Gli effetti delle radiazioni ionizzanti sull’uomo e sull’ambiente Pistoia, Palazzo Dei Vescovi,19 luglio 2005 D.ssa Patrizia Bartolini

CHE COS’E’ LA RADIOATTIVITA’ La radioattività è il fenomeno per cui alcuni nuclei, non stabili, si trasformano in altri emettendo particelle La radioattività non è stata inventata dall’uomo, anzi al contrario l’uomo è esposto alla radioattività fin dal momento della sua apparizione sulla terra. La radioattività è presente ovunque: nelle stelle, nella terra e nei nostri stessi corpi.

In natura esistono 90 elementi (dall’idrogeno, il più leggero, all’uranio il più pesante) e circa 270 isotopi. Oltre agli isotopi da sempre presenti in natura (isotopi naturali), esistono oggi un gran numero di isotopi artificiali, cioè prodotti dall’uomo (es. il plutonio usato come combustibile nelle centrali nucleari, il cobalto usato in radioterapia) Alcuni isotopi naturali e quasi tutti quelli artificiali sono instabili, presentano cioè dei nuclei instabili a causa di un eccesso di protoni e/o neutroni. Tale instabilità provoca la trasformazione spontanea in altri isotopi e questa trasformazione si accompagna con l’emissione di particelle (radioattività)

Capire le radiazioni Esistono tre diversi tipi di decadimenti radioattivi che si differenziano per il tipo di particella emessa. Le particelle emesse vengono indicate con il nome generico di radiazioni: Radiazioni Alfa: sono nuclei dell’atomo di Elio, vengono assorbite molto facilmente , pochi cm. di aria o un foglio di carta riescono ad arrestarle. Radiazioni Beta: sono elettroni (carica negativa) emesse dal nucleo degli atomi delle sostanze radioattive. Sono 100 volte più penetranti della Alfa. Radiazioni Gamma e Raggi X : sono onde elettromagnetiche (originano da cariche elettriche in movimento, predette dalle equazioni di Maxwell- 1879). Due caratteristiche fondamentali per capire l’impatto sulle strutture biologiche sono rappresentate dal fatto che le onde elettromagnetiche trasportano Energia e Quantità di moto.

Effetti delle radiazioni ionizzanti Le radiazioni prodotte dai radioisotopi interagiscono con la materia vivente con cui vengono in contatto, trasferendovi energia attraverso serie di collisioni casuali con atomi e molecole causando la formazione di ioni e radicali liberi. Esse pertanto sono definite ionizzanti.

ONDE ELETTROMAGNETICHE Frequenza Lunghezza Energia (eV) Denominazione Da <30 hz a 3 khz Da >10.000 km a 100 km A 10 -11 Energia elettrica e telefonia Da 3 khz a 30 khz Da 100 km a 10 km Da 10-11 a 10-10 VLF Da 30 khz a 300 khz Da 10 km a 1 km Da 10-10 a 10-9 LF Da a 300 khz a 3Mhz Da 1 km a 100 m Da 10-9 a 10-8 MF Da 3 Mhz a 30 Mhz Da 100m a 10 m Da 10-8 a 10-7 HF Da 30 Mhz a 300Mhz Da 10 m a 1 m Da 10-7 a 10-6 VHF Da 300 Mhz a 3 Ghz Da 1 m a 100 mm Da 10-6 a 10-5 Microonde UHF Da 3 Ghz a 30 Ghz Da 100 mm a 10 mm Da 10-5 a 10-4 Microonde SHF Da 30 Ghz a 300 Ghz Da 10 mm a 1 mm Da 10-4 a 10-3 Microonde EHF Da 300 Ghz a 4*1014 hz Da 1 mm a 750 nm Da 10-3 a 1,5 Infrarosso Da4*1014hz a 8,5*1014hz Da 750 nm a 350 nm Da 1,5 a 3,5 Luce visibile Da8,5*1014hz a 3*1016hz Da 350 nm a 10 nm Da 3,5 a 102 Ultravioletto Da 3*1016hz a 3*1019hz Da 10 nm a 10-2 nm Da 102 a 105 Raggi x Da 3*1019hz a 3*1022hz Da 10-2 nm a 10 -5nm Da 105 a 108 Raggi y Da 3*1022hz a 3*1023hz Da 10-5 nm a 10 -6nm da 108 a 109 Radiazioni cosmiche

Effetti biologici delle radiazioni ionizzanti I processi di ionizzazione sono la causa principale degli effetti biologici delle radiazioni ionizzanti. Generalmente sono più sensibili le cellule in divisione. Le radiazioni ionizzanti vengono infatti impiegate per il trattamento dei tumori poiché le cellule tumorali, dato che proliferano rapidamente, sono più sensibili di quelle dei tessuti vicini le cui cellule non si riproducono. E’ comunque bene ricordare che le radiazioni, pur costituendo un mezzo impiegato per la cura dei tumori,possono a loro volta provocarli.

Se vogliamo definire gli effetti biologici delle radiazioni didatticamente possiamo distinguere un effetto deterministico ( acuto, certo): radiodermite, eritemi cutanei, necrosi della pelle, opacità osservabili del cristallino e cataratta, sterilità temporanea o permanente, depressione dell’emopoiesi ed altre. La loro gravità dipende dalla sensibilità del tessuto e dell’individuo e aumenta con la dose assorbita.

Il secondo effetto è quello stocastico (a lungo termine): leucemie , tumori solidi, mutazioni geniche; aberrazioni cromosomiche e malattie ereditarie. Sono i danni a carico del materiale genetico. Questi danni sono aspecifici e si manifestano dopo anni dall’esposizione. Le alterazioni della struttura del materiale genetico vengono generalmente attribuite ad un effetto diretto sul DNA ed ad un effetto indiretto, dovuto alla produzione di ioni e radicali liberi. Inoltre la frequenza della loro insorgenza ( il rischio) è proporzionale alla dose assorbita complessivamente anche in tempi successivi e sembra non richiedere il superamento di una dose soglia. ( ipotesi del danno cumulativo lineare senza soglia).

Il fatto che non esista una dose soglia significa che, qualunque dose ricevuta anche piccolissima, aumenta il rischio di comparsa di geni sfavorevoli, dato che la maggior parte delle mutazioni sono dannose. Il lungo tempo di latenza dei rischi stocastici li rende meno significativi rispetto al beneficio ottenuto quando ad essere esposti sono persone anziane (anche in procedure diagnostiche o terapeutiche mediche), mentre il rischio aumenta in soggetti giovani per i quali occorre porre estrema attenzione per la riduzione della dose.

CONCLUSIONI Le radiazioni ionizzanti ci circondano ovunque, sia nelle nostre abitazioni sia per l’esteso uso delle apparecchiature che le impiegano. Poiché la dose alla popolazione può essere significativa e addirittura, in talune situazioni, superiore ai valori ritenuti di sicurezza, devono essere adottate le adeguate precauzioni. Ad esempio per le radiazioni di origine naturale è necessario adottare delle precauzioni, tra cui la quantificazione della presenza del radon negli ambienti chiusi, che è obbligatoria nei luoghi di lavoro interrati, nelle terme ecc. Si auspica che, quanto prima, anche in Italia venga adottata una campagna rivolta alle abitazioni civili e che, come in altri paesi europei, il cittadino sia indirizzato alla verifica della concentrazione di radon nelle proprie abitazioni. In campo medico è necessario adottare invece un programma il cui obiettivo sia quello di ottimizzare l’uso delle radiazioni mediche (benefici/rischi).

Dose efficace annuale mediamente assorbita dalla popolazione italiana e stima e del potenziale rischio calcolato sulla base dei coefficienti di rischio proposti da ICRP Fonte di Irradiazione Dose efficace mSv/a Fonte UNSCEAR 2000 Casi/anno Decessi stimati Effetti non fatali Effetti genetici Totale Raggi cosmici 0,45 1.200 240 312 1.752 Radiazione terrestre naturale 0,5 1.500 300 390 2.190 Interna (principalmente radon) 1,2 3.600 720 936 5.256 Ingestione 0,3 900 180 234 1.314 Totale radiazione naturale 2,4 7.200 1.440 1.872 10.512 Test nucleari in atmosfera 0,005 15 3 4 22 Incidente di Chernobyl 0,002 6 1 2 9 Produzione energia nucleare 0,0002 Esposizioni mediche 1,3 3.900 780 1.014 5.694 TOTALE GENERALE 3,71 11.100 2.200 2.886 16.206

CONCLUSIONI Dall’analisi della tabella emerge che, nell’anno 2000, la dose efficace annuale assorbita mediamente dal cittadino italiano è di 3,7 Msv, di cui circa il 65% (2,4 Msv) è dovuto alle radiazioni di origine naturale ed il rimanente è dovuto ad attività umane.