Inquinamento radioattivo: gli effetti sulla salute

L’inquinamento radioattivo per definizione emette radiazioni ionizzanti – come ad es. raggi gamma o neutroni, particelle alfa o particelle beta – le quali possono irradiare il corpo umano dall’esterno o dall’interno, causando degli effetti sulla salute, i quali sono studiati dalla radiobiologia, una branca delle scienze mediche che studia l’azione di queste radiazioni sugli esseri viventi.

In generale, l’effetto sulla salute dipende sia dal tipo di irraggiamento (interno o esterno) sia dal tipo di radiazione. Se quest’ultimo non è noto, allora può essere determinato mediante misure differenziali in presenza di campi elettrici, campi magnetici o di varie quantità di schermatura.

Si noti che le radiazioni ionizzanti prodotte dalla contaminazione radioattiva non sono le uniche alle quali le persone possono essere esposte nel corso della propria vita: ad es., per l’imaging medico diagnostico (raggi X, TAC, PET-TAC, DEXA, mammografia, etc.), per i controlli aeroportuali con alcuni tipi di body-scanner e per la radioterapia nei malati di tumore vengono utilizzate delle dosi controllate di radiazioni ionizzanti, per non parlare della radiazione di fondo naturale cui siamo sempre esposti.

Le radiazioni ionizzanti sono in generale dannose e potenzialmente letali per le forme viventi, anche se possono dare benefici per la salute nella radioterapia, usata per il trattamento del cancro. L’impatto più comune delle radiazioni ionizzanti è l’induzione del cancro con un periodo di latenza di anni o decenni dopo l’esposizione. Alte dosi di radiazioni, tuttavia, possono causare bruciature da radiazioni visibilmente drammatiche e/o rapidamente fatali attraverso la sindrome da radiazione acuta.

Effetti deterministici e stocastici

La maggior parte degli effetti negativi sulla salute dell’esposizione alle radiazioni ionizzanti può essere raggruppata in due categorie generali: effetti deterministici (o reazioni tissutali dannose), dovuti in gran parte all’uccisione / malfunzionamento delle cellule a seguito di dosi elevate; e effetti stocastici, cioè effetti che implicano lo sviluppo del cancro in individui esposti a causa della mutazione delle cellule somatiche o malattie ereditarie nella loro prole dovuta alla mutazione delle cellule riproduttive.

Gli effetti deterministici sono quelli che si verificano in modo verosimilmente certo al di sopra di una dose soglia e la loro gravità aumenta con la dose. Un’elevata dose di radiazioni produce effetti deterministici. Gli effetti deterministici non sono necessariamente più o meno gravi degli effetti stocastici. Gli esempi sono: bruciature da radiazione, sindrome da radiazione acuta, sindrome da radiazioni croniche e tiroidite indotta da radiazioni. Altri effetti includono lesioni polmonari indotte da radiazioni, cataratta e infertilità.

Gli effetti biologici delle radiazioni ionizzanti.

Non esistono prove convincenti per indicare una soglia di dose di radiazioni ionizzanti al di sotto del quale il rischio di induzione del tumore è zero. Alcuni effetti delle radiazioni ionizzanti sulla salute umana sono “stocastici”, il che significa che la loro probabilità di comparsa aumenta con il crescere della dose, mentre la gravità è indipendente dalla dose. Il cancro indotto dalla radiazione, la teratogenesi, il declino cognitivo e la malattia cardiaca sono tutti esempi di effetti stocastici.

L’impatto più comune in tal senso è l’induzione stocastica del cancro con un periodo latente di anni o decenni dopo l’esposizione. Il meccanismo con cui ciò si verifica è ben compreso, ma i modelli quantitativi che prevedono il livello di rischio rimangono controversi. Il modello più accettato dalla comunità scientifica dimostra che l’incidenza dei tumori a causa della radiazione ionizzante aumenta linearmente con una dose efficace di radiazioni al tasso del 5,5% per ogni sievert.

Se questo modello lineare è corretto, allora – a parte, evidentemente, ad alcune eccezioni nello spazio e nel tempo, in cui le fonti principali delle radiazioni ionizzanti sono costituite dall’inquinamento radioattivo di origine antropogenica – la radiazione di fondo naturale costituisce la fonte più pericolosa di radiazioni ionizzanti per la salute pubblica generale, seguita dall’imaging medico diagnostico (raggi X, TAC, PET-TAC, DEXA, mammografia, etc.) come seconda fonte per importanza.

Tuttavia, i dati quantitativi sugli effetti delle radiazioni ionizzanti sulla salute umana sono relativamente limitati rispetto ad altre condizioni mediche, a causa del basso numero di casi presentatisi fino ad oggi e per la natura stocastica di alcuni degli effetti. Gli effetti stocastici, infatti, possono essere misurati solo attraverso grandi studi epidemiologici in cui sono stati raccolti dati sufficienti per eliminare fattori di confusione quali le abitudini nel fumare e altri fattori dello stile di vita.

In tal senso, la fonte più ricca di dati di alta qualità deriva dallo studio dei sopravvissuti alle bombe atomiche giapponesi di Hiroshima e Nagasaki, sia per l’intensità raggiunta dalle radiazioni prodotte da quegli eventi e, successivamente, dai prodotti di fissione, sia per il lungo tempo trascorso da allora, che ha permesso di assistere al manifestarsi degli effetti a lunga latenza. Gli esperimenti in vitro e sugli animali sono pure informativi, tuttavia la radioresistenza varia notevolmente tra le specie.

Il rischio di sviluppare il cancro indotto da radiazioni a un certo punto della vita è comunque maggiore per un feto rispetto ad un adulto, sia perché le cellule sono più vulnerabili quando crescono, sia perché la vita è molto più lunga dopo l’assorbimento della dose per sviluppare il cancro. I possibili effetti deterministici dell’esposizione a radiazioni in gravidanza includono l’aborto spontaneo, i difetti strutturali alla nascita, la limitazione della crescita e la disabilità intellettiva. Inoltre, per la madre esposta a radiazioni durante la gravidanza c’è un rischio maggiore di acquisire in seguito il cancro al seno.

Irradiazione dall’interno

Gli effetti dell’irradiazione dall’interno del corpo sono in generale peggiori. Ad esempio, quando gli isotopi che emettono particelle alfa – radiazioni a bassa penetrazione che normalmente presentano un basso rischio per la salute dovuto all’effetto di schermatura degli strati superiori della pelle – vengono ingerite, esse sono molto più pericolose di quanto la loro emivita o la percentuale di decadimento suggerirebbe.

Ciò è dovuto all’elevata efficacia biologica relativa della radiazione alfa nel causare danni biologici dopo che i radioisotopi emettitori alfa entrano nelle cellule viventi. I radioisotopi emettitori alfa sono mediamente circa 20 volte più pericolosi – e in alcuni esperimenti fino a 1000 volte più pericolosi – di un’attività equivalente di emissioni beta o di radioisotopi emettitori gamma. Dunque, l’effetto sulla salute dipende sia dal tipo di irraggiamento (interno o esterno) sia dal tipo di radiazione.

Il radon, un gas fortemente radioattivo che emana dal suolo e si propaga nell’aria, si accumula talvolta negli edifici, dove viene inalato dalle persone. Esso è in molti Paesi la seconda principale causa del cancro al polmone, dopo il fumo, ed i suoi effetti sono evidenti nei minatori sotterranei esposti al radon e ai suoi prodotti di decadimento. Inoltre, si ritiene che l’esposizione al radon ed al fumo di sigarette siano sinergici, cioè che l’effetto combinato superi la somma dei loro effetti indipendenti.

La via principale di esposizione al radon è l’inalazione, tuttavia l’esposizione alle radiazioni da radon è indiretta. Infatti, il pericolo per la salute non deriva principalmente dal radon stesso, ma dai prodotti radioattivi formati nel suo decadimento. Gli effetti generali del radon nel corpo umano sono causati dalla sua radioattività e dal conseguente rischio di cancro indotto da radiazioni. Il cancro al polmone è l’unica conseguenza osservata di esposizioni al radon ad alta concentrazione.

Sia gli studi sull’uomo che sugli animali indicano che il polmone e il sistema respiratorio sono i bersagli primari della tossicità indotta dai prodotto di decadimento del radon. Quando il radon viene inalato, i suoi atomi decadono nelle vie respiratorie o nei polmoni, producendo polonio radioattivo e, alla fine, atomi di piombo che si attaccano al tessuto più vicino, esponendo così le sensibili cellule epiteliali bronchiali alle radiazioni alfa, le quali alla lunga possono portare a un cancro ai polmoni.

Se viene invece inalata una polvere o un aerosol che già trasporta i prodotti di decadimento del radon, il modello di deposizione dei prodotti di decadimento nel tratto respiratorio è diverso. Le particelle di diametro più piccolo diffondono ulteriormente nel sistema respiratorio, causando un’esposizione continua alle radiazioni alfa, mentre le particelle più grandi – da decine a centinaia di micron – spesso si depositano più in alto nelle vie aeree e vengono eliminate dalla scala mobile mucociliare del corpo.

In ogni caso, le energetiche radiazioni alfa, con alcune radiazioni associate, possono danneggiare le molecole vitali nelle cellule polmonari, creando radicali liberi o causando interruzioni o danni nel DNA, e causando in esso delle mutazioni che a volte diventano cancerose. Inoltre, attraverso l’ingestione e il trasporto da parte del sangue, dopo l’attraversamento della membrana polmonare da parte del radon, i prodotti radioattivi possono essere trasportati anche in altre parti del corpo.

Gli effetti del radon, qualora presente nel cibo o nell’acqua potabile, sono sostanzialmente sconosciuti. Secondo l’Agenzia per le Sostanze Tossiche e il Registro delle Malattie (ATSDR) statunitense, si sa che, dopo l’ingestione del radon disciolto in acqua, l’emivita biologica per la rimozione del radon dal corpo varia da 30 a 70 minuti. Più del 90% del radon assorbito viene eliminato per esalazione entro 100 minuti. Dopo 600 minuti, solo l’1% della quantità assorbita rimane nel corpo.

 

Riferimenti bibliografici:

• Radiation Health Effects, https://www.epa.gov/radiation/radiation-health-effects
• Radiobiologia, https://en.wikipedia.org/wiki/Radiobiology