Contaminação radioativa: tipos, causas, consequências - Ciência - 2023

Contente

o contaminação radioativa É definido como a incorporação de elementos radioativos indesejados ao meio ambiente. Isso pode ser natural (radioisótopos presentes no meio ambiente) ou artificial (elementos radioativos produzidos por humanos).

Entre as causas da contaminação radioativa estão os testes nucleares realizados para fins militares. Isso pode gerar chuvas radioativas que viajam vários quilômetros no ar.

Acidentes em usinas nucleares são outra das principais causas da contaminação radioativa. Algumas fontes de contaminação são minas de urânio, atividades médicas e produção de radônio.

Este tipo de poluição ambiental tem graves consequências para o meio ambiente e para o ser humano. As cadeias tróficas dos ecossistemas são afetadas e as pessoas podem ter graves problemas de saúde que podem causar sua morte.

A principal solução para a contaminação radioativa é a prevenção; Protocolos de segurança devem estar em vigor para o manuseio e armazenamento de rejeitos radioativos, bem como o equipamento necessário.

Entre os locais com grandes problemas de contaminação radioativa temos Hiroshima e Nagasaki (1945), Fukushima (2011) e Chernobyl na Ucrânia (1986). Em todos os casos, os efeitos sobre a saúde das pessoas expostas foram graves e causaram muitas mortes.

Tipos de radiação

Radioatividade é o fenômeno pelo qual alguns corpos emitem energia na forma de partículas (radiação corpuscular) ou ondas eletromagnéticas. Isso é produzido pelos chamados radioisótopos.

Radioisótopos são átomos de um mesmo elemento que possuem um núcleo instável e tendem a se desintegrar até atingir uma estrutura estável. Quando eles se desintegram, os átomos emitem energia e partículas que são radioativas.

A radiação radioativa também é chamada de ionizante, pois pode causar ionização (perda de elétrons) de átomos e moléculas. Essas radiações podem ser de três tipos:

Radiação alfa

Partículas são emitidas de núcleos de hélio ionizado que podem viajar distâncias muito curtas. A capacidade de penetração dessas partículas é pequena, por isso podem ser travadas por uma folha de papel.

Radiação beta

Elétrons de alta energia são emitidos, devido ao decaimento de prótons e nêutrons. Esse tipo de radiação é capaz de percorrer vários metros e pode ser interrompida por placas de vidro, alumínio ou madeira.

Radiação gama

É um tipo de radiação eletromagnética de alta energia, que se origina de um núcleo atômico. O núcleo passa de um estado excitado para um estado de energia mais baixa e a radiação eletromagnética é liberada.

A radiação gama tem um alto poder de penetração e pode viajar centenas de metros. Para pará-lo, são necessárias placas de vários centímetros de chumbo ou até 1 metro de concreto.

Tipos de contaminação radioativa

A contaminação radioativa pode ser definida como a incorporação de elementos radioativos indesejados no meio ambiente. Os radioisótopos podem estar presentes na água, no ar, na terra ou em seres vivos.

Dependendo da origem da radioatividade, a contaminação radioativa é de dois tipos:

natural

Esse tipo de contaminação vem de elementos radioativos que ocorrem na natureza. A radioatividade natural se origina dos raios cósmicos ou da crosta terrestre.

A radiação cósmica é composta de partículas de alta energia que vêm do espaço sideral. Essas partículas são produzidas quando ocorrem explosões de supernovas, nas estrelas e no sol.

Quando os elementos radioativos alcançam a Terra, eles são desviados pelo campo eletromagnético do planeta. Porém, nos pólos a proteção não é muito eficiente e podem entrar na atmosfera.

Outra fonte de radioatividade natural são os radioisótopos presentes na crosta terrestre. Esses elementos radioativos são responsáveis por manter o calor interno do planeta.

Os principais elementos radioativos do manto terrestre são urânio, tório e potássio. A Terra perdeu elementos com curtos períodos de radioatividade, mas outros têm uma vida de bilhões de anos. Entre estes últimos, o urânio se destaca₂₃₅, urânio₂₃₈, tório₂₃₂ e potássio₄₀.

Urânio₂₃₅, urânio₂₃₈ e tório₂₃₂ eles formam três núcleos radioativos presentes na poeira que cria as estrelas. Esses grupos radioativos ao se desintegrarem dão origem a outros elementos com meia-vida mais curta.

Da decadência do urânio₂₃₈ o rádio é formado e a partir deste radônio (um elemento radioativo gasoso). O radônio é a principal fonte de contaminação radioativa natural.

Artificial

Essa poluição é produzida por atividades humanas, como medicina, mineração, indústria, testes nucleares e geração de energia.

Durante o ano de 1895, o físico alemão Roëntgen descobriu acidentalmente a radiação artificial. O pesquisador descobriu que os raios X eram ondas eletromagnéticas originadas da colisão de elétrons dentro de um tubo de vácuo.

Radioisótopos artificiais são produzidos em laboratório pela ocorrência de reações nucleares. Em 1919, o primeiro isótopo radioativo artificial foi produzido a partir do hidrogênio.

Isótopos radioativos artificiais são produzidos a partir do bombardeio de nêutrons de diferentes átomos. Estes, ao penetrar nos núcleos, conseguem desestabilizá-los e carregá-los de energia.

A radioatividade artificial tem inúmeras aplicações em diferentes campos, como medicina, atividades industriais e militares. Em muitos casos, esses elementos radioativos são erroneamente liberados no meio ambiente, causando sérios problemas de poluição.

Causas

A contaminação radioativa pode originar-se de diferentes fontes, geralmente devido ao manuseio incorreto de elementos radioativos. Algumas das causas mais comuns são mencionadas a seguir.

Testes nucleares

Refere-se à detonação de diferentes armas nucleares experimentais, principalmente para o desenvolvimento de armas militares. Também foram realizadas explosões nucleares para cavar poços, extrair combustível ou construir alguma infraestrutura.

Os testes nucleares podem ser atmosféricos (dentro da atmosfera da Terra), estratosféricos (fora da atmosfera do planeta), subaquáticos e subterrâneos. Os atmosféricos são os mais poluentes, pois produzem uma grande quantidade de chuva radioativa que se dispersa ao longo de vários quilômetros.

Partículas radioativas podem contaminar fontes de água e atingir o solo. Essa radioatividade pode atingir diferentes níveis tróficos através das cadeias alimentares e afetar as lavouras e, assim, atingir os humanos.

Uma das principais formas de contaminação radioativa indireta é por meio do leite, por isso pode afetar crianças.

Desde 1945, cerca de 2.000 testes nucleares foram realizados em todo o mundo. No caso particular da América do Sul, a precipitação radioativa afetou principalmente o Peru e o Chile.

Geradores de energia nuclear (reatores nucleares)

Muitos países atualmente usam reatores nucleares como fonte de energia. Esses reatores produzem reações em cadeia nuclear controladas, geralmente por fissão nuclear (quebra de um núcleo atômico).

A poluição ocorre principalmente devido ao vazamento de elementos radioativos de usinas nucleares. Desde meados da década de 1940, surgiram problemas ambientais associados às usinas nucleares.

Quando ocorrem vazamentos em reatores nucleares, esses poluentes podem se mover centenas de quilômetros pelo ar, resultando na contaminação de fontes de água, solo e alimentos que afetaram as comunidades próximas.

Acidentes radiológicos

Geralmente ocorrem associados a atividades industriais, devido ao manuseio inadequado de elementos radioativos. Em alguns casos, os operadores não manuseiam o equipamento de maneira adequada e podem ocorrer vazamentos para o meio ambiente.

A radiação ionizante pode ser gerada causando danos aos trabalhadores da indústria, equipamentos ou liberada na atmosfera.

Mineração de urânio

O urânio é um elemento encontrado em depósitos naturais em diferentes áreas do planeta. Esse material é amplamente utilizado como matéria-prima para a produção de energia em usinas nucleares.

Quando esses depósitos de urânio são explorados, elementos residuais radioativos são gerados. Os resíduos produzidos são liberados para a superfície, onde se acumulam e podem ser dispersos pelo vento ou pela chuva.

Os resíduos produzidos geram uma grande quantidade de radiação gama, muito prejudicial aos seres vivos. Além disso, altos níveis de radônio são produzidos e pode ocorrer contaminação de fontes de água no lençol freático por lixiviação.

O radônio é a principal fonte de contaminação dos trabalhadores dessas minas. Esse gás radioativo pode ser facilmente inalado e invadir o trato respiratório, causando câncer de pulmão.

Atividades médicas

Os isótopos radioativos são produzidos nas várias aplicações da medicina nuclear que devem então ser descartados. Os materiais de laboratório e as águas residuais geralmente estão contaminados com elementos radioativos.

Da mesma forma, o equipamento de radioterapia pode gerar contaminação radioativa tanto para os operadores quanto para os pacientes.

Materiais radioativos na natureza

Materiais Radioativos na Natureza (NORM) podem normalmente ser encontrados no meio ambiente. Geralmente não produzem contaminação radioativa, mas diferentes atividades humanas tendem a concentrá-los e estão se tornando um problema.

Algumas fontes de concentração de materiais NORM são a combustão de carvão mineral, combustíveis derivados do petróleo e a produção de fertilizantes.

Em áreas de incineração de lixo e diferentes resíduos sólidos, pode ocorrer acúmulo de potássio₄₀ e radônio₂₂₆. Em áreas onde o carvão vegetal é o principal combustível, esses radioisótopos também estão presentes.

A rocha fosfática usada como fertilizante contém altos níveis de urânio e tório, enquanto o radônio e o chumbo se acumulam na indústria do petróleo.

Consequências

Sobre o meio ambiente

As fontes de água podem estar contaminadas com isótopos radioativos, afetando vários ecossistemas aquáticos. Da mesma forma, essas águas poluídas são consumidas por diversos organismos afetados.

Quando ocorre a contaminação do solo, eles empobrecem, perdem a fertilidade e não podem ser utilizados na agricultura. Além disso, a contaminação radioativa afeta as cadeias alimentares nos ecossistemas.

Assim, as plantas são contaminadas com radioisótopos através do solo e estes passam para os herbívoros. Esses animais podem sofrer mutações ou morrer devido à radioatividade.

Os predadores são afetados pela redução da disponibilidade de alimentos ou pela contaminação pelo consumo de animais carregados de radioisótopos.

Sobre humanos

A radiação ionizante pode causar danos letais aos humanos. Isso ocorre porque os isótopos radioativos danificam a estrutura do DNA que constitui as células.

A radiólise (decomposição por radiação) ocorre nas células tanto do DNA quanto da água nelas contida. Isso resulta em morte celular ou na ocorrência de mutações.

As mutações podem causar várias anormalidades genéticas que podem levar a doenças ou defeitos hereditários. Entre as doenças mais comuns estão o câncer, principalmente da tireoide, por fixar o iodo.

Da mesma forma, a medula óssea pode ser afetada, o que causa diversos tipos de anemia e até leucemia. Além disso, o sistema imunológico pode ser enfraquecido, tornando-o mais sensível a infecções bacterianas e virais.

Entre outras consequências, está a infertilidade e a malformação de fetos de mães submetidas à radioatividade. As crianças podem ter problemas de aprendizagem e crescimento, bem como cérebros pequenos.

Às vezes, o dano pode causar a morte celular, afetando tecidos e órgãos. Se órgãos vitais forem afetados, pode resultar em morte.

Prevenção

A contaminação radioativa é muito difícil de controlar uma vez que ocorre. É por isso que os esforços devem se concentrar na prevenção.

Resíduos radioativos

O gerenciamento de rejeitos radioativos é uma das principais formas de prevenção. Eles devem ser organizados de acordo com as normas de segurança para evitar a contaminação das pessoas que os manuseiam.

Os resíduos radioativos devem ser separados de outros materiais e tentar reduzir seu volume para serem mais facilmente manuseados. Em alguns casos, esses resíduos são tratados para convertê-los em formas sólidas mais manipuláveis.

Posteriormente, os resíduos radioativos devem ser colocados em recipientes adequados para evitar a contaminação do meio ambiente.

Os contêineres são armazenados em locais isolados com protocolos de segurança ou também podem ser enterrados no fundo do mar.

Central nuclear

Uma das principais fontes de contaminação radioativa são as usinas nucleares. Portanto, recomenda-se que sejam construídos a pelo menos 300 km de distância dos centros urbanos.

Também é importante que os funcionários da usina nuclear sejam devidamente treinados para manusear os equipamentos e evitar acidentes. Da mesma forma, recomenda-se que as populações próximas a essas instalações estejam cientes dos possíveis riscos e formas de agir em caso de acidente nuclear.

Proteção do pessoal que trabalha com elementos radioativos

A prevenção mais eficaz contra a contaminação radioativa é que o pessoal seja treinado e tenha proteção adequada. Deve ser possível reduzir o tempo de exposição das pessoas à radioatividade.

As instalações devem ser construídas de maneira adequada, evitando poros e fissuras onde os radioisótopos possam se acumular. Devem existir bons sistemas de ventilação, com filtros que impeçam os resíduos de sair do ambiente.

Os funcionários devem ter proteção adequada, como telas e roupas de proteção. Além disso, as roupas e equipamentos utilizados devem ser descontaminados periodicamente.

Tratamento

Existem algumas medidas que podem ser tomadas para aliviar os sintomas de contaminação radioativa. Isso inclui transfusões de sangue, aprimoramento do sistema imunológico ou transplante de medula óssea.

No entanto, esses tratamentos são paliativos, pois é muito difícil remover a radioatividade do corpo humano. No entanto, os tratamentos estão atualmente sendo realizados com moléculas quelantes que podem isolar radioisótopos no corpo.

Quelantes (moléculas não tóxicas) se ligam a isótopos radioativos para formar complexos estáveis que podem ser removidos do corpo. Foram sintetizados quelantes capazes de eliminar até 80% da contaminação.

Exemplos de locais contaminados com radioatividade

Como a energia nuclear tem sido usada em diferentes atividades humanas, vários acidentes devido à radioatividade têm ocorrido. Para que as pessoas afetadas conheçam a gravidade destes, foi estabelecida uma escala de acidentes nucleares.

A Escala Internacional de Acidentes Nucleares (INES) foi proposta pela Organização Internacional de Energia Atômica em 1990. O INES tem uma escala de 1 a 7, onde 7 indica um acidente grave.

Exemplos de contaminação radioativa mais séria estão listados abaixo.

Hiroshima e Nagasaki (Japão)

As bombas nucleares começaram a ser desenvolvidas na década de 40 do século 20, com base nos estudos de Albert Einstein. Essas armas nucleares foram usadas pelos Estados Unidos durante a Segunda Guerra Mundial.

Em 6 de agosto de 1945, uma bomba enriquecida com urânio explodiu sobre a cidade de Hiroshima. Isso gerou uma onda de calor de cerca de 300.000 ° C e uma grande explosão de radiação gama.

Posteriormente, foi produzida uma precipitação radioativa que se espalhou pelo vento, levando a contaminação para mais longe. Aproximadamente 100.000 pessoas foram mortas pela explosão e 10.000 outras foram mortas por radioatividade nos anos seguintes.

Em 9 de agosto de 1945, uma segunda bomba nuclear explodiu na cidade de Nagasaki. Esta segunda bomba foi enriquecida com plutônio e era mais poderosa que a de Hiroshima.

Em ambas as cidades, os sobreviventes da explosão tiveram inúmeros problemas de saúde. Assim, o risco de câncer na população aumentou 44% entre 1958 e 1998.

Atualmente ainda existem consequências da contaminação radioativa dessas bombas. Estima-se que mais de 100.000 pessoas afetadas pela radiação vivem, incluindo aquelas que estavam no útero.

Nessa população, há altas taxas de leucemia, sarcomas, carcinomas e glaucoma. Um grupo de crianças submetidas à radiação no útero apresentou aberrações cromossômicas.

Chernobyl (Ucrânia)

É considerado um dos acidentes nucleares mais graves da história. Aconteceu em 26 de abril de 1986 em uma usina nuclear e está no nível 7 do INES.

Os trabalhadores estavam realizando um teste simulando uma queda de energia e um dos reatores superaquecido. Isso causou a explosão de hidrogênio dentro do reator e mais de 200 toneladas de material radioativo foram lançados na atmosfera.

Durante a explosão, mais de 30 pessoas morreram e a precipitação radioativa se espalhou por vários quilômetros ao redor. Estima-se que mais de 100.000 pessoas morreram em conseqüência da radioatividade.

O nível de incidência de diferentes tipos de câncer aumentou 40% nas áreas afetadas da Bielo-Rússia e da Ucrânia. Um dos tipos mais comuns de câncer é o câncer de tireoide e também a leucemia.

Condições associadas aos sistemas respiratório e digestivo também foram observadas devido à exposição à radioatividade. No caso das crianças que estavam no útero, mais de 40% tinham deficiências imunológicas.

Também ocorreram anomalias genéticas, aumento de doenças do aparelho reprodutor e urinário, bem como envelhecimento precoce.

Fukushima Daiichi (Japão)

Este acidente foi o resultado de um terremoto de magnitude 9 que atingiu o Japão em 11 de março de 2011. Posteriormente, ocorreu um tsunami que desativou os sistemas de refrigeração e eletricidade de três dos reatores da usina nuclear de Fukushima.

Várias explosões e incêndios ocorreram nos reatores e vazamentos de radiação foram gerados. Este acidente foi inicialmente classificado como nível 4, mas devido às suas consequências foi posteriormente elevado ao nível 7.

A maior parte da contaminação radioativa foi para a água, principalmente para o mar. Atualmente, existem grandes tanques de armazenamento de água contaminada nesta planta.

Essas águas poluídas são consideradas um risco para os ecossistemas do Oceano Pacífico. Um dos radioisótopos mais problemáticos é o césio, que se move facilmente na água e pode se acumular em invertebrados.

A explosão não causou mortes por radiação direta e os níveis de exposição à radioatividade foram menores do que os de Chernobyl. No entanto, alguns trabalhadores tiveram alterações de DNA alguns dias após o acidente.

Da mesma forma, alterações genéticas foram detectadas em algumas populações de animais submetidos à radiação.

Referências

Greenpeace International (2006) A catástrofe de Chernobyl, consequências para a saúde humana. Sumário executivo. 20 pp.
Hazra G (2018) Poluição radioativa: uma visão geral. A abordagem holística do ambiente 8: 48-65.
Pérez B (2015) Estudo de contaminação ambiental por elementos radioativos naturais. Tese de qualificação para a licenciatura em Física. Faculdade de Ciências e Engenharia da Pontificia Universidad Católica del Perú. Lima Peru. 80 pp
Bears J (2008) contaminação ambiental radioativa nos Neotrópicos. Biologist 6: 155-165.
Siegel e Bryan (2003) Geoquímica ambiental da contaminação radioativa. Sandia National Laboratories, Albuquerque, EUA. 115 pp.
Ulrich K (2015) Os efeitos de Fukushima, o declínio da indústria nuclear está se precipitando. Relatório do Greenpeace. 21 pp.