Spiegazione: Quante radiazioni sono dannose per la salute?

Le radiazioni sono ovunque. Le prendiamo dai raggi del sole nel cielo e dalle rocce sotto i nostri piedi. Viene dai televisori, dalle radio e dai telefoni cellulari. Le assorbiamo da certi frutti, verdure e noci.

Ma non tutte le radiazioni sono uguali. Le radiazioni elettromagnetiche, comprese le onde radio, le microonde, la luce visibile e infrarossa, sono note come radiazioni non ionizzanti e sono in gran parte innocue. D’altra parte le radiazioni ionizzanti, dalle lunghezze d’onda più corte della luce ultravioletta attraverso lo spettro elettromagnetico fino ai raggi X e ai raggi gamma, possono causare malattie e morte.

Questi effetti derivano dalla loro capacità di ionizzare (cioè di separare gli ioni caricati positivamente e negativamente) nei tessuti corporei. In generale, il rischio di effetti dannosi per la salute è proporzionale, in modo piuttosto complesso, all’entità della ionizzazione indotta nel corpo. Questa è chiamata dose. Il modo in cui le radiazioni ionizzanti sono misurate e definite è cambiato nel corso dei decenni, man mano che impariamo di più su questa scienza relativamente giovane.

Misurare la dose di radiazioni e il rischio

La dose era originariamente misurata in aria con l’unità di Roentgens (R, dal nome dello scopritore dei raggi X, Wilhelm Roentgens). Poiché la ionizzazione non può essere misurata nei tessuti, era necessario convertire la dose in aria in dose assorbita dai tessuti, originariamente misurata in rads, dove 1 R = ~0,8 rad. Con l’introduzione delle unità metriche l’unità di base della dose assorbita divenne il Gray (Gy), che rappresenta una dose assorbita di 1 Joule di energia per chilogrammo.

Purtroppo la dose assorbita non è molto conveniente ai fini della protezione radiologica perché 1 Gy delle diverse radiazioni – raggi gamma e X, particelle beta, neutroni e particelle alfa – non è ugualmente dannoso per i tessuti. Di conseguenza è stata introdotta un’unità “ibrida”, il Sievert (Sv). Ibrida, perché in realtà non è un’unità di dose di radiazione, ma un’unità di rischio. Così, si parla della dose equivalente di 1Sv come se portasse lo stesso rischio, per esempio, di 1Gy per i raggi X e gamma, o 0,05Gy per le particelle alfa più densamente ionizzanti, ma meno penetranti.

Ma c’è un’ulteriore complicazione, poiché non tutti i tessuti del corpo sono ugualmente sensibili. Il midollo osseo e la tiroide di un bambino sono molto più sensibili del tessuto muscolare, per esempio. Quindi si usa il termine dose efficace che incorpora la correzione per la dose equivalente e si misura anche in Sv. In questo modo, se solo una parte del corpo è irradiata, il rischio può essere presentato in termini di rischio effettivo per la persona. Questo permette di sommare i rischi di diverse esposizioni. L’unità Sv non dovrebbe essere usata per grandi dosi (maggiori di 1Sv) al corpo intero.

Dosi basse sono comuni

In genere, ognuno è esposto a due milliseiverts (mSv) all’anno durante la nostra vita da radiazioni naturali di fondo. Potremmo ricevere una dose di 10-20 mSv dalla radiologia diagnostica – diciamo 10 mSv per una TAC del torace. I vigili del fuoco e i lavoratori dell’impianto nell’incidente di Chernobyl hanno ricevuto dosi di diversi Gy e queste dosi hanno portato alla morte per malattia acuta da radiazioni entro circa 60 giorni. Tipicamente 4-5Gy ricevuti in un breve periodo di ore saranno letali, ma possono essere tollerati se somministrati per un periodo molto più lungo.

Le raccomandazioni del Comitato Internazionale per la Protezione Radiologica limitano i lavoratori che utilizzano le radiazioni a 20mSv all’anno o in casi eccezionali a dosi annuali più elevate, limitate a 100mSv su cinque anni. Le dosi per il pubblico provenienti da scarichi di centrali nucleari e laboratori o da perdite, per esempio, da fonti di radiazioni mediche negli ospedali dovrebbero essere limitate a 1mSv all’anno.

Eventi di radiazioni estreme

Chiaramente, nel caso di incidenti come quelli di Chernobyl e Fukushima la situazione è molto meno controllata. Dosi di circa 30 mSv sono state ricevute dalle 115.000 persone che vivevano negli insediamenti vicini a Chernobyl prima che la zona di esclusione di 30 km di raggio fosse evacuata giorni dopo. Nel caso di Fukushima l’evacuazione fino a 20 km dalle centrali è stata molto più veloce. Dosi molto più elevate (fino a 250 mSv) sono state ricevute da alcuni lavoratori di pulizia dopo Chernobyl, e poco si sa ancora sulle dosi per i lavoratori di pulizia a Fukushima. Se i recenti rapporti di dosi fino a 2,2 Sv/ora da cisterne che perdono sul sito sono veri e se questa dose è da raggi gamma, allora potrebbe presto diventare troppo pericoloso lavorare sul sito.

Per causare la morte entro ore di esposizione alle radiazioni, la dose deve essere molto alta, 10Gy o superiore, mentre 4-5Gy ucciderà entro 60 giorni, e meno di 1,5-2Gy non sarà letale a breve termine. Comunque tutte le dosi, non importa quanto piccole, portano un rischio finito di cancro e altre malattie.

Una regola molto approssimativa è che 1Sv porta un rischio del 10% di aumento del rischio di cancro nel corso della vita. Questo rischio di cancro può persistere per il resto della vita, ma è improbabile che appaia prima di almeno 10-20 anni dopo l’esposizione. Quindi, l’esposizione da radiazioni naturali di fondo accumulate fino all’età di 50 anni (=100mSv) aumenta il ~30% di rischio di cancro nel corso della vita a ~31% e la mortalità da ~25% a ~26%. Su questa base circa 30.000-60.000 morti per cancro in tutto il mondo, ma soprattutto in Europa, saranno stati causati dall’incidente di Chernobyl, e molti devono ancora verificarsi.

Si discute molto del cosiddetto problema delle basse dosi. Gli effetti da dosi inferiori a 50 mSv sono difficili da valutare direttamente a causa dell’alto background di cancro spontaneo (che si verifica naturalmente), quindi è stato necessario estrapolare dalle misurazioni degli effetti a dosi più alte. La questione è se c’è una soglia di dose sotto la quale non c’è effetto. Da quello che sappiamo questa soglia deve essere inferiore a 10mSv e dall’età di dieci anni tutti hanno ricevuto almeno 10mSv di radiazioni di fondo naturale da fonti naturali, quindi non c’è argomento per una soglia – tutte le dosi di radiazioni, non importa quanto piccole, comportano un rischio finito.