Multivariate Statistics, Mineralogy, and Radiological Hazards Assessment Due to the Natural Radioactivity Content in Pyroclastic Products from Mt. Etna, Sicily, Southern Italy

Francesco Caridi (), Sebastiano Ettore Spoto, Antonio Francesco Mottese, Giuseppe Paladini (), Vincenza Crupi, Alberto Belvedere, Santina Marguccio, Maurizio D’Agostino, Giuliana Faggio (), Rossella Grillo, Giacomo Messina, Francesco Barreca, Valentina Venuti () and Domenico Majolino
Additional contact information
Francesco Caridi: Dipartimento di Scienze Matematiche e Informatiche, Scienze Fisiche e Scienze della Terra, Università degli Studi di Messina, V.le F. Stagno D’Alcontres 31, 98166 Messina, Italy
Sebastiano Ettore Spoto: Dipartimento di Scienze Matematiche e Informatiche, Scienze Fisiche e Scienze della Terra, Università degli Studi di Messina, V.le F. Stagno D’Alcontres 31, 98166 Messina, Italy
Antonio Francesco Mottese: Dipartimento di Scienze Matematiche e Informatiche, Scienze Fisiche e Scienze della Terra, Università degli Studi di Messina, V.le F. Stagno D’Alcontres 31, 98166 Messina, Italy
Giuseppe Paladini: Dipartimento di Scienze Matematiche e Informatiche, Scienze Fisiche e Scienze della Terra, Università degli Studi di Messina, V.le F. Stagno D’Alcontres 31, 98166 Messina, Italy
Vincenza Crupi: Dipartimento di Scienze Matematiche e Informatiche, Scienze Fisiche e Scienze della Terra, Università degli Studi di Messina, V.le F. Stagno D’Alcontres 31, 98166 Messina, Italy
Alberto Belvedere: Agenzia Regionale per la Protezione dell’Ambiente della Calabria (ARPACal)—Dipartimento di Reggio Calabria, Via Troncovito SNC, 89135 Reggio Calabria, Italy
Santina Marguccio: Agenzia Regionale per la Protezione dell’Ambiente della Calabria (ARPACal)—Dipartimento di Reggio Calabria, Via Troncovito SNC, 89135 Reggio Calabria, Italy
Maurizio D’Agostino: Agenzia Regionale per la Protezione dell’Ambiente della Calabria (ARPACal)—Dipartimento di Reggio Calabria, Via Troncovito SNC, 89135 Reggio Calabria, Italy
Giuliana Faggio: Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, delle Infrastrutture e dell’Energia Sostenibile (DIIES), Università “Mediterranea”, Loc. Feo di Vito, 89122 Reggio Calabria, Italy
Rossella Grillo: Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, delle Infrastrutture e dell’Energia Sostenibile (DIIES), Università “Mediterranea”, Loc. Feo di Vito, 89122 Reggio Calabria, Italy
Giacomo Messina: Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, delle Infrastrutture e dell’Energia Sostenibile (DIIES), Università “Mediterranea”, Loc. Feo di Vito, 89122 Reggio Calabria, Italy
Francesco Barreca: Dipartimento di Scienze Matematiche e Informatiche, Scienze Fisiche e Scienze della Terra, Università degli Studi di Messina, V.le F. Stagno D’Alcontres 31, 98166 Messina, Italy
Valentina Venuti: Dipartimento di Scienze Matematiche e Informatiche, Scienze Fisiche e Scienze della Terra, Università degli Studi di Messina, V.le F. Stagno D’Alcontres 31, 98166 Messina, Italy
Domenico Majolino: Dipartimento di Scienze Matematiche e Informatiche, Scienze Fisiche e Scienze della Terra, Università degli Studi di Messina, V.le F. Stagno D’Alcontres 31, 98166 Messina, Italy

IJERPH, 2022, vol. 19, issue 17, 1-18

Abstract: In this article, an investigation of the natural radioactivity content of pyroclastic products from Mt. Etna, eastern Sicily, Southern Italy, was carried out. In particular, the assessment of the average activity concentration of the investigated radionuclides, related to the mineralogical phase composition of the analyzed samples, and the radiological health risk for the population, was performed. High Purity Germanium (HPGe) gamma-ray spectrometry was employed in order to quantify the average specific activity of 226 Ra, 232 Th, and 40 K natural radioisotopes. The absorbed gamma dose rate (D), the radium equivalent activity (Ra eq ), the hazard indices (H in and H ex ), the annual effective dose equivalent outdoor (AEDE out ), and the excess lifetime cancer risk (ELCR) were also estimated in order to assess any possible radiological hazard for the population. In our case, they were found to be lower than the maximum recommended values for the population members, thus reasonably excluding radiological hazard effects. Moreover, the identification of the source of the aforementioned naturally occurring radionuclides was attempted by X-ray Diffraction (XRD) and Micro-Raman Scattering (MRS), thereby recognizing the main radioisotope-bearing minerals present in the investigated pyroclastic products. Finally, Pearson correlation, Principal Component Analysis (PCA), and Hierarchical Cluster Analysis (HCA) were performed by processing observed radioactivity and radiological parameters in order to determine their correlation with the sampling locations.

Keywords: pyroclastic products; radioactivity; radiological risk; mineralogy; multivariate statistics (search for similar items in EconPapers)
JEL-codes: I I1 I3 Q Q5 (search for similar items in EconPapers)
Date: 2022
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