Il radon dell’Etna: precursore sismo-vulcanico e gas cancerogeno

Il radon (Rn) è stato occasionalmente indicato come potenziale precursore di terremoti ed eruzioni vulcaniche, nonché come gas cancerogeno pericoloso per la salute umana. Il vulcano Etna, un laboratorio naturale a cielo aperto, si presta bene per verificare quanto c’è di vero sull’argomento: nel corso degli ultimi cinquant’anni gli studi sul Rn su uno dei vulcani più attivi al mondo, si sono focalizzati sulle correlazioni tra il Rn e l’attività sismica e vulcanica. I risultati sono contenuti nello studio: “Radon on Mt. Etna (Italy): a useful tracer of geodynamic processes and a potential health hazard to populations“, recentemente pubblicato sulla rivista Frontiers in Earth Science.

Il Rn è un gas nobile, naturale e radioattivo, inodore, incolore ed insapore, otto volte più pesante dell’aria, che ha origine dal decadimento dell’uranio presente nelle rocce.  Da molti anni, in tutto il mondo, si cerca di utilizzare il Rn come precursore di fenomeni naturali come terremoti ed eruzioni vulcaniche. Recentemente, però, gli scienziati hanno accertato anche i suoi effetti negativi sulla salute umana prodotti da alte concentrazioni all’interno di abitazioni; infatti, questo gas è stato classificato nel Gruppo 1 delle sostanze cancerogene dall’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS), poiché la prolungata esposizione in ambienti inquinati dal Rn aumenta il rischio di contrarre il cancro ai polmoni.

Il Rn rivela le tendenze evolutive nella sorgente magmatica che alimenta l’Etna. L’analisi periodica del contenuto di Rn emesso dall’Etna aiuta a monitorare i possibili cambiamenti a lungo termine nei processi fisici e chimici che interessano la sorgente profonda del magma che alimenta il vulcano. Ciò aiuta a comprendere i processi di degassamento che si verificano all’interno dei condotti del vulcano poco prima delle eruzioni.

Il Rn emesso dai crateri sommitali dell’Etna (punto 1 in fig. 2) contribuisce a formare il pennacchio ben visibile fino ad elevate quote sopra la cima del vulcano; questo gas proviene dal degassamento del magma che risiede nella camera magmatica superficiale e nei condotti soprastanti. Elevate concentrazioni di Rn nell’aria si trovano lungo i bordi dei crateri. Ciò produce un potenziale, seppur limitato, rischio per la salute delle persone che frequentano assiduamente quelle zone e vi sostano a lungo, come scienziati e guide vulcanologiche. Sostanzialmente nessun problema, invece, per i turisti che visitano occasionalmente la cima del vulcano, a circa 3340 metri di quota sul mare.

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Figura 1 – Orlo nord-occidentale della Bocca Nuova, Etna. Lo stazionamento delle persone in posizione sottovento ed in prossimità dell’orlo craterico è fortemente sconsigliato, per evitare di inalare i gas magmatici emessi dalla bocca, incluso  il radon. Fotografia di Marco Neri.

Allontanandosi dall’area sommitale, il degassamento avviene in forma diffusa attraverso i pori e le fessure delle rocce (punto 2 in fig. 2). Attorno a 2900 metri di quota, il gas magmatico carico di Rn raggiunge la superficie principalmente mediante fratture che intercettano in profondità i condotti di risalita del magma, generando spesso un’intensa attività fumarolica. In quei casi, infatti, l’acqua della falda acquifera contenuta nelle rocce può riscaldarsi fino a raggiungere il punto di ebollizione e vaporizzare, innescando la rapida risalita del vapore acqueo e di altri gas, principalmente CO2, che trasportano il Rn. Monitorando questi gas si è compreso che la loro variazione nel tempo può essere utilizzata come precursore di attività vulcaniche, soprattutto esplosive, che frequentemente avvengono dalle bocche sommitali dell’Etna.

Il Rn nelle acque sotterranee etnee (punto 3 in fig. 2) è generalmente presente in quantità modeste e ciò potrebbe sembrare in contrasto con l’alto contenuto di uranio tipico delle rocce vulcaniche che costituiscono l’acquifero etneo. Il fenomeno è probabilmente legato al termalismo che caratterizza le acque di falda etnee, nonché alla correlazione inversa che esiste tra la solubilità del Rn e la temperatura dell’acqua: infatti, più è alta la temperatura dell’acqua, meno il Rn è solubile nel liquido. Il Rn, quindi, abbandona le acque di falda migrando nelle rocce circostanti.

Per quanto riguarda la relazione con l’attività sismica, il monitoraggio del gas Rn nei suoli etnei in stazioni di misura situate in prossimità di faglie attive può evidenziare variazioni “anomale” che anticipano l’attività tettonica di tali faglie da poche settimane a poche ore, anche se con grandi incertezze. Tuttavia, le misure di Rn nel suolo sono estremamente utili per identificare l’ubicazione di faglie sepolte, poiché il rilascio di Rn aumenta sensibilmente in prossimità delle zone di maggiore fratturazione. L’applicazione sistematica delle misure di Rn nel suolo potrebbe, quindi, rivelarsi molto utile nella stesura di carte geologiche di luoghi in cui mancano evidenze superficiali di strutture tettoniche attive (punto 4 in fig. 2).

Il monitoraggio del Rn indoor nell’area dell’Etna ha individuato alcune abitazioni caratterizzate da accumuli di Rn ben al di sopra dei limiti fissati dagli organi preposti alla salvaguardia della salute pubblica (punti 5 e 6 in fig. 2).

I livelli di Rn indoor più elevati sono stati riscontrati negli edifici situati più vicino alle faglie: in prospettiva futura, sarebbe quindi utile effettuare misure preliminari di degassamento del Rn dal suolo, in particolare sui fianchi est e sud del vulcano, sia a larga scala (studi generali di pianificazione territoriale) che scala più dettagliata (singole abitazioni o edifici destinati a costante frequentazione: ospedali, scuole, uffici, ecc.). La riduzione del rischio sanitario può essere ottenuta attraverso l’attuazione di adeguate tecniche costruttive degli edifici, quali ventilazione forzata dei locali, vespai per l’aerazione delle fondazioni, posa di rivestimenti anti Rn e sigillatura di fessure.

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Figura 2 – Modello delle sorgenti di radon nella regione etnea, meccanismi di trasporto e rilascio in superficie e potenziale accumulo indoor nelle abitazioni. SEC = Cratere di Sud-Est; BN = Bocca Nuova; VOR = Voragine; NEC = Cratere di Nord-Est.  Modificato da Giammanco et al., 2023 (https://doi.org/10.3389/feart.2023.1176051).

Giammanco S, Bonfanti P and Neri M (2023) Radon on Mt. Etna (Italy): a useful tracer of geodynamic processes and a potential health hazard to populations. Front. Earth Sci. 11:1176051. doi: 10.3389/feart.2023.1176051