Natural Radionuclides and Risks
Nel loro articolo “Two centuries since discovery of the chemical element uranium” (1989), V. Omaljev e A. Antonovic hanno scritto come segue: “L’uranio oggi ha il compito di un pesante fardello di colpa per l’inquinamento radioattivo attuale e futuro del pianeta. Particolarmente preoccupanti sono le incertezze relative a possibili cambiamenti mutageni (incontrollati) negli organismi viventi, l’uomo in primis. Le indagini biologiche e mediche sistematiche di questa domanda per scopi pratici sono iniziate solo dopo il bombardamento atomico del Giappone, e un periodo di 45 anni è troppo breve per vedere il lungo termine. rischio.”Gli autori chiedono se questo significa la fine della regola dell’uranio.
Insieme alle questioni economiche e ad altre questioni globali, la sicurezza è certamente una preoccupazione pressante, e la maggior parte delle persone ritiene che sia il problema più allarmante dei giorni nostri. Nel caso in cui le centrali nucleari risultino difettose per qualsiasi motivo e vengano emanate sostanze radioattive nell’ambiente o se vengano effettuati test nucleari e siano utilizzate armi nucleari su larga scala, le conseguenze potrebbero essere catastrofiche. All’attuale livello di civiltà, il mondo moderno è sempre più distruttivo e le conseguenze si stanno purtroppo avvicinando sempre più a uno stato di catastrofe. Notiamo solo quanto è stato fatto recentemente alla popolazione e all’ambiente dell’Iraq, della Iugoslavia e della Bosnia-Erzegovina da decine di tonnellate di uranio impoverito utilizzato per la fabbricazione di proiettili.
La componente antropogenica del fondo di radiazione della biosfera è ciò che ha sollevato questa questione globale. Tuttavia, anche dopo l’eventuale cessazione della regola dell’uranio, rimarrebbe un gruppo di radionuclidi naturali con tutti i potenziali rischi per la salute umana54. Secondo i risultati degli studi condotti fino ad oggi, la radiazione naturale della litosfera (biosfera) è responsabile di un quarto del carico totale di radiazioni di base di tutti gli esseri viventi. Per essere precisi, il ruolo dei radionuclidi naturali e delle loro radiazioni come fonti di rischio di radiazioni per la biocenosi è stato presente fin dall’inizio della vita sulla Terra. Pertanto, i radionuclidi naturali hanno attraverso le radiomutazioni non solo influenzato l’evoluzione degli organismi viventi, ma hanno anche influenzato la dinamica dell’equilibrio dei sistemi ecologici.
In contrasto con le grandi dosi di radiazioni ionizzanti prodotte prevalentemente da fabbricati radionuclidi, è abbastanza logico sostenere che nel caso delle cosiddette piccole dosi, cioè, le dosi che non causano sintomi clinici, ma che ert distinti bionegative azione, sorgenti naturali di radiazioni radioattive assumere il ruolo di leader. È noto che le opinioni tra i radiobiologi sono notevolmente divise sull’effetto di piccole dosi. Tuttavia, molti autori sostengono che un leggero aumento delle radiazioni assorbite aumenta la probabilità di cataratta, aumenta l’incidenza della malattia da radiazioni, contribuisce alla formazione di tumori, accorcia l’aspettativa di vita e rallenta lo sviluppo fetale nell’utero materno. A seguito dell’impegno di esperti mondiali su un progetto internazionale durante il periodo 1980 – 1984, si è concluso (tra le altre cose) che: 1) piccole dosi di radiazioni ionizzanti ert distinta azione bionegativa (boldface mine-M. K.); 2) il bionegative azione di piccole dosi di ionizinq radiazione è conforme a una dipendenza lineare senza soglia; 3) dal momento che è impossibile isolare piccole dosi di radiazioni ionizzanti, come uno di un gran numero di fattori cancerogeni, è necessario per evitare un aumento del livello di tutti i fattori indicati; 4) abbiamo bisogno di monitorare costantemente la radiazione a carico della popolazione attraverso l’intera filiera alimentare, comprese le piante, allevamento di bestiame, e di alimenti di origine animale e vegetale.
La geologia medica può dare un grande contributo nello stabilire i presupposti naturali per il verificarsi di piccole dosi di radiazioni ionizzanti nelle rocce, nel suolo e nell’acqua e nella pianificazione di misure volte ad abbassare il livello dei fattori cancerogeni. Ciò è particolarmente vero perché il contenuto di elementi radioattivi nell’ambiente naturale non è sempre lo stesso e gli organismi che abitano una data regione sono esposti a radiazioni radioattive di diversa forza: maggiore in alcuni casi, minore in altri. Ci soffermeremo quindi nel testo per seguire alcuni fattori geologici che meritano un’attenzione particolare.
Il primo e molto importante passo nella ricerca di una regione di interesse è quello di isolare le rocce e le formazioni di uranio – cuscinetto in esso. Abbiamo già discusso i tipi di rocce (come i graniti acidi) che sono potenziali portatori di radionuclidi. Tuttavia, non è stato sottolineato che le formazioni geologiche contenenti uranio possono potenzialmente comprendere enormi aree e quindi aumentare il carico di radiazioni naturali di un gran numero di persone. Così, scisti ricchi di sostanze organiche e uraninite (ad esempio, la formazione Chittanunga negli stati dell’Alabama e del Kentucky, che copre un’area dell’ordine di 100 mila km2) si verificano in molte regioni del mondo. Negli Stati Uniti, la formazione di Fosforia (depositi di fosfato con 0,003 – 0,03% di uranio) e altre formazioni sull’altopiano del Colorado e nello Utah orientale, nell’Arizona nord-orientale e nel New Mexico nord-occidentale comprendono un’area ancora più grande. La formazione Francevillien in Gabon copre un’area di circa 35 mila km2. Quando si tiene conto del fatto che il deposito o fenomeno di Oklo (un reattore nucleare naturale) si trova in quella formazione, è facile cogliere il potenziale pericolo derivante da reazioni costanti di fissione in quella regione. Grandi quantità di torio si trovano nelle sabbie delle spiagge marine dell’India meridionale e (in una certa misura) dell’Australia. Conducendo indagini geomediche regionali (mappatura) dei radionuclidi naturali nelle rocce e nel suolo in un’area di nostro interesse, siamo in grado di isolare gamme radioecogeologiche (regioni) in cui la biocenosi (compresi gli esseri umani) trasporta un certo carico di radiazioni. È comprensibile che alcune regioni del mondo siano ben note per l’alto contenuto di elementi radioattivi (lo stato del Kerala in India, l’altopiano di La Plata in Brasile, la regione più ampia della miniera di uranio Oklo in Gabon, ecc.).
Che l’uomo non sia stato in grado di adattarsi ai campi di radiazioni naturali è dimostrato dai risultati della ricerca internazionale che indicano che le regioni con elevato contenuto di radionuclidi naturali nelle rocce e nel suolo sono caratterizzate da un lento aumento della popolazione, aumento del numero di difetti alla nascita, aumento del numero di malattie organiche e aumento Restano da effettuare studi complessi sulla questione dell’esistenza o meno di endemie radiogeochimiche. Nel loro libro “Radiation Hygiene in Biotechnology” (1991), B. Petrovic e R. Mitrovic afferma che esiste una ricerca che indica un significato decisivo delle endemie radiogeochimiche, ma anche un lavoro che le nega. Ad esempio, gli investigatori inglesi sostengono che l’elevata concentrazione di radon Rn222 nell’acqua potabile nella contea di Devon (Gran Bretagna) rappresenta la causa principale dell’incidenza più frequente di malattie maligne tra la popolazione. Conclusioni simili sono state raggiunte da ricercatori americani che hanno condotto studi radioepidemiologici su più di un milione di persone in 111 città negli stati dell’Iowa e dell’Illinois: affermano che concentrazioni considerevolmente elevate del radionuclide indicato nell’acqua potabile al di sopra del livello medio portano a differenze significative nella mortalità da malattie maligne delle ossa (che si manifestano soprattutto nelle persone di età superiore ai 30 anni). Inoltre, gli investigatori sovietici hanno riportato i risultati della misurazione della radioattività naturale nelle ossa di persone che sono morte di leucemia e di quelle che sono morte per varie lesioni: l’attività totale dei radionuclidi emettitori di gamma era più di due volte maggiore nelle ossa di coloro che morirono di leucemia rispetto alle ossa di persone che morirono per cause traumatiche. Dai risultati delle proprie indagini e relazioni di altri, lo scienziato francese Pincet conclude che esiste una correlazione significativa tra il livello del fondo di radiazione nella biosfera e la mortalità dovuta a malattie maligne. Da tutto ciò che è stato detto risulta che la familiarità con la regionalizzazione radiogeologica di una certa area è molto importante per stabilire il carico di radiazioni della popolazione in esso: i medici devono prestare particolare attenzione alle gamme radioecogeologiche più pericolose.
A seconda delle rocce da cui è stato formato e del contenuto della componente argillosa, il terreno può essere contaminato radioattivamente in misura maggiore o minore. Radionuclidi naturali accumulati nel terreno sono incorporati metabolicamente nelle piante e attraverso alimenti contaminati fmd loro modo per l’organismo dell’uomo e degli animali. Il pericolo dato agli esseri viventi è comprensibilmente espresso in particolare all’interno di intervalli radioecogeologici contrassegnati da uno sfondo elevato di elementi radioattivi naturali. Il problema è ulteriormente complicato dalla presenza di stronzio, cesio e altri prodotti artificiali di radionuclidi longevi, che saranno discussi in un capitolo speciale.
L’uranio può essere trasportato relativamente facilmente, concentrato e portato via dal suo deposito primario, a seconda delle condizioni geologiche (idrogeologiche). Un ruolo molto importante in questo è giocato dalle acque sotterranee, poiché l’uranio dal momento della sua ossidazione e dissoluzione in acqua si muove quasi liberamente attraverso la crosta terrestre (Fig. 2.37.). L’uranio di per sé non è necessariamente così pericoloso, ma i prodotti del suo decadimento radioattivo non solo minacciano la natura con radiazioni radioattive, ma sono anche tossici come gli elernenti55. Il ruolo delle soluzioni acquose è quindi di primaria importanza per la creazione di aureole di dispersione chimica dell’uranio e la sua decomposizione nello strato superficiale di argilla dei sedimenti fluviali. Abbiamo in mente qui zone anomale, con un contenuto di uranio fino a 200 ppb e più (fino a 400 ppb e talvolta dieci volte superiore nelle acque minerarie). In condizioni idrogeologiche favorevoli (ad esempio, la presenza di zone di faglia estese), l’uranio può essere trasportato su distanze molto grandi, che devono essere tenute a mente. Così, ad esempio, l’origine di un alto contenuto di uranio (50 – 100 ppb) in una sorgente in Colorado è collegata a rocce ad almeno 100 km di distanza. Per tutti questi motivi, nelle indagini idrogeologiche di una regione, si deve prestare particolare attenzione al contenuto di radioisotopi nell’acqua potabile e nell’acqua utilizzata per la produzione di alimenti, in modo da evitare che entrino in questo modo nell’organismo umano.
Fig. 2.37. Rapporto tra concentrazione di uranio c (µg / l) e mineralizzazione dell’acqua m (mg/1) dalla formazione Ogallala in Texas (USA) (S. N. Davis, R. J. M. de Wiest, 1966). 1-campioni con HCO3, oltre il 50% di tutti gli anioni; 2 – campioni con HCO3 è inferiore al 50% di tutti gli anioni.
L’inquinamento dell’ambiente da elementi radioattivi è certamente in cima alla lista di tutti i problemi che sono mai esistiti e hanno richiesto la protezione della natura e dell’umanità. La complessità e il pericolo dell’inquinamento della natura da parte di elementi radioattivi hanno costretto l’uomo a studiare nei minimi dettagli i processi che coinvolgono elementi radioattivi. I radionuclidi naturali e artificiali introdotti nell’organismo per ingestione o inalazione vengono distribuiti ai singoli organi in linea con il metabolismo del radionuclide stesso e la sensibilità dell’organo alle radiazioni. Tutto questo viene preso in considerazione nella stima delle dimensioni del contributo dei radionuclidi da acqua potabile, prodotti alimentari e altre fonti di radiazioni all’irradiazione totale della popolazione.
La radiazione che dal luogo della sua generazione entra in regioni abitate o regioni non direttamente collegate alla produzione o all’utilizzo dell’energia nucleare non deve superare 0,5 sievert (Sv)56per persona all’anno. Nelle regioni con minerali radioattivi diffusi, la dose di irradiazione di fondo che un uomo riceve può essere quattro volte superiore al limite indicato, il che deve avere effetti nocivi maggiori o minori sulla salute umana57. Se alcune radiazioni a breve termine è coinvolto, più notevoli cambiamenti nel sistema cardiovascolare possono impostare in una dose superiore a 150-200 mSv, mentre una dose superiore a 700 – 1.000 mSv è di solito fatale Il termine concentrazione massima ammissibile è usato in pratica, anche se è altamente discutibile se esiste un limite al di sotto del quale la sicurezza è garantita. Anche se si trova una dose massima ammissibile di radiazioni, rimane per noi stabilire l’azione dei singoli radioisotopi, specialmente in quanto emettono diversi tipi di radiazioni e a velocità diverse. Inoltre, alcuni elementi hanno la tendenza ad accumularsi in diverse parti dell’organismo umano. I radioisotopi di tali elementi causano danni biologici concentrati. Ad esempio, plutonio, radio e stronzio si accumulano nelle ossa; lo iodio si accumula nella ghiandola tiroidea; e piombo e isotopi idrosolubili si accumulano nei reni. I polmoni sono l’organo critico nel caso dei radionuclidi in forma non disciolta.
Le differenze nel pericolo biologico causato da diversi radioisotopi sono generalmente grandi. Ad esempio, se confrontiamo Ra228 e H3 (entrambi con un’emivita di diversi anni e l’emissione di raggi beta a bassa energia), vediamo che il tempo della loro residenza nell’organismo umano è diverso. Una gran parte di H3 scompare dall’organismo dopo diverse settimane, mentre R228 rimane nelle ossa per sempre. Diverse altre specificità nel comportamento dei radioisotopi più importanti sono esaminate di seguito.
L’isotopo più diffuso del radio Ra226è il più tossico di tutti i componenti inorganici e ha un’azione cancerogena molto forte. La sua emivita biologica è piuttosto lunga, 45 anni. Il suo comportamento chimico è simile a quello del calcio. Per mezzo del riassorbimento dal suolo, entra facilmente nelle piante e in seguito raggiunge l’uomo attraverso animali e alimenti di origine animale e vegetale. Sebbene la concentrazione media di questo elemento introdotto con il cibo sia 111-185 mBq / giorno, gli investigatori americani hanno stabilito una grande variabilità della sua concentrazione in diversi tipi di cibo. Ad esempio, l’attività e il contenuto molto elevati di R226 nelle nocciole come fenomeno naturale hanno occupato l’attenzione di molti investigatori.
Secondo B. Petrovic e R. Mitrovic (1991), molti lavoratori hanno studiato il contenuto di Ra226 nell’organismo umano e hanno tentato di determinare il carico di radiazioni di questo radionuclide. È stato stabilito che negli abitanti dell’Europa e dell’America Centrale, la sua quantità media nelle ossa è 0,37 – 0,55 mBq/g di cenere (che per l’uomo medio corrisponde ad un’attività di 1,11 – 1,48 mBq). Questa cifra è leggermente più alta nelle regioni del Nord America e dell’Asia.
La presenza di radon nell’acqua non è pericolosa per la salute umana. Tuttavia, il radon allo stato gassoso ha un’influenza indesiderata. Il radon è fid nei polmoni come organo critico. Il vero pericolo del radon deriva dai suoi prodotti di breve durata bismuto e polonio. Il radon e i suoi prodotti emettono prevalentemente raggi alfa, che hanno una gamma molto limitata, ma sono energeticamente abbastanza forti e con un diametro inferiore a 1 mm causano gravi danni ai polmoni. Il rischio di cancro dipende direttamente dalla concentrazione di questo gas nello spazio in cui l’uomo trascorre il suo tempo ed è particolarmente elevato per i minatori che lavorano in pozzi nei depositi di uranio.
L’influenza positiva del radon e delle dosi sconosciute di raggi alfa dai prodotti della sua rottura sull’organismo umano è ampiamente utilizzata in balneologia. Le acque radioattive (radon) alterano il quadro ematico, abbassano la pressione sanguigna, influenzano alcune malattie allergiche, agiscono sul funzionamento del sistema nervoso centrale e vegetativo, stimolano molte risposte compensative – adattative dell’organismo, ecc.