Variabilidad de la concentración de radón-222 como gas trazador de procesos geodinámicos en ambientes subterráneos

Abstract

En la presente Tesis Doctoral se ha realizado un estudio centrado en el radón (222Rn) como gas trazador de diferentes procesos geodinámicos en ambientes subterráneos. Se han muestreado y analizado 8 cavidades subterráneas diferentes (Castañar de Ibor, Altamira, El Sidrón, El Pindal, Rull, Ardales, Ojo Guareña y la cueva Pintada de Gáldar) aunque son mayoría los resultados obtenidos en los estudios realizados en la cueva de Castañar de Ibor (Cáceres). Este enclave subterráneo es idóneo para el seguimiento del gas radón ya que presenta las mayores concentraciones de radón descritas hasta la fecha en España (> 30 kBq/m3), así como una marcada estacionalidad. El periodo de estudio se ha centrado entre los años 2011 a 2013, aunque se incluyen series de datos obtenidos hasta 2015. El radón se caracteriza por ser un isótopo radiactivo perteneciente a los gases nobles con reactividad nula. Tales características intrínsecas le otorgan el potencial de gas trazador al no verse influenciado por acciones de naturaleza biológica, siendo de gran utilidad en el análisis de los flujos de intercambio de gases entre los 3 subsistemas (atmósfera exterior-suelo-cavidad subterránea) que constituyen el soporte de los ecosistemas kársticos. A lo largo de la Tesis se han analizado en detalle los factores que favorecen la acumulación de radón en el suelo y en las cavidades, entre los que destacan: 1) la lixiviación de elementos radiactivos desde la roca encajante al interior de la cavidad por acción de las aguas meteóricas, 2) la relación de densidades del aire de la atmósfera subterránea y la externa, y 3) las variaciones de humedad y fenómenos de condensación que experimentan el suelo externo y el sistema poroso de la superficie de las rocas del interior de la cueva que provocan el aislamiento de las cavidad subterráneas. Además, se han analizado los procesos asociados a la desgasificación (difusión versus advección) mediante el uso de series temporales y mapas espacio-temporales analizando variables termohigrométricas y concentraciones de CO2 en los 3 subsistemas (atmósfera exterior-suelo-cavidad). Asimismo, se incluye un estudio acerca del comportamiento de las cavidades subterráneas como sumideros de metano (CH4) asociado a un alto grado de ionización del aire subterráneo en todas las cavidades muestreadas y su posible relación con la acumulación de gas radón en dichos ambientes subterráneos. Finalmente, en la cueva de Castañar de Ibor, se ha llevado un exhaustivo control y seguimiento de la concentración de radón y su evolución espacial y temporal con el fin de determinar las dosis totales efectivas que están recibiendo los trabajadores (guías e investigadores) y visitantes ocasionales (turistas), detectando así posibles desviaciones de los valores de referencia que no se ajusten a las recomendaciones y legislación en la materia. Como resultado se han determinado los tiempos máximos, dosis efectivas recibidas y recorridos óptimos en la cueva en cada momento del año.