenidas tan bajas como sea
razonablemente alcanzable.
c. Limitación de dosis: La exposición de los individuos
debe estar sujeta a los límites de dosis recomendados.
El sistema de protección radiológica norma tanto las
prácticas como las intervenciones; entendiéndose por
"práctica" aquellas actividades humanas que aumentan la
exposición que sufren las personas normalmente a causa de
la radiación de fondo, o que incrementan la probabilidad de
exposición. Las "intervenciones" son las actividades
humanas cuyo fin es reducir la exposición que no sea parte
de una práctica controlada.
Las exposiciones debido a fuentes naturales de
radiación son más significantes para la población mundial
que las exposiciones de fuentes artificiales, por lo que se
debe evaluar cuidadosamente los valores base de las
radiaciones naturales.
Los organismos internacionales CIPR, Organismo
Internacional de Energía Atómica (OIEA) y el Comité
Científico de la Naciones Unidas para el estudio de las
Radiaciones Atómicas (UNSCEAR), han realizado
modificaciones en el cálculo de las exposiciones a la
radiación natural de fondo, tomando en cuenta las
propiedades de las fuentes y el transporte de los
radionucleidos en el ambiente, pues continúa apareciendo en
la literatura científica amplía información sobre nuevas
mediciones de las concentraciones del gas radón en recintos
habitacionales (Bochicchio 1996, Pável 1996, Abbbering
1996, Lévesque 1997).
Es por lo tanto, el objetivo primordial de este trabajo,
unificar y resumir los valores de las constantes utilizadas
para el cálculo de las dosis efectivas por Rn 222 y sus
descendientes, así como recalcular las dosis a la región
tráqueo-bronquial recibidas a causa de la exposición del
Radón y sus descendientes por los pobladores de Barva de
Heredia, Costa Rica.
1 Dirección para correspondencia: Prof Luis G. Loría, Laboratorio de
Física Nuclear Aplicada, Universidad de Costa Rica, 2060 San José,
Costa Rica. E-mail: pmora@cariari.uce.ac.cr

22
TOPICOS METEOROLOGICOS Y OCEANOGRAFICOS
.
45,0
40,0
35,0
Frecuencia relativa
30,0
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
0-100 100-
200
200-
300
300-
400
400-
500
500-
600
600-
700
700-
800
800-
900
900-
1000
1000-
1100
1100-
1200
1200-
1300
1300-
1400
1400-
1500
Concentración de Rn - 222 en Bq m-3
Figura.1: Concentración de Rn - 222 en residencias de Barva, durante 1993
.
25,0
20,0
Frecuencia relativa
15,0
10,0
5,0
0,0
0-100 100-
200
200-
300
300-
400
400-
500
500-
600
600-
700
700-
800
800-
900
900-
1000
1000-
1100
1100-
1200
1200-
1300
1300-
1400
1400-
1500
1500-
1600
1600-
1700
1700- 1800-
1800 1900
Concentración de Rn - 222 en Bq m-3
Figura.2. Concentración de Rn-222 en residencias de Barva, durante 1995

MORA & LORIA: Radón, dosis efectiva, CIPR, normas básicas, radiación natural. 23
2. Materiales y Métodos
2.1. Concentraciones del Radón y sus descendientes en
aire
Es conocido que la inhalación de los productos de
decaimiento de período corto del Rn 222 (Po 218 , Po 214 , Bi 214 ) y
un poco menos los productos del Rn 220 al depositarse a lo
largo de las paredes de la región tráqueo-bronquial, proveen
la mayor ruta para la exposición al pulmón.
Las partículas alfa, provenientes del Radón (5,49
MeV, 100%) y sus descendientes, son las responsables
primarias de entregar la energía a las células secretorias y
basales de las vías aéreas superiores, las cuales son las más
propensas de riesgo de cáncer.
La exposición al radón debe tomar en consideración,
las concentraciones de actividad actuales de los nucleidos
emisores alfa provenientes de las 2 series naturales (U 238 y
Th 232 ) en el aire que es respirado, con el fin de expresar la
exposición en términos de la concentración de energía
potencial alfa incorporada (EPAI), expresada en Jm -3 ó en
MNT mes nivel de trabajo (working level WL).
La medida directa de las concentraciones de los
productos de decaimiento de período corto del Rn 222 y Rn 220
son difíciles y limitadas. Ellas son estimadas a través del
factor de equilibrio entre los nucleidos padre y sus productos
de decaimiento.
El factor de equilibrio, F, se define, como la razón
entre la energía potencial alfa total para la concentración real
de descendientes y la energía potencial alfa total de los
descendientes que estarían en equilibrio con la concentración
de Rn 222 o Th 232 .
Por consiguiente , F se calcula a partir de la relación
de la concentración equivalente de equilibrio del radón o
torón y la concentración de radón o torón en el aire:
F = /
χ χ , (1)
eq, Rn aire,
Rn
En el documento preliminar a la publicación
UNSCEAR 1997 se estima que el valor mundial del
promedio aritmético del Radón-222 es 40 Bq m -3 en
residencias, mientras que para el torón la concentración se
mantiene en 0.30 Bq m -3 .
Paralelamente a los datos anteriores, el ICRP señala
que las concentraciones estimadas esperadas en edificios son
de 10 - 100 Bq m -3 para radón y de 2-20 Bq m -3 para el
torón. En términos de CEE las concentraciones interiores
oscilan de 2-50 Bq m -3 para el Rn 222 y de 0.04 - 2 Bq m
-3
para el Rn 220 y en el aire exterior las concentraciones varían
de 3-7 Bq m -3 para Rn 222 y Rn 220 .
Cuadro 1. Limite de incorporación y exposición para los radionucleicos
descendientes del radon y los descendientes del toron
Magnitud Unidad Valor para los Valor para los
descendientes
descendientes
del radón a
del torón b
Promedio anual a lo largo de cinco años
Incorporación potencial de energía α J 0.017 0.051
Exposición potencial a energía α Jhm -3d 0.014 0.042
MNT c,d 4.000 12.000
Máximo en un solo año
Incorporación potencial de energía α J 0.042 0.127
Exposición potencial a energía α Jhm -3d 0.035 0.105
MNT 10.000 30.000
Nota: Los valores se han tomado de la Publicación 65 de la CIPR .
a Descendientes del radón: productos de período corto de desintegración del 222 Rn: 218 Po(RaA), 214 Bi(RaC), 214 Pb(RaB) y
214 Po(RaC').
b Descendientes del torón: productos del período corto de desintegración del 220 Rn: 216 Po(ThA), 212 Pb(ThB), 212 Bi(ThC),
212 Po(ThC') y 208 Tl(ThC'')
c Mes nivel de trabajo (MNT): Unidad de exposición a los descendientes del radón o del torón. Un mes nivel de trabajo es
igual a 3.54 mJhm -3 o 170 hNT, donde un nivel de trabajo (NT) es cualquier combinación descendiente del radón o el torón
presente en un litro de aire que causará en definitiva una emisión de 1.3 x 10 5 MeV de energía alfa. En unidades del
Sistema Internacional, el NT es equivalente a 2.1 x 10 -5 Jm -3
d Los coeficientes de conversión se indican en la Tabla II.

24
TOPICOS METEOROLOGICOS Y OCEANOGRAFICOS
Estudios recientes confirman que el valor del factor
de equilibrio para interiores para Rn 222 se le asigna un valor
de 0.4. La variación oscila de 0.1 a 0.9 pero la mayoría está
en un 30% del valor típico de 0.4 (UNSCEAR 1997).
2.2. Cálculo de dosis efectiva
Para estimar las dosis absorbidas en las células
críticas del tracto respiratorio por unidad de exposición al
Rn 222 es necesario conocer la distribución y tamaño de las
partículas de los aerosoles, razón de respiración y
localización de las células blancos.
El comité de UNSCEAR en 1988, de acuerdo a los
modelos dosimétricos, estipula que los factores de
conversión entre la dosis equivalente comprometida y la
incorporación de la energía potencial alfa inhalada I POT de la
mezcla de descendientes de radón, en interiores y exteriores,
en la capa celular basal bronquial D T-P y en el epitelio
pulmonar D P , guardan una relación lineal, dada por
D T- / I POT = 1.5 Gy J -1
(Capa celular basal bronquial),
D P / I POT = 0.2 Gy J -1
(Epitelio pulmonar),
(2a)
(2b)
La dosis a tejidos distintos al pulmonar es bastante
pequeña y puede depreciarse.
En las ecuaciones anteriores se toma en cuenta un
factor de peso igual a 0.06 a cada tejido blanco y un tamaño
de partícula del aerosol de 0.1 µm.
La energía potencial alfa incorporada se expresa por:
−
I = EA 1 •
* I
pot
in* T *χ
eq
, (3)
donde:
[E A -1 ] 55.4 x 10 -10 J Bq -1 es la energía potencial alfa
incorporada por unidad de actividad equivalente en
equilibrio
•
[ I in ] razón media de respiración (0.8 m 3 h -1 )
[T] tiempo de inhalación
[χ eq ] concentración equivalente en equilibrio
De las Ecuaciones (2) y (3), se deduce que las dosis
equivalentes por unidad de incorporación a los tejidos
blanco son:
D T-P / Tχ eq = 7 nGy h -1 Bq -1 m 3
(Capa celular basal bronquial),
D P / Tχ eq = 0.9 nGy h -1 Bq
-1 m
3
(Epitelio pulmonar),
(4a)
(4b)
En 1993 la UNSCEAR unifica a la luz de las nuevas
mediciones la dosis equivalente por unidad de incorporación
a los tejidos blancos a un valor de 9 nSvh -1 Bq -1 m 3 Ching -
Jiang Chen (1993).
Paralelo a este desarrollo dosimétrico, el ICRP 60, ha
derivado un factor de conversión para las exposiciones al
radón, basado en detrimentos epidemiológicos, tomando en
cuenta el valor nominal del coeficiente de probabilidad de
mortalidad por radón tanto para hombres como para mujeres,
cuyo valor es igual a 8 x 10 -5 mJ -1 h -1 m 3 , así como el
detrimento por unidad de dosis efectiva asignándole un valor
de 5.6x10 -3 (mSv) -1 para trabajadores y 7.3 x 10 -1 (mSv) -1
para el público. Este factor de conversión es precisamente la
razón del coeficiente de probabilidad por mortalidad y el
detrimento por unidad de dosis efectiva, siendo los valores
de este coeficiente 1.43 mSvh -1 mJ -1 m 3 para los trabajadores
y 1.10 mSvh -1 mJ -1 m 3 para el público.
Es importante notar que el último valor corresponde a
6 nSvh -1 Bq -1 m 3 , lo cual es un factor de 1.5 veces menor que
el derivado por el método dosimétrico.
En la publicación ICRP 65 se introduce un modelo
pulmonar para calcular las dosis efectivas debido a las
exposiciones de los radionucleidos de las cadenas en
suspensión aérea. Al aplicar este modelo a los progenitores
del radón en condiciones normales ambientales para mineros
el valor de coeficiente de conversión de dosis tiene un valor
de 5 mSv h -1 mJ -1 m 3 .
Para lograr obtener una consistencia con los valores
previos del ICPR 60 valor recomendado 1.4 mSv h -1 mJ -1 m 3
debe introducirse un factor de normalización (0.3 para
trabajadores y 0.23 para público).
El UNSCEAR finalmente en 1997 decide adoptar las
recomendaciones de la Comisión Internacional de Protección
Radiológica ICRP No. 60 quedando así las dosis
equivalentes para radón en 0.7 y 0.06 mSv, tomando como
concentraciones los valores promedio mundiales y
asumiendo una ocupación de 7000 y 1760 h para la
permanencia en interiores y exteriores respectivamente.
En el reporte UNSCEAR 1993, para el coeficiente de
dosis del torón, los valores adoptados son 32 nSv Bq -1 h -1 m 3
para interiores y 10 nSv Bq -1 h -1 m 3 para exteriores.
Dado que no existen estudios epidemiológicos
respecto al riesgo de cáncer a pulmón, debido a la
exposición del torón no se pueden derivar los coeficientes de
dosis como se ha hecho para el radón. Si se aplica el modelo
pulmonar del ICRP 65 se encuentra al menos un error
sistemático en alguno de los factores de riesgo
recomendados por el ICRP 60 (factor de ponderación de la
radiación para alfas w r = 20, factor de ponderación de tejido
w t = 0.112 Sv J -1 y factor de efectividad y tasa de dosis
iguales a 2). Hasta que no se tenga más información el
UNSCEAR adoptará los valores recomendados en su
UNSCEAR (1993).

MORA & LORIA: Radón, dosis efectiva, CIPR, normas básicas, radiación natural. 25
Cuadro 2. Coeficientes de conservación de las unidades indicadas en
la tabla 1 para el radon y sus descendientes
Magnitud Unidad Valor
Conversión para los descendientes (mJhm -3 ) por MNT 3.54
radón
Conversión para la exposición a (mJhm -3 ) por (Bqhm -3 ) 2.22 x 10 -6
los descendientes del radón/radón MNT por (Bqhm -3 ) 6.28 x 10 -7
(factor de equilibrio 0.4)
Exposición anual a los descendientes
del radón por unidad de concentración
del radón a:
en casa (mJhm -3 ) por (Bqhm -3 ) 1.56 x 10 -2
en trabajo (mJhm -3 ) por (Bqhm -3 ) 4.45 x 10 -3
en casa MNT por (Bqhm -3 ) 4.40 x 10 -3
en trabajo MNT por (Bqhm -3 ) 1.26 x 10 -3
Acuerdo de conversión de dosis
efectiva por unidad de exposición a
los descendientes del radón:
en casa mSv por (mJhm -3 ) 1.1
en trabajo mSv por (mJhm -3 ) 1.4
Acuerdo de conversión de dosis
efectiva por unidad de exposición a
los descendientes del radón:
en casa mSv por MNT 4
en trabajo mSv por MNT 5
Conversión concentración de los
descendientes del radón/concentración
del radón
con un factor de equilibrio F=0.4 NT por (Bqhm -3 ) 1.07 x 10 -4
en general NT por (Bqhm -3 ) 2.67 x 10 -4
Nota: Los valores se han tomado de la Publicación 65 de la CIPR.
Suponiendo 7000 horas por año en casa o 2000 horas por año en el trabajo, y un factor de equilibrio de 0.4
Tomando como base los valores de concentraciones
mundiales del torón, las dosis efectivas para interiores y
exteriores son respectivamente 0.67 y 0.002 m Sv, para los
mismos períodos de exposición utilizados con el radón.
Finalmente, en 1997 el OIEA aprueba las "Normas
Básicas de Seguridad para la Protección contra la Radiación
Ionizante y la Seguridad de las Fuentes de Radiación",
donde se armonizan las normas de protección y seguridad
radiológica a nivel internacional. En los Cuadros .1 y 2
presentamos un resumen completo de los límites de
incorporación y los coeficientes de conversión para el radón
y sus descendientes.
2.3. Radón en recintos de trabajo
Individuos que reciban una exposición al radón en un
puesto de trabajo con una concentración promedio anual
superior a 1000 Bq m -3 en aire, se les deberá aplicar los
límites de dosis para la exposición ocupacional y requisitos
pertinentes del Apéndice I de las Normas Básicas del OIEA.
Aquellas personas ocupacionalmente expuestas al
radón en su trabajo tienen como límite de dosis efectiva
anual de 20 mSv, esto corresponde a una energía potencial
alfa incorporada de 14 mJ h m -3 , tomando como factor de
conversión de dosis 1.4 mSv h -1 mJ -1 m 3 .

26
TOPICOS METEOROLOGICOS Y OCEANOGRAFICOS
3. Resultados
Durante 1993 y 1995, se realizaron mediciones de
radón en recintos habitacionales de Barva de Heredia
utilizando electretos de largo tiempo en cámara de 50 ml.
Las mediciones para el año 1993 corresponde a los meses de
junio a diciembre (162 ± 30 días) y para 1995 desde agosto
del 94 a febrero del 95 (171 ± 6 días) según publicación de
Loría y Jiménez (1996). Las Figuras 1 y 2 muestran los
resultados de los estudios realizados en los años 93 y 95.
A la luz de los nuevos valores recomendados,
podemos observar que para la primera medición (1993), un
52 % de las casas presentaban una concentración entre 200 y
600 Bq m -3 y solo un 15 % supera los 600 Bq m -3 . Sin
embargo, para 1995, un 17.5% de las casas están por debajo
de los 200 Bq m -3 , un 37.5% oscilan entre 200 y 600 Bq m -3
y significativamente un 45% tienen valores superiores a los
600 Bq m -3 .
4. Discusión y conclusiones
Debido a que los niveles de actuación optimizados
para una exposición crónica que incluya la presencia de
radón en viviendas debe corresponder a una concentración
anual entre 200-600 Bq m -3 observamos que para las
mediciones efectuadas en el año 1993, en un 45% de las
casas muestreadas, diversas acciones deberán implementarse
para disminuir estos niveles de Rn 222 en aire. Para los datos
del año 1995, un 82.5% de las casas están arriba de este
nivel recomendado de actuación.
Al volver a recalcular las dosis efectivas recibidas por
los moradores de Barva de Heredia encontramos que los
valores casi no varían con los encontrados por Loría en
1996. Pero, esto se debe a que si bien es cierto las nuevas
recomendaciones bajan el factor de conversión de dosis de 9
a 6 nSvh -1 Bq -1 m 3 , ahora recomiendan usar un tiempo de
7000 h para el cálculo en vez de las 3000 h que ese
utilizaron anteriormente. Las 7000 h corresponden al
período total a que se ven expuestos cualquier individuo sin
importar donde se encuentra, mientras permanezca en un
recinto cerrado, las 3000 h corresponderían a las horas de
sueño.
Finalmente, es importante recalcar que los valores de
conversión de dosis y los límites aceptados para el Radón
han bajado, el ICRP en su publicación 60 acepta por primera
vez que las radiaciones ionizantes si son un agente
cancerígeno y basado en las nuevas recalculaciones de los
efectos biológicos producidos en los sobrevivientes
japoneses de las bombas atómicas, los organismos
internacionales aumentan el detrimento debido a las
radiaciones ionizantes. Esto significa que encontraron los
mismos efectos para dosis más pequeñas. Por lo tanto, el
daño asociado al radón corresponde a una dosis menor.
Agradecimientos
Los autores agradecen el apoyo brindado por la
Vicerrectoría de Investigación, de la Universidad de Costa
Rica, en el proyecto Productos agrícolas y medio ambiente
112-95-570, así como a la Agencia Internacional de Energía
Atómica a través del Convenio Bilateral COS/2/004 con la
U.C.R.
RESUMEN
La Comisión Internacional de Protección Radiológica (CIPR) en su
publicación N.60 emite las nuevas recomendaciones básicas en materia de
Protección Radiológica, esto genera a nivel mundial un cambio radical de
los valores radiológicos antes aceptados. A raíz de esto, el presente estudio
pretende actualizar los valores de conversión de dosis efectiva y recalcular
los valores de dosis efectivas de un estudio anterior, recibidas por los
moradores de Barva de Heredia, a causa de la inhalación al Rn 222 y sus
descendientes de período corto presentes en el aire. Palabras clave: Radón,
dosis efectiva, CIPR, normas básicas, radiación natural.
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