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L' uomo, le radiazioni corpuscolari ed elettromagnetiche, le radiazioni ionizzanti

Il termine radiazione è usato in fisica per descrivere fenomeni apparentemente assai diversi tra loro, come l'emissione di luce visibile da una lampada, di radioonde da un circuito elettrico, di raggi infrarossi da un corpo incandescente, di raggi X da una macchina radiogena e così via. La caratteristica peculiare comune a tutti questi fenomeni è il trasferimento di energia da un punto a un altro dello spazio senza che vi sia il movimento di corpi macroscopici e senza il supporto di un mezzo materiale. Quando la propagazione di energia avviene secondo queste modalità si dice che si è in presenza di radiazione.
Il suono emesso dalle casse di uno stereo non è una radiazione, bensì un'onda sonora che ha bisogno dell'aria per propagarsi. A livelli normali, il suono non si può considerare dannoso per la salute, mentre a livelli molto elevati può generare danni al sistema uditivo.

Si suole distinguere le radiazioni in corpuscolari ed elettromagnetiche, sulla base del loro comportamento prevalente:
- le radiazioni corpuscolari sono costituite da particelle sub-atomiche che si spostano con velocità assai elevate, spesso prossime a quelle della luce,
- le radiazioni elettromagnetiche si propagano nel vuoto con la velocità della luce e sono classificate in modo differente a seconda della loro energia.

Si dice che una radiazione è ionizzante quando è in grado di produrre, in modo diretto o indiretto, la ionizzazione degli atomi e delle molecole del mezzo attraversato (la ionizzazione è un processo mediante il quale gli atomi acquistano, o perdono, elettroni, diventando quindi elettricamente carichi). Si considerano ionizzanti le radiazioni con lunghezza d'onda maggiore di 400 10-9m; la radiazione ultravioletta (10÷400 10-9m) non è quindi da considerarsi ionizzante.

Per quanto precedentemente descritto si può dedurre che il processo di ionizzazione porta necessariamente ad alterazioni degli atomi, almeno in via transitoria, e può in tal modo produrre modificazioni nella struttura delle molecole che li contengono. Se le molecole alterate sono situate in una cellula vivente, essa stessa può risultare danneggiata.
Esiste la possibilità che la dose assorbita durante un'irradiazione (cioè l'energia assorbita per unità di massa) abbia degli effetti sul corpo umano; gli effetti sul singolo individuo esposto alle radiazioni si manifestano se si supera una certa quantità di dose (effetti a soglia), che nel caso, per esempio di un esame radiologico, non viene di norma nemmeno lontanamente raggiunta, neanche con esami ripetuti moltissime volte. Esistono poi gli effetti casuali, che sono indipendenti dalla dose, e che potrebbero manifestarsi su chiunque venga esposto alle radiazioni ionizzanti.

Al fine di renderci conto dell'effettivo rischio a seguito di un'esposizione a radiazioni ionizzanti soffermiamoci sull'esame radiografico. Questa è una procedura molto comune. In Italia, il numero di esami radiologici in un anno è stato stimato essere dell'ordine di 100 milioni, questo equivale ad affermare che in media ciascun italiano si sottopone a due esami radiologici all'anno. Per rendersi conto delle minime probabilità di subire un danno a seguito di una o più radiografie è sufficiente evidenziare quanto sia più rischioso compiere le proprie attività quotidiane; ad esempio fare circa 200 radiografie al torace all'anno accorcia la vita:

- 100 volte di meno di essere alcolista,
- 63 volte di meno di essere fumatore,
- 25 volte di meno di fare lavori pesanti,
- 8 volte di meno di guidare l'automobile,
- 5 volte di meno di bere alcolici ogni tanto,
- 3 volte di meno di respirare aria inquinata.

Una mammografia corrisponde invece al rischio di:
- percorrere in macchina 100 km in autostrada,
oppure
- fumare 3 sigarette in tutta la vita.

Nel caso di donne in stato di gravidanza si preferisce, per quel periodo, evitare esami radiologici alla zona del torace e del bacino. Infatti, la probabilità di danni casuali sul feto è maggiore che sull'adulto, in quanto i tessuti e gli organi in formazione sono più sensibili alle radiazioni degli organi già formati. Inoltre le prime settimane di gestazione sono le più a rischio per eventuali malformazioni. Ciò non significa assolutamente che i danni si manifestino per forza, ma se è possibile evitare di sottoporsi a un esame radiologico all'addome o al torace proprio in quel periodo è meglio. Se si tratta invece di una frattura a una mano o a una gamba è possibile sottoporsi all'esame; è compito del personale fornire i necessari sistemi per proteggere l'addome dalle radiazioni. Il miglior modo di proteggersi dai raggi X è evitare radiografie inutili, ma un sospetto di malattia giustifica sempre un'indagine approfondita, anche radiologica.

È necessario notare tuttavia che l'uomo, fin dal suo apparire sulla Terra, è stato costantemente esposto alle radiazioni ionizzanti di origine naturale, che sono state l'unica fonte d'irradiazione fino a poco meno di un secolo fa. Ancora oggi, nonostante l'ampio impiego a scopo medico, e non solo, delle radiazioni, la radioattività naturale continua a essere il maggior contributo alla dose ricevuta dalla popolazione ed è assai probabile che questo si verifichi anche in futuro.

In natura esistono infatti nuclei radioattivi (radionuclidi) di elementi chimici che, essendo instabili, si trasformano (decadono) in uno o più nuclei, generalmente più stabili, emettendo radiazione elettromagnetica oppure particelle cariche di diversa energia a seconda del tipo di nucleo.

La radioattività naturale si divide in una componente di origine terrestre e in una di origine extraterrestre. La prima è dovuta ai radionuclidi presenti nei materiali inorganici della crosta terrestre (rocce e minerali). La concentrazione di materiale radioattivo dipende dalla conformazione geologica delle diverse aree; inoltre numerosi materiali da costruzione emettono quantità relativamente modeste di radiazioni. Anche le acque contengono nuclei radioattivi, a causa sia delle piogge, che trasportano le sostanze radioattive dell'aria, sia delle acque di drenaggio che convogliano nei bacini idrici le sostanze presenti nelle rocce e nel suolo.

La componente extraterrestre alla radioattività naturale è dovuta essenzialmente ai raggi cosmici, particelle cariche che provengono dalla spazio interstellare e interagiscono con l'atmosfera originando altre particelle secondarie, anche se per la maggior parte i raggi cosmici primari vengono assorbiti nello strato più alto dell'atmosfera. Inoltre alle alte quote il loro flusso è comunque maggiore che sul livello del mare.    [1]

 

Lo studio epidemiologico è lo strumento valutativo dello stato di salute di una popolazione, studio che può limitarsi alla semplice descrizione numerica, temporale e geografica (epidemiologia descrittiva) o anche alla valutazione sistematica del sospetto di correlazione dello stato di salute con la presenza di un agente responsabile (epidemiologia analitica). Quest' ultima è pertanto la disciplina medica che studia la distribuzione delle malattie non solo infettive, come un tempo, ma, oggi soprattutto, anche croniche e degenerative. Forse in nessuna altra branca della salute umana sono stati condotti tanti studi di epidemiologia analitica come nel caso degli esposti a radiazioni ionizzanti il cui risultato rappresenta l'elemento più importante per la impostazione dottrinaria della radioprotezione.

Seguendo allora l'indirizzo epidemiologico analitico, sono stati condotti studi tipo coorte e tipo caso-controllo per cercare di ottenere delle correlazioni non solo causali, ma anche quantitative tra esposizione a radiazioni e incidenza o mortalità oncogena. Le più importanti serie epidemiologiche studiate sono:

- sopravvissuti giapponesi alle esplosioni nucleari,
- pazienti irradiati per fluoroscopia,
- pazienti irradiati per spondilite,
- pazienti irradiati per tinea capitis,
- pazienti trattati con radio per TBC,
- minatori esposti ad alte concentrazioni di radon,
- pittori di quadranti di orologio, etc.

Tra queste, quella più significativa, rappresentativa ed attendibile dal punto di vista statistico è tuttavia quella dei sopravvissuti alle esplosioni nucleari della seconda guerra mondiale. E' a questa coorte pertanto che, in prima istanza, fanno riferimento tutti quegli organismi che eseguono valutazioni sul legame quantitativo tra rischio oncogeno ed esposizione, come l'UNSCEAR (il Comitato scientifico delle Nazioni Unite sugli effetti delle radiazioni atomiche), il NIH (l'Istituto nazionale di sanità degli Stati Uniti), il BEIR (la Commissione scientifica per le radiazioni dell'Accademia Nazionale delle Scienze degli Stati Uniti), l'ICRP (la Commissione internazionale per le protezioni radiologiche). A corredo e a conferma scientifica del legame causale tra radiazioni e tumore vi sono anche i numerosi studi in vitro e tutta la sperimentazione radiobiologica. Dall'insieme dei vari studi è stato possibile dedurre delle valutazioni quantitative di mortalità oncogena in funzione di dosi medio-alte (maggiori di alcune decine di milliSievert).
Diversa è invece la situazione per quanto riguarda esposizioni a dosi basse in corrispondenza alle quali, non solo non è possibile inferire delle correlazioni quantitative, ma neanche correlazioni causali. Infatti, per mancanza di effetti chiaramente ed univocamente correlabili alle dosi, le indagini e gli studi effettuati non sono riusciti a fornirci indicazioni statisticamente significative di un aumento del rischio oncogeno tra gli esposti.
Al riguardo, vale la pena citare il documento UNSCEAR 2000 secondo il quale "Il numero dei tumori solidi associati con l'esposizione alle radiazioni non è sufficiente per permettere una analisi dettagliata della risposta in dose per molti siti o tipi specifici di tumori. Per tutti i tumori solidi raggruppati la relazione della curva dose-risposta è lineare fino a circa 3 Sv, mentre la curva dose-risposta per la leucemia viene meglio descritta da una funzione lineare-quadratica. Rischi statisticamente significativi per il cancro nel "Life Span Study" (l'Organismo nippo-americano oggi denominato Radiation Effects Research Foundation (RERF), che studia gli effetti delle esplosioni nucleari giapponesi) vengono rilevati per dosi all'organo superiori a circa 100 mSv". Ciò risulterebbe ancora più vero per la leucemia per la quale i risultati dello stesso Life Span Study indicano un rischio relativo inferiore a 1 al di sotto di 20 mSv. Questo risultato di assenza di evidenze di aumento del rischio oncogeno alle basse dosi viene confermato dal raffronto delle statistiche oncogene tra popolazioni soggette a fondi ben diversi di radiazioni.
Mentre nel caso degli effetti stocastici somatici si è potuto far riferimento anche alla epidemiologia analitica, nel caso degli effetti genetici si può far ricorso solo alla radiobiologia sperimentale animale. Müller lavorò per 10 anni prima di poter dimostrare nel 1927 che i raggi X producono realmente mutazioni nella Drosophila melanogaster. Sull'azione mutagena delle radiazioni evidenziata sul moscerino della frutta, organismo caratterizzato da solo 4 cromosomi, da intensa capacità riproduttiva e da una veloce successione generazionale, si è impostata una imponente ricerca che ancora oggi conduce ad importanti risultati scientifici. In particolare è stato rilevato che vi è un aumento delle mutazioni trasmesse ai discendenti, che questo aumento è collegato in modo lineare alla dose assorbita dai genitori (siamo sempre a dosi elevate), che l'intensità di radiazione ed il frazionamento della dose sono ininfluenti nella determinazione dell'effetto e che il danno genetico presente nei figli non può essere riparato. Gli stessi esperimenti radiobiologici condotti su altre specie animali hanno confermato l'effetto mutageno sulle cellule germinali e la conseguente trasmissione di tali mutazioni ai discendenti.
Come già detto, non è stato possibile sinora rilevare con metodi epidemiologici un eccesso di malattie ereditarie nella progenie umana di soggetti esposti alle radiazioni ionizzanti rispetto alla progenie di soggetti non esposti. Lo studio radioepidemiologico più importante è stato quello sui discendenti dei sopravvissuti di Hiroshima e Nagasaki, nel corso del quale è stato effettuato un confronto tra 30.000 bambini di cui almeno uno dei genitori era stato irradiato e 40.000 bambini i cui genitori non erano stati irradiati. Nessuna differenza statisticamente significativa è apparsa tra i due gruppi per quanto concerne lo sviluppo psicofisico, le malformazioni di origine genetica ed alcuni indicatori di natura citogenetica e biochimica. I risultati dell'indagine epidemiologica pubblicati nel 1981 sono stati confermati nel 1988. Altre indagini condotte su popolazioni umane, per quanto di minore rilevanza, non hanno analogamente evidenziato alcun aumento di effetti genetici.
Allora, ed è qui un punto molto importante perché sta alla base della impostazione filosofica della radioprotezione, ci si pone in una prospettiva di cautela e si introduce l'ipotesi che quel rapporto di linearità, che è stato riscontrato alle dosi medio-alte tra incidenza neoplastica e dose, possa esser estrapolato anche alle piccole dosi fino a dose zero, senza quindi una soglia al di sotto della quale considerare assenti gli effetti neoplastici. Una prospettiva, questa, di cautela, in quanto è ben evidente, come del resto già evidenziato più sopra, che l'organismo ha delle risorse reattive alla noxa con le quali cerca di opporsi al danno o di ripristinare le condizioni "quo ante"; risorse rappresentate da vari meccanismi di protezione, di riparazione e di eliminazione degli effetti elementari prodotti dalla radiazione.
Analogamente, a dosi elevate le radiazioni ionizzanti possono produrre danni ereditari. Infatti, come accennato, i dati sperimentali su piante ed animali, notevolmente numerosi, ottenuti in condizioni di irradiazione perfettamente definite (dose e rateo di dose), indicano che tali danni possono di fatto insorgere. Per quanto analoghi effetti non siano stati dimostrati a tutt'oggi nella specie umana, tuttavia, sempre per i fini della radioprotezione e nello spirito del principio di cautela, in analogia a quanto si registra nella sperimentazione animale, si assume che anche nell'uomo si possano avere effetti genetici e, anche in questo caso, si suppone che l'incidenza di effetti, calcolata per estrapolazione dalle sperimentazioni sugli animali, sia correlata linearmente con la dose e sia estrapolabile fino a dose zero.     [2]


per altre informazioni sulla radioattività


per conoscere come si effettua il rilevamento e la misurazione della radioattività (cenni normativi,  strumenti tecnici e unità di misura)

Le applicazioni della radioattività e delle radiazioni ionizzanti

fonte:
http://ulisse.sissa.it/SingleQuestionAnswerProfile.jsp?questionCod=59703415  [1]
http://www.galileo2001.it/materiali/documenti/radiazioni/
radiaz_effetti_rischio_norme_04.php
[2]

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1. Cosa è la radioattività? e i suoi effetti?
2. L' uomo, le radiazioni corpuscolari ed elettromagnetiche, le radiazioni ionizzanti
3. Le applicazioni della radioattività e delle radiazioni ionizzanti
4. Cosa sono le scorie nucleari?
5. Cosa sono i rifiuti radioattivi? (definizione, classificazione, origine)
6. La gestione dei rifiuti radioattivi
7. Documentazione scientifica in merito alla materia "rifiuti nucleari"
8. Come si effettua rilevamento e la misurazione della radioattività? (cenni normativi, strumenti, unità di misura)