Sebbene la radiazione possa riferirsi a tutte le forme di radiazione elettromagnetica, comprese la luce e le onde radio, è più spesso utilizzata quando descrivendo le radiazioni ionizzanti: radiazioni ad alta energia che possono ionizzare gli atomi, come la radiazione rilasciata dal decadimento di sostanze radioattive isotopi. I raggi X, i raggi gamma e le particelle alfa e beta sono tutte forme di radiazioni ionizzanti. Se presenti in quantità sufficienti, possono danneggiare la salute dell'uomo e di altri animali.
tipi
L'energia di un fotone di relazione elettromagnetica è data dall'equazione di Planck-Einstein, E = hν, dove E è l'energia, h è la costante di Planck e è la frequenza. Da questa equazione sappiamo che maggiore è la frequenza, maggiore è l'energia.
I raggi gamma e i raggi X sono nella parte superiore dello spettro di frequenza e quindi hanno un'energia elevata. Quando un fotone di radiazione gamma o di raggi X colpisce un elettrone o una particella, trasmette la sua energia al suo bersaglio. Questo trasferimento di energia può potenzialmente rimuovere gli elettroni dagli atomi o ionizzarli e rompere i legami chimici tra gli atomi.
Le radiazioni alfa e beta sono particelle ad alta energia espulse dai nuclei in decadimento degli isotopi instabili. Hanno una capacità ancora maggiore di ionizzare gli atomi e interrompere i legami chimici, sebbene siano più facilmente bloccabili dei raggi X e dei raggi gamma. Il polonio 210 è un isotopo radioattivo che emette particelle alfa; ha fatto notizia nel 2006 quando l'ex ufficiale russo del KGB Alexander Litvinenko è stato avvelenato con il polonio.
Significato
Quando le radiazioni ionizzanti colpiscono una cellula animale, possono rompere i legami chimici all'interno delle molecole o formare nuovi legami. Il grado in cui questi cambiamenti danneggiano la cellula dipende da quali molecole sono alterate e dalla natura di queste alterazioni. Il danno al DNA è particolarmente dannoso, poiché le modifiche accumulate al DNA cellulare possono potenzialmente portare al cancro.
Le cellule hanno meccanismi di riparazione interni in grado di gestire i danni fino a un certo punto. Tuttavia, se una quantità sufficiente di radiazioni ionizzanti colpisce una cellula animale o il danno è abbastanza grave, la cellula morirà.
Dimensione
Le dosi di radiazioni sono generalmente misurate usando un'unità chiamata gray o Gy, sebbene un'unità chiamata rad fosse preferita fino a tempi piuttosto recenti ed è ancora in uso abbastanza comune. Un rad è equivalente a un centigray. Dosi maggiori sono potenzialmente più letali per gli animali. Una dose acuta di radiazione è un rad o superiore; l'esposizione cronica è l'esposizione ripetuta a basse dosi per un lungo periodo di tempo.
Alcuni animali sembrano più resistenti di altri. Un episodio del 2008 del programma di Discovery Channel "Mythbusters" ha osservato che, sebbene scarafaggi e farina i coleotteri possono tollerare livelli di radiazioni più elevati rispetto agli umani, anche questi insetti moriranno se esposti a massicci dosi.
Effetti
Le cellule animali che si dividono rapidamente subiscono i danni più gravi durante l'esposizione acuta. Le cellule del midollo osseo e del tessuto linfatico, ad esempio, sono particolarmente vulnerabili, così come le cellule a rapida divisione nel rivestimento del tratto gastrointestinale dei mammiferi. Dosi massicce di radiazioni possono causare diarrea, vomito, emorragie interne, anemia, esaurimento, sterilizzazione permanente e morte.
L'esposizione a livelli elevati può anche causare danni permanenti al DNA cellulare che potrebbero potenzialmente provocare il cancro. Gli effetti sui topi sono stati forse studiati più ampiamente, dal momento che i topi sono stati utilizzati in molti esperimenti con le radiazioni.
Benefici
Ironia della sorte, alcune delle stesse proprietà che rendono le radiazioni ionizzanti un potenziale pericolo le hanno rese utili in medicina veterinaria. I raggi X sono un utile strumento diagnostico poiché possono penetrare abbastanza facilmente nei tessuti molli, ma vengono assorbiti dalle ossa, che hanno una densità di elettroni più elevata.
I raggi X possono aiutare i veterinari a trovare fratture ossee e calcoli alla vescica e diagnosticare altri disturbi. Il livello di radiazioni utilizzato in una radiografia diagnostica è sufficientemente basso da rendere trascurabili i rischi. Proprio come negli esseri umani, la radioterapia viene spesso utilizzata per curare il cancro nei cani e nei gatti. Fasci di radiazioni ionizzanti sono focalizzati sul tumore nel tentativo di uccidere le cellule cancerose e ridurre il tumore. Gli effetti collaterali in genere includono problemi della pelle che possono incoraggiare l'animale a grattarsi. Mentre l'affaticamento e la nausea sono possibili effetti collaterali della radioterapia negli esseri umani, questi sono insoliti nei gatti e nei cani.