CIENCIAS NUCLEARES
Evaluación de la carga radiacional sobre pacientes y trabajadores en el balneario Elguea, Cuba
Radiological impact assessment on patients and workers at Elguea spa
Juan Tomás Zerquera, Isis María Fernández Gómez, Jorge Carrazana González, Eduardo Capote Ferrera, Gloria
Rodríguez Castro
Centro de Protección e Higiene de las Radiaciones (CPHR)
Calle 20 NO 4113 e/ 41 y 47, Playa. La Habana, Cuba
jtomas@cphr.edu.cu
RESUMEN
Los balnearios de aguas termales procedentes de capas geológicas profundas se han identificado
como escenarios típicos de exposición a radiaciones de origen natural, tanto para los pacientes
que se someten a los tratamientos como para los trabajadores de estas instalaciones, debido
a la permanencia en lugares con niveles incrementados de radiación. Por ello se realizan en
estos balnearios estudios de caracterización dirigidos a evaluar el impacto radiológico que producen
sobre estas categorías poblacionales. El balneario de Elguea, ubicado en la costa norte
de Villa Clara, está equipado para brindar servicios que emplean las aguas termales y los lodos
en la zona del balneario. Las aguas de este balneario contienen niveles significativos de radón.
En este trabajo se presentan las estimaciones de dosis realizadas a partir de la caracterización
radiológica del balneario y su entorno, tanto para los trabajadores como para los pacientes que
reciben tratamientos. Los valores de dosis estimados se encontraron en el intervalo de 1,01 a
180 μSv/año para los trabajadores, que resultó ser el grupo más irradiado, y no indicaron la necesidad
de adoptar medidas o regulaciones especiales de protección.
Palabras claves: balneología, fluidos geotérmicos, radiactividad natural, radón, Cuba, dosis equivalentes, tasas de dosis, materiales ambientales, datos experimental
ABSTRACT
The use of hot spring waters from deep geologic layers in spas has been identifi ed as typical scenarios
of exposure to natural radiation. These scenarios can affect the patients under treatment, as
well as the workers of these facilities. Therefore, characterization studies are being undertaken in
these spas in order to evaluate the radiological impact they produce on these categories of population.
The Elguea Spa, located on the northern coast of Villa Clara, Cuba, is equipped to provide
services by using hot spring waters and mud existing in the zone of the spa. Its waters contain significant levels of radon. Present paper shows the dose estimates made from the radiological characterization
of the spa and its surroundings, both for workers and the patients receiving treatment.
The dose values are in the range of 1,01 to 180 μSv/year for workers, the most irradiated group,
and these results suggest that there is no need for special protection measures or regulations.
Key words: balneology, geothermal fluids, natural radioactivity, radon, Cuba, dose equivalents, dose rates, environmental materials, experimental data
Introducción
La problemática de la exposición no controlada
a las fuentes naturales de radiación por motivos
de trabajo y de tratamientos de salud es hoy en
día objeto de debate entre especialistas y reguladores.
Por cuanto, aún cuando las dosis de radiación
asociadas pueden llegar a ser significativamente
superiores a las que se reciben durante la
realización de actividades en las que típicamente
la exposición a las radiaciones es objeto de control,
generalmente las actividades relacionadas
con el manejo y exposición a los materiales contentivos
de radionúclidos de origen natural no se
han considerado como prácticas desde el punto
de vista regulador. Algunos países han adelantado
normativas y criterios relativos a la exposición
a estas fuentes [1], pero hoy, aún es un tema no
agotado. Por ello en numerosos países se desarrollan
trabajos para identificar sus escenarios de exposición a la radiación natural, entre los cuales
se encuentran los de exposición al radón, torón y
radiación gamma en balnearios.
En Cuba se han identificado cinco actividades
que pudieran estar asociadas a niveles significativos
de las dosis de radiación, por lo que
se han establecido controles reguladores sobre
estas en los sanatorios de aguas termales. Los
balnearios de aguas termales procedentes de
capas geológicas profundas son escenarios típicos
de exposición a radiaciones de origen natural.
De manera general estos escenarios afectan
tanto a los pacientes que se someten a los tratamientos,
y que pueden estar en contacto directo
con los materiales portadores de los radionúclidos,
como a los trabajadores, cuya permanencia
en los espacios con niveles incrementados de
radiación es mucho mayor que la de los pacientes.
Por ello, es común que se realicen en estos
balnearios estudios de caracterización dirigidos
a evaluar el impacto radiológico que estos escenarios
producen sobre estas categorías poblacionales.
Estudios de este tipo se han realizado
en diversas partes del mundo [2-6], así como en
Cuba [7] para determinar el contenido de radionúclidos
en las aguas y los lodos utilizados con
fines terapéuticos. En este caso se estudió el
balneario Elguea, ubicado en la costa norte de la
provincia de Villa Clara, considerado uno de los
más importantes de América Latina. Las aguas
de este balneario son ricas en sales de cloro, sodio,
bromo, sulfuros, y además contienen radón.
Estas aguas se usan para diferentes tratamientos
terapéuticos como relajación, revitalización,
tratamientos antiestrés, contra la obesidad, para
problemas en los sistemas de locomoción, respiratorio,
circulatorio y neurológicos. Con este
fin, el balneario está equipado, entre otras facilidades,
con tres piscinas de natación, bañeras
individuales con motores para masajes, sauna,
hidroterapia y terapia de barro. Todos estos servicios emplean, de una forma u otra, las aguas y lodos termales del balneario.
Con la finalidad de realizar la caracterización
radiológica del sitio y las actividades que en él
se desarrollan, se realizaron mediciones de tasas
de dosis gamma ambiental de la zona del
balneario, y se estimaron niveles de dosis que
reciben los trabajadores y pacientes bajo tratamiento
en las diferentes áreas de trabajo y de tratamiento. El trabajo resume los resultados de este estudio.
Materiales y Métodos
Los escenarios identificados como de posibles exposiciones significativas se conformaron a partir de las situaciones de exposición que se podían presentar en la instalación y que se resumen en la siguiente tabla1.
Para evaluar las tasas de dosis gamma en los
diferentes espacios se utilizaron dosímetros termoluminiscentes
de LiF (Mg, Cu, P), los cuales se colocaron
por períodos trimestrales en los locales de
estudio y se evaluaron posteriormente en el Laboratorio
de Dosimetría Externa (LDE) del CPHR. Estas
mediciones se complementaron con mediciones
de los niveles de radiación gamma en los espacios
abiertos de la instalación mediante espectrometría
gamma in situ, utilizando un espectrómetro gamma
de germanio de alta pureza portátil para mediciones
de campo. Estas mediciones directas en el lugar,
permitieron no solo complementar la información
sobre la tasa de dosis gamma, sino además,
identificar los radionúclidos involucrados. Al mismo
tiempo, para evaluar las dosis por la inhalación de
radón, se realizaron mediciones de las concentraciones
de radón en espacios interiores mediante
mediciones directas, usando un sistema de filtrado
y medición simultáneos SARAD RM2000. Estas
mediciones se complementaron con la colocación
de detectores pasivos de radón por períodos prolongados
de tiempo (tres meses) para promediar
las posibles fluctuaciones que pudieran existir en
las concentraciones de radón. Por último, para la
caracterización radiológica de los lodos y las aguas utilizados en los tratamientos, se tomaron muestras
de las diferentes fuentes de lodos y se trasladaron
al Laboratorio de Vigilancia Radiológica Ambiental
del CPHR, para hacer las determinaciones de los
contenidos de radionúclidos mediante espectrometría
gamma de alta resolución con el uso de un detector
de germanio de alta pureza.
Una vez obtenidos los datos de la caracterización
radiológica de los escenarios estudiados, las
dosis se estimaron en cada situación de exposición
de acuerdo con los siguientes métodos:
Para la situación de exposición No. 1 “Permanencia en los locales de la instalación”, se asumieron escenarios conservadores de permanencia de 192 horas mensuales para los trabajadores y de 20 horas por estancia de una semana en tratamiento para los pacientes. Como valor de tasa de dosis para el cálculo, se tomó el máximo valor medido en los locales de la instalación. La dosis se estimó de acuerdo con la expresión :
donde E es la dosis efectiva integrada por irradiación
externa (μSv); es la tasa de dosis máxima
medida en los locales de la instalación (μSv/h); t
es el tiempo de integración de las dosis, un año de
trabajo o una temporada de tratamientos de un paciente
(en h).
En el escenario No. 2 “Inhalación de radón”, se asumieron las mismas permanencias que en el escenario 1. Para estimar las dosis se utilizó el mayor valor de concentración de radón determinado en los locales estudiados. La dosis se estimó de acuerdo con la expresión:
donde E es la dosis efectiva comprometida por inhalación
de radón (μSv); es la concentración
de radón en aire (Bq/
);
es el coeficiente de
conversión a dosis efectiva comprometida debida a
la inhalación de radón según el modelo propuesto
por UNSCEAR [6], igual a 9 x
μSv/h/Bq/
; t es
el tiempo de permanencia en los locales con presencia
de radón (h). El valor 0,4 en la expresión
es el valor por defecto del factor de equilibrio del
radón y sus hijos para permanencia en interiores
recomendado por UNSCEAR [6].
La estimación de las dosis para el escenario No. 3 “Tratamiento con lodos termales” se realizó, utilizando la información suministrada por el personal de la instalación, según los tratamientos pueden ser hasta 9 sesiones de aplicación de lodos de 30 minutos cada una. En la estimación se tomaron los valores máximos de concentración de Ra-226 y K-40 que se obtuvieron en las determinaciones gamma espectrométricas hechas a las muestras de lodos recogidas. No se consideró el aporte de los radionúclidos de la serie del Th-232 que aparecieron en el estudio, ya que aparecen en concentraciones inferiores en 20 veces a las de los radionúclidos de la serie del U-238. Para estimar las dosis en piel debidas al Ra-226, se asumió que las concentraciones de este radionúclido y sus hijos en el segmento Ra-226–Po-210 se encontraban en estado de equilibrio secular, estimación que simplifica y maximiza las estimaciones. La dosis se estimó de acuerdo con la expresión:
donde E es la dosis efectiva en piel por irradiación
desde el material depositado sobre ella (μSv);
es la actividad superficial de los radionúclidos
considerados depositada junto con los lodos
(Bq/
);
es la tasa de dosis efectiva por unidad
de contaminación superficial (μSv/h/Bq/
),
cuyos valores se tomaron de [8]; t es el tiempo de
integración de las dosis (h). Las mismas consideraciones
en relación con los radionúclidos se hicieron
para el escenario No. 4 “Manipulación de lodos”.
Para los tiempos de manipulación se tomó un valor
de 50 minutos por día, que considera tanto la
manipulación durante la preparación previa de los
lodos como la que se realiza durante su aplicación.
Todo esto para 12 días por mes de trabajo de cada
trabajador, pues la rotación de los trabajadores en
esa área es de una semana de trabajo, alternando
con una de descanso. Un caso particular es el de
la persona que recoge y acondiciona los lodos en
las fuentes diariamente, y para el cual se asumió
un tiempo de manipulación al mes de 24 horas. La
expresión de cálculo es similar a la utilizada para el
escenario No. 4.
Por último, en el escenario No. 5 “Inmersión en aguas termales” se utilizó para las estimaciones siguiendo los protocolos establecidos para los tratamientos en la instalación, un tiempo de inmersión de 5 minutos iniciales, continuando con incrementos de 5 minutos hasta una inmersión final de 30 minutos, lo que equivale a una permanencia total de 1,75 horas por tratamiento completo. La concentración de radionúclidos en agua utilizada fue la determinada por mediciones gamma espectrométricas de las muestras de agua, asumiendo de nuevo el segmento Ra-226–Po-210 en equilibrio secular para evaluar las dosis. La dosis se estimó de acuerdo con la expresión:
donde E es la dosis efectiva en piel por inmersión
en el agua (μSv); es la concentración de radionúclidos
en el agua (Bq/
);
es la tasa
de dosis efectiva por inmersión unidad de concentración
en agua (μSv/h/Bq/
), cuyos valores se
tomaron de [9]; t es el tiempo de integración de las
dosis (h).
Una vez estimadas las dosis para cada escenario y para cada grupo involucrado, se sumaron las contribuciones de cada escenario a cada grupo de personas (pacientes o trabajadores), asumiendo conservadoramente que la persona más irradiada de cada grupo es aquella que recibe todas las dosis de los escenarios posibles correspondientes a cada grupo (trabajadores y pacientes).
Resultados y discusión
Los resultados obtenidos a partir de las mediciones realizadas se resumen en las tablas 2 y 3. Los resultados de las mediciones de las concentraciones de radionúclidos, tanto en los lodos como en las aguas termales, se compararon con los resultados reportados por otros autores según muestran las tablas 4 y 5. Para los lodos como se aprecia en la tabla 4, en el caso del Ra-226 y el Pb-210, los valores resultan más elevados que los reportados en otros estudios, lo cual está en correspondencia con la peculiaridad del balneario Elguea, donde las aguas procedentes de las capas profundas emergen en el sitio, arrastrando elevados niveles de Ra-226 y Rn-222 disueltos, los que se mezclan con los suelos y materia orgánica del lugar y producen estos lodos, que a su vez contienen bajos niveles de K-40, como se aprecia en la comparación. Las determinaciones en aguas, que se observan en la tabla 5, muestran una buena correspondencia con los resultados del estudio en Italia, mientras que para el caso de España se concluyó que los niveles del balneario estudiado son bajos en comparación con otros balnearios de ese país, en hasta dosórdenes de magnitud.
Con los resultados de las mediciones se realizaron las estimaciones de dosis de acuerdo, en cada escenario, con la metodología antes descrita. Los resultados de las estimaciones de dosis se muestran en las tablas 6 y 7 para los trabajadores y los pacientes respectivamente. Como se aprecia en el caso de los trabajadores, la permanencia en los locales de la instalación (54%) y la inhalación de radón (45%) son las vías de exposición que más aportan a las dosis. No obstante, ser el grupo más expuesto, lo cual era de esperar debido a su mayor permanencia en la instalación, las dosis no resultan ser significativas, representando apenas un 20% de incremento sobre el valor de dosis de 1,1± 0,3 mSv/año, estimado como representativo de las dosis que recibe la población cubana como consecuencia de las fuentes ambientales de radiación [10]. En el caso especial del radón, es importante la influencia en este valor relativamente bajo de las altas tasas de ventilación que caracterizan a las instalación estudiada, por lo que se recomienda a la administración del lugar dar el seguimiento necesario para mantener las tasas de ventilación en el valor más alto posible, mediante un uso adecuado y mantenimiento de las ventanas de los locales.
Para el caso de los pacientes las dosis son
prácticamente irrelevantes (0,3% del valor representativo
de la población cubana), motivado
fundamentalmente por la poca permanencia de
estos en la instalación, donde acuden únicamente
a recibir los tratamientos, ya que el área de
alojamiento se encuentra a una distancia prudencial
de las áreas de tratamiento (150–400 m) y
no presenta niveles de radiación por encima del fondo natural.
Conclusiones
Con la finalidad de hacer la evaluación de las
dosis en un escenario típico de exposición a la
radiación natural, se realizó la caracterización radiológica
del balneario Elguea, ubicado en la costa
norte de Villa Clara. Las mediciones realizadas
evidenciaron la presencia predominante de radionúclidos
de la serie del uranio, con concentraciones
importantes de Ra-226 y Rn-222 en los lodos
y las aguas utilizadas en los tratamientos. Estos
resultados se encuentran en el intervalo de valores reportados por otros autores. A partir de la caracterización
radiológica realizada se estimaron
las dosis tanto para los trabajadores que aplican
los tratamientos como para los pacientes que los
reciben en los diferentes escenarios de exposición
a las radiaciones identificados. Los valores
de dosis estimados se encontraron en el intervalo
de 1,01 a 180 μSv/año para los trabajadores
y de 0,46 a 1,7 μSv por tratamiento completo a
los pacientes. Los valores obtenidos, aún para
los trabajadores que resultaron ser el grupo más
irradiado, no indican la necesidad de adoptar medidas
o regulaciones especiales de protección.
Referencias
1. EUROPEAN COMMISSION. Radiation Protection 88. Recommendations
for the implementation of title VII of the
European Basic Safety Standards Directive concerning significant increased in exposure due to natural radiation sources. European Commission, 1997.
2. PALOMARES LÓPEZ J, POZUELO CUERVO M. Análisis de la Radiactividad en aguas de los Balnearios de Alhama de Granada. Anal. Real Acad. Nac. Farm. 2002; 68: 373-
380.
3. DORETTI L, et. al. Natural Radionuclides in the Muds and Waters Used in Thermal Therapy in Abano Terme, Italy. Radiat Protect Dosimetry. 1992; 45 (1/4): 175-178.
4. TATEO F, et. al. The in-vitro percutaneous migration of chemical elements from a thermal mud for healing use. Appl Clay Science. 2009; 44(1-2): 83-94.
5. EL-ARABI AM, et al. Gamma-ray measurements of natural radioactivity in sedimetary rocks from Egypt. Nucl Sci and Tech. 2006; 17(2): 123-128.
6. UNITED NATIONS SCIENTIFIC COMMITTEE ON THE
EFFECTS OF ATOMIC RADIATION. Sources and Effects of Ionising Radiation. UNSCEAR 2000 Report to the General Assembly. New York: UNSCEAR, 2000.
7. DÍAZ RIZO O, et. al. Levels of radioactivity and historical
heavy metal enrichment in healing mud profi les from San
Diego River, Cuba. Proceedings of the XIII Workshop on
Nuclear Physics and VII International Symposium on Nuclear
and Related Techniques. WONP-NURT’2011. Havana, Cuba. 2011.
8. DELACROIX D, GUERRE JP, et. al. Radionuclide and Radiation
Protection Data Handbook 2002. Radiat Prot Dosimetry. 2002; 98(1): 1-168.
9. ECKERMAN KF, RYMAN JC. External Exposure to Radionuclides
in Air, Water and Soil. Federal Guidance Report No. 12. Washington, DC: US Environmental Protection Agency, 1993.
10. TOMÁS J, PRENDES M, et. al. Distribution of doses received
by Cuban population due to environmental sources of radioactivity. Radiat Protect Dosimetry. 2007; 123(1): 118-
121.
Recibido: 25 de enero de 2011
Aceptado: 28 de abril de 2011