CONTAMINACIÓ RADIOACTIVA: TIPUS, CAUSES, CONSEQÜÈNCIES - MEDI AMBIENT - 2025

La contaminació radioactiva es defineix com la incorporació d'elements radioactius no desitjats en el medi ambient. Aquesta pot ser natural (radioisòtops presents en l'ambient) o artificial (elements radioactius produïts per l'ésser humà).

Entre les causes de la contaminació radioactiva es troben els assajos nuclears que es fan amb fins bèl·lics. Aquests poden generar pluges radioactives que es desplacen diversos quilòmetres per l'aire.

Explosió nuclear. Font: Photo courtesy of National Nuclear Security Administration / Nevada Site Office

Els accidents en centrals nuclears per a l'obtenció d'energia són una altra de les causes principals de la contaminació radioactiva. Algunes fonts de contaminació són les mines d'urani, activitats mèdiques i la producció de radó.

Aquest tipus de contaminació ambiental té greus conseqüències per a l'ambient i els éssers humans. Es afecten les cadenes tròfiques dels ecosistemes i les persones poden presentar greus problemes de salut que causin la seva mort.

La principal solució per a la contaminació radioactiva és la prevenció; s'han de tenir protocols de seguretat per a la manipulació i emmagatzematge de les deixalles radioactives, així com dels equips necessaris.

Entre els llocs amb grans problemes de contaminació per radioactivitat tenim a Hiroshima i Nagasaki (1945), Fukushima (2011) i Txernòbil a Ucraïna (1986). En tots els casos, els efectes sobre la salut de les persones exposades han estat greus i han causat moltes morts.

Tipus de radiació

La radioactivitat és el fenomen pel qual alguns cossos emeten energia en forma de partícules (radiació corpuscular) o d'ones electromagnètiques. Aquesta és produïda pels anomenats radioisòtops.

Els radioisòtops són àtoms d'un mateix element que tenen un nucli inestable, i tenen a desintegrar fins a aconseguir una estructura estable. Quan es desintegren, els àtoms emeten energia i partícules que són radioactives.

Les radiacions radioactives es diuen també ionitzants, ja que poden causar la ionització (pèrdua d'electrons) d'àtoms i molècules. Aquestes radiacions poden ser de tres tipus:

radiació alfa

S'emeten partícules provinents de nuclis d'heli ionitzats que poden recórrer distàncies molt curtes. La capacitat de penetració d'aquestes partícules és petita, de manera que poden ser detingudes per un full de paper.

radiació beta

S'emeten electrons que tenen una gran energia, a causa de la desintegració de protons i neutrons. Aquest tipus de radiació és capaç de recórrer diversos metres i pot ser detinguda per plaques de vidre, alumini o fusta.

radiació gamma

És un tipus de radiació electromagnètica amb una alta energia, que s'origina a partir d'un nucli atòmic. El nucli passa d'un estat excitat a un de menor energia i s'allibera la radiació electromagnètica.

La radiació gamma té un alt poder de penetració i pot recórrer centenars de metres. Per aturar-la es requereixen plaques de diversos centímetres de plom o de fins a 1 metre de formigó.

Tipus de contaminació radioactiva

La contaminació radioactiva es pot definir com la incorporació d'elements radioactius no desitjats a l'ambient. Els radioisòtops poden estar presents en l'aigua, aire, terra o en els éssers vius.

Segons l'origen de la radioactivitat, la contaminació radioactiva és de dos tipus:

natural

Aquest tipus de contaminació prové d'elements radioactius que ocorren en la naturalesa. La radioactivitat natural s'origina a partir de raigs còsmics o de l'escorça terrestre.

La radiació còsmica està constituïda per partícules amb alta energia que vénen de l'espai exterior. Aquestes partícules es produeixen quan ocorren explosions de les supernoves, en les estrelles i al Sol.

Quan els elements radioactius arriben a la Terra són desviats pel camp electromagnètic de la planeta. No obstant això, en els pols la protecció no és molt eficient i poden entrar a l'atmosfera.

Una altra font de radioactivitat natural són els radioisòtops presents en l'escorça terrestre. Aquests elements radioactius són els responsables de mantenir la calor interna de la planeta.

Els principals elements radioactius de el mantell terrestre són l'urani, el tori i el potassi. La Terra ha perdut elements amb períodes radioactius curts, però d'altres tenen una vida de milers de milions d'anys. Entre aquests últims destaquen l'urani ₂₃₅, urani ₂₃₈, tori ₂₃₂ i potassi ₄₀.

L'urani ₂₃₅, urani ₂₃₈ i tori ₂₃₂ formen tres nuclis radioactius presents en la pols que origina les estrelles. Aquests grups radioactius a l'desintegrar donen origen a altres elements amb vides mitjanes més curtes.

A partir de la desintegració de l'urani ₂₃₈ es forma el radi i d'aquest el radó (element radioactiu gasós). El radó és la principal font de contaminació radioactiva natural.

artificial

Aquesta contaminació és produïda per activitats humanes, com ara medicina, mineria, indústria, proves nuclears i generació d'energia.

Durant l'any 1895, el físic alemany Roëntgen va descobrir de forma accidental la radiació artificial. L'investigador va trobar que els raigs X eren ones electromagnètiques que s'originaven pel xoc d'electrons dins d'un tub de buit.

Els radioisòtops artificials es produeixen en laboratori mitjançant l'ocurrència de reaccions nuclears. L'any 1919, es produeix el primer isòtop radioactiu artificial a partir de l'hidrogen.

Els isòtops radioactius artificials són produïts a partir de l'bombardeig amb neutrons a diferents àtoms. Aquests, a l'penetrar als nuclis aconsegueixen desestabilitzar i carregar d'energia.

La radioactivitat artificial té nombroses aplicacions en diferents camps com medicina, industrial i activitats bèl·liques. En molts casos, aquests elements radioactius són alliberats per error a l'ambient causant greus problemes de contaminació.

causes

La contaminació radioactiva pot originar-se a partir de diferents fonts, majoritàriament per la manipulació errada dels elements radioactius. Algunes de les causes més freqüents s'esmenten a continuació.

assaigs nuclears

Planta nuclear a Pennsylvania, Estats Units. Font: See page for Autor Centers for Disease Control and Prevention 's Public Health

Es refereix a la detonació de diferents armes nuclears experimentals, principalment per al desenvolupament d'armament militar. També s'han realitzat explosions nuclears per tal d'excavar pous, extreure combustibles o construir algunes infraestructures.

Les proves nuclears poden ser atmosfèriques (dins de l'atmosfera terrestre) estratosfèriques (fora de l'atmosfera de la planeta), submarines i subterrànies. Les atmosfèriques són les més contaminants, ja que produeixen gran quantitat de pluja radioactiva que es dispersa en diversos quilòmetres.

Les partícules radioactives poden contaminar les fonts d'aigua i arribar a terra. Aquesta radioactivitat pot arribar a diferents nivells tròfics per les cadenes alimentàries i afectar cultius i així aconseguir a l'ésser humà.

Una de les principals formes de contaminació radioactiva indirecta és a través de la llet, pel que pot afectar la població infantil.

Des de 1945 s'han realitzat uns 2.000 assajos nuclears a nivell mundial. En el cas particular d'Amèrica de Sud, la pluja radioactiva ha afectat principalment al Perú i Xile.

Generadors d'energia nuclear (reactors nuclears)

Gran quantitat de països actualment utilitzen reactors nuclears com a font d'energia. Aquests reactors produeixen reaccions nuclears controlades en cadena, generalment per fissió nuclear (ruptura d'un nucli atòmic).

La contaminació ocorre principalment per fuga dels elements radioactius de les centrals nuclears. Des de mitjans dels anys quaranta de segle XX s'han presentat problemes ambientals associats a les centrals nuclears.

Quan ocorren fuites en els reactors nuclears, aquests contaminants poden moure centenars de quilòmetres per l'aire, el que ha generat la contaminació de fonts d'aigua, terra i aliments que han afectat les comunitats properes.

accidents radiològics

Ocorren generalment associats a activitats industrials, per una manipulació inadequada dels elements radioactius. En alguns casos, els operaris no manegen adequadament els equips i es poden generar fugues a l'ambient.

Es poden generar radiacions ionitzants que causen dany als treballadors de la indústria, els equips o alliberar-se a l'atmosfera.

Mineria d'urani

L'urani és un element que es troba en jaciments naturals en diferents zones de la planeta. Aquest material és molt utilitzat com a matèria primera per produir energia en les centrals nuclears.

Quan es realitza l'explotació d'aquests dipòsits d'urani, es generen elements residuals radioactius. Els materials residuals que es produeixen s'alliberen a la superfície on s'acumulen i poden ser dispersats pel vent o la pluja.

Els residus produïts generen gran quantitat de radiació gamma, que és molt perjudicial per als éssers vius. Així mateix, es produeixen alts nivells de radó i pot ocórrer la contaminació de les fonts d'aigua en el nivell freàtic per lixiviació.

El radó és la principal font de contaminació en els treballadors d'aquestes mines. Aquest gas radioactiu pot ser fàcilment inhalat i envair les vies respiratòries, generant càncer pulmonar.

activitats mèdiques

En les diferents aplicacions de la medicina nuclear es produeixen isòtops radioactius que després han de ser rebutjats. Els materials de laboratori i les aigües residuals generalment estan contaminats amb elements radioactius.

Igualment, els equips de radioteràpia poden generar contaminació radioactiva als operaris així com als pacients.

Materials radioactius en la naturalesa

Els materials radioactius en la naturalesa (NORM, per les sigles en anglès) poden trobar-se normalment en l'ambient. Generalment no produeixen contaminació radioactiva, però diferents activitats humanes tendeixen a concentralos i s'estan tornant un problema.

Algunes fonts de concentració dels materials NORM són la combustió de el carbó mineral, els combustibles derivats de l'petroli i la producció de fertilitzants.

En zones d'incineració d'escombraries i diferents residus sòlids es pot presentar acumulació de potassi ₄₀ i radó ₂₂₆. En zones on el carbó vegetal és el principal combustible també es presenten aquests radioisòtops.

La roca fosfòrica que s'utilitza com a fertilitzant conté alts nivells d'urani i tori, mentre que en la indústria petroliera s'acumula radó i plom.

conseqüències

Sobre el medi ambient

Les fonts d'aigua poden ser contaminades amb isòtops radioactius, afectant als diversos ecosistemes aquàtics. Igualment, aquestes aigües contaminades són consumides per diversos organismes que es veuen afectats.

Quan ocorre la contaminació dels sòls, aquests s'empobreixen, perden la seva fertilitat i no poden ser utilitzats en activitats agrícoles. A més, la contaminació radioactiva afecta les cadenes tròfiques en els ecosistemes.

Així, les plantes es contaminen de radioisòtops a través del sòl i aquests passen cap als herbívors. Aquests animals poden patir mutacions o morir per efecte de la radioactivitat.

Els depredadors es veuen afectats per la menor disponibilitat d'aliments o ser contaminats a l'consumir els animals carregats de radioisòtops.

Sobre els humans

La radiació ionitzant pot causar danys letals als éssers humans. Això passa perquè els isòtops radioactius danyen l'estructura de l'ADN que compon les cèl·lules.

En les cèl·lules ocorre la radiòlisi (descomposició per radiació) tant de l'ADN com de l'aigua continguda en les mateixes. Això porta com a conseqüència la mort cel·lular o ocurrència de mutacions.

Les mutacions poden causar diferents anomalies genètiques que poden provocar defectes hereditaris o malalties. Entre les malalties més comunes estan el càncer, particularment de tiroide ja que la mateixa fixa el iode.

Igualment pot ser afectada la medul·la òssia, el que ocasiona diferents tipus d'anèmia i fins leucèmia. Així mateix, el sistema immunològic es pot veure debilitat, fent que sigui més sensible a les infeccions bacterianes i virals.

Entre altres conseqüències aquesta la infertilitat i la malformació de fetus de mares sotmeses a la radioactivitat. Els nens poden presentar problemes d'aprenentatge, creixement així com cervells petits.

De vegades el dany pot causar la mort cel·lular, afectant teixits i òrgans. En cas de veure afectats òrgans vitals, es pot ocasionar la mort.

Prevenció

La contaminació radioactiva és molt difícil de controlar una vegada que es produeix. És per això que els esforços s'han d'enfocar en la prevenció.

deixalles radioactius

Emmagatzematge de deixalles radioactives. Font: D5481026

El maneig de les deixalles radioactives és una de les principals formes de prevenció. Aquests han de ser disposats seguint normes de seguretat per evitar la contaminació de les persones que els manipulen.

Les deixalles radioactius han de separar-se d'altres materials i intentar reduir el seu volum per ser manipulats més fàcilment. En alguns casos es realitzen el tractament d'aquestes deixalles per convertir-los en formes sòlides més manipulables.

Posteriorment les deixalles radioactives haurien d'anar en contenidors adequats per evitar que contaminin l'entorn.

Els contenidors s'emmagatzemen en llocs aïllats amb protocols de seguretat o també poden ser enterrats a gran profunditat en el mar.

Centrals nuclears

Una de les principals fonts de contaminació radioactiva, són les centrals nuclears. Per tant, es recomana que es construeixin a el menys a 300 km de distància dels centres urbans.

També és important que els empleats de les centrals nuclears estiguin adequadament entrenats per manejar els equips i evitar accidents. Així mateix, és recomanable que les poblacions properes a aquestes instal·lacions coneguin els possibles riscos i formes d'actuar en cas d'un accident nuclear.

Protecció de el personal que treballa amb elements radioactius

La prevenció més efectiva contra la contaminació radioactiva és que el personal estigui entrenat i compti amb una protecció adequada. S'ha de aconseguir reduir el temps d'exposició de les persones a la radioactivitat.

Les instal·lacions han d'estar construïdes de forma adequada, evitant porus i fissures on es poden acumular els radioisòtops. S'han de tenir bons sistemes de ventilació, amb filtres que evitin la sortida de les deixalles a l'ambient.

Els empleats han de comptar amb protecció adequada, com pantalles i roba de protecció. A més, la roba i equips utilitzats s'han de descontaminar periòdicament.

tractament

Hi ha algunes mesures que es poden prendre per alleujar els símptomes de la contaminació radioactiva. Entre aquests es poden esmentar les transfusions de sang, millora de sistema immunològic o el trasplantament de medul·la.

No obstant això, aquests tractaments són pal.liatius ja que és molt difícil eliminar la radioactivitat de el cos humà. No obstant això, actualment s'estan realitzant tractaments amb molècules quelants que poden aïllar els radioisòtops en l'organisme.

Els quelants (molècules no tòxiques) s'uneixen als isòtops radioactius formant complexos estables que es poden eliminar de l'organisme. S'han aconseguit sintetitzar quelants que són capaços d'eliminar fins al 80% de la contaminació.

Exemples de llocs contaminats amb radioactivitat

Des que s'ha vingut utilitzant l'energia nuclear a diferents activitats humanes, han ocorregut diversos accidents per radioactivitat. Amb la finalitat que les persones afectades coneguin la gravetat d'aquests, s'ha establert una escala d'accidents nuclears.

L'Escala Internacional d'Accidents Nuclears (INES per les seves sigles en anglès) va ser proposada per l'Organització Internacional d'Energia Atòmica el 1990. La INES té una escala de l'1 a l'7, on el 7 indica un accident greu.

Els exemples de contaminació per radioactivitat més greus s'esmenten a continuació.

Hiroshima i Nagasaki (Japó)

Les bombes nuclears van començar a desenvolupar-se en els anys 40 de segle XX, amb base als estudis d'Albert Einstein. Aquestes armes nuclears van ser utilitzades pels Estats Units durant la Segona Guerra Mundial.

El 6 d'agost de 1945 va explotar una bomba enriquida d'urani sobre la ciutat d'Hiroshima. Aquesta va generar una ona de calor d'uns 300.000 ° C i un gran esclat de radiació gamma.

Posteriorment, es va produir una pluja radioactiva que va ser escampada pel vent portant la contaminació a major distància. Per l'explosió van morir aproximadament 100.000 persones i pels efectes de la radioactivitat 10.000 més en els anys següents.

El 9 d'agost de 1945 va esclatar una segona bomba nuclear a la ciutat de Nagasaki. Aquesta segona bomba estava enriquida de plutoni i era més potent que la d'Hiroshima.

En ambdues ciutats, els supervivents a l'explosió van presentar nombrosos problemes de salut. Així, el risc de càncer en la població augment un 44% entre els anys 1958 i 1998.

Actualment encara hi ha conseqüències de la contaminació radioactiva d'aquestes bombes. Es considera que viuen més de 100.000 persones afectades per la radiació, incloent aquells que eren al ventre matern.

En aquesta població es presenten alts índexs de leucèmia, sarcomes, carcinomes i glaucomes. Un grup de nens sotmesos a les radiacions al ventre matern, van presentar aberracions cromosòmiques.

Txernòbil (Ucraïna)

És considerat un dels accidents nuclears més greus de la història. Va passar el 26 d'abril de 1986 a una central nuclear i és de nivell 7 a la INES.

Els treballadors estaven realitzant una prova simulant un tall de subministrament elèctric i un dels reactors va patir un sobreescalfament. Això va provocar l'explosió de l'hidrogen dins el reactor i es van llançar a l'atmosfera més de 200 tones de material radioactiu.

Durant l'explosió van morir més de 30 persones i la pluja radioactiva es va escampar per diversos quilòmetres a la rodona. Es considera que com a conseqüència de la radioactivitat van morir més de 100.000 persones.

El nivell d'incidència de diferents tipus de càncer va augmentar en 40% en zones afectades de Bielorússia i Ucraïna. Un dels tipus de càncer més freqüent és el de tiroide així com la leucèmia.

També s'han observat afeccions associades a el sistema respiratori i digestiu per exposició a la radioactivitat. En el cas de nens que estaven al ventre matern, més de l'40% va presentar deficiències immunològiques.

Igualment s'han presentat anomalies genètiques, augment de malalties de sistema reproductiu i urinari així com envelliment prematur.

Fukushima Daiichi (Japó)

Central nuclear de Fukushima, Japó. Font: Digital Globe

Aquest accident va ser conseqüència d'un terratrèmol de magnitud 9 que va sacsejar Japó el 11 de març de 2011. Posteriorment, es va produir un tsunami que desactivar els sistemes de refredament i electricitat de tres dels reactors de la central nuclear de Fukushima.

Van ocórrer diverses explosions i incendis en els reactors i es van generar filtracions de radiació. Aquest accident al principi es va qualificar de nivell 4, però per les seves conseqüències va ser posteriorment elevat a nivell 7.

La majoria de la contaminació radioactiva va anar a parar a l'aigua, principalment el mar. Actualment hi ha grans tancs d'emmagatzematge d'aigua contaminada en aquesta central.

Es considera que aquestes aigües contaminades són un risc per als ecosistemes de l'oceà Pacífic. Un dels radioisòtops més problemàtics és el cesi que es mou fàcilment en aigua i es pot acumular en els invertebrats.

L'explosió no va causar morts directes per radiació i els nivells d'exposició a la radioactivitat van ser menors que els de Txernòbil. No obstant això, alguns operaris van presentar alteracions en l'ADN als pocs dies de l'accident.

Igualment, s'han detectat alteracions genètiques en algunes poblacions d'animals sotmesos a la radiació.

referències

1. Greenpeace Internacional (2006) La catàstrofe de Txernòbil, conseqüències per a la salut humana. Resum executiu. 20 pp.
2. Hazra G (2018) Radioactive pollution: an overview. The Holistic approach to environment 8: 48-65.
3. Pérez B (2015) Estudi de la contaminació ambiental a causa de elements radioactius naturals. Tesi per optar a l'títol de llicenciat en Física. Facultat de Ciència i Enginyeria, Pontifícia Universitat Catòlica de Perú. Lima, Perú. 80 pp
4. Osores J (2008) Contaminació radioactiva ambiental al neotrópico. Biologist 6: 155-165.
5. Siegel i Bryan (2003) Environmental geochemistry of radioactive una contaminació. Sandia National Laboratories, Albuquerque, USA. 115 pp.
6. Ulrich K (2015) Els efectes de Fukushima, el declivi de la indústria nuclear es precipita. Informe de Greenpeace. 21 pp.