Overview
Radiation can be ionizing and non-ionizing. It is the former that causes damage to human and animal tissue. When this article refers to “radiation,” ionizing radiation is meant. La dose assorbita di radiazioni è diversa dall’esposizione alle radiazioni perché misura la quantità assorbita da un dato corpo, non la quantità totale di radiazioni nell’ambiente.
I due valori possono essere simili per materiali altamente assorbenti, ma questo spesso non è il caso, poiché l’assorbenza differisce notevolmente per i materiali. Ad esempio, un foglio di piombo assorbirà la radiazione gamma più facilmente di un foglio di alluminio dello stesso spessore.
Unità di misura per la Misura della Dose Assorbita di Radiazioni
Uno dei più comuni unità di misura la quantità di radiazione assorbita da un oggetto grigio. Un grigio rappresenta la quantità di radiazione presente quando un joule di energia viene assorbito da un chilogrammo di materiale. Un grigio rappresenta una grande quantità di radiazioni, molto più grande di quanto una persona in genere assorbirebbe. Ad esempio, il grigio da 10 a 20 è solitamente letale per gli esseri umani. Pertanto vengono utilizzate frazioni di grigio, come centigray (0,01 grigio), milligray (0,001 grigi) e così via. Rad è un’unità obsoleta proporzionale al grigio. Un grigio è 100 rad, che rende un rad uguale a un centigray. Sebbene sia obsoleto, può ancora essere visto spesso nelle pubblicazioni.
La quantità di radiazioni che un corpo assorbe non è sempre equivalente alla quantità di danni che questa radiazione causerà. Le unità supplementari, quali le unità equivalenti della dose di radiazione, sono usate per descrivere la radiazione come pertinente al danno che può causare.
Unità equivalenti alla dose di radiazioni
Mentre le unità di dose assorbite dalle radiazioni sono comunemente utilizzate nella letteratura scientifica, il pubblico in generale potrebbe non conoscerle. Il supporto utilizza più comunemente unità equivalenti alla dose di radiazioni. Sono usati per determinare l’effetto che la radiazione ha sul corpo nel suo complesso e sul tessuto in particolare. Consente di valutare il danno biologico più facilmente rispetto alle unità di dose assorbite dalle radiazioni convenzionali perché prende in considerazione la quantità di danni che diversi tipi di radiazioni possono causare.
La gravità del danno che un determinato tipo di radiazioni ionizzanti può causare al tessuto viene calcolata utilizzando il rapporto di efficacia biologica relativa. I valori differiscono quando un diverso tipo di radiazione viene assorbito dal corpo. Se diversi organi e tessuti del corpo sono influenzati dallo stesso tipo di radiazione, ad esempio la radiazione beta, gamma o raggi X, la gravità del danno è la stessa. Altre radiazioni colpiscono diverse cellule in misura diversa. Ad esempio, le particelle alfa, quando assorbite (spesso attraverso l’ingestione, poiché non penetrano facilmente la materia), sono 20 volte più pericolose per gli organismi viventi rispetto alle radiazioni beta o gamma.
Per calcolare la dose equivalente di radiazione si deve moltiplicare la dose assorbita per l’efficacia biologica relativa per le particelle che causano questa radiazione. Dall’esempio precedente, questo coefficiente è 1 per i raggi beta, gamma e X, ma 20-per le particelle alfa. Le unità di dose equivalenti alla banana e i sievert sono esempi di unità di dose equivalente.
Sieverts
Sieverts misura la quantità di energia emessa dalla radiazione per una data quantità di massa tissutale. Questa è una delle unità più comunemente utilizzate quando si discute degli effetti nocivi delle radiazioni su persone e animali. Ad esempio, una dose generalmente fatale per le persone è di circa 4 sievert (Sv). Una persona può ancora essere salvata se trattata rapidamente, ma una dose di 8 Sv è letale. Generalmente, le persone assorbono dosi molto più piccole di radiazioni, quindi spesso vengono utilizzati millisievert e microsievert. 1 millisievert è 0.001 Sv, e 1 microsievert è 0.000001 Sv.
Dose equivalente banana
Le unità di dose equivalente di banana (LETTO) vengono utilizzate per misurare la quantità di radiazioni che il corpo assorbe dopo aver mangiato una banana. Una dose equivalente di banana può anche essere espressa in sievert, è uguale a 0,1 microsievert. Le banane sono usate perché contengono potassio-40, un isotopo radioattivo che si trova naturalmente in alcuni alimenti. Alcuni esempi a LETTO includono: una radiografia dentale è simile a mangiare 500 banane; una mammografia equivale a mangiare 4000 banane; e una dose fatale di radiazioni è come mangiare 80 milioni di banane.
C’è un dibattito sull’uso di unità di dose equivalenti a banana perché l’effetto che la radiazione ha sul corpo non è equivalente per diversi materiali radioattivi. La quantità di potassio-40 è anche regolata dal corpo, quindi quando viene assorbita attraverso il cibo, viene quindi espulsa, per mantenere il livello uniforme.
Dose efficace
Le unità di cui sopra sono utilizzate per le radiazioni che vengono assorbite uniformemente dal tessuto, di solito in un’area localizzata. Aiutano a determinare quanta radiazione colpisce un particolare organo. Per calcolare l’effetto su tutto il corpo quando solo una parte del corpo assorbe le radiazioni, viene utilizzata una dose efficace di radiazioni. Questa unità è necessaria perché l’aumento del rischio di cancro è diverso per i diversi organi, anche se la quantità di radiazioni assorbita è la stessa.
I calcoli della dose efficace tengono conto di ciò moltiplicando la radiazione assorbita per il coefficiente della gravità dell’impatto della radiazione su ciascun tipo di tessuto o organo. Nel determinare i valori del coefficiente per diversi organi, i ricercatori hanno valutato non solo il rischio complessivo di cancro, ma anche la durata e la qualità della vita del paziente, una volta contratto il cancro.
Una dose efficace viene misurata anche in sieverts. È importante capire quando si leggono le radiazioni misurate in sievert, se la fonte si riferisce alla dose efficace o all’equivalente della dose di radiazioni. È probabile che quando i sievert vengono menzionati nei mass media nel contesto generale di parlare di incidenti e disastri legati alla radioattività, la fonte si riferisca all’equivalente della dose di radiazioni. Spesso non ci sono abbastanza informazioni su quali tessuti corporei sono interessati o possono essere influenzati dalla contaminazione radioattiva, quindi non è possibile parlare della dose efficace.
Effetti delle radiazioni sul corpo
A volte è possibile stimare quale effetto avrà la radiazione sul corpo osservando l’assorbimento delle radiazioni, misurato in grigio. Questa unità è scritta “grigio” sia in forme singolari che plurali. Il grigio viene utilizzato quando si misura la radiazione prescritta per il trattamento localizzato del cancro. La quantità di radiazioni in grigio consente di prevedere gli effetti di questo trattamento sulla regione trattata e sul corpo nel suo complesso. Durante la radioterapia, i tassi di assorbimento cumulativo per tutta la durata del trattamento sono generalmente elevati nell’area trattata. Questo assorbimento di radiazioni può distruggere permanentemente le ghiandole che producono saliva, sudore e altra umidità quando la dose supera i 30 grigi (Gy). Il risultato è secchezza delle fauci e effetti collaterali simili. Dosi di 45 Gy o più distruggono i follicoli piliferi e causano la perdita irreversibile dei capelli.
È importante notare che, mentre l’assorbimento totale delle radiazioni si tradurrà in danni biologici, l’entità di questo danno dipende fortemente dalla durata del tempo, oltre il quale si verifica questo assorbimento. Ad esempio, una dose di 1.000 rad o 10 Gy è fatale se assorbita entro diverse ore, ma potrebbe anche non causare malattia acuta da radiazioni (ARS) se distribuita su un periodo di tempo più lungo.
Radiazioni nei viaggi aerei
I livelli di radiazioni sono più alti ad altitudini più elevate perché la radiazione cosmica causa una maggiore esposizione e assorbimento rispetto alla radiazione terrestre. Rispetto ai 0,06 microsievert all’ora sul terreno aumenta di circa 100 volte a 6 microsievert all’ora ad altitudini di crociera.
L’esposizione annuale totale può essere calcolata come segue. Secondo le informazioni sul sito web di Air Canada, un pilota commerciale impiegato da questa compagnia aerea trascorre circa 80 ore al mese o 960 ore all’anno in volo. Questo dà un’esposizione totale di 5760 microsievert o 5,76 millisievert all’anno. Questo è un po ‘ meno di una TAC al torace (la scansione è di 7 millisievert). Si tratta di un decimo della dose annuale massima consentita a cui i lavoratori delle radiazioni negli Stati Uniti possono essere esposti.
È importante notare che le informazioni di cui sopra sono una stima basata sulle altitudini di crociera, ma l’esposizione effettiva può essere diversa perché dipende dall’altitudine. L’esposizione individuale dipenderà anche dalla compagnia aerea e dalle norme sulla sicurezza sul lavoro nei paesi di origine. Le radiazioni supplementari sono causate dalle normali radiazioni di fondo a cui ogni membro dell’equipaggio è esposto durante le attività quotidiane non legate al lavoro. Questa radiazione aggiuntiva è di circa 4 millisievert all’anno per le persone che vivono in Nord America.
Tale esposizione aumenta il rischio di cancro. Ci sono anche rischi per i bambini non ancora nati se uno o entrambi i genitori sono stati esposti a radiazioni prima del concepimento. Infine, ci sono rischi se un bambino non ancora nato è stato irradiato mentre la madre lavorava come membro dell’equipaggio durante la gravidanza. I rischi vanno dal cancro infantile alle anomalie mentali e strutturali.
Radiazioni in medicina
Le radiazioni sono utilizzate nell’industria alimentare e nella medicina. Le sue proprietà di distruggere il DNA sono utili per l’uomo, purché siano applicate a organismi come i batteri, ma non alle persone.
Oltre ai trattamenti oncologici localizzati discussi sopra, le radiazioni vengono utilizzate per uccidere i batteri e sterilizzare vari strumenti perché danneggiano e distruggono i tessuti animali e le molecole di DNA. Ad esempio, in medicina, viene utilizzato per sterilizzare strumenti e stanze. Gli strumenti sono solitamente collocati in sacchetti a tenuta d’aria, per garantire che rimangano sterilizzati fino a quando non è il momento di usarli. Troppe radiazioni possono abbattere materiali come i metalli, quindi è importante utilizzare quantità adeguate di radiazioni.
Radiazioni nella produzione alimentare
La capacità delle radiazioni di distruggere le cellule e il DNA degli organismi viventi viene anche utilizzata per de-contaminare il cibo e impedirgli di andare male rapidamente. Rende i microrganismi incapaci di riprodursi o uccide patogeni e batteri come E. coli. Alcuni paesi hanno una legislazione contro l’irradiazione di alcuni o tutti gli alimenti, mentre altri paesi hanno requisiti legali per tutti gli alimenti importati di un determinato tipo da irradiare. Negli Stati Uniti, ad esempio, è necessario che una serie di prodotti importati, in particolare frutta tropicale, siano irradiati prima dell’importazione per prevenire la diffusione delle mosche della frutta.
Quando la radiazione viene assorbita dal cibo, rallenta anche alcune delle reazioni biochimiche negli enzimi. Ciò impedisce il deterioramento rallentando il processo di maturazione e la crescita delle piante. Tali interventi preparano il cibo per i viaggi intercontinentali dandogli una maggiore durata.
Processo
L’isotopo radioattivo cobalto-60 è usato per trattare i prodotti alimentari per uccidere i batteri. I ricercatori della zona stanno lavorando per determinare i livelli di radiazioni che forniscono un equilibrio tra uccidere i microrganismi e preservare il gusto originale del cibo. Attualmente, la maggior parte degli alimenti viene elaborata con radiazioni inferiori a 10 kilograys (10.000 grigi), ma questa dose può variare da 1 a 30 kilograys a seconda del prodotto.
La radiazione utilizzata in questo processo può essere quella dei raggi gamma o dei raggi X, così come la radiazione degli elettroni. Il cibo viene solitamente spostato attraverso l’impianto di radiazione su un nastro trasportatore e può essere preconfezionato. Questo è simile al processo di sterilizzazione delle apparecchiature mediche. Diversi tipi di radiazioni hanno una diversa gamma di penetrazione, quindi il tipo di radiazione viene selezionato in base al tipo di cibo. Ad esempio, l’irradiazione di hamburger può essere effettuata con irradiazione di elettroni, mentre è necessaria una penetrazione più profonda della radiazione a raggi X per irradiare le carcasse di uccelli.
Polemica
Gli isotopi radioattivi non rimangono all’interno del cibo stesso, quindi questa non è una preoccupazione nell’irradiazione alimentare. Tuttavia, l’irradiazione alimentare è un argomento controverso perché i materiali radioattivi devono essere prodotti, trasportati in modo sicuro negli impianti alimentari e manipolati con cura. Questo non sempre si verifica, e una vasta gamma di incidenti, perdite, malfunzionamenti, e altri problemi è segnalato in vari impianti di irradiazione in tutto il mondo.
Un’altra preoccupazione è che l’irradiazione si tradurrà in una diminuzione dei servizi igienico-sanitari e nell’uso di adeguate tecniche di manipolazione della sicurezza nell’industria alimentare. Alcuni pensano che l’irradiazione stia diventando un insabbiamento per una manipolazione inadeguata degli alimenti negli impianti e che incoraggi anche una manipolazione non sicura degli alimenti tra i consumatori. L’irradiazione può diminuire il contenuto nutrizionale degli alimenti perché distrugge o deteriora alcune vitamine e microflora necessarie per la digestione e altre funzioni. Alcuni ricercatori che si oppongono all’irradiazione alimentare credono anche che aumenti gli agenti cancerogeni e gli elementi tossici negli alimenti.
Molti paesi attualmente consentono solo l’irradiazione di spezie ed erbe aromatiche. Tuttavia, l’industria nucleare, che è coinvolta nella produzione degli isotopi radioattivi utilizzati nell’irradiazione alimentare, sta facendo pressioni in molti paesi per consentire l’irradiazione di altri prodotti alimentari come carne, cereali, frutta e verdura.
I paesi che consentono l’irradiazione richiedono generalmente un logo esplicito dell’etichetta di irradiazione, la radura, sulla confezione, o di includere le informazioni sugli alimenti irradiati nell’elenco degli ingredienti. Ciò potrebbe non essere applicabile ai prodotti contenuti all’interno di alimenti trasformati e i ristoranti potrebbero non essere tenuti a informare i consumatori sull’opportunità o meno di servire alimenti a base di ingredienti irradiati. Si tratta di un problema in quanto annulla la scelta dei consumatori di mangiare o meno prodotti irradiati. Infine, l’irradiazione alimentare è costosa e aumenta il costo per molti degli alimenti irradiati.
Misurazione delle radiazioni
Le persone esposte alle radiazioni sul lavoro sono spesso tenute a indossare dispositivi speciali, dosimetri, per determinare se la dose cumulativa di radiazioni che ricevono è sicura. Astronauti, lavoratori delle centrali nucleari, squadre di risposta e decontaminazione che lavorano con materiali pericolosi, così come i medici che lavorano nel settore della medicina nucleare sono alcune delle persone che sono tenuti a indossare questi dosimetri. I dosimetri possono talvolta informare l’utente quando una determinata dose impostata è stata superata, ad esempio con un allarme. Questa dose totale è spesso misurata in sievert. Nonostante le norme in vigore, alcuni paesi non le applicano o non lo hanno fatto in passato. Ad esempio, durante gli sforzi di pulizia di Chernobyl all’inizio del disastro, le dosi registrate per i lavoratori non erano basate sulle misurazioni effettive. Secondo i resoconti dei testimoni oculari, invece, le dosi sono state fabbricate sulla base di una stima delle radiazioni nella zona in cui uno è stato assegnato il lavoro per la giornata.
