Le radiazioni ionizzanti sono onde elettromagnetiche di frequenza estremamente alta che possiedono un'energia sufficiente per causare una “ionizzazione” degli atomi, l’elemento fondamentale di cui è composta la materia, nonché il nostro organismo.
Più precisamente, l'atomo è costituito da un nucleo centrale circondato da un numero preciso di elettroni (particelle con carica elettrica negativa) che gli ruotano intorno in orbite definite. L’energia ceduta alla materia dalle radiazioni ionizzanti è in grado di modificare questo equilibrio, causando reazioni che modificano il contenuto della cellula e ne danneggiano irreparabilmente la funzionalità ma anche l'integrità del patrimonio genetico (DNA).
Inoltre, le reazioni chimiche causate dalla ionizzazione possono produrre danni anche a grandi distanze dalla loro zona di origine, quindi in tutto il corpo. Se il numero delle cellule danneggiate è elevato, l’intera funzionalità dell’organismo può essere compromessa, fino a causare la morte.
Le radiazioni ionizzanti possono essere emesse sia da sorgenti naturali sia artificiali. Ad esempio, dallo spazio arrivano sulla terra radiazioni cosmiche ionizzanti. Il livello di dose aumenta con l'altitudine, con il ridursi dello spessore d'aria che fa da schermo. L'esposizione alle radiazioni cosmiche è quindi un fattore da tenere in considerazione nelle attività degli equipaggi imbarcati su aerei destinati a voli intercontinentali o in alta quota.
Le fonti di radiazioni ionizzanti che più interessano i luoghi di lavoro sono però quelle di origine artificiale. Le principali sorgenti di radiazioni ionizzanti sono le apparecchiature radiogene (per radiografia) a raggi X o gamma utilizzate come metodo di controllo non distruttivo per la diagnostica delle imperfezioni sui materiali (escludendo l’ambito specifico degli impianti nucleari, della medicina nucleare, della radioterapia e delle attività dei laboratori medico-scientifici).
Per capire meglio la pericolosità delle radiazioni ionizzanti è necessario chiarire come può avvenire la ionizzazione nell’organismo facendo un cenno anche alla radioattività.
Alcuni atomi, in modo naturale o perché indotti artificialmente, sono instabili (definiti radionuclidi), possiedono cioè un eccesso di energia che viene liberata progressivamente nel ritorno alla stabilità sotto forma di particelle con emissione di radiazioni alfa (nuclei di elio) o beta (elettroni), spesso accompagnata da radiazione elettromagnetica (raggi gamma). Questo processo di decadimento progressivo è definito radioattività e può avere tempi compresi tra le frazioni di secondo e i milioni di anni.
Onde elettromagnetiche e radioattività causano entrambi l’effetto di ionizzazione, ma con differenze nelle modalità di penetrazione nell’organismo: le particelle alfa hanno un’alta densità di ionizzazione ma una modesta capacità di penetrazione, non sono quindi molto pericolose fin quando la sorgente resta al di fuori dell'organismo (irradiazione esterna), ma diventano estremamente pericolose una volta introdotte nell'organismo (irradiazione interna), poiché tutta la loro energia viene ceduta agli organi e tessuti interni. Ad esempio, in caso di ingestione di acqua o cibo radioattivi, oppure in caso di inspirazione di aria contaminata, entrambe situazioni che possono verificarsi nell’eventualità di dispersione di sostanze o oggetti radioattivi che a loro volta contaminano l’aria, l’acqua o i cibi.
Le particelle beta hanno un potere di penetrazione maggiore e quindi possono causare danni sia per irradiazione esterna che interna.
Viceversa, le radiazioni gamma e i raggi X penetrano fino a distanze abbastanza grandi dalla sorgente, di conseguenza tutti i tessuti radiosensibili del corpo sono esposti con una possibilità di danno biologico estesa all’intero organismo.
Le modalità di irraggiamento sono quindi l’irradiazione esterna (raggi gamma e X) e la contaminazione esterna e interna (particelle alfa e beta).
La contaminazione interna può verificarsi tutte le volte che si manipolano sorgenti non sigillate, prive quindi di un involucro di protezione. Ma fonti di radioattività possono essere anche le sorgenti utilizzate nelle macchine radiogene a raggi gamma nel caso fosse danneggiato l’involucro isolante.
Le radiazioni elettromagnetiche dalle macchine a raggi X invece, pur essendo ionizzanti e quindi in grado di causare effetti nocivi all’organismo, cessano di essere emesse nel momento in cui la macchina non è in funzione e quindi un danneggiamento non causerebbe alcuna dispersione di materiale radioattivo.
Gli effetti che le radiazioni ionizzanti possono causare all’organismo sono notevolmente diversi in relazione al tipo di cellule colpite: possono infatti riguardare solo l’organismo della persona colpita, quando sono colpite le cellule “somatiche”, oppure causare una mutazione genetica che può essere trasmessa alle generazioni successive, quando sono colpite le cellule “germinali”.
Le cellule germinali sono le cellule riproduttive: gli ovociti prodotti dalle ovaie e gli spermatozoi.
Le cellule somatiche sono le cellule che costituiscono il corpo di un organismo che a loro volta formano i vari tessuti e organi.
L’intensità dell’energia ricevuta determina invece la gravità o la probabilità degli effetti che le radiazioni inducono.
Gli effetti deterministici sono gli effetti somatici che sono direttamente in relazione con la dose ricevuta. Si verificano al superamento di un “valore soglia” di dose e la frequenza e gravità aumentano con l’aumentare della dose.
Il periodo di latenza (in cui l’effetto non si manifesta) è solitamente breve, da qualche giorno a qualche settimana, ma in alcuni casi può arrivare a qualche mese o alcuni anni.
Al di sotto del valore di soglia, la quantità di cellule danneggiate è troppo ridotta per causare una perdita funzionale rilevabile.
Alcuni tessuti, come il midollo osseo, sono più sensibili alle radiazioni e in essi il danno si manifesta come effetto immediato. In altri tessuti, come il fegato, la pelle o gli occhi, il danno si manifesta più lentamente.
Gli effetti sono gli eritemi, le alterazioni ematologiche, come la riduzione del numero di linfociti o le anemie, l’opacizzazione del cristallino dell'occhio, danni agli organi genitali, quali la riduzione della fertilità o la sterilità.
Se invece l'irradiazione è a dosi elevate ed è colpito il corpo intero o larga parte di esso, si ha la sindrome acuta da irradiazione che può portare fino alla morte.
La prevenzione di questi effetti deterministici può però essere efficacemente attuata riducendo l’esposizione al di sotto della dose soglia.
Gli effetti stocastici non sono “certi” come quelli deterministici ma sono “probabili”. La loro probabilità d'accadimento, e quindi non la gravità, è in funzione della dose: la probabilità di comparsa è maggiore se le dosi sono elevate (cautelativamente è però esclusa una dose-soglia, quindi qualsiasi esposizione, anche di bassa entità, potrebbe causare l’effetto). I danni somatici stocastici comprendono le leucemie, i tumori, i danni alle cellule germinali e i danni all’embrione o al feto (morte, alterazioni dello sviluppo e rischi di malformazioni).
La prevenzione di tutti questi effetti, causati dalle radiazioni ionizzanti, è definita radioprotezione. La normativa fissa dei limiti in modo da ridurre l’esposizione al livello più basso ragionevolmente ottenibile. Rispettando questi limiti si renderà impossibile lo sviluppo di effetti deterministici (inferiori alla dose soglia) e si renderà improbabile lo sviluppo degli effetti stocastici (che possono avvenire senza il superamento di un livello soglia), quindi al livello più basso ragionevolmente possibile.
In ogni caso, la somma delle dosi derivanti da tutte le attività non deve mai superare i limiti di dose stabiliti.
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