Determinación de radiactividad en agua: instrumentación. Origen de la radiactividad en el agua

El agua de consumo puede contener radionucleidos de origen natural y, en casos excepcionales, artificial. Su control se basa en índices de actividad global (alfa total y beta resto), que actúan como valores de cribado de la dosis indicativa, y en la medida del radón y del tritio. La unidad de actividad es el becquerel (Bq): una desintegración por segundo.

1. Origen de la radiactividad en el agua

1.1. Radiactividad natural

• En la Tierra existen radionucleidos primordiales, presentes desde la formación del planeta y aún no extinguidos por tener semividas comparables a la edad de la Tierra; también se generan otros constantemente (los más importantes, los cosmogénicos), aunque con poca incidencia en la salud.

• Para la salud son importantes el potasio-40, que decae a un elemento estable en un solo paso, y las tres cadenas radiactivas del uranio-238, uranio-235 y torio-232, que llegan a un elemento estable tras una serie de descendientes radiactivos (entre ellos radio, radón, polonio y plomo).

• Todas las rocas son radiactivas. Presentan mayor actividad las rocas ígneas (granitos) y volcánicas, los suelos derivados de su meteorización (arcillas) y su metamorfismo (pizarras).

• A partir del subsuelo, estos elementos pasan a las aguas subterráneas; su concentración varía con la composición de las rocas, los tiempos de transferencia y contacto y la profundidad. Las aguas de acuíferos de rocas cristalinas (ígneas) son las de mayores concentraciones.

• Los núcleos radiactivos del agua son de origen natural en la inmensa mayoría de los casos y se deben a las sales minerales disueltas de las rocas con que ha estado en contacto. La actividad beta de las aguas se debe mayoritariamente al ⁴⁰K natural.

1.2. El radón

El radón (Rn-222) es un gas noble de origen natural que procede de la desintegración del radio de rocas y suelo dentro de la cadena del uranio. Es hidrosoluble, por lo que se disuelve bien en las aguas que fluyen por el interior del terreno; en las aguas superficiales, en cambio, se libera y sus concentraciones son anecdóticas. El riesgo del radón en el agua se produce tanto por ingestión del gas disuelto como, sobre todo, por inhalación del radón liberado y de sus descendientes; la IARC lo declaró carcinógeno humano del grupo 1 en 1988.

1.3. Radiactividad artificial

Son núcleos que no existen en la naturaleza y se generan en la actividad industrial, fundamentalmente en la producción de electricidad por fisión nuclear; podrían llegar a una captación por accidente u otra circunstancia. El tritio (³H) se incluye como parámetro porque un nivel elevado se considera indicador de posible presencia de radionucleidos artificiales.

2. Parámetros y valores en el agua de consumo (RD 3/2023)

• Dosis indicativa: dosis efectiva comprometida por un año de ingesta debida a todos los radionucleidos detectados, naturales o artificiales, excluidos el tritio, el potasio-40, el radón y sus descendientes de vida corta.

• Estrategia de cribado: si alfa total ≤ 0,1 Bq/L y beta resto (beta total excluido el ⁴⁰K) ≤ 1,0 Bq/L, se puede considerar que la DI es ≤ 0,1 mSv/año, y si además el tritio es inferior a 100 Bq/L no se requieren más investigaciones. Si se superan, se analizan radionucleidos específicos (primero los naturales; los artificiales si aquellos no justifican la actividad, o si el tritio supera 100 Bq/L) y se calcula la DI.

• Radón: se controla cuando el origen del agua es total o parcialmente subterráneo y la caracterización indica que puede superar 500 Bq/L, o si la masa de agua no está caracterizada. Se consideran justificadas las medidas correctoras, sin otra consideración, por encima de 1000 Bq/L.

• Tritio: se determina en aguas de origen superficial cuya captación pueda estar afectada por una fuente antropogénica, según la información del Consejo de Seguridad Nuclear (CSN).

• Los límites de detección se calculan según la norma UNE-EN ISO 11929, y las incertidumbres se expresan como típicas combinadas o expandidas (factor 1,96).

3. Instrumentación

3.1. Contador proporcional de flujo de gas

Es el equipo de referencia para los índices de actividad beta total y beta resto (y también puede medir alfa total). El procedimiento del CSN (publicado como normas UNE) es aplicable a todo tipo de aguas:

• Fundamento: concentración por evaporación de la muestra, depósito del residuo en una plancheta y medida con el contador proporcional; para la beta resto, además, determinación del potasio por una técnica analítica adecuada y resta de la contribución del ⁴⁰K (factor de conversión de 0,02769 Bq por mg de K).

• Mide emisores beta con energía máxima superior a 0,1 MeV y no volátiles en las condiciones del análisis.

• Volumen de muestra: se estima a partir del residuo seco o de la conductividad (en este caso, sin acidular la muestra).

• Residuo: evaporación total y secado a 180 °C (± 2 °C) hasta peso constante (diferencia ≤ 0,5 mg entre dos pesadas); puede calcinarse a 450 °C para convertir los nitratos higroscópicos en óxidos. La muestra se guarda en desecador, porque la humedad modifica la autoabsorción. El espesor másico contemplado va de 0 a 25 mg/cm².

• Patrón: ⁹⁰Sr en equilibrio con ⁹⁰Y (el ¹³⁷Cs se descartó por su volatilidad a unos 450 °C).

• Curva de autoabsorción (con sales como carbonato, sulfato o nitrato sódico), fondo (cuentas no debidas a la muestra ni a los reactivos), blanco (muestra preparada con agua desionizada o destilada) y corrección del spill-over (fracción de partículas alfa contadas como beta).

• La actividad mínima detectable (AMD) depende de la cantidad de muestra, del equipo, del blanco y del tiempo de medida.

3.2. Detector de centelleo sólido de sulfuro de cinc (ZnS(Ag))

Se usa para el índice de actividad alfa total. Por ejemplo, el Laboratorio de Bajas Actividades (LABAC) de la Universidad de Zaragoza, acreditado por ENAC para estos índices en agua de consumo, ríos y lagos, mide la alfa total con centelleo sólido de sulfuro de cinc y la beta total con contador proporcional de flujo de gas.

3.3. Contador de centelleo líquido

• La muestra (o su concentrado) se mezcla con un cóctel de centelleo en un vial; los equipos con discriminación de impulsos (parámetro discriminador de impulsos, PDI) distinguen los impulsos alfa de los beta, lo que permite la determinación simultánea de ambos índices con elevadas eficiencias y una preparación sencilla.

• Procedimiento del CSN para aguas potables: la muestra se acidula con HCl, se concentra por evaporación (unas diez veces) y se eliminan el radón y sus descendientes; se trabaja a pH y relación cóctel/muestra constantes para mantener constante la extinción (quenching); tomas y diluciones por pesada. Se definen una ventana alfa (que debe contener los picos del U-236, 4,4 MeV, y del Po-214, 7,7 MeV) y una ventana beta que excluye los canales de baja energía donde aparece la señal del tritio (no más del 5 % de sus cuentas).

• Prestaciones: para aguas de bajo contenido salino, con 100 mL y 400 minutos de recuento en un contador de bajo fondo, AMD de 0,03 Bq/L (alfa) y 0,10 Bq/L (beta).

• Equipos auxiliares: balanza analítica, granatario, pH-metro, placa calefactora, viales de polietileno de bajo fondo, filtración a vacío con filtros de 0,45 μm (la materia en suspensión se filtra y se mide la fracción soluble).

3.4. Medida del radón

El radón se escapa con facilidad del agua al agitarla o trasvasarla, lo que dificulta su medida. Según la OMS, una técnica habitual utiliza un equipo de desgasificación del agua y cámaras de centelleo de Lucas; si el agua reposa, su actividad disminuye, y al hervirla se elimina por completo.

3.5. Espectrometría y análisis de radionucleidos específicos

Cuando se superan los niveles de cribado se analizan radionucleidos concretos (entre ellos Ra-226, Ra-228, U-234, U-238, Pb-210, Po-210, Sr-90, Cs-134, Cs-137, Co-60, I-131, Pu-239, Pu-240, Am-241 y C-14, todos con límite de detección fijado en el RD 3/2023), aplicando técnicas radioquímicas específicas.

3.6. Calidad

Los resultados radioquímicos deben ser trazables a una referencia y acompañarse de su incertidumbre, para poder compararlos entre laboratorios y en los programas de vigilancia. Los laboratorios de la red REVIRA del CSN vigilan la radiactividad ambiental en aire, agua, suelo y alimentos.

Fuentes: Ministerio de Sanidad, «Análisis de los riesgos derivados de la exposición de la población a las sustancias radiactivas en el agua de consumo humano», 2019 (https://www.sanidad.gob.es/areas/sanidadAmbiental/calidadAguas/aguasConsumoHumano/publicaciones/docs/2019_RADIACTIVIDAD_EN_AGUA_DE_CONSUMO.pdf); Real Decreto 3/2023, anexos I, III y VI (https://www.boe.es/buscar/act.php?id=BOE-A-2023-628); Consejo de Seguridad Nuclear, Procedimiento 1.5 «Determinación de los índices de actividad beta total y beta resto en aguas mediante contador proporcional» (https://www.csn.es/documents/10182/27786/INT-04-07+Vigilancia+radiol%C3%B3gica+ambiental.+Procedimiento+1.5) y Procedimiento 1.18 «Índices de actividad alfa total y beta total en aguas potables mediante concentración y centelleo líquido» (https://www.csn.es/documents/10182/27786/INT-04-07+Vigilancia+radiol%C3%B3gica+ambiental.+Procedimiento+1.18); Universidad de Zaragoza, noticia sobre la acreditación del LABAC, 2019 (http://www.unizar.es/actualidad/vernoticia_ng.php?id=47546); OMS, Guías para la calidad del agua potable, 3.ª ed., primer apéndice, apartados 9.5 y 9.6 (https://sswm.info/sites/default/files/reference_attachments/OMS%202006.%20Gu%C3%ADa%20para%20la%20calidad%20dl%20agua%20potable.pdf). Consultadas el 07/10/2026.