Effetti sull'uomo e sull'ambiente

 

Meccanismi di contaminazione

Quando un penetratore all'uranio impatta su un obiettivo, o quando un carro armato con corazzatura all'uranio prende fuoco, parte dell'uranio impoverito brucia e si frammenta in piccole particelle. I penetratori all'uranio impoverito che non colpiscono l'obiettivo possono rimanere sul suolo, essere sepolti o rimanere sommersi nell'acqua, ossidandosi e disgregandosi nel corso del tempo.

La dimensione delle particelle di uranio create, la facilità con cui esse possono essere inalate o ingerite e la loro capacità di muoversi attraverso l'aria, la terra, l'acqua o nel corpo di una persona dipendono dalla maniera in cui si è polverizzato l'uranio impoverito metallico. I test dell'esercito statunitense hanno dimostrato che quando un penetratore all'uranio impoverito colpisce un obiettivo, dal 20 al 70% del penetratore brucia e si frammenta in piccole particelle. Ciò significa che a seguito dell'impatto di un penetratore all'uranio impoverito da 120mm contro un bersaglio corazzato si liberano da 1 a 3 kg di polvere di uranio radioattiva ed altamente tossica. Un carro armato colpito da tre di queste munizioni e l'area attorno ad esso potrebbero essere contaminati da 3 a 9 kg di particolato di uranio. Naturalmente la polvere prodotta da un impatto iniziale potrebbe essere rimessa in sospensione da impatti successivi.

Esplosioni di test e studi sul campo hanno mostrato che la maggior parte della polvere prodotta dagli impatti (costituita dal proiettile stesso ed in maggior proporzione dal bersaglio stesso) finisce per depositarsi entro un raggio di 50 metri dal bersaglio. Tuttavia, considerando le particelle più fini (tra il miliardesimo ed il milionesimo di metro), pur costituendo una parte relativamente ridotta della massa totale, queste saranno disperse in atmosfera sotto forma di aerosol su distanze di centinaia di chilometri.

L'uranio impoverito è un metallo pesante radioattivo. Un contatto diretto e prolungato con munizioni o corazzature all'uranio impoverito può causare effetti clinici nefasti. Tuttavia, l'uranio impoverito giunge al suo massimo potenziale di danno quando suoi frammenti o polveri penetrano nel corpo.

La tossicità chimica dell'uranio impoverito rappresenta la fonte di rischio più alta a breve termine, ma anche la sua radioattività può causare problemi clinici nel lungo periodo (anni o decenni dopo l'esposizione).

Il pericolo principale di contaminazione è quindi l'inalazione, seguito dal contatto e dall'assorbimento mediante il ciclo alimentare o attraverso l'acqua. Un pericolo particolare deriva dall'incorporazione di particelle di uranio impoverito attraverso le ferite, che le porta direttamente a contatto con i tessuti vitali.

Non esiste alcuno studio epidemiologico sull’uomo in grado di dimostrare effetti tossici degli ossidi di uranio. Si sono verificati però un certo numero di incidenti nelle centrali nucleari, a causa dell’esplosione di uranio metallico in aria mentre venivano maneggiati da lavoratori. In questi casi, è possibile avere aerosol con concentrazioni molto alte di uranio (decine di mg/m3 in aria), che sono chiaramente visibili. In un caso ben documentato, la concentrazione di uranio nelle urine il giorno dell’incidente era di 20 mg/l, e passò a circa 10 mg/l nel giro di una settimana. I lavoratori coinvolti in questi incidenti non hanno mai riportato disfunzioni renali o di altro genere, né tumori anche molti anni dopo l’esposizione.

 

Metabolismo dell’uranio

L’uranio ingerito, inalato, o presente nei frammenti di proiettile incorporati può essere solubilizzato dall’organismo e depositarsi in diversi organi. L’uranio è normalmente distribuito in tutti i tessuti dell’organismo, in quantità comprese fra i 2 ed i 62 mg.

L’uranio inalato, soprattutto le particelle di minori dimensioni (<10 mm), si depositano nei bronchi, ed in particolare negli alveoli. L’80% dell’uranio depositato viene però rimosso dai meccanismi mucociliari dei bronchi, e quindi ingoiato, passando nel tratto gastrointestinale, da dove viene rapidamente escreto. Circa l’1% dell’uranio inalato finisce nel sistema sanguigno, entrandovi dai polmoni, dai linfonodi, o dall’intestino. Per quanto riguarda l’uranio ingerito (per esempio, per deglutizione degli aerosol), una frazione compresa fra 0 e 2.5% viene assorbita dall’intestino, mentre il rimanente viene escreto.

Complessivamente, circa il 90% dell’uranio inalato o ingerito viene escreto con le urine nel giro di 3 giorni. In tempo di dimezzamento effettivo, ovvero il tempo necessario affinché la metà della quantità di radionuclide venga eliminato dall’organo, è quindi completamente dominato dal tempo di dimezzamento biologico, ed è dell’ordine di un giorno. A causa di questa efficiente eliminazione, l’analisi della concentrazione di uranio nelle urine costituisce una misura sensibile dell’esposizione al metallo. In condizioni normali, ogni individuo elimina dai 50 ai 500 ng di uranio al giorno con le urine.

L’uranio che non viene escreto si distribuisce in tutti gli altri organi, principalmente nelle ossa, nei reni, nel fegato, nei polmoni, nel grasso e nei muscoli.

Va notato che la solubilità dell’uranio dipende dalla sua forma chimica. I composti non ossidi, come UCl4, sono estremamente solubili, mentre l’ottaossido U3O8 è relativamente insolubile. Poiché nel caso militare sono gli ossidi ad essere inalati, la loro scarsa solubilità ne diminuisce il rischio di tossicità chimica, mentre ne esalta la pericolosità radiologica.

 

Radioattività

La radioattività dell'uranio impoverito (DU) viene considerata "di basso livello" confrontata con quella ad "alto livello" dell'uranio arricchito in uranio-235 (o di altri materiali), perché l'uranio impoverito è costituito in maniera predominante dall'isotopo uranio-238 (T1/2 = 4.5 109 a) dotato di emivita più lunga - e quindi di attività specifica più bassa - di quella dell'isotopo uranio-235 (T1/2 = 7.0 108 a), nonostante entrambi siano prevalentemente emettitori di particelle alfa. Infine, in questo contesto, il terzo isotopo uranio-234 (T1/2 = 2.5 105), presente in percentuale molto bassa nell'uranio naturale (0.0055%), si trova a sua volta maggiormente concentrato nell'uranio-235 arricchito (LEU o HEU), aumentandone ulteriormente l'attività specifica e quindi la radiotossicità.

La serie di decadimento radioattivo dell'isotopo 238U porta, per stadi successivi consecutivi e paralleli (per decadimento alfa e beta), all'isotopo stabile 206Pb.

L'energia di una particella alfa è estremamente alta: essa, tuttavia, agisce solo a breve distanza, e per questo motivo diventa il tipo più pericoloso di contaminazione se la sorgente è contenuta nel corpo, e il meno pericoloso se questa si trova all'esterno. Un foglio di alluminio o carta spesso 0.02 millimetri (20-40 μm), o la stessa epidermide umana, può infatti fermare questo tipo di radiazione.

Gli isotopi di uranio decadono inoltre, seppure con piccola probabilità, mediante fissione nucleare spontanea, nonché emissione di cluster di particelle e decadimento doppio beta.

Tossicità

I metalli pesanti presentano una notevole affinità chimica per le molecole biologiche contenenti gruppi fosfati (per esempio, fosfolipidi e acidi nucleici) o sulfidrilici (come la cisteina, il glutatione, gli ossianioni e molte proteine). Per questo motivo, i metalli pesanti non si trovano negli organismi nello stato di ione libero, ma sempre legati alle biomolecole.

Nel caso dell’uranio, i composti più importanti sono gli ossianioni carbonati: il 47% dell’uranio nel sangue si trova nella forma di [UO2(CO3)2]2, che è stabile a pH neutro. Si decompone rapidamente, invece, a pH acido, per cui nelle urine si ritrova lo ione uranile.

 

Uno studio effettuato da Diane Stearns, biochimico presso la Northern Arizona University, ha stabilito che cellule animali esposte al sale di uranio solubile in acqua (acetato di uranile, UO2(CH3COO)2) vanno soggette a mutazioni genetiche determinando tumori e altre patologie, indipendentemente dalle sue proprietà radioattive.

L'esposizione sia a composti chimici di uranio impoverito sia di uranio naturale può, in generale, indipendentemente dalle sue proprietà radioattive:

· causare danni ai reni, pancreas, stomaco/intestino

· mostrare effetti citotossici e carcinogeni in animali

· causare effetti teratogeni in roditori e rane (in contatto con sali di uranio disciolti in acqua) e in umani in contatto con polveri di uranio naturale ed impoverito.