La radioattività nell vita quotidiana

effetti radioattività sull\'organismo
La radioattività e l’inquinamento radioattivo non sono concetti necessariamente legati all’esplosione delle bombe nucleari o agli incidenti, come quello di Chernobyl, che possono avvenire a seguito di malfunzionamenti, perdite o esplosioni nelle centrali nucleari. Di fatto noi siamo esposti da sempre alle radiazioni nucleari, in ogni momento della nostra esistenza. Le radiazioni che noi inconsapevolmente assorbiamo in continuazione sono le radiazioni cosmiche, originate nel sole e negli spazi all’esterno del sistema solare, le radiazioni cosmogeniche derivate dagli isotopi radioattivi presenti nell’atmosfera e le radiazioni terrestri originate dai nuclidi radioattivi primordiali da sempre presenti nella terra. Tra i 340 isotopi presenti in natura, circa 70 sono radioattivi, in particolare sono radioattivi tutti gli isotopi con numero atomico al di sopra di 83, anche se l’effetto radioattivo di molti di questi isotopi non è significativo per l’uomo, data la loro scarsa concentrazione in natura.

Naturalmente le numerose esplosioni nucleari effettuate a partire dal secondo dopoguerra e l’impiego generalizzato dei raggi X e di isotopi radioattivi come mezzo di indagine diagnostica hanno contribuito a un drammatico aumento della esposizione radioattiva.

Esposizione alle Radiazioni e Dosi Assorbite

Poiché tipi differenti di radiazione determinano effetti biologici diversi a parità di energia assorbita dai tessuti organici, viene utilizzata come unità di misura il rem (roentgen equivalent man) che è l’unità di misura base della radioattività rad (radiation absorbed dose, cioè 0,01 joules di energia di radiazione assorbita in un kg di una qualsiasi sostanza) moltiplicata per un fattore di qualità. Tale fattore è basato appunto sugli effetti biologici sui tessuti e sui danni che questi ultimi subiscono entrando in contatto con i differenti tipi di radiazione, confrontati con gli effetti biologici e i danni provocati dai raggi gamma e dai raggi X. Per esempio, per una data quantità di energia assorbita con la radiazione le particelle alfa risultano venti volte più pericolose per l’organismo umano rispetto alla stessa quantità di energia ricevuta mediante i raggi gamma.
Da rilevare che per la Nuclear Regulatory Commission (NRC) americana l’assorbimento massimo consentito per un anno è di 0,1 rem, xhe vanno a sommarsi alla radiazione naturale che l’uomo comunque riceve per il fatto stesso di vivere sulla terra.

Radiazioni in Natura

Radiazioni Cosmiche

Le radiazioni cosmiche ad alta energia, prevalentemente costituite da particelle alfa e protoni, interagiscono con gli strati superiori dell’atmosfera creando la radiazione cosmica secondaria alla quale siamo esposti direttamente. Da rilevare che la radiazione solare contribuisce solo in minima parte al massiccio bombardamento delle radiazioni provenienti dallo spazio. A livello del mare la dose di radiazioni cosmiche annuale che l’organismo può assorbire equivale mediamente a 26 millirem. Naturalmente salendo dal livello del mare la dose aumenta, in particolare di circa 1,5 millirem ogni 100 metri, dato che l’atmosfera diventa più rarefatta con conseguente minore effetto schermante. Quindi le persone che vivono in montagna sono esposte a dosi superiori di radiazioni e una persona che viaggia in aereo dagli Stati Uniti in Europa può assorbire dosi fino a 10 millirem.

Radiazione Cosmogenica

L’interazione dei raggi cosmici con gli atomi dell’atmosfera porta alla formazione di radionuclidi. Gli atomi colpiti dalle radiazioni ad alta energia liberano protoni e neutroni. Queste particelle a loro volta reagiscono con gli atomi circostanti dando luogo alla formazione di radionuclidi, tra cui il carbonio-14 è il più importante. Esso si forma nella reazione tra l’azoto dell’atmosfera e un neutrone con formazione di carbonio-14 e idrogeno. Il periodo di dimezzamento del carbonio-14 è di 5730 anni; esso decade emettendo radiazioni beta.
Nell’atmosfera il carbonio-14 è presente come anidride carbonica, per cui esso prende parte al ciclo naturale del carbonio entrando quindi anche nella catena alimentare. Tutto quello che mangiamo e che respiriamo contiene piccole quantità di carbonio-14. Poiché il carbonio-14 si forma anche nelle esplosioni nucleari, al sua concentrazione è aumentata dopo essere stata costante per milioni di anni a partire dalla fine degli anni quaranta toccando un massimo intorno al 1965.

Nell’interazione dei raggi cosmici con l’azoto dell’atmosfera si forma anche tritio (idrogeno in cui il nucleo contiene un protone e due neutroni) che rimane negli strati alti dell’atmosfera per poi cadere sulla terra con la pioggia e con la neve. Anche il tritio si forma durante le esplosioni nucleari; esso ha un periodo di dimezzamento di 12,3 anni. In natura esiste un atomo di tritio ogni 1018 atomi di idrogeno. Quindi in tutti gli alimenti e nelle bevande che noi ingeriamo è presente il tritio, anche se in minime tracce. Da rilevare che il tritio si distribuisce uniformemente in tutti i tessuti dell’organismo. La dose a cui siamo esposti è però molto bassa, circa 1 microrem per anno.
Altri radionuclidi che si formano nell’atmosfera, in piccole quantità, sono il berillio-7 e il sodio-22. le dosi annuali che assorbiamo da questi due composti radioattivi è di circa 3 microrem nel caso del berillio e di circa 0,4 microrem nel caso del sodio.

Radioattività terrestre

La radioattività che si riscontra sulla terra deriva dalla presenza di isotopi radioattivi i cui periodi di dimezzamento sono confrontabili con l’età della terra stessa. La gran parte delle radiazioni terrestri a cui siamo esposti derivano dai fenomeni radioattivi che avvengono con le trasformazioni nucleari dell’uranio e del torio e con quelle del potassio-40 e del rubidio-87.
In particolare, l’uranio inizia la serie di trasformazioni nucleari con l’isotopo uranio-238 che ha un periodo di dimezzamento di 4,468×109 anni e dà inizio con l’emissione di particelle alfa a tutta una serie di trasformazioni radioattive che portano alla fine alla formazione del piombo-206 con nucleo stabile. Il torio inizia la serie di trasformazioni nucleari con l’isotopo torio-232 che ha un periodo di dimezzamento di 1,405×1010 anni e si trasforma con emissione di particelle alfa parimenti in una serie di isotopi radioattivi per arrivare alla fine al piombo-208 anch’esso un isotopo con nucleo stabile.
Il potassio-40 ha un periodo di dimezzamento di 1,3×109 anni e si trasforma in calcio con emissione di particelle beta (elettroni). Il potassio-40 è relativamente abbondante in natura, per cui esso contribuisce in maniera non indifferente alle dosi di radiazioni che l’organismo assorbe dalle fonti naturali di radioattività. La dose assorbita esternamente dovuta al potassio-40 è stimata di 12 millirem all’anno, mentre quella assorbita all’interno dell’organismo a causa del potassio-40 ingerito o inalato o comunque presente nell’organismo stesso è stimata di 27 millirem all’anno nel midollo osseo, 14 millirem sulla superficie delle ossa e 18 millirem negli altri tessuti.
Il rubidio-87 ha un periodo di dimezzamento di 4,8×1010 ma costituisce una fonte meno importante di inquinamento radioattivo naturale. La dose assorbita in questo caso è di 0,3 millirem nei tessuti, 0,7 millirem nel midollo ossao e 1,4 millirem sulla superficie delle ossa.

Una fonte importante di inquinamento radioattivo naturale è costituita dal radon-222 che si forma naturalmente a seguito del decadimento radioattivo del radio-226, elemento quest’ultimo presente in quasi tutti i tipi di suoli e rocce. Il radon-222 è presente in forma di gas che migra in continuazione attraverso il suolo penetrando negli edifici e negli appartamenti attraverso le fessure nel cemento e nelle pareti. Tra l’altro, il radon si forma anche dagli stessi materiali con cui la casa è stata costruita, come il gesso e i vari silicati, contenenti elementi secondari fonti potenziali di formazione del radon-222. Il radon-222 possiede un periodo di dimezzamento piuttosto breve di 3,8 giorni e di per sé stesso non costituisce una fonte particolarmente pericolosa di radioattività, anche perché se viene aspirato viene anche subito emesso. Pericolosi sono invece i prodotti che si formano dalla sua disintegrazione radioattiva, isotopi del polonio e del piombo. Questi prodotti di decadimento del radon e il radon stesso costituiscono la fonte singola più importante di inquinamento radioattivo naturale. Viene stimato che la dose assorbita media è di 200 millirem all’anno. In tal senso la Environmental Protection Agency americana ritiene che circa 14000 casi di insorgenza di tumori polmonari sia attribuibile all’esposizione al radon e ai prodotti del decadimento radioattivo dello stesso.

In ultima analisi, la dose annuale media assorbita a seguito della esposizione a raggi cosmici, radionuclidi cosmogenici, radionuclidi terrestri è di circa 56 millirem esternamente e di circa 240 millirem all’interno dell’organismo.

Radiazioni Emesse dai Prodotti di Consumo

L’inquinamento radioattivo può anche originarsi da prodotti articoli e manufatti utilizzati normalmente nella vita quotidiana.
Un tipico esempio sono i rivelatori di fumi il cui funzionamento è basato è basato sulla ionizzazione dell’aria provocata dalla presenza dell’americio-241. La dose assorbita nelle applicazioni domestiche di questi rivelatori è molto modesta (0,9 fino a 5 microrem).

Prodotti di largo consumo che risultano piuttosto inquinanti dal punto di vista radioattivo sono il tabacco e le sigarette. Il fumo di entrambi contiene infatti i radioisotopi piombo-210 e polonio-210. Sembra che questi isotopi siano assorbiti dalle piante di tabacco quando i prodotti di decadimento radioattivo del radon si depositano su di esse. Studi recenti indicano che i fumatori e i non fumatori esposti al fumo secondario sono esposti agli effetti del radon e dei suoi prodotti di decadimento che si depositano sul particolato presente nell’aria e vengono successivamente inalati dai presenti. L’effetto di tale inquinamento è prevedibilmente l’insorgenza di fenomeni tumorali ai polmoni.

Anche una dieta a basso contenuto di sodio, oggi molto diffusa, e più ricca in potassio può costituire una fonte di inquinamento radioattivo visto che l’isotopo potassio-40 è contenuto, anche se in piccola percentuale, nei sali di potassio usati nelle diete. Naturalmente in questo caso l’effetto è molto modesto, qualcosa in più della radiazione di fondo costante che si rileva sul nostro pianeta.

Conclusione

Da quanto detto sopra è evidente che l’esposizione alle radiazioni non può essere evitata nella vita di ogni giorno, anche se con misure adeguate essa può essere contenuta entro certi limiti.
Si stima che un abitante degli Stati Uniti assorba annualmente una dose media di 360 millirem, di cui l’82% costituito da radiazioni di fonti naturali e il 18% da fonti create dall’uomo (centrali nucleari, esplosioni nucleari).