di Elena Di Stefano ed Enrico Tarabini, lstituto Nazionale di Fisica Nucleare, sezione di Milano - Bicocca
Come gran parte di tutto ciò che ci circonda, anche il suolo che coltiviamo è radioattivo. Lo è perché alcuni minerali di origine naturale presenti nel terreno contengono torio, uranio e potassio. Questi elementi emettono un tipo di radiazione, la radiazione gamma, innocua nella quantità presente in natura, che può essere rilevata da opportuni strumenti di misura: i rivelatori al germanio.
Misurare la radiazione gamma emessa dal terreno da un'informazione sulla geochimica del suolo stesso
I rivelatori al germanio ci permettono quindi di quantificare la presenza di torio, uranio e potassio presenti nel terreno, oltre che del cesio, un elemento radioattivo depositato sui suoli italiani in seguito all'incidente di Chernobyl che è ancora presente in quantità non pericolose nei nostri suoli. Questi quattro elementi sono diversi fra loro per comportamento chimico e, per questo motivo, si concentrano nel suolo più o meno abbondantemente a seconda delle caratteristiche del terreno.
Il torio e l'uranio si legano più facilmente a componenti del suolo più ricche di argilla e limo, mentre il cesio si mostra più abbondante dove c'è più carbonio organico. Questi sono due esempi esplicativi di come misurare la radiazione gamma emessa dal terreno dia un'informazione sulla geochimica del suolo stesso.
Le misure di radioattività si uniscono quindi alle indagini condotte dai sensori iperspettrali (link) per mappare con maggior precisione le caratteristiche del suolo. Inoltre, a differenza della radiazione infrarossa, visibile e ultravioletta analizzata dai sensori iperspettrali, la radiazione gamma è capace di penetrare la materia per un certo spessore. Una misura di radioattività ha quindi la capacità di sondare il terreno in profondità, andando a fornire un’informazione più completa.
Il germanio portatile durante l’acquisizione di uno spettro radioattivo nei pressi di un punto di campionamento (Foto © 2022 Elena Di Stefano)
Le misure di radioattività condotte per PIGNOLETTO si svolgono sia in laboratorio sia in campo. In laboratorio si utilizzano rivelatori al germanio non trasportabili ma più accurati, per ottenere una misura precisa sul contenuto di radioattività dei campioni di suolo. In campo, invece, viene utilizzato un germanio portatile, installabile sia su rover sia su drone.
Cercare di passare il più efficientemente possibile dalle misure in laboratorio alle rilevazioni in campo è fondamentale per abbattere le tempistiche di analisi, senza rinunciare all’accuratezza delle misurazioni. Per caratterizzare al meglio il sensore portatile è quindi necessario operare studi paralleli su siti diversi, andando a confrontare le misure in laboratorio con le acquisizioni in campo. Fino ad ora, come esempi, sono stati studiati siti di diversa conformazione e origine: vigneti (Erbusco link), parchi (Parco Nord a Milano), coltivazioni (campo di mais a Lodi link e Basiglio) e pascoli (altopiano degli Andossi).
Cercare di passare il più efficientemente possibile dalle misure in laboratorio alle rilevazioni in campo è fondamentale
Ogni sito presenta le sue peculiarità in termini di concentrazione di elementi radioattivi, oltre che di condizioni al contorno quali umidità, grado di lavorazione della terra e morfologia del territorio. Per questo motivo il gruppo di radioattività è anche coinvolto nello studio di come parametri geofisici e morfologici influenzino le acquisizioni e i risultati ottenuti in campo. Infatti, è necessario sia stabilire un protocollo di acquisizione standard da attuare su tutti i siti, sia operare in maniera flessibile ed efficiente a seconda delle condizioni specifiche del sito stesso.
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