Le radiazioni ionizzanti
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- Categoria: la chimica
- Pubblicato Giovedì, 20 Dicembre 2012 16:38
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Nonostante gli anni trascorsi dalla terribile catastrofe di Chernobyl, le radiazioni ionizzanti colpiscono ancora. Aumentano le vittime delle radiazioni in utero: l’avvelenamento di un feto nel ventre materno. Succube di ciò, è Aleksandra, una donna bielorussa che al quarto mese di gravidanza viene contaminata dalle radiazioni,le quali hanno causato numerosi danni anche al feto che portava in grembo. Lo studio, condotto su esseri umani che ancora non sono venuti a contatto diretto con aria, acqua, cibo, prodotti chimici o altro perché ancora nel grembo materno, ha trovato centinaia di sostanze tossiche nel loro sangue.
Il piccolo Sebastian, nato prematuramente, oltre a presentare una malformazione fisica che lo rende inabile in campo motorio, risulta essere penalizzato da una rara forma di leucemia ,diagnosticata solo dopo sette anni dalla sua nascita. Come Aleksandra, numerose sono le donne il cui grembo materno non è più quella culla accogliente, quel sicuro bozzolo protettivo che comunemente si immagina. In seguito a numerose ricerche scientifiche, è stato accertato che le radiazioni ionizzanti sono potenzialmente dannose per l’uomo. Dal punto di vista teorico, vengono definite radiazioni ionizzanti quelle radiazioni dotate di sufficiente energia da poter ionizzare gli atomi (o le molecole) con i quali vengono a contatto. (Ionizzare significa far perdere all’atomo la sua neutralità elettrica, per esempio “strappandogli” elettroni).
Sono radiazioni ionizzanti:
- raggi ultravioletti: lunghezza d’ onda 1016÷1017m;
- raggi X lunghezza d’onda 1017÷1020m ;
- raggi y lunghezza d’onda 1020÷1024m ;
- le particelle α e β.
Facciamo chiarezza sulle unità di misura delle radiazioni ionizzanti. Si definsce dose assorbita (D) la quantità di energia che l’unità di massa di un dato materiale assorbe dalla radiazione. Essa si misura in Gray (Gy) che è pari all’energia di un joule depositata nella massa di un kg. Un suo sottomultiplo è il rad, pari ad un centesimo di Gray (100 rad = 1 Gy). La dose assorbita, però, è insufficiente a predire sia la gravità che la probabilità degli effetti. Pertanto, l’ICRP(International Commission on Radiological Protection) raccomanda l’adozione della nuova grandezza definita, Dose equivalente(De), che cerca di tenere conto del diverso livello di pericolosità delle radiazioni per un dato tessuto.
La dose equivalente (o efficace) è data dal prodotto della dose assorbita per un numero adimensionale detto fattore di qualità (Q), che dipende dal tipo di radiazione e dalla sua energia:
De = D Q
L’unità di misura della dose equivalente e il sievert (SV), definito dalla relazione:
SV = Q Gy
Un suo sottomultiplo è il rem : 100 rem = 1 SV
Il sievert, dunque, misura l’efficacia della dose fisica, ovvero il danno biologico. Riportiamo alcuni valori del fattore di qualità relativo a vari tipi di radiazione; nella tabella:
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Fotoni |
Elettroni |
Protoni |
Raggi alfa |
Neutroni |
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Fattore di qualità |
1 |
1 |
10 |
20 |
3 |
E’ interessante sapere che le sorgenti naturali di radiazioni (raggi cosmici, radioattività delle rocce e sorgenti presenti nei corpi) forniscono circa 0.3 mSV all’anno ciascuna. Il totale di dose equivalente che un essere umano assorbe, dunque, naturalmente è dell’ordine di 1mSV. Si pensi che un esame a raggi X ci espone ad 1 mSV , mentre una TAC ci “regala” 10 mSV . Ovviamente bisogna tener presente che tale radiazione viene concentrata solo su piccole parti del nostro corpo. Altro dato statistico significativo è che un abitante di Napoli è esposto a circa 2.13 mSV all’anno, mentre uno di Aosta, mediamente, riceve 0.49 mSV all’anno. Bisogna tener presente che, le radiazioni interagiscono con i tessuti biologici danneggiando i costituenti cellulari in genere e tra essi il DNA. Da ciò, ne scaturiscono due diversi effetti: deterministici e stocastici. Si definiscono “deterministici”, gli effetti che si verificano negli individui che captano una dose superiore ad un determinato livello di dose definito come dose soglia. Il valore di quest’ultima varia a seconda dell’effetto considerato anche se di per se è abbastanza elevato, dell’ordine del Gray. Gli effetti considerati causano cataratta, sterilità, radiodermite e sindrome acuta di radiazioni.
Per effetti “stocastici” , invece, si intendono esiti che mostrano una soglia di dose al di sotto della quale essi probabilmente non si manifestano, ma la cui probabilità di accadimento dipende dalla dose assorbita. Tali effetti solitamente vengono suddivisi in due categorie: generici, a cui appartengono mutazioni geniche ed alterazioni cromosomiche; somatici, dove si riscontrano diversi disturbi tra cui tumori solidi, leucemie e malattie ereditarie. Tutti gli effetti dannosi provocati dall’esposizione a radiazioni, vengono identificati sotto un unico termine, ossia “detrimento”. Talvolta, i danni provocati dalle radiazioni oltre ad interessare il soggetto esposto, possono eventualmente essere ereditati dai suoi discendenti. Ciò si verifica in seguito all’azione delle radiazioni che stabiliscono come proprio bersaglio, il DNA delle cellule germinali. Principalmente, gli effetti genetici che ne conseguono sono: mutazioni geniche ed aberrazioni cromosomiche. Le mutazioni geniche possono essere di tipo dominante o recessivo; nel primo caso l'effetto si manifesta in tutti i discendenti, mentre nel secondo si evidenzia solo in una parte di essi. Con l’espressione “aberrazioni cromosomiche” invece, si parla di alterazioni del patrimonio genetico caratterizzate da modificazioni del numero o della morfologia dei cromosomi sessuali o autosomi.
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| Esempio interazione DNA con radiazioni ionizzanti |
Le radiazioni ionizzanti, hanno anche un utilizzo positivo, come dimostrato in campo biologico e medico. Per quanto riguarda il ramo biologico, tali radiazioni vengono solitamente adoperate in diversi modi siccome esse sono capaci di alterare il patrimonio genetico degli organismi. In medicina, invece,le radiazioni vengono utilizzate a scopo terapeutico e diagnostico. I raggi X, grazie al loro discreto potere penetrante, sono utilizzati principalmente nella diagnosi di patologie dell’apparato scheletrico. Questi, permettono di ottenere l’immagine di una parte del corpo su una pellicola e, di conseguenza consentono di individuare alcuni disturbi del paziente. Infine, bisogna sottolineare che tutte le conoscenze sui danni generati dalle radiazioni sull’uomo sono state estrapolate dagli studi sui sopravvissuti di Hiroshima e Nagasaki, dalle popolazioni esposte ai test nucleari , dalle conseguenze di incidenti naturali ed esperimenti su animali contagiati dalle radiazioni.
A cura di
Annunziata Trotta 3 B
Letizia Sangiovanni 3 B
