Contaminazione radioattiva: tipi, cause, conseguenze, prevenzione, trattamento ed esempi
La contaminazione radioattiva è definita come l'incorporazione di elementi radioattivi indesiderati nell'ambiente. Questo può essere naturale (radioisotopi presenti nell'ambiente) o artificiale (elementi radioattivi prodotti dall'uomo).
Tra le cause della contaminazione radioattiva ci sono i test nucleari fatti per scopi bellici. Questi possono generare piogge radioattive che percorrono diversi chilometri attraverso l'aria.
Gli incidenti nelle centrali nucleari per ottenere energia sono un'altra importante causa di contaminazione radioattiva. Alcune fonti di contaminazione sono le miniere di uranio, le attività mediche e la produzione di radon.
Questo tipo di inquinamento ambientale ha gravi conseguenze per l'ambiente e gli esseri umani. Le catene trofiche degli ecosistemi sono colpite e le persone possono presentare seri problemi di salute che causano la loro morte.
La principale soluzione per la contaminazione radioattiva è la prevenzione; Devono essere predisposti protocolli di sicurezza per la manipolazione e lo stoccaggio dei rifiuti radioattivi, nonché l'attrezzatura necessaria.
Tra i luoghi con grandi problemi di contaminazione da radioattività ci sono Hiroshima e Nagasaki (1945), Fukushima (2011) e Chernobyl in Ucraina (1986). In tutti i casi, gli effetti sulla salute delle persone esposte sono stati gravi e hanno causato numerosi decessi.
Tipi di radiazioni
La radioattività è il fenomeno mediante il quale alcuni corpi emettono energia sotto forma di particelle (radiazione corpuscolare) o onde elettromagnetiche. Questo è prodotto dai cosiddetti radioisotopi.
I radioisotopi sono atomi dello stesso elemento che hanno un nucleo instabile e devono disintegrarsi fino a raggiungere una struttura stabile. Quando si disintegrano, gli atomi emettono energia e particelle che sono radioattive.
La radiazione radioattiva è anche chiamata ionizzazione, perché può causare la ionizzazione (perdita di elettroni) di atomi e molecole. Queste radiazioni possono essere di tre tipi:
Radiazioni alfa
Le particelle vengono emesse da nuclei di elio ionizzato che possono percorrere distanze molto brevi. La capacità di penetrazione di queste particelle è piccola, quindi possono essere fermate da un foglio di carta.
Radiazione beta
Vengono emessi elettroni che hanno una grande energia, a causa della disintegrazione di protoni e neutroni. Questo tipo di radiazione è in grado di percorrere diversi metri e può essere fermato da lastre di vetro, alluminio o legno.
Radiazione gamma
È un tipo di radiazione elettromagnetica ad alta energia, che ha origine da un nucleo atomico. Il nucleo passa da uno stato eccitato a uno stato energetico inferiore e la radiazione elettromagnetica viene rilasciata.
Le radiazioni gamma hanno un alto potere di penetrazione e possono viaggiare per centinaia di metri. Per fermarlo, sono necessari piatti di diversi centimetri di piombo o fino a 1 metro di cemento.
Tipi di contaminazione radioattiva
La contaminazione radioattiva può essere definita come l'incorporazione di elementi radioattivi indesiderati nell'ambiente. I radioisotopi possono essere presenti nell'acqua, nell'aria, nella terra o negli esseri viventi.
Secondo l'origine della radioattività, la contaminazione radioattiva è di due tipi:
naturale
Questo tipo di inquinamento proviene da elementi radioattivi presenti in natura. La radioattività naturale proviene dai raggi cosmici o dalla crosta terrestre.
La radiazione cosmica è costituita da particelle ad alta energia provenienti dallo spazio esterno. Queste particelle sono prodotte quando si verificano esplosioni di supernove, nelle stelle e nel sole.
Quando gli elementi radioattivi raggiungono la Terra, vengono deviati dal campo elettromagnetico del pianeta. Tuttavia, ai poli la protezione non è molto efficiente e può entrare nell'atmosfera.
Un'altra fonte di radioattività naturale sono i radioisotopi presenti nella crosta terrestre. Questi elementi radioattivi sono responsabili del mantenimento del calore interno del pianeta.
I principali elementi radioattivi del mantello terrestre sono l'uranio, il torio e il potassio. La Terra ha perso elementi con brevi periodi radioattivi, ma altri hanno una vita di miliardi di anni. Tra questi ultimi spiccano l'uranio 235, l'uranio 238, il torio 232 e il potassio 40 .
L'uranio 235, l'uranio 238 e il torio 232 formano tre nuclei radioattivi presenti nella polvere che origina le stelle. Questi gruppi radioattivi dopo la disintegrazione danno origine ad altri elementi con emivite più brevi.
Dal decadimento dell'uranio 238 si forma il radio e da questo il radon (elemento radioattivo gassoso). Il radon è la principale fonte di contaminazione radioattiva naturale.
artificiale
Questo inquinamento è prodotto da attività umane, come la medicina, l'estrazione mineraria, l'industria, i test nucleari e la produzione di energia.
Durante l'anno 1895, il fisico tedesco Roëntgen scoprì accidentalmente radiazioni artificiali. Il ricercatore ha scoperto che i raggi X erano onde elettromagnetiche causate dalla collisione di elettroni all'interno di un tubo a vuoto.
I radioisotopi artificiali sono prodotti in laboratorio dal verificarsi di reazioni nucleari. Nel 1919, il primo isotopo radioattivo artificiale fu prodotto dall'idrogeno.
Gli isotopi radioattivi artificiali sono prodotti dal bombardamento con neutroni a diversi atomi. Questi, quando penetrano nel nucleo, riescono a destabilizzarli e caricarli di energia.
La radioattività artificiale ha numerose applicazioni in diversi campi come la medicina, l'industria e le attività di guerra. In molti casi, questi elementi radioattivi vengono rilasciati per errore nell'ambiente causando gravi problemi di inquinamento.
cause
La contaminazione radioattiva può provenire da diverse fonti, generalmente a causa della cattiva gestione di elementi radioattivi. Alcune delle cause più frequenti sono menzionate di seguito.
Test nucleari
Si riferisce alla detonazione di diverse armi nucleari sperimentali, principalmente per lo sviluppo di armi militari. Esplosioni nucleari sono state effettuate anche per scavare pozzi, estrarre combustibili o costruire infrastrutture.
I test nucleari possono essere atmosferici (all'interno dell'atmosfera terrestre) stratosferici (al di fuori dell'atmosfera del pianeta), sott'acqua e sottoterra. Quelli atmosferici sono i più inquinanti, poiché producono una grande quantità di pioggia radioattiva che si disperde in diversi chilometri.
Le particelle radioattive possono contaminare le fonti d'acqua e raggiungere il suolo. Questa radioattività può raggiungere diversi livelli trofici attraverso le catene alimentari e influenzare le colture e quindi raggiungere l'essere umano.
Una delle principali forme di contaminazione radioattiva indiretta avviene attraverso il latte, che può colpire la popolazione infantile.
Dal 1945 sono stati condotti circa 2.000 test nucleari in tutto il mondo. Nel caso particolare del Sud America, le ricadute radioattive hanno colpito principalmente il Perù e il Cile.
Generatori di energia nucleare (reattori nucleari)
Molti paesi attualmente utilizzano i reattori nucleari come fonte di energia. Questi reattori producono reazioni nucleari a catena controllata, solitamente mediante fissione nucleare (rottura di un nucleo atomico).
L'inquinamento si verifica principalmente a causa della perdita di elementi radioattivi dalle centrali nucleari. Dalla metà degli anni '40 si sono verificati problemi ambientali associati alle centrali nucleari.
Quando si verificano perdite nei reattori nucleari, questi inquinanti possono spostarsi di centinaia di chilometri attraverso l'aria, che ha generato una contaminazione di acqua, terra e fonti alimentari che hanno colpito le comunità vicine.
Incidenti radiologici
Di solito si verificano in associazione con attività industriali a causa di una gestione inadeguata degli elementi radioattivi. In alcuni casi, gli operatori non gestiscono correttamente l'apparecchiatura e possono generare perdite nell'ambiente.
Possono essere generate radiazioni ionizzanti che possono causare danni agli operatori del settore, alle apparecchiature o essere rilasciati nell'atmosfera.
Estrazione di uranio
L'uranio è un elemento che si trova nei depositi naturali in diverse aree del pianeta. Questo materiale è ampiamente utilizzato come materia prima per produrre energia nelle centrali nucleari.
Quando viene effettuato lo sfruttamento di questi depositi di uranio, vengono generati elementi residui radioattivi. I materiali di rifiuto che vengono prodotti vengono rilasciati in superficie dove si accumulano e possono essere dispersi dal vento o dalla pioggia.
I rifiuti prodotti generano una grande quantità di radiazioni gamma, che è molto dannosa per gli esseri viventi. Inoltre, vengono prodotti alti livelli di radon e la contaminazione delle fonti d'acqua nella falda può avvenire mediante lisciviazione.
Il radon è la principale fonte di contaminazione nei lavoratori di queste miniere. Questo gas radioattivo può essere facilmente inalato e invadere le vie aeree, generando cancro ai polmoni.
Attività mediche
Nelle diverse applicazioni della medicina nucleare vengono prodotti isotopi radioattivi, che devono poi essere scartati. I materiali di laboratorio e le acque reflue sono generalmente contaminati da elementi radioattivi.
Allo stesso modo, le apparecchiature di radioterapia possono generare una contaminazione radioattiva per operatori e pazienti.
Materiali radioattivi in natura
I materiali radioattivi in natura (NORM) possono normalmente essere trovati nell'ambiente. Generalmente non producono contaminazione radioattiva, ma diverse attività umane tendono a concentrarli e stanno diventando un problema.
Alcune fonti di concentrazione di materiali NORM sono la combustione del carbone minerale, i combustibili a base di petrolio e la produzione di fertilizzanti.
Nelle aree di incenerimento di rifiuti e diversi residui solidi si possono accumulare potassio 40 e radon 226 . Nelle aree in cui il carbone è il combustibile principale sono presenti anche questi radioisotopi.
La roccia fosforica usata come fertilizzante contiene alti livelli di uranio e torio, mentre il radon e il piombo si accumulano nell'industria petrolifera.
urto
Circa l'ambiente
Le fonti d'acqua possono essere contaminate da isotopi radioattivi, colpendo i vari ecosistemi acquatici. Allo stesso modo, queste acque contaminate sono consumate da vari organismi che sono interessati.
Quando si verifica la contaminazione del suolo, si impoveriscono, perdono la fertilità e non possono essere utilizzati nelle attività agricole. Inoltre, la contaminazione radioattiva influisce sulle catene trofiche negli ecosistemi.
Pertanto, le piante sono contaminate da radioisotopi attraverso il suolo e queste passano agli erbivori. Questi animali possono subire mutazioni o morire per effetto della radioattività.
I predatori sono influenzati dalla ridotta disponibilità di cibo o dall'essere contaminati dal consumo di animali carichi di radioisotopi.
A proposito di umani
Le radiazioni ionizzanti possono causare danni letali agli esseri umani. Ciò si verifica perché gli isotopi radioattivi danneggiano la struttura del DNA che costituisce le cellule.
Nelle cellule si verifica la radiolisi (decomposizione delle radiazioni) sia del DNA che dell'acqua in essa contenuta. Ciò provoca la morte delle cellule o l'insorgenza di mutazioni.
Le mutazioni possono causare diverse anomalie genetiche che possono causare difetti ereditari o malattie. Tra le malattie più comuni ci sono il cancro, in particolare il cancro alla tiroide poiché fissa lo iodio.
Può anche essere colpito il midollo osseo, che causa diversi tipi di anemia e persino leucemia. Inoltre, il sistema immunitario può essere indebolito, rendendolo più sensibile alle infezioni batteriche e virali.
Tra le altre conseguenze c'è l'infertilità e la malformazione dei feti di madri sottoposte a radioattività. I bambini possono avere problemi di apprendimento, crescita e piccoli cervelli.
A volte il danno può causare la morte delle cellule, che colpisce i tessuti e gli organi. Se sono coinvolti organi vitali, può verificarsi la morte.
prevenzione
La contaminazione radioattiva è molto difficile da controllare una volta che si verifica. Questo è il motivo per cui gli sforzi devono concentrarsi sulla prevenzione.
Scorie radioattive
La gestione dei rifiuti radioattivi è una delle principali forme di prevenzione. Questi devono essere disposti seguendo le regole di sicurezza per evitare la contaminazione delle persone che li gestiscono.
I rifiuti radioattivi devono essere separati da altri materiali e cercare di ridurne il volume per essere maneggiato più facilmente. In alcuni casi il trattamento di questi rifiuti viene effettuato per trasformarli in forme solide più manipolabili.
Successivamente, i rifiuti radioattivi devono essere collocati in contenitori adatti per evitare la contaminazione dell'ambiente.
I contenitori sono memorizzati in siti isolati con protocolli di sicurezza o possono anche essere sepolti in profondità nel mare.
Centrali nucleari
Una delle principali fonti di contaminazione radioattiva sono le centrali nucleari. Pertanto, si raccomanda che vengano costruiti almeno a 300 km di distanza dai centri urbani.
È anche importante che i dipendenti delle centrali nucleari siano adeguatamente addestrati a maneggiare l'attrezzatura ed evitare incidenti. Si raccomanda inoltre che le popolazioni vicine a queste strutture conoscano i possibili rischi e modi di agire in caso di incidente nucleare.
Protezione del personale che lavora con elementi radioattivi
La prevenzione più efficace contro la contaminazione radioattiva è che il personale è addestrato e ha una protezione adeguata. Deve essere raggiunto per ridurre il tempo di esposizione delle persone alla radioattività.
Le strutture devono essere costruite in modo appropriato, evitando pori e fessure dove i radioisotopi possono accumularsi. È necessario disporre di buoni sistemi di ventilazione, con filtri che impediscano ai rifiuti di lasciare l'ambiente.
I dipendenti devono avere una protezione adeguata, come schermi e indumenti protettivi. Inoltre, gli abiti e le attrezzature utilizzate devono essere periodicamente decontaminati.
trattamento
Ci sono alcune misure che possono essere adottate per alleviare i sintomi della contaminazione radioattiva. Questi possono includere trasfusioni di sangue, miglioramento del sistema immunitario o trapianto di midollo osseo.
Tuttavia, questi trattamenti sono palliativi poiché è molto difficile eliminare la radioattività dal corpo umano. Tuttavia, i trattamenti sono attualmente in corso con molecole chelanti che possono isolare i radioisotopi nel corpo.
I chelanti (molecole non tossiche) si legano agli isotopi radioattivi formando complessi stabili che possono essere eliminati dal corpo. Sono stati in grado di sintetizzare chelanti in grado di eliminare fino all'80% della contaminazione.
Esempi di luoghi contaminati con radioattività
Dall'uso dell'energia nucleare in diverse attività umane, si sono verificati vari incidenti radioattivi. Affinché le persone interessate conoscano la gravità di queste, è stata stabilita una scala di incidenti nucleari.
L'International Nuclear Accident Scale (INES) è stata proposta dall'Organizzazione internazionale dell'energia atomica nel 1990. INES ha una scala da 1 a 7, dove 7 indica un grave incidente.
Gli esempi più seri di contaminazione radioattiva sono indicati di seguito.
Hiroshima e Nagasaki (Giappone)
Le bombe nucleari hanno iniziato a svilupparsi negli anni '40 del XX secolo, sulla base degli studi di Albert Einstein. Queste armi nucleari furono usate dagli Stati Uniti durante la seconda guerra mondiale.
Il 6 agosto 1945 una bomba arricchita di uranio esplose sulla città di Hiroshima. Ciò ha generato un'onda di calore di circa 300.000 ° C e una grande esplosione di radiazioni gamma.
Successivamente, c'è stata una ricaduta radioattiva che è stata dispersa dal vento portando la contaminazione a una distanza maggiore. Circa 100.000 persone sono morte per l'esplosione e altri 10.000 effetti di radioattività negli anni successivi.
Il 9 agosto 1945, una seconda bomba nucleare esplose nella città di Nagasaki. Questa seconda bomba era arricchita con plutonio ed era più potente di quella di Hiroshima.
In entrambe le città, i sopravvissuti all'esplosione hanno presentato numerosi problemi di salute. Pertanto, il rischio di cancro nella popolazione è aumentato del 44% tra il 1958 e il 1998.
Attualmente ci sono ancora conseguenze della contaminazione radioattiva di queste pompe. Si ritiene che oltre 100.000 persone vivano colpite da radiazioni, comprese quelle che erano nel grembo materno.
In questa popolazione ci sono alti tassi di leucemia, sarcomi, carcinomi e glaucomi. Un gruppo di bambini sottoposti a radiazioni nell'utero presentava aberrazioni cromosomiche.
Chernobyl (Ucraina)
È considerato uno degli incidenti nucleari più gravi della storia. È successo il 26 aprile 1986 in una centrale nucleare ed è di livello 7 nell'INES.
I lavoratori stavano conducendo un test simulando un'interruzione di corrente e uno dei reattori era surriscaldato. Ciò ha causato l'esplosione di idrogeno all'interno del reattore e oltre 200 tonnellate di materiale radioattivo sono state gettate nell'atmosfera.
Durante l'esplosione morirono più di 30 persone e la ricaduta radioattiva si diffuse per diversi chilometri intorno. Si ritiene che oltre 100.000 persone siano morte a causa della radioattività.
Il livello di incidenza di diversi tipi di cancro è aumentato del 40% nelle aree colpite della Bielorussia e dell'Ucraina. Uno dei tumori più comuni è il cancro alla tiroide e la leucemia.
Sono state osservate condizioni associate ai sistemi respiratorio e digestivo a causa dell'esposizione alla radioattività. Nel caso di bambini che erano nel grembo materno, oltre il 40% aveva carenze immunologiche.
Ci sono state anche anomalie genetiche, aumento delle malattie riproduttive e del sistema urinario e invecchiamento precoce.
Fukushima Daiichi (Giappone)
Questo incidente è stato il risultato di un terremoto di magnitudo 9 che ha scosso il Giappone l'11 marzo 2011. Successivamente, c'è stato uno tsunami che ha disattivato i sistemi di raffreddamento e di elettricità di tre dei reattori della centrale nucleare di Fukushima.
Diverse esplosioni e incendi si sono verificati nei reattori e sono state generate filtrazioni di radiazioni. Questo incidente è stato inizialmente classificato come livello 4, ma a causa delle sue conseguenze è stato successivamente elevato al livello 7.
La maggior parte della contaminazione radioattiva è andata all'acqua, principalmente al mare. Attualmente ci sono grandi serbatoi di stoccaggio per l'acqua contaminata in questa pianta.
Si ritiene che queste acque contaminate costituiscano un rischio per gli ecosistemi dell'Oceano Pacifico. Il cesio, che si muove facilmente nell'acqua e può accumularsi negli invertebrati, è uno dei radioisotopi più problematici.
L'esplosione non ha causato la morte diretta delle radiazioni e i livelli di esposizione alla radioattività erano inferiori a quelli di Chernobyl. Tuttavia, alcuni lavoratori hanno presentato alterazioni nel DNA entro pochi giorni dall'incidente.
Allo stesso modo, sono state rilevate alterazioni genetiche in alcune popolazioni di animali sottoposti a radiazioni.
