La radiazione di fondo di origine artificiale

La radiazione ionizzante di fondo di origine antropogenica – ovvero l’inquinamento radioattivo – costituisce una delle due componenti della radiazione “normalmente” presente nell’ambiente, insieme all’altra importante componente, la radiazione ionizzante di fondo di origine naturale derivante dai raggi cosmici e dalla radioattività naturale di origine terrestre, illustrata un altro articolo.

La radioattività di fondo dovuta all’attività dell’uomo deriva da una varietà di fonti artificiali: test storici delle bombe nucleari, incidenti verificatisi in passato in alcune centrali nucleari, contaminazione da parte di rifiuti radioattivi smaltiti in modo illecito, contaminazione a seguito di test o uso in teatri di guerra di armi contenenti uranio impoverito, industria del nucleare civile e militare, centrali a carbone, e – all’interno od in prossimità degli edifici – uso di materiali da costruzione radioattivi.

La radiazione di fondo antropogenica può avere valori più elevati nelle aree più prossime a tali sorgenti. Altre importanti sorgenti artificiali, che non contribuiscono alla radiazione di fondo –  se intesa come un contributo di fondo stabile da sottrarre alla misurazione di una sorgente specifica che ci interessa – ma che invece contribuiscono alla dose media annua assorbita da una persona, sono: i voli aerei, le apparecchiature di imaging medico diagnostico, alcuni body scanner e le sigarette.

L’esposizione umana media globale alla radiazione artificiale è di 0,6 mSv/anno (dato relativo al 2008), ma nei Paesi più avanzati è in genere maggiore, in quanto dovuta principalmente all’imaging medico diagnostico; anche i viaggi aerei provocano un’esposizione maggiore alla radiazione cosmica, per cui ad esempio la dose media supplementare per il personale di volo è di 2,2 mSv/anno.

In particolare, nel nostro Paese la dose efficace media individuale per la popolazione è d 1,2 mSv/anno. L’industria nucleare contribuisce in minima parte alla dose totale, mentre il contributo residuo dell’incidente di Chernobyl è anch’esso notevolmente ridotto rispetto al periodo immediatamente seguente l’incidente. In relazione alla dose da esposizioni mediche, il valore riportato si riferisce a una dose media, ma deve essere tenuto ben presente del beneficio derivante da questo tipo di pratiche.

Stima dei contributi della radiazione di fondo artificiale alla dose efficace media individuale della popolazione italiana (fonte: ISPRA).

In questo articolo illustreremo le principali fonti artificiali che contribuiscono alla radiazione di fondo a livello globale (test storici delle bombe nucleari, incidenti rilevanti in centrali nucleari) oppure personale (uso di tecniche di imaging medico, viaggi aerei, sigarette) mentre quelle rilevanti solo a livello locale (smaltimento illecito di rifiuti radioattivi, centrali a carbone, armi all’uranio impoverito, materiali da costruzione radioattivi) vengono trattate in un altro articolo.

La ricerca della presenza di radionuclidi artificiali in campioni di particolato atmosferico corrispondenti a volumi di aria noti, ed in campioni di deposizione umida e secca e di latte vaccino consente alle Reti nazionale di “monitorare” lo stato della contaminazione dal punto di vista radiometrico. La radiocontaminazione dell’atmosfera è generalmente il primo segnale della dispersione nell’ambiente di radionuclidi artificiali; la presenza di Cs-137 nel latte è rilevabile quale residuo della contaminazione di eventi su scala globale (ad es. test bellici degli anni ‘60, incidente di Chernobyl, etc.).

Il trend delle deposizioni umide e secche di cesio-137 in Italia (da Annuario ISPRA 2016).

 

I test storici delle bombe nucleari

I frequenti test di bombe nucleari effettuati tra il 1940 e il 1960 – ed in particolare i circa 520 con esplosioni nell’atmosfera effettuati dagli anni ’50 agli anni ’80 – hanno disperso una notevole quantità di inquinanti radioattivi. Alcune di queste contaminazioni sono state locali, per cui hanno reso gli immediati dintorni altamente radioattivi, mentre alcuni inquinanti sono stati trasportati più lontano dal fallout; parte di questi materiali inquinanti, tuttavia, sono stati dispersi in tutto il mondo.

L’aumento della radiazione di fondo dovuta a questi test ha raggiunto il picco nel 1963, pari a circa 0,15 mSv all’anno in tutto il mondo, ovvero circa il 7% della dose media dovuta al fondo naturale. Il “Trattato sulla messa al bando parziale dei test nucleari” (PTBT) del 1963 ha vietato i test nucleari nell’atmosfera – oltre a quelli sottomarini e nello spazio esterno – per cui nel 2000 la dose mondiale cumulativa dovuta ai test atomici e nucleari storici era diminuita a soli 0,005 mSv all’anno.

Incidenti rilevanti nelle centrali nucleari

Nel 1990, l’Agenzia internazionale per l’energia atomica (IAEA) ha introdotto la “Scala Internazionale degli Eventi Nucleari e radiologici” (o scala INES), una scala logaritmica di 7 possibili livelli in cui ogni livello crescente rappresenta un incidente di circa 10 volte più grave rispetto al livello precedente. Finora ci sono stati solo due incidenti di livello 7, ovvero “catastrofici”: il disastro di Chernobyl del 1986 e quello di Fukushima del 2011, oltre a una serie di incidenti di livello minore.

La scala INES degli incidenti nucleari e radiologici.

L’incidente di Chernobyl è stato un incendio nucleare e un evento di fissione durata per 10 giorni, ed ha causato lo spargimento di isotopi dello stronzio, dell’uranio e del plutonio. Questi hanno lunghi periodi di vita, per cui tante aree resteranno pericolose per secoli, finanche per migliaia di anni. L’incidente di Fukushima ha in gran parte rilasciato radionucleotidi di cesio, che hanno un’emivita relativamente breve. La zona si decontaminerà in modo naturale in decenni, entro un paio di centinaia di anni.

Le dosi totali dell’incidente di Chernobyl sono passate da 10 a 50 mSv in 20 anni per gli abitanti delle aree colpite, con la maggior parte della dose ricevuta nei primi anni dopo il disastro, e sono state di oltre 100 mSv per i “liquidatori”. Le dosi totali degli incidenti di Fukushima sono state tra 1 e 15 mSv per gli abitanti delle aree colpite. Le dosi tiroidee per i bambini sono state inferiori a 50 mSv. I 167 operatori intervenuti nell’emergenza hanno ricevuto dosi superiori a 100 mSv, di cui 6 più di 250 mSv.

Le apparecchiature di imaging medico

Per molte persone, il contributo principale alla dose annua di radiazione ionizzante di origine artificiale è legato all’uso di apparecchiature di imaging medico oppure a quello del tabacco. Pertanto, sebbene l’esposizione umana media globale alla radiazione artificiale sia di 0,6 mSv/anno, nei Paesi avanzati dal punto di vista dell’assistenza medico-sanitaria può essere molto più alta: ad esempio, l’americano medio riceve circa 3 mSv/anno solo come dose medica per l’imaging diagnostico.

Una tipica radiografia del torace fornisce 0,02 mSv (equivalenti a 2 mrem) di dose efficace. Una radiografia dentale fornisce una dose da 5 a 10 μSv. Una scansione con la TAC (Tomografia Assiale Computerizzata fornisce una dose efficace per tutto il corpo che va da 1 a 20 mSv (ovvero da 100 a 2000 mrem). Anche il trattamento con radiazioni per curare malattie – come ad es. il cancro o la tiroide – rappresenta una dose, sia negli individui trattati che, in misura minore, in quelli che li circondano.

I viaggi aerei e le sigarette

La radiazione cosmica secondaria è molto più intensa nella troposfera superiore, a circa 10 km di altitudine, ed è quindi di particolare preoccupazione per gli equipaggi delle compagnie aeree e per i passeggeri che trascorrono molte ore all’anno sugli aerei. Durante i loro voli, gli equipaggi delle compagnie aeree hanno in genere una dose aggiuntiva dell’ordine di 2,2 mSv all’anno. In un volo intercontinentale, in 5 ore si assorbe una dose di radiazioni equivalente, grosso modo, a quella di una radiografia dentale.

Anche alcuni tipi di body scanner utilizzati negli aeroporti per i controlli di sicurezza, al fine di rilevare sotto indumenti o scarpe e nelle cavità del corpo umano la presenza di eventuali oggetti metallici e non, contribuiscono alla dose assorbita nei viaggi aerei. Infatti, mentre gli scanner a onde millimetriche utilizzano radiazioni elettromagnetiche non ionizzanti, alcune macchine usano raggi X a basso dosaggio. Nell’Unione Europea, tuttavia, l’uso di queste ultime è stato vietato nel 2012.

Le sigarette, invece, contengono polonio-210 proveniente dai prodotti di decadimento del radon, che si attaccano alle foglie di tabacco. Il fumare in maniera pesante provoca una dose di radiazioni di 160 mSv/anno e macchie localizzate alle biforcazioni dei bronchi nei polmoni dovute al decadimento del polonio-210. Tale dose non è facilmente comparabile ai limiti normali, dato che questi ultimi considerano il corpo intero, mentre qui la dose riguarda una porzione piccola del corpo.

 

Riferimenti bibliografici:

• Annuario dei dati ambientali, ISPRA (2016), http://annuario.isprambiente.it/sites/default/files/pdf/2016/integrale/12_%20Radioattivit%C3%A0%20finale_2016.pdf
• Background radiation, https://en.wikipedia.org/wiki/Background_radiation
• Full body scanner, https://en.wikipedia.org/wiki/Full_body_scanner
• Dade W. Moeller, “Doses from cigarette smoking”, Health Physics Society, 2013, http://hps.org/publicinformation/ate/q3137.html