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
Da <30 hz a 3 khz
Lunghezza
Da >10.000 km a
100 km
Energia (eV) Denominazione
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
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
1
0
0
1
Esposizioni mediche
1,3
3.900
780
1.014
5.694
TOTALE GENERALE
3,71
11.100
2.200
2.886
16.206
Raggi cosmici
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.