Risposte veloci a domande pertinenti – parte seconda

Proseguiamo qui la nostra serie di domande e risposte sulle radiazioni, iniziata nel precedente articolo reperibile a questo link: https://nucleareeragione.org/2014/04/02/risposte-veloci-a-domande-pertinenti-prima-parte/

Cos’è, dunque, la dose?

Si tratta, a ben vedere, di un concetto abbastanza intuitivo. Cambia il punto di osservazione. Mentre con una misura della radioattività si descrive il processo che riguarda la sorgente, con la dose si descrive quello che riguarda la materia circostante. In generale, il termine dose si riferisce sia all’ammontare dell’energia assorbita dal materiale eventualmente esposto alla radiazione sia ai potenziali effetti biologici sui tessuti organici esposti. È chiaro che ne consegue un’accurata distinzione: si parla di dose assorbita e di dose equivalente.

Ovvero, come si definiscono dose assorbita e dose equivalente?

La dose assorbita è la quantità di energia depositata in una sostanza dalla radiazione ionizzante (primaria) per unità di massa della sostanza esposta. Tale dose è espressa numericamente in rad [unità di misura tradizionale – 1 rad equivale all’assorbimento di 100 erg per grammo di materiale] o, meglio, in gray [unità del sistema internazionale (SI) – si pronuncia “grèi” – 1 Gy equivale all’assorbimento di 1 joule per chilogrammo di materiale].

La dose equivalente è il prodotto dato dalla moltiplicazione della dose assorbita per un ‘fattore qualitativo’, che tenga conto dei potenziali effetti biologici. A parità di dose assorbita, infatti, i diversi tipi di radiazione possono comportare effetti diversi (una delle principali distinzioni è tra irraggiamento esterno ed interno). In alcuni casi è necessario considerare anche altri fattori che meglio esprimano l’eventuale gravità dell’impatto, ossia il danno. Si parla, allora, anche di dose efficace, che rappresenta la somma ponderata delle dosi equivalenti ai vari organi e tessuti aventi diversa radiosensibilità. La dose equivalente è misurata in rem [unità di misura tradizionale] o, meglio, in sievert (Sv) [unità del sistema internazionale (SI) – si pronuncia “sìvert”]. Essendo che la facoltà di un organismo di riparare nel tempo un danno biologico è legata alla velocità del suo accumulo, diviene necessario misurare tale velocità, da cui il tasso di dose equivalente (i.e. rateo di dose dalla traduzione pedestre di dose rate) [3]. In generale le dosi possono essere acute (ricevute in un breve lasso di tempo) o croniche (ricevute per un lungo periodo).

La radioattività, invece, come si misura?

L’unità di misura del SI è il becquerel: 1 Bq = 1 disintegrazione (trasformazione) al secondo. Per tradizione esiste anche il curie [si pronuncia “curì”], unità di misura legata ai primi studi sul Radio (Ra): 1 Ci = 1 quantità di materiale radioattivo nel quale avvengono 37 miliardi di disintegrazioni al secondo (i.e. 1 g di Ra). Gli strumenti di rilevazione sono di svariati tipi [4]. Preme sottolineare il fatto che una misura della radioattività non fornisce informazioni esaustive riguardo alla pericolosità di un dato materiale. Occorrono quantificazioni accurate delle dosi.

Esiste anche una radiazione secondaria?

Esatto. La radiazione secondaria è costituita da ioni, fotoni, elettroni secondari generati dall’interazione tra la radiazione primaria e la materia circostante. Gli effetti sono indiretti e la relativa dose equivalente va calcolata a parte. In caso di interazione di neutroni con elementi fissili o fertili, nelle opportune condizioni, si può avere fissione con relativi sottoprodotti e catene di decadimento radioattivo.

Quali sono gli effetti su organismi e tessuti organici?

Dipende da molti fattori e si distingue di norma tra effetti somatici, genetici, teratogeni, stocastici (i.e. probabilistici) e non-stocastici (i.e. deterministici). Questo vale sia per la radiazione primaria che per quella secondaria.

In cosa consiste la differenza tra effetti stocastici e non stocastici?

Gli effetti stocastici sono legati ad una probabilità di accadimento. La generazione avviene su base random indipendentemente dall’ammontare della dose: è casuale. Va evidenziato il fatto che, anche se tipicamente non viene associata una soglia al di sotto della quale non si hanno effetti probabilistici, questi divengono visibili, ossia registrabili, solo al di sopra di certi livelli di dose [5]. Si ha, infatti, una proporzionalità diretta con l’ammontare della dose, ma esistono anche meccanismi biologici e spontanei di recupero. L’insorgenza di un tumore è un effetto stocastico. Viceversa, gli effetti deterministici (non stocastici) dipendono direttamente dalla dose ricevuta, con una soglia al di sotto della quale non si ha alcun effetto. Le ustioni da radiazioni sono un effetto non stocastico.

Ed in cosa si differenziano effetti genetici e teratogeni?

Entrambi si manifestano nella prole delle persone o degli animali che hanno ricevuto l’agente. Tuttavia, mentre si hanno effetti genetici solo nel caso in cui l’agente viene assorbito prima del concepimento, quelli teratogeni prevedono un assorbimento durante la gestazione. Gli effetti teratogeni sono particolarmente visibili comportando evidenti malformazioni [6], ma come per quelli genetici la difficoltà principale consiste nell’identificazione dell’agente. Lo stato dell’arte degli studi sulle persone sopravvissute alle bombe atomiche o ad elevate contaminazioni radioattive e sulla loro discendenza dimostra che l’incidenza di tali effetti è indistinguibile dai valori attesi nei casi in cui la variazione del fondo di radioattività naturale dell’habitat è rimasta nella norma [7].

Che dire degli effetti somatici?

 Si dicono somatici [dal greco “soma” (corpo)] i danni che si manifestano a carico dell’individuo irradiato. Evidenze conclusive riguardo gli effetti sulla salute di dosi da radiazioni inferiori a 1 millisievert (mSv) non sono disponibili; tuttavia, per dosi comprese tra 50 e 250 mSv si hanno modificazioni delle caratteristiche del sangue registrabili attraverso accurati esami di laboratorio. Nessun altro effetto clinico è riscontrabile per dosi al di sotto dei 0.5 Sv (500 mSv). A dosi molto elevate gli effetti somatici possono essere molto seri. Un eccesso di esposizione di tutto il corpo o di gran parte di esso comporta la cosiddetta sindrome da radiazioni, un complesso di sintomi che partono dal manifestarsi di nausea, senso di spossatezza, vomito e diarrea e possono essere seguiti da perdita di capelli, emorragie ed infiammazioni (gola e bocca in particolare). Nei casi severi, laddove l’esposizione a singola dose (i.e. non frazionata) supera i 10 Gy, è possibile la morte in due o quattro settimane [5].

Note ed ulteriori letture

[3] Per esempio, se si ha un tasso di dose equivalente pari a 1 mSv/h ed un tempo di esposizione pari a 6 min, si ottiene una dose equivalente pari a (1 mSv/h) x (1/10 h) = 0.1 mSv = 100 µSv.

[4] Scintillatori, contatori geiger, ecc. Alcuni rilevatori restituiscono semplicemente il numero di conteggi di particelle registrati, in questi casi l’unità di misura della radioattività sono i conteggi per secondo (cps). Considerata l’energia media depositata dalle particelle costituenti le radiazioni ionizzanti, tipicamente si stimano 10-10 Sv ogni conteggio. Tenuto conto del tempo di rilevamento si calcola, quindi, il tasso di dose equivalente. Tuttavia, questo genere di conversione non può essere ritenuto esaustivo per la stima della dose equivalente: occorre uno studio dettagliato, caso per caso, in primis distinguendo tra irraggiamento esterno ed interno.

[5] Una descrizione più approfondita richiederebbe una risposta assai più articolata. Tuttavia, prima di una richiesta in tal senso si consiglia la consultazione di una Tavola delle Dosi, che potrebbe risultare di maggiore aiuto. Qui di seguito l’indirizzo per una delle migliori, da cui trarre un’idea quantitativa dei possibili livelli di dosi da radiazioni, da fonte naturale e/o artificiale: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2d/Radiation_%28xkcd%29.png

[6] Dal greco: “teratò-ghènesis” (generazione di mostri). È d’uopo mettere in chiaro il fatto che gli agenti teratogeni, come quelli mutageni in generale, non sono esclusivamente sostanze radioattive o radiazioni ionizzanti, per la maggior parte i casi appurati riguardano sostanze chimiche non-radioattive spesso presenti nelle abitudini del consumatore medio o in particolari farmaci.

[7] “Radiation exposure has never been demonstrated to cause hereditary effects in human populations. The absence of observable effects in children of survivors of the atomic bombings in Japan, one of the largest study populations, indicates that moderate acute radiation exposures of even a relatively large human population must have little impact.” [http://www.unscear.org/docs/reports/2001/reportga.pdf]

Although demonstrated in animal studies, an increase in the incidence of hereditary effects in human populations cannot at present be attributed to radiation exposure; one reason for this is the large fluctuation in the spontaneous incidence of these effects.

In general, increases in the incidence of health effects in populations cannot be attributed reliably to chronic exposure to radiation at levels that are typical of the global average background levels of radiation. This is because of the uncertainties associated with the assessment of risks at low doses, the current absence of radiation-specific biomarkers for health effects and the insufficient statistical power of epidemiological studies. Therefore, the Scientific Committee does not recommend multiplying very low doses by large numbers of individuals to estimate numbers of radiation-induced health effects within a population exposed to incremental doses at levels equivalent to or lower than natural background levels.

[Report of the United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation – Fifty-ninth session (21-25 May 2012) – General Assembly Official Records Sixty-seventh session Supplement No. 46]

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