Radionucleidos naturales y Riesgos
En su artículo «Two centuries since discovery of the chemical element uranium» (1989), V. Omaljev y A. Antonovic escribieron lo siguiente: «El uranio hoy tiene una pesada carga de culpa por la contaminación radiactiva actual y futura del planeta. Especialmente preocupantes son las incertidumbres sobre posibles cambios mutagénicos (incontrolados) en los organismos vivos, sobre todo en el hombre. Las investigaciones biológicas y médicas sistemáticas de esta cuestión con fines prácticos solo comenzaron después del bombardeo atómico del Japón, y un período de 45 años es demasiado corto para ver el largo plazo. riesgo.»Los autores se preguntan si esto significa el fin de la regla del uranio.
Junto con las cuestiones económicas y otras cuestiones mundiales, la seguridad es sin duda una preocupación apremiante, y la mayoría de la gente considera que es el problema más alarmante de la actualidad. En el caso de que las centrales nucleares resulten defectuosas por cualquier motivo y se emanen sustancias radiactivas al medio ambiente, o si se llevan a cabo ensayos nucleares y se utilizan armas nucleares a gran escala, las consecuencias podrían ser catastróficas. En el nivel actual de civilización, el mundo moderno es cada vez más destructivo, y las consecuencias lamentablemente se acercan cada vez más a un estado de catástrofe. Sólo tomamos nota de lo que se ha hecho recientemente a la población y el medio ambiente del Iraq, Yugoslavia y Bosnia y Herzegovina con decenas de toneladas de uranio empobrecido utilizadas en la fabricación de proyectiles.
El componente antropogénico del fondo de radiación de la biosfera es lo que ha planteado esta cuestión global. Sin embargo, incluso después de la cesación final del dominio del uranio, quedaría un grupo de radionucleidos naturales con todos los riesgos potenciales para la salud humana54. Según los resultados de los estudios realizados hasta la fecha, la radiación natural de la litosfera (biosfera) es responsable de una cuarta parte de la carga de radiación básica total de todos los seres vivos. Para ser específicos, el papel de los radionucleidos naturales y su radiación como fuentes de riesgo de radiación para la biocenosis ha estado presente desde el comienzo de la vida en la Tierra. Por lo tanto, los radionucleidos naturales no solo han afectado a través de las radiomutaciones la evolución de los organismos vivos, sino que también han influido en la dinámica del equilibrio de los sistemas ecológicos.
En contraste con las grandes dosis de radiación ionizante producidas predominantemente por radionucleidos fabricados, es bastante lógico sostener que en el caso de las llamadas dosis pequeñas, es decir, dosis que no causan síntomas clínicos pero que tienen una acción bionegativa distinta, las fuentes naturales de radiación radiactiva asumen el papel principal. Se sabe que las opiniones entre los radiobiólogos están muy divididas sobre el efecto de las dosis pequeñas. Sin embargo, muchos autores sostienen que un ligero aumento de la radiación absorbida aumenta la probabilidad de cataratas, aumenta la incidencia de enfermedades por radiación, contribuye a la formación de tumores, acorta la esperanza de vida y retrasa el desarrollo fetal en el útero de la madre. Tras la participación de expertos mundiales en un proyecto internacional durante el período 1980-1984, se llegó a la conclusión (entre otras cosas) de que: 1) pequeñas dosis de radiación ionizante ert acción bionegativa distinta (mina en negrita – M. K.); 2) la acción bionegativa de pequeñas dosis de radiación ionizinq se ajusta a una dependencia lineal sin umbral; 3) dado que es imposible aislar pequeñas dosis de radiación ionizante como uno de un gran número de factores cancerígenos, es necesario evitar el aumento del nivel de todos los factores indicados; y 4) necesitamos monitorear constantemente la carga de radiación de la población a través de toda la cadena alimentaria, incluidas las plantas cultivadas, el ganado y los alimentos de origen vegetal y animal.
La geología médica puede hacer una gran contribución en el establecimiento de condiciones naturales previas para la ocurrencia de pequeñas dosis de radiación ionizante en rocas, suelo y agua, y en la planificación de medidas diseñadas para reducir el nivel de factores cancerígenos. Esto es especialmente cierto porque el contenido de elementos radiactivos en el entorno natural no siempre es el mismo, y los organismos que habitan una región determinada están expuestos a radiación radiactiva de intensidad variable: mayor en algunos casos, menor en otros. Por lo tanto, nos detendremos en el texto para seguir algunos factores geológicos que merecen una atención especial.
El primer y muy importante paso en la investigación de una región de interés es aislar rocas y formaciones que contienen uranio en ella. Ya hemos discutido los tipos de rocas (como los granitos ácidos) que son portadores potenciales de radionucleidos. Sin embargo, no se hizo hincapié en que las formaciones geológicas que contienen uranio pueden abarcar zonas enormes y, por lo tanto, aumentar la carga de radiación natural de un gran número de personas. Por lo tanto, los esquistos ricos en sustancias orgánicas y uraninita (por ejemplo, la formación Chittanunga en los estados de Alabama y Kentucky, que cubre un área del orden de 100 mil km2) se producen en muchas regiones del mundo. En los Estados Unidos, la formación Fosforia (depósitos de fosfato con 0,003 – 0,03% de uranio) y otras formaciones en la Meseta de Colorado y en el este de Utah, el noreste de Arizona y el noroeste de Nuevo México abarcan un área aún mayor. La formación Francevillien en Gabón cubre un área de aproximadamente 35 mil km2. Cuando se tiene en cuenta que el depósito o fenómeno Oklo (un reactor nuclear natural) se encuentra en esa formación, es fácil comprender el peligro potencial de las reacciones constantes de fisión en esa región. Grandes cantidades de torio se encuentran en arenas de playas marinas en el sur de la India y (hasta cierto punto) Australia. Mediante la realización de investigaciones geomédicas regionales (mapeo) de radionucleidos naturales en rocas y suelos en un área de interés para nosotros, podemos aislar rangos (regiones) radioecogeológicos en los que la biocenosis (incluidos los seres humanos) transporta una cierta carga de radiación. Es comprensible que algunas regiones del mundo sean bien conocidas por su alto contenido de elementos radiactivos (el estado de Kerala en la India, la Meseta de La Plata en el Brasil, la región más amplia de la mina de uranio de Oklo en Gabón, etc.).).
Que el hombre no ha sido capaz de adaptarse a los campos de radiación naturales queda demostrado por los resultados de investigaciones internacionales que indican que las regiones con un elevado contenido de radionucleidos naturales en las rocas y el suelo se caracterizan por un lento aumento de la población, un aumento del número de defectos de nacimiento, un aumento del número de enfermedades orgánicas y un aumento de la mortalidad (especialmente entre los niños). Quedan por realizar estudios complejos sobre la cuestión de la existencia o inexistencia de endemias radiogeoquímicas. En su libro «Radiation Hygiene in Biotechnology» (1991), B. Petrovic y R. Mitrovic afirma que hay investigaciones que indican la importancia decisiva de las endemias radiogeoquímicas, pero también trabajos que las niegan. Por ejemplo, investigadores ingleses sostienen que la elevada concentración de radón Rn222 en el agua potable en el condado de Devon (Gran Bretaña) representa la principal causa de una incidencia más frecuente de enfermedades malignas entre la población. Conclusiones similares fueron alcanzadas por investigadores estadounidenses que llevaron a cabo estudios radioepidemiológicos en más de un millón de personas en 111 ciudades de los estados de Iowa e Illinois: afirman que las concentraciones considerablemente elevadas del radionucleido indicado en el agua potable por encima del nivel medio provocan diferencias significativas en la mortalidad por enfermedades malignas de los huesos (que se manifiestan especialmente en personas de más de 30 años de edad). Además, los investigadores soviéticos reportaron resultados de medición de radiactividad natural en los huesos de personas que murieron de leucemia y de personas que murieron de varias lesiones: la actividad total de los radionucleidos emisores de rayos gamma fue más de dos veces mayor en los huesos de las personas que murieron de leucemia que en los huesos de las personas que murieron de causas traumáticas. A partir de los resultados de sus propias investigaciones e informes de otros, el científico francés Pincet concluye que existe una correlación significativa entre el nivel de radiación de fondo en la biosfera y la mortalidad debida a enfermedades malignas. De todo lo que se ha dicho se desprende que la familiaridad con la regionalización radiogeológica de un área determinada es muy importante para establecer la carga de radiación de la población en ella: los médicos deben prestar especial atención a los rangos radioecogeológicos más peligrosos.
Dependiendo de las rocas de las que se formó y del contenido del componente arcilloso, el suelo puede contaminarse radioactivamente en mayor o menor medida. Los radionucleidos naturales acumulados en el suelo se incorporan metabólicamente a las plantas y, a través de alimentos contaminados, llegan al organismo del hombre y de los animales. El peligro dado a los seres vivos, comprensiblemente, se expresa especialmente dentro de rangos radioecogeológicos marcados por un fondo elevado de elementos radiactivos naturales. El problema se complica aún más por la presencia de estroncio, cesio y otros productos artificiales de radionucleidos de larga vida, que se discutirán en un capítulo especial.
El uranio puede transportarse, concentrarse y alejarse de su depósito primario con relativa facilidad, dependiendo de las condiciones geológicas (hidrogeológicas). Un papel muy importante en esto lo desempeñan las aguas subterráneas, ya que el uranio, desde el momento de su oxidación y disolución en el agua, se mueve casi libremente a través de la corteza terrestre (Fig. 2.37.). El uranio por sí solo no es necesariamente tan peligroso, pero los productos de su desintegración radiactiva no solo amenazan a la naturaleza con radiación radiactiva, sino que también son tóxicos como los elementos electrónicos55. Por lo tanto, el papel de las soluciones acuosas es de importancia primordial para la creación de aureolas de dispersión química de uranio y su descomposición en la capa de arcilla superficial de los sedimentos de los ríos. Aquí tenemos en mente zonas anómalas, con un contenido de uranio de hasta 200 ppb y más (hasta 400 ppb y, a veces, diez veces mayor en aguas de mina). En condiciones hidrogeológicas favorables (por ejemplo, la presencia de zonas de falla extendidas), el uranio puede transportarse a distancias muy grandes, lo que debe tenerse en cuenta. Así, por ejemplo, el origen del alto contenido de uranio (50-100 ppb) en un manantial en Colorado está vinculado con rocas a al menos 100 km de distancia. Por todas estas razones, en las investigaciones hidrogeológicas de una región, se debe prestar especial atención al contenido de radioisótopos en el agua potable y en el agua utilizada para la producción de alimentos, a fin de evitar que entren en el organismo humano de esta manera.
Fig. 2.37. Ratio of uranium concentration c (µg/l) and water mineralization m (mg / 1) from Ogallala formation in Texas (USA)(S. N. Davis, R. J. M. de Wiest, 1966). 1-muestras con HCO3, más del 50% de todos los aniones; 2 – muestras con HCO3 es menos del 50% de todos los aniones.
La contaminación del medio ambiente por elementos radiactivos está ciertamente en la parte superior de la lista de todos los problemas que han existido y que exigen la protección de la naturaleza y la humanidad. La complejidad y el peligro de contaminación de la naturaleza por elementos radiactivos han obligado al hombre a estudiar en el más mínimo detalle los procesos que involucran elementos radiactivos. Los radionucleidos naturales y artificiales introducidos en el organismo por ingestión o inhalación se distribuyen a los órganos individuales de acuerdo con el metabolismo del radionucleido en sí y la sensibilidad del órgano a la radiación. Todo esto se tiene en cuenta para estimar el tamaño de la contribución de los radionucleidos del agua potable, los productos alimenticios y otras fuentes de radiación a la irradiación total de la población.
La radiación que, desde el lugar de su generación, entra en regiones habitadas o regiones no directamente relacionadas con la producción o la utilización de energía nuclear no debe exceder de 0,5 sieverts (Sv)56 por persona al año. En regiones con minerales radiactivos generalizados, la dosis de irradiación de fondo que recibe un hombre puede ser cuatro veces mayor que el límite dado, lo que debe tener efectos perjudiciales mayores o menores para la salud humana57. Si está involucrada alguna radiación a corto plazo, pueden producirse cambios más considerables en el sistema cardiovascular a una dosis superior a 150-200 mSv, mientras que una dosis superior a 700-1000 mSv suele ser mortal.El término concentración máxima permisible se utiliza en la práctica, aunque es muy cuestionable si existe un límite por debajo del cual se garantiza la seguridad. Incluso si se encuentra una dosis máxima permisible de radiación, nos queda establecer la acción de los radioisótopos individuales, especialmente en la medida en que emiten diferentes tipos de radiación y a diferentes velocidades. Además, algunos elementos tienden a acumularse en diferentes partes del organismo humano. Los radioisótopos de tales elementos causan daños biológicos concentrados. Por ejemplo, el plutonio, el radio y el estroncio se acumulan en los huesos; el yodo se acumula en la glándula tiroides; y el plomo y los isótopos solubles en agua se acumulan en los riñones. Los pulmones son el órgano crítico en el caso de los radionucleidos en forma no disuelta.
Las diferencias en el peligro biológico causado por diferentes radioisótopos son generalmente grandes. Por ejemplo, si comparamos Ra228 y H3 (ambos con una vida media de varios años y emisión de rayos beta de baja energía), vemos que el tiempo de residencia en el organismo humano es diferente. Una gran parte de H3 desaparece del organismo después de varias semanas, mientras que R228 permanece en los huesos para siempre. A continuación se examinan otras especificidades en el comportamiento de los radioisótopos más importantes.
El isótopo más extendido del radio Ra226 es el más tóxico de todos los componentes inorgánicos y tiene una fuerte acción cancerígena. Su semivida biológica es bastante larga, 45 años. Su comportamiento químico es similar al del calcio. Por medio de la reabsorción del suelo, entra fácilmente en las plantas y luego llega al hombre a través de animales y alimentos de origen animal y vegetal. Aunque la concentración promedio de este elemento introducido con los alimentos es de 111 a 185 MBq/día, los investigadores estadounidenses establecieron una gran variabilidad de su concentración en diferentes tipos de alimentos. Por ejemplo, la muy alta actividad y contenido de R226 en las avellanas como fenómeno natural ha ocupado la atención de muchos investigadores.
Según B. Petrovic y R. Mitrovic (1991), muchos trabajadores han investigado el contenido de Ra226 en el organismo humano e intentado determinar la carga de radiación de este radionucleido. Se ha establecido que en los habitantes de Europa y América Central, su cantidad promedio en huesos es de 0,37 a 0,55 MBq / g de ceniza (que para el hombre promedio corresponde a una actividad de 1,11 a 1,48 MBq). Esta cifra es algo mayor en las regiones de América del Norte y Asia.
La presencia de radón en el agua no es peligrosa para la salud humana. Sin embargo, el radón en el estado gaseoso erts influencia indeseable. El radón es el fid en los pulmones como el órgano crítico. El peligro real del radón proviene de sus productos de corta duración bismuto y polonio. El radón y sus productos emiten predominantemente rayos alfa, que tienen un alcance muy limitado, pero son energéticamente bastante fuertes y con un diámetro inferior a 1 mm causan graves daños a los pulmones. El riesgo de cáncer depende directamente de la concentración de este gas en el espacio donde el hombre pasa su tiempo y es especialmente alto para los mineros que trabajan en pozos en depósitos de uranio.
La influencia positiva del radón y las dosis desconocidas de rayos alfa de los productos de su descomposición en el organismo humano se usa ampliamente en balneología. Las aguas radiactivas (radón) alteran la imagen de la sangre, disminuyen la presión arterial, afectan a ciertas enfermedades alérgicas, actúan sobre el funcionamiento del sistema nervioso central y vegetativo, estimulan muchas respuestas adaptativas compensatorias del organismo, etc.