Liceo Scientifico Luigi Pietrobono di Alatri Soprattutto quello

Liceo Scientifico ‘Luigi Pietrobono‘ di Alatri

• - Soprattutto quello di cambiare le modalità di approccio allo studio delle discipline scientifiche inquadrandole in un contesto personale e sociale • - Poi far capire ai ragazzi che l'educazione scientifica può aiutare a formare cittadini più consapevoli - Ed infine rendere gli studenti capaci di utilizzare le conoscenze scientifiche per studiare quelle situazioni in cui è necessario valutare i rischi.

L La radioattività, i raggi X, le onde elettromagnetiche sono argomenti affascinanti per molte ragioni: • · In primo luogo questi fenomeni sono relativamente nuovi: circa un secolo fa erano quasi sconosciuti • · In secondo luogo, le radiazioni non si possono rilevare con i nostri sensi, cosa che le rende piuttosto misteriose • ·In terzo luogo, molte persone le temono perché le collegano alle bombe, ai loro terribili effetti. •

L'uomo delle strada considera dunque la radioattività qualcosa di nuovo, misterioso e pericoloso.

Nonostante l’argomento sia di gran moda, c’è ancora molta confusione quando si affronta il problema dell’inquinamento elettromagnetico. Il fenomeno, soprattutto in relazione all’ambiente e alla salute non è ancora del tutto conosciuto e siamo spesso preda di facili allarmismi o di pericolose negligenze. Questo lavoro non intende dare risposte ma quanto meno inquadrare seriamente l’argomento per sapere con esattezza di cosa parliamo quando diciamo inquinamento elettromagnetico

Il termine radiazione viene usato per descrivere fenomeni fisici apparentemente diversi tra loro quali la luce e il calore perfettamente percepibili dai nostri sensi, la radiazione elettromagnetica, del tutto invisibile e impercettibile. Caratteristica comune a tutti i tipi di radiazione è la cessione di energia alla materia attraversata. Una misura dell’energia trasportata da una radiazione può essere ottenuta mediante la conoscenza di una grandezza LA FREQUENZA che costituisce una delle caratteristiche più significative di un’onda elettromagnetica

• IONIZZANTI (I. R. ) • NON IONIZZANTI (N. I. R. ) Questa distinzione è fondamentale perché gli effetti biologici prodotti sugli esseri viventi sono diversi a seconda che la radiazione sia ionizzante oppure no

Si dicono ionizzanti quelle radiazioni che hanno energia sufficiente per produrre il fenomeno della ionizzazione che consiste nel far diventare un atomo elettricamente carico (ione). Nei tessuti biologici, gli ioni generati dalle radiazionizzanti possono avere influenza sui normali processi biologici. Il meccanismo della ionizzazione può provocare nei tessuti alterazioni genetiche e tumori

Le radiazionizzanti provengono da una radioattività enorme che era presente al momento della formazione dell’universo. La radioattività attuale del nostro ambiente è dovuta: -alla presenza dei radionuclidi primordiali e agli eventuali figli radioattivi ancora presenti nella crosta terrestre -la terra è anche da sempre bombardata da radiazioni provenienti dagli spazi galattici o extragalattici

E’ l’insieme delle radiazioni emesse nei decadimenti nucleari per la presenza della radioattività naturale e di quelle di origine cosmica. Essa è costituita da: -radiazioni corpuscolate (particelle e ) con carica elettrica, quindi direttamente ionizzanti -radiazioni indirettamente ionizzanti, con massa (i neutroni) e senza massa ( ). Si aggiungono a tutto ciò quelle radiazioni che vengono prodotte dall’uomo artificialmente (come ad es. i raggi. X)

Dose alla popolazione

LE RADIAZIONIZZANTI SONO CERTAMENTE DANNOSE. COME FACCIAMO A MISURARE IL DANNO PROVOCATO DA UNA RADIAZIONE IONIZZANTE?

I tre tipi di radiazione ed il loro potere di penetrazione

RADIOATTIVITA’ Radiazioni emesse nell'unità di tempo da una sorgente o da un oggetto contaminato DOSE ASSORBITA Energia radiante assorbita da un corpo esposto a radiazioni DOSE ASSORBITA Tenendo conto dell'efficacia biologica Becquerel (Bq) = 1 disintegrazione radiante ogni secondo Curie (Ci) = 37 miliardi di disintagrazioni radianti ogni secondo Gray (Gy)= 1 Joule di energia assorbita per ogni Kgdi corpo irraggiato. (=100 rad) Rad (rad) =100 erg di energia assorbita ogni grammo di corpo irraggiato Sievert(Sv)=Gy*F. Q. Vale 100 rem Rem (rem)= rad * E. B. R.

Distribuzione della dose annua media alla popolazione mondiale

Equivalenti di dose efficace medi annuali derivanti da sorgenti di radiazioni naturali ed artificiali

Concentrazione media di radon in KBq al metro cubo

INTORNO A NOI SI POSSONO TROVARE: • Cloruro di potassio ed altre sostanze chimiche , contenenti isotopi radioattivi • Reticelle per lampade a gas da campeggio che contengono un sale di torio • Negli alimenti (vedi tabella successiva) • Lancette delle sveglie e di orologi antichi

Alimento Attività relativa Noci del Brasile 1400 Cereali 60 Tè 40 Fegato e rognone 15 Farina 14 Arachidi e burro di arachidi 12 Cioccolata 8 Biscotti 2 Latte condensato 1 -2 Pesce 1 -2 Formaggi e uova 0, 9 Verdura 0, 7 Carne 0, 5 Frutta 0, 1

Pur riconoscendo scientificamente la loro pericolosità le I. R. sono utili all’uomo in tante applicazioni: -per la ricerca e la diagnostica medica -per la produzione di energia -adesso anche per la terapia medica (adroterapia) Quello che bisogna fare è confrontare il rischio con il beneficio che si ottiene , cioè stabilire L’ACCETTABILITA’ DEL RISCHIO

v Effetti deterministici: sulla cellula e sull’ uomo v. Effetti stocastici: danno genetico, carcinogenesi

Studi effettuati hanno dimostrato che, anche se tutte le strutture cellulari, citoplasma, membrana, etc. , sono sensibili alle radiazionizzanti, il bersaglio d’elezione ossia quello responsabile dei principali danni, è la catena del DNA. E’ anche possibile che la ionizzazione avvenga direttamente sul DNA ed in questo caso si parla di azione diretta. Si ritiene che la maggior parte dei danni siano da attribuire all’azione indiretta della radiazioni ma tale distinzione non ha importanza dal punto del danno biologico.

Danni al DNA non sono certamente imputabili alle sole radiazionizzanti ma anzi molti agenti fisici o chimici li possono produrre. La rottura della molecola del DNA può essere di una singola catena o di tutte e due le catene. La rottura di una singola catena è un’evenienza più facilmente riparabile. Danni sul DNA sono eventi quindi piuttosto frequenti e riparati spesso efficientemente da meccanismi di riparazione di natura enzimatica.

Il processo di induzione di danno biologico delle radiazionizzanti è intrinsecamente casuale. Infatti un singolo evento ionizzante può interagire in modi diversi ed il tipo di interazione non è prevedibile. Anche il meccanismo di riparazione può essere più o meno efficace in funzione di vari parametri, tutti indeterminabili. In generale, quindi, si dovrà associare ad ogni dose di radiazioni non un danno ma una probabilità di danno e quindi si tratterà di effetti di tipo stocastico (casuale). Se però la dose ricevuta da un organismo vivente è molto elevata allora è possibile individuare una correlazione deterministica tra dose somministrata e danno atteso.

Nel caso di dosi elevate il principale danno cellulare è la morte della cellula. Per morte cellulare si possono intendere due distinte cose: la morte vera e propria, che avviene per dosi elevatissime di radiazioni e che deriva dalla distruzione delle sue strutture, oppure l’inibizione della sua capacità riproduttiva. In questo secondo caso, quindi, viene considerata morta anche una cellula che non riesce a dividersi un numero sufficiente di volte, dando luogo ad una progenie sterile.

I tessuti e gli organi sottoposti ad elevate dosi di radiazioni, possono essere danneggiati sia per l’inattivazione di un gran numero di cellule componenti che per l’ alterazione dell’ equilibrio strutturale del tessuto. Certi tessuti, come il tessuto ematopoietico, hanno cellule che si dividono frequentemente e quindi il danno si manifesta in tempi brevi, altri, come il parechima epatico, hanno cellule che si dividono raramente e quindi gli effetti saranno di tipo tardivo.

Il meccanismo di induzione di tumori è un meccanismo del tutto casuale. E’ infatti necessario che: una radiazione, attraversando un tessuto interagisca con esso, che l’interazione provochi un danno sul DNA, che tale danno non sia riparato, che la conseguenza del danno non sia la morte cellulare ma bensì la mutazione neoplastica, che la cellula mutata non sia distrutta dai meccanismi di difesa del corpo umano ed infine che la cellula si sviluppi in un tumore clinicamente evidente.

L’induzione di un tumore da radiazioni è un fenomeno del tutto casuale e quindi, per basse dosi non si potrà parlare di danno ma di probabilità di danno. Un tumore radioindotto generalmente si manifesta dopo molti anni dall’esposizione alle radiazioni; questo fatto e la piccola probabilità della carcinogenesi, a basse dosi, fanno si che non sia possibile correlare direttamente l’insorgenza di un tumore all’esposizione alle radiazionizzanti. Correlazioni sicure possono essere fatte solo su base statistica in caso di un elevato numero di persone irradiate.

Vi sono due tipi di danno genetico da radiazioni: le mutazioni geniche e le aberrazioni cromosomiche. Le mutazioni geniche sono variazioni delle unità elementari dell’ ereditarietà mentre le aberrazioni cormosomiche sono variazioni nella struttura o nel numero di cromosomi. Il codice genetico è memorizzato nel DNA sotto forma di sequenze specifiche dei quattro nucleotidi che compongono la molecola. Ogni gene codifica una determinata proteina. Le mutazioni geniche possono aumentare, ridurre od alterare la manifestazione di un gene. Esse sono anche chiamate mutazioni puntiformi e risultano invisibili all’ analisi. Le mutazioni cromosomiche sono invece visibili con tecniche citogenetiche.

Le radiazioni non ionizzanti sono quelle la cui frequenza è talmente bassa da comunicare una energia non sufficiente alla ionizzazione. La classificazione delle onde elettromagnetiche secondo la loro frequenza si chiama SPETTRO

Radiazioni Ionizzanti FREQUENZA (HZ) UHF TCS-GSM-DUAL BAND 8*10^7 -7*10^8 COMPUTER 9*10^8 -1. 8*10^9 CELLULARI ELF < 3*10^3 RADARPARABOLE INFRAROSSO VISIBILE 2. 5*10^9 -10^10 3*10^14 · TELEVISORE ·INFRAROSSO · LAVATRICE · RADAR · LUCE VISIBILE ·PHON · PARABOLE · ALTA TENSIONE · FRIGORIFERO Radiazioni non Ionizzanti FREQUENZA (HZ) ULTRAVIOLETTO 3*10^17 RADIAZIONE ULTRAVIOLETTA RAGGI X 3*10^20 RAGGI X RAGGI GAMMA 3*10^23 RAGGI GAMMA

Potenziale di ionizzazione=10 e. V

Le radiazioni elettromagnetiche non ionizzanti producono correnti: • di induzione (a livello macroscopico) • di polarizzazione (a livello microscopico)

Gli effetti sono quindi di tipo diverso da quelli causati dalle radiazionizzanti, dato che sono in gran parte dovuti a fenomeni di accoppiamento induttivo e capacitivo, moti rotazionali e vibrazionali, e cambiamenti di stato. Infatti l’interazione fra il campo elettromagnetico ed il mezzo si esplica attraverso forze che il campo stesso esercita sulle cariche e sui dipoli delle molecole producendo fenomeni come lo spostamento di cariche , la deformazione delle molecole neutre e l’orientazione dei dipoli

Per indurre nella parte superiore del corpo umano una densità di corrente media di 10 m. A/m^2 a 50 Hz occorrerebbe un campo elettrico di circa 25 KV/m o un campo magnetico di circa 5 m. T. L’INIRC/IRPA ha tuttavia ritenuto opportuno, in via prudenziale, adottare dei margini di sicurezza più larghi, che tenessero conto, in modo differenziato, della popolazione e dei lavoratori professionalmente esposti: Fissando , per i lavoratori a 10 KV/m i limiti per il campo elettrico e a 0. 5 m. T l’induzione magnetica, mentre, per la popolazione i limiti sono di 5 KV/m e 0, 1 m. T

Nelle problematiche di protezione è stato introdotto il concetto di SAR (SPECIFIC ABSORPTION RATE) W/Kg potenza depositata nell’unità di massa e per densità unitaria, per definire la deposizione a corpo intero SAR = E^2 / dove E è il valore di picco del campo elettrico, è la conducibilità del tessuto è la densità del tessuto

SAR mediato su un intervallo di 6 minuti e su tutto il corpo: LAVORATORI : 0, 4 W/Kg POPOLAZIONE: 0, 08 W/Kg SAR mediato su un intervallo di 6 minuti e su ogni 10 gr di tessuto esclusi mani, polsi, piedi e caviglie: LAVORATORI: POPOLAZIONE: 10 W/Kg 2 W/Kg

INTERAZIONE - EFFETTO – DANNO Quando un organismo biologico si trova immerso in campo elettromagnetico, ha luogo inevitabilmente una interazione tra le forze del campo e le cariche e le correnti elettriche presenti nei tessuti dell’organismo. Come conseguenza nell’organismo vengono indotte grandezze fisiche (C. E. , C. M. , densità di corrente). Il risultato comunque è una “perturbazione”, intesa come deviazione dalle condizioni di equilibrio elettrico a livello molecolare. Per poter parlare propriamente di effetto biologico si deve verificare una variazione morfologica o funzionale in strutture di livello superiore (tessuti, organi, sistemi). Un effetto biologico non costituisce necessariamente un danno. Perché questo si verifichi occorre che l’effetto superi la capacità di compensazione di cui dispone l’organismo. Col termine “rischio” si vuole indicare la probabilità di subire un danno.

Si può tentare una classificazione sommaria degli effetti dei C. E. M. sugli individui umani basata sulla distinzione tra effetti acuti e cronici. · Effetti acuti (su volontari). - A bassa frequenza: imputabili alla corrente indotta. Ad alta frequenza: imputabili al riscaldamento dei tessuti. · Effetti sanitari a lungo termine ( In cui è difficile accertare il rapporto causa – effetto). - Sintomi più o meno soggettivi: affaticamento, irritabilità, difficoltà di concentrazione, cefalee, insonnia. - Sintomi oggettivi: Tumori, malattie degenerative. Il quadro degli effetti biologici è completato dagli effetti su colture cellulari, tessuti ed organi escissi (effetti in vitro) e da quelli su animali di laboratorio (effetti in vivo).

Diverse correnti di pensiero valutano gli aspetti etici che il rischio pone. Il limite è di non tener conto di come sono distribuiti i rischi. Fonda i valori su un accordo di utilità: si ritiene utile e moralmente valido ciò che provoca maggior piacere e minor dolore per il maggior numero di individui. Massimizzazione del benessere collettivo e minimizzazione del malessere collettivo.

Valuta i rischi non considerando la società nella sua interezza, ma focalizza l’attenzione e la valutazione sul bene delle singole persone. Le questioni etiche sollevate dai principi della protezione da C. M. sono numerose: - Si possono confrontare costi benefici? Sono categorie di natura differente! - La distribuzione dei rischi e dei benefici è equa? - Gli individui sono stati coinvolti nei processi decisionali? - Esistono alternative praticabili alla imposizione del rischio?

1. Rischio Zero: si tratta di una posizione che pare criticabile perché parte da alcuni presupposti scorretti sia scientificamente che eticamente. Il rischio zero non esiste: si dovrebbe evitare la stessa vita che comporta un rischio di morte altissimo! Il rischio zero comporterebbe la paralisi totale della società. 2. Scarso rischio sociale ed ambientale. I rischi possono essere comunque imposti se sono dello stesso ordine di grandezza di altri rischi volontariamente accettati oppure di rischi di origine naturale. Ad esempio: viaggiare in aereo ci espone ai raggi cosmici.

Importante è comunque formare adeguatamente la popolazione affinchè conosca i termini del problema e possa esprimersi adeguatamente. Il fine principale della protezione dai campi elettromagnetici dovrebbe essere raggiungere gli adeguati standard di protezione e sicurezza per l’uomo senza limitare ingiustificatamente i benefici che possono provenire da tutte le pratiche comportano un rischio.

• Negli anni novanta si è ravvivato l’interesse per il benessere individuale. • Si pretende un servizio (come l’energia elettrica e la telefonia cellulare) ma non si accettano centrali ed antenne in prossimità delle proprie case. Partendo dalla constatazione che la sofferenza e la malattia hanno lo stesso valore indipendentemente dall’agente eziologico, può accadere che, ad esempio per spinte sociali, si impegnino ingenti risorse per ridurre al minimo alcuni tipi di rischio, ma si trascurino altri tipi di rischio ben più gravi.

Per rimanere nell’ambito delle I. R. , si può per esempio constatare come la prevenzione che si attua per l’esposizione al Radon ( che in alcune regioni è la seconda causa di tumore polmonare) è assai scarsa rispetto al lodevole sforzo che si compie per minimizzare alcune esposizioni mediche, in sè già modeste. Esempi analoghi si trovano nelle N. I. R. . Una parte dello spettro elettromagnetico è oggetto di progetti dispendiosi ed impegnativi per minimizzare l’esposizione, un’altra parte dello spettro (U. V. ) causa in Italia circa settemila decessi l’anno per melanoma, ma l’impegno per la prevenzione appare minimo.

(studio International Institute for Applied Systems Analysis, Austria)

‘Nell’incidente di Chernobyl sappiamo con certezza che sono morte 31 persone; ma quante ne sono morte o ne moriranno negli anni futuri per l’insorgere di tumori o per mutazioni genetiche indotte dalle radiazioni ? In base alle conoscenze attuali non sappiamo fornire una risposta sicura; di certo pero’ possiamo dire che questi eventi saranno mascherati dalle fluttuazioni statistiche relative all’insorgere di tumori da cause naturali o da altre fonti inquinanti. ’ [F. Casali, ‘’Energia Pulita, Quale ? ’’ Cappelli Ed. 1987]

‘Se un individuo bevesse 5 litri si Sangiovese al iorno, anche se detto vino fosse supergenuino, dopo alcuni giorni il suo stato di salute sarebbe tale per cui la probilita’ d’andare al Creatore sarebbe del 100%. Se anziche’ 5 litri ne bevesse 2 la probabilita’ diminuirebbe, diciamo al 30%; ma se ne bevesse 1 cucchiaio al giorno quale sarebbe l’effetto dell’alcool etilico in cosi’ piccole dosi sulla sua salute ? ’ [F. Casali, ‘’Energia Pulita, Quale ? ’’ Cappelli Ed. 1987]

Dosi medie da fondo naturale in alcune localita’ italiane

Dosi medie da radiazioni per cause diverse

Probabilita’ annua di morte per l’individuo

Diminuzione della Aspettativa di Vita negli USA

TERZO ‘B’ e QUARTO ‘A’