Radium et radon dans l'environnement - Radium and radon in the environment

La fraction prévue des maisons américaines a des concentrations de radon dépassant le niveau d'action recommandé par l'EPA de 4 pCi/L

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Le radium et le radon sont des contributeurs importants à la radioactivité environnementale . Le radon est présent naturellement dans l'environnement à la suite de la désintégration d' éléments radioactifs dans le sol et il peut s'accumuler dans les maisons construites sur des zones où cette désintégration se produit. Le radon fait partie des principales causes de cancer; on estime qu'il contribue à environ 2% de tous les décès liés au cancer en Europe.

Le radium, comme le radon, est un élément radioactif et il se trouve en petites quantités dans la nature et est dangereux pour la vie si le rayonnement dépasse 20-50 mSv/an. Le radium a pour origine un produit de désintégration de certains isotopes de l'uranium et du thorium . Le radium peut également être rejeté dans l'environnement à la suite d'activités humaines, par exemple, dans des produits mal mis au rebut peints avec de la peinture radioluminescente .

Radium

Dans les industries du pétrole et du gaz

Les résidus de l' industrie pétrolière et gazière contiennent souvent du radium et ses descendants. Le tartre de sulfate d'un puits de pétrole peut être très riche en radium. C'est le cas que l'eau à l'intérieur d'un gisement de pétrole est souvent très riche en strontium , baryum et radium tandis que l'eau de mer est très riche en sulfate donc si l'eau d'un puits de pétrole est rejetée dans la mer ou mélangée à de l'eau de mer, le radium est susceptible d'être extrait de la solution par le sulfate de baryum/strontium qui joue le rôle de précipité porteur .

Produits radioluminescents (qui brillent dans le noir)

La contamination locale par des peintures radioluminescentes à base de radium ayant été éliminées de manière inappropriée n'est pas inconnue.

Dans le charlatanisme radioactif

Eben Byers était un riche mondain américain dont la mort en 1932 à la suite de l'utilisation d'un produit de charlatanisme radioactif appelé Radithor est un exemple frappant de décès causé par le radium. Radithor contenait environ 1 Ci (40 kBq) de ²²⁶ Ra et 1 Ci de ²²⁸ Ra par bouteille. Radithor a été pris par voie orale et le radium, étant un imitateur du calcium , a une très longue demi-vie biologique dans les os .

Radon

Le radon dans l' air fait partie du rayonnement de fond , qui peut être observé dans une chambre à brouillard

La plus grande partie de la dose est causée par la désintégration des fils du polonium ( ²¹⁸ Po) et du plomb ( ²¹⁴ Pb) du ²²² Rn. En contrôlant l'exposition des filles, la dose radioactive à la peau et aux poumons peut être réduite d'au moins 90 %. Cela peut être fait en portant un masque anti-poussière et en portant un costume pour couvrir tout le corps. Notez que l'exposition à la fumée en même temps que le radon et ses produits de filiation augmentera l'effet nocif du radon. Chez les mineurs d'uranium, le radon s'est révélé plus cancérigène chez les fumeurs que chez les non-fumeurs.

La série du radium ou de l'uranium.

Occurrence

La concentration de radon à l'air libre varie entre 1 et 100 Bq par mètre cube. Le radon peut être trouvé dans certaines eaux de source et sources chaudes . Les villes de Misasa , au Japon , et de Bad Kreuznach , en Allemagne, possèdent des sources riches en radium qui émettent du radon, tout comme Radium Springs, au Nouveau-Mexique .

Le radon s'échappe naturellement du sol, en particulier dans certaines régions, notamment mais pas seulement les régions à sols granitiques . Toutes les régions granitiques ne sont pas sujettes à des émissions élevées de radon, par exemple, alors que la roche sur laquelle se trouve Aberdeen est très riche en radium, la roche n'a pas les fissures nécessaires à la migration du radon. Dans d'autres régions voisines d'Écosse (au nord d'Aberdeen) et à Cornwall / Devon, le radon est très capable de quitter la roche.

Le radon est un produit de désintégration du radium qui à son tour est un produit de désintégration de l'uranium. Il est possible d'acquérir des cartes des niveaux moyens de radon dans les maisons pour aider à la planification des mesures d'atténuation du radon pour les maisons.

Notez que si une teneur élevée en uranium dans le sol /la roche sous une maison ne conduit pas toujours à une teneur élevée en radon dans l'air, une corrélation positive entre la teneur en uranium du sol et la teneur en radon dans l'air peut être observée.

Dans les airs

Le radon est lié à la qualité de l'air intérieur car il dégrade de nombreuses maisons. (Voir "Radon dans les maisons" ci-dessous.)

Le radon ( ²²² Rn) libéré dans l'air se désintègre en ²¹⁰ Pb et en d'autres radio-isotopes et les niveaux de ²¹⁰ Pb peuvent être mesurés. Il est important de noter que la vitesse de dépôt de ce radio-isotope est très dépendante de la saison. Voici un graphique du taux de dépôt observé au Japon .

Taux de dépôt de plomb-210 en fonction du temps tel qu'observé au Japon

Dans les eaux souterraines

L'eau de puits peut être très riche en radon; l'utilisation de cette eau à l'intérieur d'une maison est une voie supplémentaire permettant au radon de pénétrer dans la maison. Le radon peut pénétrer dans l'air et ensuite être une source d'exposition pour les humains, ou l'eau peut être consommée par les humains, ce qui est une voie d'exposition différente.

Radon dans l'eau de pluie

L'eau de pluie peut être intensément radioactive en raison des niveaux élevés de radon et de ses descendants de désintégration ²¹⁴ Bi et ²¹⁴ Pb; les concentrations de ces radio-isotopes peuvent être suffisamment élevées pour perturber sérieusement la surveillance des rayonnements dans les centrales nucléaires. Les niveaux les plus élevés de radon dans l'eau de pluie se produisent pendant les orages, et il est supposé que le radon est concentré dans les orages en raison de la charge électrique positive de l'atome. Des estimations de l'âge des gouttes de pluie ont été obtenues en mesurant l'abondance isotopique des descendants de désintégration de courte durée du radon dans l'eau de pluie.

Dans les industries du pétrole et du gaz

L'eau, le pétrole et le gaz d'un puits contiennent souvent du radon . Le radon se désintègre pour former des radio-isotopes solides qui forment des revêtements à l'intérieur des canalisations. Dans une usine de traitement du pétrole, la zone de l'usine où le propane est traité est souvent l'une des zones les plus contaminées de l'usine, car le radon a un point d'ébullition similaire à celui du propane.

Dans les mines

Parce que les minéraux d'uranium émettent radon gaz, et leurs nocifs et hautement radioactifs produits de filiation , l' extraction d'uranium est beaucoup plus dangereux que d' autres (déjà dangereux) l' extraction de roches dures , ce qui nécessite des systèmes de ventilation adéquats si les mines ne sont pas à ciel ouvert . Au cours des années 1950, un nombre important de mineurs d'uranium américains étaient des Indiens Navajo , car de nombreux gisements d'uranium ont été découverts dans les réserves Navajo . Un sous-ensemble statistiquement significatif de ces mineurs a développé plus tard un cancer du poumon à petites cellules , un type de cancer généralement non associé au tabagisme, après exposition au minerai d'uranium et au radon-222 , un produit de désintégration naturel de l'uranium. Le radon, qui est produit par l'uranium, et non l'uranium lui-même, s'est avéré être l'agent cancérigène. Certains survivants et leurs descendants ont été indemnisés en vertu de la Radiation Exposure Compensation Act en 1990.

Actuellement, le niveau de radon dans l'air des mines est normalement contrôlé par la loi . Dans une mine en activité, le niveau de radon peut être contrôlé par la ventilation , l'étanchéité des anciens chantiers et le contrôle de l'eau dans la mine. Le niveau dans une mine peut aller quand une mine est abandonnée, il peut atteindre un niveau qui est capable de provoquer la peau devienne rouge (une légère brûlure de rayonnement ). Les niveaux de radon dans certaines mines peuvent atteindre 400 à 700 kBq m ^-3 .

Une unité commune d'exposition du tissu pulmonaire aux émetteurs alpha est le mois de niveau de travail ( WLM ), c'est là que les poumons humains ont été exposés pendant 170 heures (un mois typique de travail pour un mineur) à l'air qui a 3,7 kBq de ²²² Rn (en équilibre avec ses produits de désintégration). Il s'agit de l'air qui a le débit de dose alpha de 1 niveau de travail ( WL ). On estime que la personne moyenne ( grand public ) est soumise à 0,2 WLM par an, ce qui équivaut à environ 15 à 20 WLM au cours d'une vie. Selon le NRC 1 WLM est une dose pulmonaire de 5 à 10 mSv (0,5 à 1,0 rem ), tandis que l' Organisation de coopération et de développement économiques (OCDE) considère qu'1 WLM est égale à une dose pulmonaire de 5,5 mSv, l' International La Commission de protection radiologique (ICRP) considère qu'une WLM est une dose pulmonaire de 5 mSv pour les travailleurs professionnels (et une dose pulmonaire de 4 mSv pour le grand public). Enfin, le Comité scientifique des Nations Unies sur les effets des rayonnements atomiques (UNSCEAR) considère que l'exposition des poumons à 1 Bq de ²²² Rn (en équilibre avec ses produits de désintégration) pendant un an provoquera une dose de 61 μSv.

Chez l'homme, il a été démontré qu'il existe une relation entre le cancer du poumon et le radon (au-delà de tout doute raisonnable) pour des expositions de 100 WLM et plus. En utilisant les données de plusieurs études, il a été possible de montrer qu'un risque accru peut être causé par une dose aussi faible que 15 à 20 WLM. Malheureusement, ces études ont été difficiles car les erreurs aléatoires dans les données sont très importantes. Il est probable que les mineurs soient également soumis à d'autres effets qui peuvent endommager leurs poumons pendant le travail (par exemple la poussière et les vapeurs de diesel ).

Dans les maisons

Le fait que le radon soit présent dans l'air intérieur est connu depuis au moins les années 1950 et les recherches sur ses effets sur la santé humaine ont commencé au début des années 1970. Le danger d'exposition au radon dans les habitations a été plus largement sensibilisé au public après 1984, à la suite d'un cas de Stanley Watras , un employé de la centrale nucléaire de Limerick en Pennsylvanie . M. Watras a déclenché les alarmes de rayonnement (voir compteur Geiger ) alors qu'il se rendait au travail pendant deux semaines consécutives pendant que les autorités recherchaient la source de la contamination . Ils ont été choqués de découvrir que la source était des niveaux étonnamment élevés de radon dans son sous - sol et qu'elle n'était pas liée à la centrale nucléaire. Les risques associés au fait de vivre dans sa maison ont été estimés à l'équivalent de fumer 135 paquets de cigarettes par jour.

Selon la façon dont les maisons sont construites et ventilées, le radon peut s'accumuler dans les sous-sols et les habitations. L' Union européenne recommande de prendre des mesures d'atténuation à partir de concentrations de 400  Bq /m ³ pour les maisons anciennes, et de 200 Bq/m ³ pour les nouvelles.

Le Conseil national de radioprotection et de mesure (NCRP) recommande une intervention pour toute habitation dont la concentration est supérieure à 8  pCi /L (300 Bq/m ³ ).

L' Environmental Protection Agency des États-Unis recommande des mesures pour toute maison dont la concentration est supérieure à 148 Bq/m ³ (donnée en 4  pCi /L). Selon leurs statistiques, près d'une maison sur 15 aux États-Unis a un niveau élevé de radon à l'intérieur. Le US Surgeon General et l'EPA recommandent que toutes les maisons soient testées pour le radon. Depuis 1985, des millions de maisons ont été testées pour le radon aux États-Unis

En ajoutant un vide sanitaire sous le rez-de-chaussée, qui est soumis à une ventilation forcée, le niveau de radon dans la maison peut être abaissé.

Les références

• GK Gillmore, P. Phillips, A. Denman, M Sperrin et G. Pearse, Ecotoxicologie et sécurité environnementale , 2001, 49 , 281.
• JH Lubin et JD Boice, Journal Natl. Cancer Inst. , 1997, 89 , 49. (Risques du radon intérieur)
• NM Hurley et JH Hurley, Environment International , 1986, 12 , 39. (Cancer du poumon chez les mineurs d'uranium en fonction de l'exposition au radon).

Lectures complémentaires

• Hala, J. et Navratil JD, Radioactivité, rayonnements ionisants et énergie nucléaire , Konvoj, 2003. ISBN  80-7302-053-X