PROYECTO: “Caracterización Hidrogeológica e Hidrogeoquímica

Mediciones in situ de Radón y Radio en el Balneario San Diego de los Baños.
PROYECTO: “Caracterización Hidrogeológica e Hidrogeoquímica de
Flujos que drenan la Sierra del Rosario (Pinar del Río-La
Habana) para su utilización en la Salud”.
Autores: MSc. Ing. Pablo de Jesús Cervantes González y MSc. Ing. Angela
Manchado Martín.
INFORME DE TAREA.
“Sobre las Mediciones in situ de Radón y Radio en el Balneario San Diego de los
Baños, Los Palacios, Pinar del Río”.
OBJETIVOS.
La realización de las determinaciones de Radón-222 y Radio-226 en el Balneario San
Diego de los Baños persiguen los siguientes objetivos:
• Conocer las concentraciones de los radionucléidos en el agua y aire.
• Clasificar el agua utilizada en el Balneario como radiactiva ó no.
• Conocer la Dosis Equivalente Efectiva a la que son sometidos los pacientes y el
personal profesionalmente expuesto.
• Brindar evidencias sobre los Efectos Horméticos del Radón-222.
• Aportar evidencias sobre la existencia de una relación estrecha de las aguas del
Balneario con el Corte Geológico Profundo (componente profunda).
MATERIALES Y MÉTODOS.
Modelo Geológico Descriptivo del Yacimiento de Aguas Mineromedicinales San Diego de
los Baños.
1- El yacimiento de Aguas Mineromedicinales San Diego de los Baños se desarrolla en
rocas calcáreas de la Fm. Artemisa (J3ox-K1hau). Calizas micríticas bien estratificadas,
calcilutitas, calcarenitas y algunas calciruditas. Esporádicas intercalaciones finas de
silicitas con radiolarios y argilitas margosas. En la base, con poca frecuencia,
aparecen aleurolitas y areniscas de grano fino. La potencia de esta formación puede
llegar hasta 700 m. El ángulo de inclinación varía entre 45º y 65º, con dirección del
buzamiento S-SE.
2- Este yacimiento está contenido en una zona acuífera intensamente tectonizada con
una potencia estudiada de 40 m., de forma no determinada.
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Mediciones in situ de Radón y Radio en el Balneario San Diego de los Baños.
3- La zona acuífera tectonizada que contiene al yacimiento está emplazado en la
intersección de dos fallas profundas. Una con dirección sub-longitudinal (dirección
SW-NE) con buzamiento subvertical, entre 80º y 90º, hacia el SE: la Falla Pinar y la
otra con dirección SE – NW: la Falla San Diego de los Baños. En el sistema geológico
también están presentes fallas paralelas que aportan elementos tectónicos a la
estructura del yacimiento.
4- Las rocas calcáreas de la Fm. Artemisa, a las que se asocia el yacimiento de Aguas
Mineromedicinales San Diego de los Baños, están completamente agrietadas
producto del intenso tectonismo producido por la intersección de las fallas. La zona de
intersección de las fallas constituye, simultáneamente, el reservorio, la vía secundaria
(derrame) de circulación de las aguas mineromedicinales y la zona de descarga.
5- El control geológico del yacimiento es Tectónico. Los manantiales (El Tigre, El
Templado y La Gallina) en la zona de descarga, están controlados por la Falla San
Diego (sistema de fallas secundario), son ascendentes con presión (3.4 m. de presión
hidrostática) y de fisuras del tipo de fallas o dislocaciones. Los datos llevan a pensar
que la circulación de las aguas minerales están íntimamente relacionadas con el
sistema de fracturas de la Falla Pinar, pues hacia el Oeste siguiendo la falla y frente a
la entrada del Parque Nacional La Güira fue perforado un pozo donde brotaron aguas
minerales del mismo tipo que las de San Diego. Hacia el Este, paralelo a la falla
también fueron reportados manantiales con estas características. También la Falla
Pinar juega un papel importante en el control de la fuente de calor que le dá la
temperatura a las aguas.
6- La circulación de las aguas del yacimiento tiene lugar, principalmente, en el acuífero
contenedor de las aguas mineromedicinales, sulfatadas, cálcicas, sulfuradas y otras,
que se vincula con la zona de Falla Regional Pinar que al atravesar las calizas
agrietadas y carsificadas de la Formación Artemisa de edad J3-K1ar se “derraman” por
su sistema de falla paralelo secundario, llegando a constituirse los manantiales del
Balneario y los del cauce del río en la zona de descarga natural de esta agua. Dentro
de la zona acuífera de agrietamiento del J3 ' K1, en un sistema cruzado de grietas, con
potencia de hasta 40 m.
7- Genéticamente, las Aguas Mineromedicinales del yacimiento San Diego de los Baños,
están relacionadas con la infiltración, recorrido, enriquecimiento y descarga,
conformando una estructura del tipo semiabierta.
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Mediciones in situ de Radón y Radio en el Balneario San Diego de los Baños.
8- La génesis de las aguas minerales, de acuerdo con el modelo presentado, es
meteórica, el mecanismo aproximado para su formación es el siguiente: las aguas de
lluvias se infiltran en la Sierra de la Güira, a través de los numerosos fenómenos
cársticos que allí se presentan y las grietas verticales profundas, hasta alcanzar
profundidades de 1.5-2 Km. Se calientan paulatinamente en el descenso por la
influencia del gradiente geotérmico y llegan hasta la zona anaeróbica, (escamas de
San Cayetano) donde existe abundante material carbonoso y sulfuros diseminados
entre las rocas, donde por procesos hidroquímicos de transferencia de masas, se
cargan de sulfatos que posteriormente son reducidos por las bacterias hasta
sulfhídrico (en investigaciones anteriores esto quedó establecido), este mecanismo es
lento, con tiempos largos de residencia del agua dentro del sistema. Sustenta esta
idea, entre otros datos las observaciones sobre el régimen de las aguas mineromedicinales (niveles, caudales y temperaturas), que prácticamente se mantienen
constantes ante los cambios climáticos actuales y sobre todo las lluvias.
9- Las aguas del yacimiento son del tipo de acuífero de fallas o de zona de fallas.
10- Las aguas del yacimiento San Diego de los Baños son del tipo SulfatadasBicarbonatadas- Cálcicas (Mi = 2 gL-1).
11- Las aguas del yacimiento son hipertermales (t ≥ 46 ºC).
12- Las aguas del yacimiento San Diego de los Baños son sulfurosas (SH2≥ 27 mgL-1).
13- Las aguas del yacimiento San Diego de los Baños son fluoradas (F≥ 1.98 mgL-1).
14- Las aguas del yacimiento San Diego de los Baños tienen contenidos anómalos de
sílice (Si = 35 mgL-1).
15- Las aguas del yacimiento San Diego de los Baños son neutras. (pH = 6.77).
16- El yacimiento clasifica como Agua Mineromedicinal, cálcica, sulfatada, flúorada y
sulfurada, con contenidos anómalos de sílice, de baja mineralización, y de
composición iónica sulfatada-cálcica, con reacción neutra, hipertermal, con caudales
de bombeo de unos 5.8 L/seg. y con la fórmula de la composición iónica en g/L
siguiente:
M 2.8Ca0.57 F 0.019SO4 1.78SH2 0.027
3
SO4 80
pH 7.2T 44Q 5.8
Ca77
Mediciones in situ de Radón y Radio en el Balneario San Diego de los Baños.
Características hidrogeológicas de la Sierra del Rosario.
La geología de la Sierra del Rosario, que constituye la fuente de alimentación de los
manantiales del Yacimiento San Diego de los Baños, se caracteriza por una gran
complejidad litológica y estructural, como consecuencia del desplazamiento y transporte
tectónico de rocas ocurrido durante el Eoceno Medio, Pszczolkowski, 1978. Los
sedimentos carbonatados acuíferos de la Formación Artemisa, Jurásico Superior al
Cretácico Inferior, se encuentran intercalados con sedimentos impermeables de tipo
efusivo sedimentario, ultrabásico y esquisto-arenoso-pizarroso de la Formación San
Cayetano, Jurásico Superior. Esta disposición estructural condiciona la formación de un
relieve cárstico, diferente al de la Sierra de los Órganos, donde es más típica la
morfología de mogotes.
Desde el punto de vista hidrogeológico, se pueden distinguir varios sistemas de acuíferos,
Peláez, 1990: a) Complejo Acuífero de las rocas efusivo-sedimentarias (Cretácico); b)
Complejo Acuífero asociado a las rocas ultrabásicas; c) Complejo Acuífero asociado a
materiales terrígeno-carbonatados del Paleógeno; d) Sistema Acuífero desarrolladote las
calizas del Cretácico; e)Zona de las aguas minerales y f) Complejo Acuífero asociado a
las pizarras y esquistos arcillo-arenosos (Jurásico-Cretácico). Las características de estas
unidades son las siguientes:
El complejo de rocas terrígenas de tipo efusivo-sedimentario se encuentra localizado en
la parte Norte de la Sierra del Rosario y no guarda relación hidráulica con las aguas
minerales estudiadas. En este complejo de rocas se originan cursos superficiales y
acuíferos cuyas aguas son del tipo bicarbonatadas sódicas o cálcicas sódicas con
mineralización entre 0.5 y 1 g/L. Este complejo está constituido por aleurolitas, argilitas,
lavas basálticas andesíticas, calizas y margas de la Fm. Vía Blanca y Encrucijada.
El complejo de rocas ultrabásicas está compuesto por serpentinitas, harzburgitas y otras
rocas serpentinizadas de edad Cretácico. En este complejo se originan corrientes
superficiales y acuíferos en fisuras cuyas aguas son del tipo bicarbonatadas
magnesianas con mineralización del orden de 300 mg/L. Estas rocas están distribuidas
por toda la Sierra del Rosario, aunque el macizo de mayor elevación se encuentra en la
vertiente Norte, sin conexión aparente con las aguas minerales de San Diego de los
Baños.
El complejo de rocas terrígenas carbonatadas del Paleógeno, poco permeable e
intercalado entre las calizas, constituye los parte-aguas de las cuencas hidrográficas y los
valles por donde corren los cursos de aguas superficiales de los sistemas cársticos. No
forman sistemas de acuíferos importantes.
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Mediciones in situ de Radón y Radio en el Balneario San Diego de los Baños.
El complejo de calizas del Cretácico esta representado principalmente por calizas
masivas organógenas (Fm. Guajaibón y Fm. Sierra Azul) y calizas de estratos finos (Fm.
Artemisa). También forman parte de este complejo: calcarenitas, aleurolitas y otras rocas.
Las aguas de esta unidad hidrogeológica son del tipo bicarbonatada cálcica con
mineralización que oscila entre 0.3 y 0.6 mg/L, en dependencia de las características
texturales de las rocas ó del contenido de CO2 y del tiempo de contacto entre las aguas y
las rocas calizas.
Las aguas minerales están asociadas a las rocas de la Fm. Artemisa las cuales
constituyen el drenaje profundo del carso, desarrollado por lo general, en condiciones de
confinamiento entre secuencias impermeables, Peláez, 1990.
Las secuencias de la Fm. San Cayetano del Jurásico Inferior-Medio, constituidas por
esquistos, pizarras y areniscas, forman parte de las capas impermeables de los
yacimientos de aguas minerales.
Según datos aportados por la perforación en la zona de los manantiales San Diego de los
Baños, hasta la profundidad de 344 m, profundidad máxima del pozo, están presentes las
calizas de la Fm. Artemisa, sin ser atravesadas por el mismo. Las aguas sulfatadas
cálcicas están presentes desde los 80 m, Peláez, 1990. En la Tabla No. 1 “Principales
características de los horizontes acuíferos presentes en el área” se muestran los
diferentes horizontes acuíferos de la Fm. Artemisa, el tipo de agua y la temperatura
medida por Termometría de pozo.
Los afloramientos de la Fm. Artemisa tienen su mayor expresión a lo largo de la Falla
Pinar, en la zona comprendida entre San Diego de los Baños y Soroa lo cual permite
extrapolar las condiciones hidrogeológicas determinadas en San Diego de los Baños a
toda la zona de afloramientos referida.
Consideramos que en el modelo hidrogeológico preliminar, para esta zona, las rocas
carbonatadas de la Fm. Artemisa juegan el papel de ser la zona de carga de los acuíferos
subterráneos a través del sistema cárstico asociado a ellas. Las zonas de descarga se
manifiestan en aquellos lugares donde la permeabilidad de las rocas es mayor producto
del agrietamiento y fracturación vinculado a la zona de la Falla Pinar.
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Mediciones in situ de Radón y Radio en el Balneario San Diego de los Baños.
Tabla No. 1 Principales características de los horizontes acuíferos presentes en el
área.
Horizontes acuíferos
Tipos de agua
Temperatura (ºC)
0-60 m
60-120 m
120-200 m
200-280 m
280-300 m
HCO3 -Ca
SO4-Ca
SO4-Ca
SO4-Ca
SO4-Ca
30
31
40
43
46
Como se aprecia en la Tabla anterior, existe un aumento de la temperatura del agua con
la profundidad. Esta relación directa de la temperatura con la profundidad se corrobora
con los estudios realizados por Morell, 1995 y Fagundo, 1999 en los cuales utilizaron los
geotermómetros para la determinación de la temperatura probable y profundidad
aproximada en las aguas mineromedicinales del Yacimiento San Diego de los Baños.
Ciclo del Radón en el Agua
Parece suficientemente conocido que en la etapa inicial del desarrollo de la Tierra se
produjo un calentamiento de las masas iniciales a consecuencia del calor desprendido
durante la compresión adiabática, y por la desintegración radioactiva de los elementos de
vida corta que hoy han desaparecido y los de vida larga que existían en mayores
proporciones. En este período y bajo la influencia de éste fenómeno tuvo lugar la
diferenciación geoquímica de su envoltura material. Como resultado, a la superficie
terrestre llegaban los componentes volátiles originados en la descomposición térmica de
los minerales y las sustancias de bajo punto de fusión, parte de los cuales se
condensarían en la hidrosfera y parte formarían la atmósfera primitiva, Gómez, 1994.
El manto ha sido pues el principal generador de aguas naturales, denominándose a la
solución hidratada caliente y primaria que migra a la corteza terrestre “aguas juveniles“,
es decir, aguas generadas por primera vez basándose en hidrógeno y oxígeno y que
nunca ha estado en la superficie, Duff, 1993.
Una vez constituida la hidrosfera como tal, sufrió una evolución compleja tanto en la
cantidad de agua como en la composición. Como consecuencia de la formación de la
atmósfera y de la división de la corteza terrestre se originó el ciclo del agua y, a partir de
ese momento, en la formación de las aguas subterráneas participaron las aguas saladas
de los océanos y mares y las dulces de las precipitaciones atmosféricas. En el proceso
de desarrollo geológico de los continentes, la composición de las aguas sufría y sufre
actualmente cambios considerables debido a la interacción de éstas con las rocas, los
gases, los restos orgánicos y los organismos vivos a temperaturas y presiones diferentes,
Gómez, 1994.
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Mediciones in situ de Radón y Radio en el Balneario San Diego de los Baños.
La hidrosfera es un sistema dinámico en el que el ciclo hidrológico y el ritmo de
intercambio del agua desempeñan un papel fundamental. El ciclo hidrológico abarca toda
la hidrosfera: aguas superficiales, atmosféricas y subterráneas, así como las aguas
procedentes de la biosfera y el manto. El ciclo hidrológico, por tanto, es un sistema
complejo de circulación ininterrumpida que, en continuo y en gran escala, asegura los
procesos de bombeo, destilación y transporte de agua en todas sus formas. El fenómeno
de la circulación del agua constituye una ilustración de la ley de la conservación de la
materia, agua en nuestro caso. Sin embargo, no todas las aguas participan
constantemente en el ciclo hidrológico, como ocurre en los casos de las aguas juveniles y
en la litosfera con las aguas química o físicamente ligadas a las rocas y al suelo, Gómez,
1994.
El agua líquida está ampliamente difundida en la parte superior de la corteza terrestre,
prácticamente hasta la profundidad de la temperatura crítica que, en función de la presión,
puede alcanzar los 374 ºC si el agua es pura y los 450 ºC si, como es el caso, una
solución química compleja. Si el gradiente geotérmico medio es de un grado por cada 30
m, la temperatura crítica se alcanza a los 12 Km de profundidad, salvo en las zonas de
intensa actividad volcánica donde puede disminuir hasta varios cientos de metros, Duff,
1993 y Gómez, 1994.
En forma de vapor se encuentra en las oquedades y poros del terreno, permaneciendo
en equilibrio dinámico con otros tipos de agua en las rocas, agua capilar y agua pelicular,
así como con el vapor de agua de la atmósfera. El agua en estado sólido se encuentra en
la composición de las rocas en forma de cristales e inclusiones o formando estratos y
lentes, hielos fósiles, cuya potencia puede alcanzar varias decenas de metros, Gómez,
1994.
Desde el punto de vista de las aguas subterráneas, suelen distinguirse dos tipos. El
inferior, que representa la base de las plataformas y que está integrado por rocas
metamórficas, gneis y granitos es prácticamente hidrófugo. Contiene cantidades limitadas
de agua y generalmente, en las zonas de grandes trastornos tectónicos, en la parte
destruida de la corteza de meteorización y en las zonas de fallas de las formaciones
montañosas donde es posible el movimiento ascendente de las aguas, Duff, 1993. El piso
superior, integrado por rocas sedimentarias, contiene grandes depósitos de aguas
procedentes de la infiltración de las aguas meteóricas.
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Mediciones in situ de Radón y Radio en el Balneario San Diego de los Baños.
Distribución de Radón-222 y Radio-226.
La distribución en la corteza terrestre y en los suelos de los principales isótopos del Radio
(Ra-226 en la serie del U-235 y Ra-228 en la del Th-232) se deriva fundamentalmente del
comportamiento geoquímico de los respectivos cabezas de serie, Sinitsin, 1974 y Gómez,
1994.
La posibilidad del U-238 de ser transportado en disolución a grandes distancias con
posterior formación, bajo condiciones reductoras, de depósitos secundarios, frente a la
extrema insolubilidad del Th-232, da como resultado una más amplia presencia del Ra226 en la corteza terrestre que puede llegar a ser elevada en aquellos lugares en los que
se ha producido el enriquecimiento de Uranio, Tanner, 1964.
Por otra parte, el carácter insoluble del Radio, sin posibilidad de formación de complejos
solubles, unido al hecho de ser un catión exclusivamente bivalente, facilita, tanto en
condiciones reductoras como oxidantes, su eliminación del agua. Esta fijación del Radio
se produce básicamente a través de 3 mecanismos fundamentales: adsorción sobre los
hidróxidos de Fe o Mn, fuertemente adsorbentes para metales pesados por sus grandes
áreas superficiales, adsorción sobre arcilla o materia orgánica y coprecipitación con
sulfatos de Mg y Ba y sobre todo con carbonato cálcico, Dyck, 1979.
Como consecuencia de todo ello, se produce una acumulación secundaria de Ra-226 en
función de los componentes del acuífero que depende del pH y de la fuerza iónica de la
solución que, por efecto de ión común, favorece la desorción y resolubilización del Radio.
El equilibrio entre los procesos de adsorción y desorción se alcanza rápidamente, pero el
coeficiente de partición favorece fuertemente la fase sólida, por lo que casi todo el Radio
introducido en el agua se depositará sobre las superficies de las partículas. Una mayor
capacidad de intercambio catiónico de las paredes del acuífero favorecerá la afinidad del
Radio por el estado absorbido, Gómez, 1994.
El incremento del Radio en el agua también se puede producir directamente, a través de
la interfase líquido-sólido, por el retroceso que experimenta el átomo de Radio en el
momento de su formación por desintegración del Th-230, por disolución de los sólidos del
acuífero y por mecanismo de lixiviación, según la porosidad y permeabilidad de las rocas
adyacentes al acuífero, Gómez, 1994.
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De los 23 isótopos del Radón, solamente dos de ellos se encuentran en la naturaleza en
cantidades medibles. Uno es el Rn-220, llamado Torón, que procede de la serie del Th232 y que, por su corto período de semidesintegración (55,6 seg.), es relativamente poco
importante. El otro isótopo, Rn-222 tiene un período de semidesintegración de 3,82 días.
Su distribución debería ser, en principio, directamente controlada por la distribución de
Ra-226 pero por ser un gas inerte y por la propia dinámica de su formación a partir del
Radio-226, que se desintegra emitiendo una partícula α con un fuerte retroceso del
núcleo residual de Radón, puede escapar de las redes cristalinas y emigrar a través de
los poros y fracturas de las rocas como consecuencia de la existencia de gradientes de
concentración o de flujos convectivos debidos a gradientes de presión, Dyck, 1979,
Gómez, 1994, Kristiansson, 1980 y 1982.
De todo el Rn-222 producido por desintegración del Ra-226 en los granos de las rocas, la
fracción que consigue escapar de los mismos y pasar a ocupar el volumen de poros
disponible se denomina “factor o coeficiente de emanación”, Sinitsin, 1974. Este factor
depende, por una parte, de la distribución y tamaño de los granos de mineral que
constituyen la matriz sólida de las rocas y, por otra, de su nivel de humedad, es decir, de
la fracción de poros ocupados por agua, ya que ésta, al absorber la energía de retroceso
del átomo residual de Rn-222 formado, lo frena en el poro, adquiriendo este, a partir de
ese momento, libertad para moverse a través de las rocas debido a procesos de carácter
difusivo o convectivo, Fleischer, 1979, King, 1980, Kristiansson, 1982 y 1984, Varhegyi,
1986 y Gómez, 1994.
De lo anterior se desprende que el factor de emanación para el Radón aumenta en
relación directa con el nivel de humedad del terreno, pudiendo llegar a alcanzar, en
condiciones de saturación, valores hasta 4 ó 5 veces superiores a los encontrados para
rocas secas, Tañer, 1964, Kristiansson, 1984 y Gómez, 1994.
Como consecuencia de este proceso de emanación de Radón, si no existiese salida de
éste desde los poros al exterior, se establecería un equilibrio entre la concentración de
Radio en el esqueleto de la roca y la de Radón en los poros, Fleischer, 1979 y Segovia,
1989.
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Mediciones in situ de Radón y Radio en el Balneario San Diego de los Baños.
Disolución del Radón en el agua.
La solubilidad del Radón en el agua depende del coeficiente de disolución (solubilidad)
del gas que, en este caso, disminuye con la temperatura y de la presión parcial del gas
en contacto con el líquido. Además, el Radón aportado por las rocas a la cavidad
subterránea puede disolverse en el agua por diferentes mecanismos, Gómez, 1994:
• Desintegración radiactiva del progenitor, Ra-226, que se halle disuelto en el agua.
• Directamente por retroceso del átomo de Radón procedente de la desintegración
del Ra-226 cerca de la superficie, en el límite de la interfase sólido-líquido.
• Difusión de los átomos de Radón en el agua en función de la superficie de
contacto aire-agua, del espesor de la capa de agua y del coeficiente de difusión.
• Por retroceso de los átomos de Radón a las microfisuras e imperfecciones del
cristal y posterior difusión a la superficie de los granos minerales, de donde pasan
al agua.
La contribución del mecanismo de retroceso a la disolución de Radón es función del
tamaño de las partículas y del rango del retroceso en cada tipo de roca. La energía de
retroceso del Rn-222 es de 85 KeV y el rango para rocas silicatadas y similares es de
0.036 µm, pudiendo calcularse que, para partículas de 1 µm, el 4.9 % del Radón
generado puede escapar por el mecanismo de retroceso ya citado. Es por ello que sólo
los átomos de Rn-222 formados por desintegración del Ra-226 en una fina lámina
superficial de las rocas pueden escapar a la fase acuosa. La difusión tampoco permite
justificar el alto porcentaje de Radón contenido en el agua, pues, para gases inertes en
sólidos cristalinos, es en cualquier caso un proceso muy lento, Gómez, 1994.
Una vez alcanzada la superficie de las rocas, el Rn-222 pasará a la fase acuosa por
mecanismos de difusión y transporte debido al flujo del agua, Fleischer, 1979, King, 1980,
Kristiansson, 1982 y 1984, Varhegyi, 1986 y Gómez, 1994.
Metodología de los trabajos.
Determinación de Radón-222 y Radio-226 por Track-Etch (Detectores de Estado Sólido
de Trazas Nucleares)
1- Aspectos generales.
La técnica de Track-Etch ha sido implementada metodológicamente desde 1979 por
varios investigadores en el mundo y aplicada por los autores del presente informe para la
resolución de distintas tareas geológicas, Cervantes, 1990, 1996, 1999 y defendida en
una Tesis de Maestría, Cervantes, 2001.
Los aspectos básicos de esta técnica se describen a continuación.
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Mediciones in situ de Radón y Radio en el Balneario San Diego de los Baños.
La técnica está basada en la utilización de Detectores de Estado Sólido de Trazas
Nucleares confeccionados con sustancias sensibles, únicamente, a las partículas alfa.
Utilizamos los detectores de Nitratocelulosa LR-115 Tipo II, con un área de superficie
expuesta de 1 cm2. Estos fueron colocados en portadetectores cubiertos por una
membrana discriminadora del Radón-220.
El tiempo de exposición en el campo ó en el laboratorio varió entre 3 y 21 días para la
concentración de Radón-222.
Una vez recogidos, los detectores fueron sometidos a un proceso de revelado en una
solución de NaOH al 10 % en Baño de María con temperatura de 55 ºC durante 3 horas.
Después de secados, se procedió al conteo de las trazas bajo un microscopio de luz
trasmitida con aumento 100 x.
La densidad de trazas se calculó mediante la expresión siguiente:
ρ =
∑
T
n
A *τ
Donde:
-2
-1
ρ = Densidad de trazas nucleares, T x mm x día
∑ T = Sumatoria del número de impactos (trazas) para cada campo óptico.
n = Cantidad de campos ópticos.
2
A = Área del campo óptico en mm .
τ = Tiempo de exposición del detector en días.
2- El dispositivo de medición utilizado para la determinación de Radón-222 y Radio-226
en muestras de agua fue el siguiente:
•
•
•
•
•
•
Portadetector (vaso plástico común)
Soporte del detector
Detector LR-115, Tipo II con un área de 1 cm2
Membrana discriminante de Radón-220 (Torón)
Banda elástica
Cinta adhesiva (para sellar el sistema)
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Mediciones in situ de Radón y Radio en el Balneario San Diego de los Baños.
La concentración de Rn-222 en muestras de agua se calculó por la expresión siguiente:
C Rn =
e
V
kρ
⋅ 2 BqL
− λ Rn t
Vm
⋅e
−1
− λ Rn T
Donde:
k : Coeficiente de calibración (BqL-1) / (Trazas∗mm-2.día-1)
ρ : Densidad de trazas, en Trazas∗mm-2.día-1.
V2 : Volumen del portadetector en litros (L).
Vm : Volumen de la muestra en litros (L).
t : Tiempo transcurrido entre la toma de la muestra y la medición.
T : Tiempo de exposición del detector.
La concentración de Ra-226 en muestras de agua se calculó por la expresión siguiente:
CRa =
kρ (1 − e − λ Rn t ) V2
⋅
BqL−1
− λ Rn T
e
Vm
Donde:
V2 : Volumen del portadetector en litros (L).
k , ρ , Vm, y T tienen el mismo significado que para la expresión anterior y t es el tiempo
transcurrido desde el cierre del portamuestra hasta la medición del Radio-226.
3- El procedimiento utilizado para la determinación de la concentración de Radón-222 en
suelos fue el siguiente:
-
-
Los detectores, en sus correspondientes portadetectores, fueron introducidos en
barrenos de profundidad entre 0.35 y 0.6 m y con un diámetro de 0.12 m.
Los detectores permanecieron expuestos entre 7 y 21 días en los barrenos cuya
boca se selló con una banda de caucho, un fragmento de roca apropiado y suelo
de los alrededores del barreno.
Transcurrido el tiempo de exposición del detector, se recogieron y se trasladaron
en sobres de papel confeccionados con este fin.
Se revelaron en el laboratorio y se procedió al conteo de trazas.
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Mediciones in situ de Radón y Radio en el Balneario San Diego de los Baños.
RESULTADOS.
Determinaciones de Radón-222 y Radio-226.
Los resultados obtenidos en las mediciones de la concentración de los radionucléidos
contenidos en las aguas de los manantiales del Balneario San Diego de los Baños y en el
aire, se presentan en la Tabla No. 2 (Tabla Anexa al final) y permiten asegurar su
carácter radiactivo. Las concentraciones medias son del orden de 79 141 Bq/m3 para el
Rn-222 y de 138 mBq/L para el Ra-226.
El error relativo de las determinaciones realizadas es de 7 %. Se calculó a partir de
determinaciones dobles (repetibilidad de las determinaciones).
Clasificación de las aguas.
Clasifican como radiactivas aquellas aguas con una concentración mayor que 1.85 nCiL1, según las normas internacionales.
Se concluye que:
1. Las aguas del yacimiento son radiactivas por las concentraciones de Radón-222
de 2.14 nCiL-1 determinadas.
2. La zona de descarga del yacimiento, controlado por la intersección de las fallas, se
manifiesta en los campos físicos en superficie como sigue:
-
Gamma Superficial: intensidad gamma entre 7 y 10 mcrh-1.
Gravimetría: zona de gradientes intensos de la fuerza de gravedad.
Termometría: anomalías superficiales de hasta 8 ºC.
3. La concentración promedio de Radón-222 en aire es de 1.14 nCiL-1.
4. La concentración promedio de Radio-226 en agua es de 0.004 nCiL-1
Dosis Equivalente Efectiva por exposición.
Los estudios dosimétricos tienen el objetivo de determinar las Dosis Equivalentes
Efectivas por exposición a radiaciones ionizantes provenientes del Radón-222 que
reciben los “curistas” y personal profesionalmente expuesto en la instalación balneológica.
Es de mucha utilidad conocer qué dosis pueden utilizarse en los diferentes tratamientos
con aguas radiactivas, en las distintas afecciones del ser humano y si éstas dosis se
mantienen por debajo del límite superior permisible anual.
El cálculo de la Dosis Equivalente Efectiva se fundamenta en la utilización de “Factores
de Conversión” determinados en Modelos Dosimétricos que simulan los diferentes
“órganos críticos” del cuerpo humano (Gómez, 1994 y Nasske, 1985).
13
Mediciones in situ de Radón y Radio en el Balneario San Diego de los Baños.
Estos Factores de Conversión (Nasske, 1985) son aplicados a las concentraciones de
Radón-222 determinados en agua y a la concentración de Radón-222 determinada en el
aire de la instalación balneológica, obteniendo como resultado las Dosis Equivalentes
Efectivas en cada “órgano crítico” y en el “cuerpo entero” la cual se compara con los
“Límites de Dosis Permisibles” que fijan los organismos internacionales de protección a
las radiaciones ionizantes.
En la Tabla No. 3 se presentan las Dosis Equivalentes Efectivas a las que son sometidos
los curistas en el Balneario San Diego de los Baños, considerando 90 horas de
exposición de los mismos a las radiaciones (Cervantes 1999).
Las curas más usuales con aguas radiactivas son la hidroterapia combinada con la
inhalación y la hidropínica mediante la ingestión de cantidades dosificadas de estas
aguas. Debido a esto, los cálculos de la Dosis están dirigidos a la “Dosis por Inhalación
de Radón-222”y “Dosis por Ingestión de Radón-222” (Cervantes, 1996; Cervantes, 2005,
Gómez, 1994; ICRP, 1981).
Tabla No. 3 Dosis Equivalente Efectiva para los curistas. Balneario San Diego de
los Baños.
Vía de incorporación.
Inhalación de Radón-222
Órgano crítico.
Cuerpo entero
Estómago
-1
(mSv año )
(mSv año-1)
12.0
-
Ingestión de Radón-222
0.029
0.25
Como se puede apreciar en la Tabla, las Dosis Equivalente Efectiva, a las que son
sometidos los curistas son bajas y muy inferiores a los 50 mSv año-1 que regulan las
organizaciones internacionales de protección a las radiaciones ionizantes particularmente
la ICRP (International Commission on Radiological Protection) (Cervantes, 2005).
En la Tabla No. 4 se presenta la Dosis Equivalente Efectiva a la que son sometidos los
Trabajadores del Balneario San Diego de los Baños, considerando 2000 horas de
exposición al año a las radiaciones (Manchado, 2004).
14
Mediciones in situ de Radón y Radio en el Balneario San Diego de los Baños.
Tabla No. 4 Dosis Equivalente Efectiva para el personal profesionalmente expuesto.
Balneario San Diego de los Baños.
Órgano Crítico
Cuerpo entero (Sv año-1)
0.56
Vía de incorporación
Inhalación de Radón-222
Del análisis de ésta Tabla, la Dosis Equivalente Efectiva a la que son sometidos los
trabajadores son elevadas y muy superiores a los 50 mSv año-1 que regulan las
organizaciones internacionales de protección a las radiaciones ionizantes particularmente
la ICRP (International Commission on Radiological Protection) (Cervantes, 2005).
Evidencias sobre los efectos horméticos del Radón-222.
En los tratamientos balneológicos con aguas radiactivas aprovechamos los “efectos
horméticos” del Radón-222, el cual, en concentraciones de bajos niveles produce efectos
beneficiosos en el organismo humano (Luckey, 1998; Soto, 1996; Calabrese, 1997).
Con el objetivo de presentar un análisis de la relación dosis- respuesta de algunos de los
tratamientos más usuales con Radón-222 en el Balneario San Diego de los Baños, nos
planteamos a priori, para cada afección, los signos o parámetros médicos que
manifiestan una respuesta biopositiva, que permiten una validación de cada paciente o
grupo de pacientes expuesto (ver Tabla No. 5) (Cervantes, 2005).
Las afecciones que fundamentamos, son aquellas, en las que tenemos una mayor
probabilidad de que han respondido al estímulo de la acción del Radón-222, ya que en un
agua mineromedicinal siempre tenemos presentes a otros oligoelementos y elementos
bioactivos que pueden introducir sesgo en los resultados médicos alcanzados, por tener
acciones semejantes. Un ejemplo de lo anterior es la presencia de SH2 y S, en el
balneario estudiado (Cervantes, 2005).
En la Tabla No. 6 presentamos las evidencias de los efectos horméticos del Radón-222
para el personal profesionalmente expuesto. Los trabajadores, que han sido sometidos a
chequeos médicos sistemáticos durante sus años de trabajo presentan índices de
comportamiento nulos ó muy bajos en las afecciones de elevado riesgo, al estar
expuestos continuamente a altas dosis de radiaciones ionizantes, y en las que son
inhibidas debido a la estimulación de funciones fisiológicas del organismo humano por las
radiaciones ionizantes (Tabla anexa al final).
15
Mediciones in situ de Radón y Radio en el Balneario San Diego de los Baños.
Tabla No. 5 Resultados de la validación médica de los tratamientos por posible
acción del Radón-222.
Balneario San Diego de los Baños.
Tipo de
tratamiento
Tiempo
duración
sesión
promedio
(minutos)
Tiempo
No. de
No. de
duraCasos que
Casos que
ción
reaccionaron reaccionaron
total
positivanegativa(días)
mente
mente
Afección ó
Patología
No. de
Casos
Neuropatía
epidémica
cubana
1631
Inhalación,
bebida y
baños
90
21
Más del 80
% de los
casos
3*
Asma
Bronquial
30
niños
45
21
100 % de
los casos
-
Artritis
reumatoidea
1000
Inhalación,
bebida y
baños
Inhalación,
bebida y
baños
45
21
Más del 80
% de los
casos
40 **
Criterios de
validación
- Potenciales
evocados
sensitivos
motores.
- Test de Ishihara.
- Test de
Salghreen.
- Examen
neurológico.
- Campo visual.
- Visión a color.
Ingresos
hospitalarios por
asma bronquial
- Examen físico.
- Eritrosedimentación.
- Arco articular.
Nota: * Posterior al tratamiento se comprobó que estos pacientes eran portadores de
afecciones degenerativas del SNC.
** Pacientes portadores de otras patologías asociadas.
Evidencias sobre la relación estrecha de las aguas del Balneario San Diego de los Baños
con el Corte Geológico Profundo.
En la región se encuentran ampliamente desarrolladas las rocas de la Fm. Artemisa de
edad Oxfordiano Superior-Cretácico Inferior, constituida principalmente por calizas
micríticas bien estratificadas, calcilutitas, calcarenitas y algunas calciruditas; en algunos
lugares hay también intercalaciones delgadas de silicitas con radiolarios y argilitas
margosas; en la base aparecen de modo esporádico aleurolitas y areniscas de grano fino.
Estas rocas alcanzan una potencia de 700 m y están en contacto tectónico, a través de la
Falla Pinar, con los sedimentos de la Cuenca Los Palacios constituidos por rocas de las
Formaciones San Juan y Martínez del Cretácico Superior, Capdevila del Paleoceno
Superior al Eoceno Inferior, Vía Blanca del Cretácico Superior cp-m, Apolo del Paleoceno
y Loma Candela del Eoceno Medio, entre las que se encuentran intercalaciones de lutitas,
areniscas, conglomerados polimícticos y areniscas arcósicas, con una potencia de más
de 6 000 m, Martínez, 1988 y Pszczolkowski, 1978.
16
Mediciones in situ de Radón y Radio en el Balneario San Diego de los Baños.
Fig. 1 Corte Geológico Esquemático de la Cuenca Los Palacios, Vega, 1995.
En la profundidad, según los datos geofísicos, en el borde norte de la cuenca los
sedimentos yacen sobre las rocas del Levantamiento Guaniguanico y/o Fundamento
Paleozoico. Este basamento se detecta por los datos de la información de los campos
magnético y Gravimétrico, donde aparece una cadena de mínimos de ambos campos
físicos que se correlacionan espacialmente con este contacto. Hacia el sur de la cuenca
los potentes sedimentos yacen sobre la corteza de tipo oceánica del Arco de Islas del
Cretácico ap. al Cretácico Superior al., confirmada por la presencia de máximos de los
campos magnético y Gravimétrico, patrón geofísico que también se manifiesta en el
flanco Norte del Bloque Guaniguanico, donde está presente la Corteza Oceánica del
Golfo de México del Triásico-Jurásico, Díaz Duque, 1988, Schervacova, 1975 y Vega,
1995. Ver Fig. 1.
En el contexto local, los manantiales de aguas mineromedicinales están correlacionados
espacialmente con la zona de intersección de las Fallas Pinar y San Diego de los Baños,
la primera de dirección longitudinal y de carácter regional y cristal, la segunda transversal.
Ver Fig. 2.
Las aguas mineromedicinales son captadas por perforaciones a la profundidad de 200 m
dentro de las calizas de la Fm. Artemisa, en una zona con una elevada tectonización, por
lo que se corresponden con aguas del tipo fisural. La radiactividad de estas rocas es baja
como lo corroboran los registros de Carotaje realizados en la región, así como, los
contenidos de elementos radiactivos determinados en muestras de dichas perforaciones:
15 mcrh-1, 4 ppm de Uranio, 8 ppm de Torio y 0.5 % de Potasio, respectivamente. Esta
información nos permite inferir sobre el carácter no radiactivo de la roca de caja del
yacimiento y nos brinda los indicios geológicos para suponer que los radioelementos
detectados en ellas, en concentraciones anómalas, provienen de un horizonte más
profundo, al igual que las propias aguas.
17
Mediciones in situ de Radón y Radio en el Balneario San Diego de los Baños.
Fig. 2 Esquema Tectónico-Estructural de la provincia de Pinar del Río, Díaz Duque,
1988.
Dado el importante papel que juega la Falla Pinar en la estructura geológica profunda,
realizaremos un breve análisis de su carácter, destacando primeramente que ocupa una
posición muy particular entre las estructuras disyuntivas de Cuba debido a que separa el
Bloque Guaniguanico-Los Palacios en dos: Levantamiento Guaniguanico y la Cuenca Los
Palacios, que se considera una fractura profunda de 160 Km. de longitud y de 3 000 m de
desplazamiento vertical, con su superficie escarpada inclinada hacia el sudeste. Se
considera como del tipo de rechazo horizontal y activa. Su edad puede estimarse como
no más antigua que el Eoceno Medio, Khudoley, 1971, Macgillary, 1970, Pszczolkowski,
1978. Nosotros la consideramos transcurrente izquierda y apoyamos que actualmente
está activa.
Los resultados obtenidos en las determinaciones realizadas en muestras de roca de caja
del acuífero indican una baja actividad radiactiva, corroborada por los registros de
Carotaje Gamma realizados en los pozos perforados en la región.
Esto nos permite plantear que los radionucléidos incorporados a las aguas no provienen
de las rocas carbonatadas hidrocontenedoras, sino de zonas más profundas del corte
geológico.
18
Mediciones in situ de Radón y Radio en el Balneario San Diego de los Baños.
Tomando en consideración las características geólogo-estructurales de la región y los
resultados obtenidos en el marco de esta investigación, podemos precisar los siguientes
criterios e indicios geológicos:
• Presencia de concentraciones anómalas de Radón-222 y Radio-226 en las aguas
de los manantiales.
• Carácter no radiactivo de las rocas hidrocontenedoras a la profundidad de
captación.
• Presencia en las aguas de elementos químicos característicos de las aguas de
origen profundo.
• Elevada temperatura de las aguas.
• Correlación espacial de los manantiales con la zona de intersección de una falla
regional y cristal con una falla local.
• Presencia en profundidad del basamento metamórfico Paleozoico, Era Geológica
con abundancia de Uranio-238, progenitor del Radio-226, en la historia geológica
de la Tierra.
Los anteriores criterios e indicios geológicos nos brindan la posibilidad de fundamentar la
existencia de una relación genética de las aguas mineromedicinales de la región de San
Diego de los Baños con la estructura geológica profunda en la zona de estudio.
CONCLUSIONES.
1. Las aguas mineromedicinales del Balneario San Diego de los Baños son
radiactivas.
2. La dosis Equivalente Efectiva a la que están expuestos los pacientes ó curistas
durante las terapias es menos del límite permisible (50 mSv año-1) fijado por los
organismos internacionales de Protección Radiológica.
3. La Dosis Equivalente Efectiva a la que está expuesto el personal profesional es
superior al límite permisible.
4. Los chequeos médicos realizados al personal profesionalmente expuesto
demuestran que no presentan patologías irreversibles y que existen respuestas
biopositivas a las dosis de exposición. Por lo que puede inferirse que existen
efectos horméticos del Radón-222.
5. Los criterios e indicios geológicos documentados nos permiten fundamentar la
existencia de una “relación genética de las aguas mineromedicinales de este
yacimiento con la estructura geológica profunda.
19
Mediciones in situ de Radón y Radio en el Balneario San Diego de los Baños.
RECOMENDACIONES.
1. Continuar realizando las determinaciones de Radón-222 y Radio-226 en las aguas
mineromedicinales de San Diego de los Baños, en estación de seca y lluvia.
2. Aplicar la rotación sistemática entre las áreas secas y húmedas del Balneario, del
personal profesionalmente expuesto.
3. Continuar con los chequeos médicos sistemáticos al personal profesionalmente
expuesto, documentándolo.
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21
Mediciones in situ de Radón y Radio en el Balneario San Diego de los Baños.
Tabla No. 2. Resultados de las determinaciones de Radón-222 en el Balneario San Diego de los Baños.
No
Localidad
1
San
Diego
2
San
Diego
3
San
Diego
4
San
Diego
5
San
Diego
6
San
Diego
7
San
Diego
8
San
Diego
9
10
San
Diego
San
Diego
11
San
Diego
12
San
Diego
Estación
Manantial
La Gallina
Mujeres
Manantial
La Gallina
Mujeres
Manantial
La Gallina
Hombres
Manantial
La Gallina
Hombres
Manantial
La Gallina
Hombres
Pozo
Exploración
Piscina
colectiva
Hombres
Sala
Relax
Hombres
La Gallina
Hombres
La Gallina
Mujeres
Sala
Relax
Mujeres
Piscina
Colectiva
Mujeres
Detector
Medio
Altura
Monitoreo
(m)
Toma de
Muestra
Fecha/Hora
Exposición
Fecha/Hora
Recogida
Fecha/Hora
Total
Horas
Monitoreo
V muestra
(L)
V Portadetector
(L)
Fecha
revelado
Suma
de
Trazas
No. de
Campos
ópticos
Concentración
de Rn-222
-1
-3
nCiL (Bqm )
GLL
agua
-
24/01/01
09:20
24/01/01
09:20
26/01/01
10:35
49
0.5
0.35
08/09/01
238
11
0.79 (29400)
GLL-1
agua
-
25/01/01
10:20
25/01/01
10:20
27/01/01
11:35
49
0.5
0.35
08/09/01
235
11
0.80 (29600)
G-5
agua
-
21/03/02
13:35
21/03/02
13:35
23/03/02
08:15
43
0.5
0.25
25/03/02
678
11
3.5 (129504)
G-4
agua
-
22/03/02
13:00
22/03/02
13:00
24/03/02
09:00
43
0.5
0.25
25/03/02
595
11
2.7 (99900)
G-3
agua
-
22/03/02
15:00
22/03/02
15:00
24/03/02
11:00
44
0.5
0.25
25/03/02
600
11
2.9 (107300)
XE-1
agua
-
26/01/01
12:20
26/01/01
12:20
27/01/01
08:45
20
0.5
0.25
08/09/01
183
11
0.896 (33149)
D-5
aire
1.10
-
06/09/01
18:01
11/09/01
10:16
112
-
0.33
11/06/02
985
11
1.87 (69379)
D-2
aire
1.70
-
06/09/01
18:10
11/09/01
10:50
112
-
0.33
11/06/02
384
11
0.72 (26896)
D-4
aire
1.30
-
-
0.33
11/06/02
494
11
0.944 (34920)
aire
1.30
-
11/09/01
10:20
11/09/01
10:35
112
D-3
06/09/01
18:15
06/09/01
18:15
112
-
0.33
11/06/02
383
11
0.73 (27010)
D-1
aire
1.70
-
06/09/01
18:20
11/09/01
10:20
112
-
0.33
11/06/02
415
11
0.79 (29270)
D-6
aire
1.10
-
06/09/01
18:05
11/09/01
10:40
113
-
0.33
11/06/02
938
11
1.78 (65720)
22
Mediciones in situ de Radón y Radio en el Balneario San Diego de los Baños.
Tabla No. 6 Resultados de los chequeos médicos del personal profesionalmente expuesto a la acción del
Radón-222 en el Balneario San Diego de los Baños. Cuba.
E
A
B
C
D
1
2
3
4
5-10
10-15
15-20
20-40
5.6
8.4
11.2
22.4
F
T
G
H
I
J
K
L
M
N
O
P
Q
R
S
s
n
an
se
12
1
11
0
3
0
2
0
0
0
2
0
0
0
0
1
0
9
2
7
3
0
1
1
3
0
0
1
0
0
0
0
2
3
1
2
6
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
14
3
11
0
0
0
0
3
0
1
0
0
0
0
38
7
Totales
Indicadores de
comportamiento
31
9
3
1
3
6
0
1
3
0
1
0.24
0.08
0.03
0.08
0.16
0
0.03
0.08
0
0.03
U
V
W
0
0
0
0
0
0
0
6
0
0
0
0
2
31
1
0
1
0
30
3
65
1
0
1
0
0.92
0.08
1.71
0.03
0
0.03
0
in
n
pf
#
snc
h
3
2
8
0
11
0
2
5
0
10
1
17
0
0
0
1
3
0
1
1
0
0
0
9
0
1
4
2
8
3
0
0.03
0.1
0.05
0.21
0.o8
Simbología correspondiente a la Tabla
A: Número de orden
B: Años de trabajo
C: Dosis Efectiva en Sv
D: Tamaño de la muestra.
E: Fumador (sí ó no).
F: Chequeos médicos (Anual y Semestral)
G: Anemias frecuentes
H: Asma bronquial
I: Estados gripales
J: Artritis reumatoidea
K: Neuropatías
L: Alergias
M: Intoxicaciones, problemas digestivos
N: Diabetes
O: Tuberculosis
P: Hepatitis
Q: Estados ansiosos
R: Estados depresivos
S: Desarreglos menstruales
T: Relaciones sexuales: Intensas (in), Normales (n) y Poco Frecuentes (pf)
U: Hijos: número de hijos (#), Afecciones del Sistema Nervioso Central (snc) y Hereditarias (h)
V: Cáncer
W: Muerte por cáncer
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