Para las medidas de la concentración de actividad de radón en las muestras de aguas subterráneas se ha utilizado un monitor de radón activo AlphaGUARD PQ2000PRO de Saphymo, conjuntamente con el accesorio AquaKIT, que incluye varias botellas de cristal, jeringuillas, tubos flexibles y una bomba AlphaPUMP, que el fabricante garantiza libre de fugas. Este detector fue escogido por su probada estabilidad de calibración y su respuesta rápida a grandes variaciones de concentración (Saphymo, 2000) (Kotrappa et al., 2005). Como se ha comentado en el capítulo 2, este monitor está basado en una cámara de ionización y está diseñado para medir de forma continua la concentración de actividad de radón en el aire en un rango entre 2 Bq·m-3 y 2 MBq·m-3.
El procedimiento de medida se basa en la espectrometría alfa del radón presente en el aire que, procedente del burbujeo de la muestra de agua, entra en el volumen de detección de la cámara de ionización (ver figura 6.3). Siguiendo las recomendaciones del proveedor (Instruments, 2008) el
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sistema se debe purgar antes de comenzar una medida. Inicialmente se hace pasar aire limpio por todo el sistema, botellas, detector, tubos y bomba, para finalizar cerrando el circuito de aire, y conectando un filtro de carbón activo, durante un tiempo no inferior a 15 minutos, para reducir al máximo el fondo de radón del sistema de medida. El sistema AquaKIT contiene dos botellas de cristal, una llamada de desgasificación, y una segunda botella de cristal, llamada de seguridad que están conectadas al monitor de radón mediante por un circuito/bucle de aire cerrado, como muestra la figura 6.3.
Una vez reducido el fondo del sistema de medida, se inyecta muy lentamente la muestra de agua a medir en el recipiente de desgasificación, con una jeringuilla, evitando en lo posible cualquier escape de gas de la muestra. Para el registro de las medidas, se ha elegido que el monitor AlphaGUARD trabaje en modo de flujo continuo tomando lecturas cada minuto. Se ha seleccionado que la velocidad de flujo de la bomba AlphaPUMP sea de 0.5 L/min. Después de 10 minutos de iniciado el bombeo, se desconecta la bomba y el AlphaGUARD continua registrando las concentraciones de actividad de radón durante otros 20-25 minutos. El monitor AlphaGUARD permite determinar indirectamente la actividad de radón en el agua, puesto que el radón expelido del agua se diluye en el aire del circuito cerrado preparado para tal fin, más una parte que se determina a partir del coeficiente de partición del radón que permanece diluido en la fase acuosa. En la figura 6.4 se muestran varios ejemplos de curvas obtenidas por el AlphaGUARD y tratadas con el software DataExpert proporcionado por Saphymo.
Siguiendo las instrucciones del proveedor, la concentración en agua, Cwater, en Bq/L se obtiene usando la ecuación:
0 ( ) 1000 system sample air sample water V V C k T C V C [6.1]
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donde Cwater es la concentración de radón en la muestra de agua (Bq·L-1), Cair es el valor de la concentración de actividad de radón proporcionado AlphaGUARD (Bq·m-3), C0 es la concentración inicial de radón en el sistema, Vsystem es el volumen interno del sistema de medida (mL) que según el montaje que se ha realizado es 1530 mL, y Vsample es el volumen de la muestra (mL) y, finalmente,
k(T) es un coeficiente de difusión empírico, que depende de la temperatura de la muestra a través
de la siguiente expresión (Instruments, 2008):
0.502 (º )
( ) 0.105 0.405 e
T Ck T
[6.2]
Las incertidumbres asociadas a las medidas de la concentración de actividad de radón en agua a partir de este procedimiento están influenciadas por diferentes factores: (i) el tiempo de almacenamiento, desde que se toma la muestra hasta que llega al laboratorio y se realiza la medida, (ii) el límite de detección del detector, que para el caso del AlphaGUARD en modo continuo con tiempos de muestreo de 1 min es de 80 Bq·m-3 (Schubert et al., 2006) y el límite de del procedimiento aquaKIT, que depende de los volúmenes de la muestra Vsample y del sistema Vsystem, y que mejora aumentando su cociente (Schubert et al., 2006), (iii) la influencia de la temperatura, la solubilidad del radón depende de la temperatura y, (iv) la influencia del nivel de fondo del laboratorio, si se desea realizar medidas de niveles bajos de radón en aguas (agua de mar, ríos, lagos, etc.), es necesario reducir el nivel de fondo con el filtro de carbón activo suministrado con el sistema AquaKIT. Una vez analizadas todas las causas de error en el procedimiento realizado, para obtener el resultado de la medida se decidió eliminar los 10 primeros valores a todas las muestras (los registrados durante el burbujeo) y tomar el valor medio de los siguientes datos hasta completar el tiempo de medida, que normalmente ha oscilado entre 20 y 25 min. Los errores asignados a cada medida corresponden con el obtenido al aplicar la propagación de errores a la ecuación [6.1], a partir de los errores obtenidos con el dataEXPERT para la media de radón.
Capítulo 6 – Radón en aguas subterráneas 171 0 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 0
aire system sample
water water water water water
water c V V k c
aire system sample
c
c
c
c
c
c
c
V
V
k
c
[6.3] donde aire c
y 0 C
son, respectivamente, el error de la concentración de radón en aire y el error de la concentración inicial del sistema de medida, ambos proporcionados de forma directa por AlphaGUARD;syetem
V
es el error del volumen del sistema de medida que el fabricante estima inferior al 1% del volumen del sistema para el montaje adoptado (en este trabajo se ha adoptado el valor conservador de 20 mL);sample
V