Radiazioni ionizzanti: effetti e rischi per la salute

Si sente spesso parlare di tumori associati alle radiazioni elettromagnetiche, dei cellulari che fanno male, e dei wifi che causano impotenza… quanta verità c’è dietro a queste affermazioni?
Prima di tutto dobbiamo capire cosa sia una radiazione elettromagnetica, per poi rapportarla al nostro organismo e stabilire se e quali effetti sussistano.

Partiamo con ordine: la radiazione elettromagnetica è l’energia associata all’interazione elettromagnetica che permette al campo elettromagnetico di propagarsi nello spazio, sotto forma di onde elettromagnetiche. Le onde elettromagnetiche non sono altro che la propagazione del campo elettrico e magnetico, i quali, oscillano in maniera ortogonale (perpendicolare) tra loro. Riassumendo possiamo dire quindi che la radiazione elettromagnetica è un fenomeno ondulatorio in propagazione. Nella seguente immagine è rappresentata un’onda elettromagnetica, composta, dall’oscillazione ortogonale alla direzione del moto del campo elettrico (in rosso) e del campo magnetico (in blu).1280px-Onde_electromagnétiqueLe caratteristiche principali di un’onda elettromagnetica sono:
• Frequenza, espressa in Hertz (Hz), ovvero il numero di cicli della forma d’onda ripetitiva per secondo.
• Lunghezza d’onda, espressa con la lettera greca Lambda (λ), ovvero la distanza tra due creste d’onda.
• Velocità di propagazione, che normalmente è quella della luce (circa 300mila km/s).
• Energia associata all’onda, che equivale alla frequenza moltiplicata per la costante di Planck.

Il quanto di energia della radiazione elettromagnetica è il fotone; possiamo pensare un’onda elettromagnetica come costituita da particelle, appunto i fotoni. Tra le caratteristiche di un’onda e.m. frequenza e lunghezza d’onda sono, tra loro, inversamente proporzionali (ovvero al crescere dell’una, l’altra decresce). Con queste caratteristiche, possiamo comporre lo spettro elettromagnetico disponendo le onde elettromagnetiche al crescere della frequenza o al decrescere della lunghezza d’onda e viceversa. Nello spettro elettromagnetico troviamo anche la luce visibile che ha una lunghezza d’onda che va dai 380 ai 760 nm, dal viola al rosso. La luce visibile rappresenta solo una porzione dello spettro elettromagnetico che è composto, ordinandolo in frequenza crescente, da onde radio, microonde, infrarossi, luce visibile, ultravioletti, raggi X e gamma.

Dalla formula dell’energia E=h*v, notiamo che essa è grande quando è alta la frequenza di un’onda e.m., per questo motivo le onde elettromagnetiche ultraviolette, i raggi X e gamma, sono definite ionizzanti, perché l’energia dei fotoni è abbastanza alta da strappare un elettrone da una molecola. (Una molecola cui manca un elettrone è detta ione). In un certo senso si va a denaturare l’equilibrio chimico di un elemento o molecola, e questo fenomeno può risultare pericoloso, come vedremo in seguito. La radiazione elettromagnetica può avere diversi tipi di interazione con la materia e quindi con il nostro organismo. L’interazione può coinvolgere l’intero atomo (effetto fotoelettrico), o un singolo elettrone atomico (effetto Compton e produzione di coppie nel campo elettronico) oppure il nucleo atomico (produzione di coppie nel campo nucleare). [1]

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Dopo aver analizzato cos’è una radiazione ionizzante e perché viene considerata pericolosa per l’organismo, passiamo ad analizzare in che termini e condizioni la radiazione che assorbe il nostro organismo, viene definita pericolosa.

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Nell’infografica compare l’unità di misura “rem” che identifica la dose equivalente di radiazione; per dose equivalente si intende l’effetto biologico provocato da un eventuale dose di radiazioni assorbite. Si parla di effetto biologico, poiché non tutte le radiazioni possono avere effetti biologici rilevanti nonostante il nostro organismo ne sia esposto quotidianamente. Per questo motivo è importante differenziare la dose di radiazione assorbita, con la dose di radiazione equivalente: la prima ci indica in maniera diretta quanta energia viene assorbita da un corpo in seguito a esposizione a radiazioni, viene misurata in Gray e 1 Gy rappresenta 1 Joule di radiazione assorbita da 1 kg di massa; La seconda, utilizzata per le radiazioni ionizzanti, ci indica gli effetti biologici e il danno provocato dall’assorbimento di radiazioni su un organismo o su un determinato organo o tessuto. Rispetto alla dose assorbita, la dose equivalente riflette gli effetti biologici della radiazione sull’organismo, ed è calcolata come la dose assorbita moltiplicata per un coefficiente di pericolosità; tale coefficiente discrimina il tipo di radiazione ionizzante, ad esempio il fotone ha fattore di pericolosità 1. La dose equivalente si misura in “rem”, come visto precedentemente, o in Sievert “Sv” che è l’unità di misura adottata nel sistema internazionale.

Avendo capito cos’è una radiazione elettromagnetica e la relativa unità di misura per stabilirne gli effetti sull’organismo, possiamo comprendere meglio l’infografica dalla quale possiamo dedurre due cose molto importanti: per quanto possiamo condurre una vita lontano dalle radiazioni elettromagnetiche, siamo costantemente bombardati ogni secondo da esse, nelle varie frequenze ed energie. Da qui possiamo capire che è difficile, se non impossibile, stabilire in maniera univoca e deterministica una dose equivalente soglia per la manifestazione di una patologia importante come il cancro; infatti, questo nefasto evento ha natura probabilistica, per cui più aumenta la dose di radiazione che l’organismo riceve, più è probabile accumulare mutazioni non corrette al livello del DNA che possono portare allo sviluppo di un tumore.

Nell’infografica è presente anche la dose equivalente che assorbe l’organismo, semplicemente stando a contatto con cibo e acqua, questo di certo non significa che viviamo in un ambiente contaminato, ma che tutto ciò che ci circonda, persino il cibo che mangiamo, contiene tracce di radioattività e quindi fonte di radiazioni elettromagnetiche; ad esempio una banana, contenendo Potassio, avrà una percentuale di atomi di Potassio radioattivi; è stato calcolato che mangiando una banana normale da 150g ci esponiamo ad una dose di radiazioni ionizzanti di 0.1 μSv. Per un’osservazione intuitiva, esiste un’unità di misura della dose equivalente, usata in contesti informali, per mettere in relazione una dose di radiazione con quella assorbita mangiando una banana; la dose equivalente a una banana rappresenta circa l’1% della dose di radiazione naturale giornaliera media. [2]

Con questa osservazione, possiamo capire che siamo letteralmente attraversati da radiazioni elettromagnetiche, ionizzanti e non, le prime (come spiegato nella prima parte dell’articolo) sono quelle più pericolose perché capaci di arrecare danno al genoma, ma non tutte le radiazioni ionizzanti provocano un danno e soprattutto, ripetiamo ancora una volta, non c’è una corrispondenza deterministica tra dose ed effetto. Un altro modo di considerare lo stesso concetto è di confrontare il rischio di morire per un cancro contratto a causa delle radiazioni con quello di morire per altre cause. Ad esempio, un’esposizione a 100 μSv (che corrisponde all’ingestione di tre banane al giorno per un anno) incrementa il rischio di morte di circa un milionesimo, lo stesso rischio di morte di comuni attività nella vita, come guidare un’autovettura per 65 km, volare su un aereo per 4000 km, mangiare 40 cucchiai da tavola di burro di arachidi o fumare 1,4 sigarette al giorno. [3]

Spesso si sente parlare di radiazioni pericolose emesse dai più disparati dispositivi, dai cellulari ai microonde, dalle TV alle radio; dunque, se l’articolo è stato chiaro e comprensibile, è facile capire che le onde radio/microonde/infrarosse emesse dai cellulari, Wi-Fi, TV, radio, forni ecc. NON sono radiazioni ionizzanti, e spesso non penetrano nemmeno l’epidermide, al massimo possono indurre locali e piccolissimi innalzamenti di temperatura nell’ordine dei decimi/centesimi di grado.

Concludendo, possiamo ribadire la pericolosità delle radiazioni elettromagnetiche ionizzanti, ma allo stesso tempo, conoscendone le caratteristiche e la provenienza possiamo evitare allarmismi e preoccupazioni eccessive.

Vincenzo Alfano
[1] http://www.sfismed.univr.it/Radioprotezione/RI/LEZ.N2%20.pdf
[2] http://health.phys.iit.edu/extended_archive/9503/msg00074.html
[3] http://www.physics.isu.edu/radinf/risk.htm

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