Effe" della esposizione a Radon: radioepidemiologia

IL RUOLO DELLA GEOLOGIA PER LA SALUTE PUBBLICA
Aula 11 Dipartimento di Scienze della Terra,
Sapienza Università di Roma
ore 14:30-18:15
Effe$ della esposizione a Radon: radioepidemiologia Roberto Moccaldi
CNR - AIRM
Radon (222Rn)
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Il Rn può essere una fonte significativa di
esposizione alle radiazioni sia per alcune
categorie professionali che, considerata la
sua ubiquitarietà, per la popolazione
generale (c.d. esposizione residenziale)
L’esposizione in ambiente domestico ai
discendenti del Rn è responsabile di circa la
metà dell’esposizione complessiva della
popolazione generale alle r.i. escluse le
esposizioni mediche (UNSCEAR 2000)
In questo intervento si tratterà
principalmente degli effetti biologici e sanitari
conseguenti all’esposizione al Rn e degli
attuali orientamenti normativi
Radon (222Rn)
n 
Il Radon è oggi
un riconosciuto
cancerogeno
polmonare
(risale al 1988 il
suo primo
inserimento nella
lista dei
cancerogeni certi
per l’uomo - 1
IARC)
Radon (222Rn):
un po’ di storia
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In realtà la storia del Rn
come responsabile
dell’insorgenza di neoplasie
polmonari è di lunga data ed
è ricca di testimonianze
storiche che documentano,
fin dal XVI secolo,
l’elevata prevalenza di
una malattia mortale dei
polmoni tra i minatori al
lavoro nelle miniere delle
Erzgebirge al confine tra
Germania e Repubblica Ceca
Radon (222Rn):
un po’ di storia
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Più di un secolo fa la
malattia dei
minatori fu
identificata come una
neoplasia
polmonare (Harting e
Hesse, 1879) ed in
particolare come un
carcinoma
polmonare primitivo
(Amstein, 1913)
Radon (222Rn):
un po’ di storia
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Dopo i primi rilievi di elevatissimi
livelli di concentrazione di Rn
nelle miniere di questa regione,
fu subito avanzata l’ipotesi che il
gas stesso fosse il responsabile dei
tassi insolitamente elevati di
neoplasie polmonari tra i minatori
Questa ipotesi fu poi confermata
dai risultati dei primi studi
epidemiologici su minatori
pubblicati dagli anni ’50 in poi
Radon (222Rn):
interazione con i
sistemi biologici
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Il Rn è un gas nobile,
chimicamente inerte, per cui
praticamente la totalità del gas
inalato viene esalato
Tuttavia, essendo
radioattivo, esso decade e i
suoi discendenti - anch’essi
radioelementi a breve emivita
- non sono allo stato
gassoso, ma solido
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Dopo la loro formazione, i discendenti allo stato solido del
Rn si aggregano in piccoli clusters molecolari ovvero
aderiscono a particelle (aerosol) presenti nell’aria e si
depositano nel tratto respiratorio (rivestimento epiteliale)
A causa del loro breve tempo di dimezzamento, essi decadono
in gran parte nel polmone prima di essere asportati dalle vie
aeree grazie al meccanismo della clearance mucociliare
Deposizione nelle varie parti dell’albero respiratorio in funzione del
diametro (BEIR VI)
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Valori DCF (fattore di conversione della dose)
secondo HRTM (ICRP 66)
Radon (222Rn):
decadimento radioattivo
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Il principale responsabile della
dose di radiazioni rilasciata al
polmone e del conseguente
aumento della probabilità di Ca.
polmonare non è quindi il gas Rn
inalato, quanto le particelle α
generate dal decadimento di
due suoi discendenti
radioattivi a breve emivita il 218Po (t ½ 3.05 min) e il
214Po (t ½ 164 µs)
Effetti dannosi dei prodotti di decadimento
del Rn sull’epitelio tracheobronchiale
I prodotti di decadimento del Rn
(α -emettitori allo stato solido)
aderiscono a particelle che si
depositano nei polmoni.
L’energia delle particelle α è
rilasciata direttamente alle
cellule epiteliali
Particella inalata con attaccati
prodotti di decadimento del Rn
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Il danno da particelle α è concentrato in un numero
relativamente piccolo di tracce densamente ionizzanti
ciascuna delle quali attraversa una cellula in meno di 10-12 sec
rilasciando una grande quantità di energia fortemente
localizzata (circa 0,1 – 0,5 Gy)
Inoltre nel caso delle particelle α, la gran parte del danno è
dovuto alla ionizzazione diretta della molecola del DNA
piuttosto che all’azione indiretta da parte delle specie
radicaliche ed è più concentrata sulla doppia elica del DNA
DOSE
RISPOSTA
Fumo di sigaretta
Rapporto standardizzato di mortalità per ca. polmonare in donne
partecipanti al “Cancer Prevention Study II”
Durata del fumo
(anni)
21 – 30
31 – 40
41 – 70
Numero di sigarette al giorno
1 – 10
11 – 19
20
21 – 30
2,9
7,9
10,0
6,7
19,2
17,0
13,6
19,2
25,1
18,4
26,5
34,3
31+
18,9
25,3
38,8
Un effetto sinergico moltiplicativo è stato evidenziato in ratti Sprague-Dawley a
seguito dell’associazione tra esposizione a Radon e tabacco, ma solo quando
l’esposizione a tabacco era successiva a quella al Radon.
Il fumo oltre a contenere idrocarburi aromatici policiclici,
che producono metaboliti cancerogeni per intervento del
CYP1A1, contiene anche 210Po. Per ogni sigaretta è stata
misurata un’attività media pari a 75 mBq, attività che
però si ritrova per la gran parte nella cenere (92 % ca) e
solo il 7 % nel fumo attivo.
Il 210Po è uno dei “figli” a vita lunga del Radon!!
Dati epidemiologici – Stime di rischio
Pubblicazione ICRP n. 65 (1993)
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Nel 1993 fu pubblicato dall’ICRP un
rapporto (Pubblicazione n. 65) in
cui veniva riassunto lo stato delle
conoscenze allora disponibili
sugli effetti sanitari dannosi legati
all’inalazione del Rn e dei suoi
discendenti e in cui venivano
proposte delle raccomandazioni
per la protezione
dall’esposizione al gas
radioattivo sia negli ambienti di
lavoro che nelle abitazioni
Dati epidemiologici – Stime di rischio
Pubblicazione ICRP n. 65 (1993)
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In particolare nella Pubblicazione n. 65
dell’ICRP, a partire dall’analisi dei risultati
dei numerosi studi epidemiologici
effettuati fino a tutto il 1992 sulle neoplasie
polmonari in minatori esposti a Rn, si
ricavavano modelli di proiezione del rischio
per neoplasie polmonari a seguito
dell’esposizione cronica a Rn sia per i
lavoratori che per la popolazione
Le stime di rischio per la popolazione
(esposizione residenziale) derivavano quindi
dai risultati degli studi sui minatori,
ipotizzando l’esistenza di una relazione
lineare tra esposizione cumulativa e
eccesso di rischio
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E’ importante fare una sottolineatura:
negli studi epidemiologici sul radon, si
impiegava, come parametro di
riferimento del rischio, l’esposizione in
WLM (cioè una grandezza le cui
dimensioni sono Concentrazione x
tempo) anziché la dose equivalente o la
dose efficace
C’erano infatti (e ci sono ancora!!)
problemi con la dosimetria
Dati epidemiologici – Stime di rischio
Pubblicazione ICRP n. 65 (1993)
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La Pubblicazione ICRP 65 proponeva una stima
del coefficiente nominale di probabilità di
morte per Ca. polmonare pari a 8 x 10-5 per
mJ h/m3 (≈ 3 x 10-4 per WLM)
Sulla base di questa stima veniva inoltre proposta
una strategia di radioprotezione sia
per esposizioni residenziali che per esposizioni
lavorative a Rn
Per le esposizioni residenziali la scelta del livello
di azione era effettuata in un range di valori
annuali di dose efficace tra 3 e 10 mSv a cui
corrispondono valori di concentrazione di Rn
approssimativamente tra 200 e 600 Bq/m3
considerando una permanenza di 7000 ore/anno
e un fattore di equilibrio di 0,4
Pubblicazione ICRP n. 65 (1993)
Strategia di radioprotezione per
esposizioni in ambiente di lavoro
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Per esposizioni in ambiente di
lavoro, il livello di azione per
l’adozione di interventi può essere
ricavato dal range di livelli di azione
(3-10 mSv/anno) proposto per le
abitazioni, tenendo ovviamente conto
della diversa frazione di occupazione
(7000/2000) e del rapporto dei
coefficienti di conversione tra
lavoratori e popolazione (1.1/1.4 mSv
per mJ h/m3)
Il risultante range in termini di
concentrazione va da circa 500 a
1500 Bq/m3
Dati epidemiologici – Stime di rischio
Pubblicazione ICRP n. 115 (2010)
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Più recentemente, nel 2010, è stato pubblicato
il rapporto “Lung cancer risk from Radon
and progeny and Statement on
Radon” (Pubblicazione ICRP n. 115) in cui si
tiene conto dei nuovi dati emersi da studi
condotti dagli anni 1990 in poi sia su
minatori che soprattutto su residenti in
abitazioni
Molti studi, specie Europei, sono stati disegnati
al fine di poter successivamente procedere ad
un’analisi pooled dei loro risultati:
l’obiettivo è la valutazione dell’associazione tra
neoplasie polmonari e l’esposizione al Rn nelle
abitazioni
Pubblicazione ICRP n. 115 (2010)
Studi su coorti di minatori esposti a Rn
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Dal 1994 in poi sono stati anche
pubblicati diversi studi su coorti di
minatori esposti a Rn: in parte si
tratta di aggiornamenti di coorti già
prese in considerazione nell’ICRP 65,
mentre altri studi riguardano coorti
completamente nuove
Ai fini radioprotezionistici i risultati più
interessanti degli studi su minatori
sono quelli derivanti da popolazioni
con bassi livelli di esposizione
cumulativa, lunga durata di follow
up e dati di buona qualità
ICRP 115/2010 ICRP 115/2010 Dati epidemiologici – Stime di rischio
Pubblicazione ICRP n. 115 (2010)
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Sulla base delle considerazioni fin qui
riassunte, la Commissione nella
Pubblicazione n. 115 propone una stima
di LEAR (lifetime excess absolute risk) di
5 x 10-4 per WLM (14 x 10-5 per mJ h/
m3), come coefficiente nominale di
probabilità per Ca. polmonare indotto da Rn
Questo valore, derivato da studi recenti che
considerano l’esposizione nell’età adulta, è
quasi il doppio del valore proposto
nella Pubblicazione n. 65 (8 x 10-5 per
mJ h/m3 corrispondente a 3 x 10-4 per
WLM)
Studi residenziali (1990-­‐2006) ICRP 115/2010 Studi residenziali “pooled” ICRP 115/2010 Aumento di Rischio di Tumori Polmonari
in base alla concentrazione di Radon
Rischio Relativo
2,5
2
1,5
1
0,5
0
50-100
100-200
200-400
400-800
>800
Concentrazione di Radon Bq/m3
Darby et al. BMJ 2005
Pubblicazione ICRP n. 115 (2010)
Studi residenziali – Pooled analysis
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Se l’analisi viene ristretta ai casi per cui si
conosce in maniera più precisa
l’esposizione, il rischio osservato aumenta.
Dopo l’applicazione di correzioni che tengono
conto di incertezze dovute al caso nelle
misurazioni di attività del Rn, lo studio europeo
ha fornito infatti un ERR del 16% (95% CI:
5-31%) per incremento della
concentrazione di Rn di 100 Bq/m3
Dallo studio europeo emerge l’evidenza di un
aumento del rischio di Ca. polmonare
anche per esposizioni a concentrazioni
relativamente contenute di Rn (conc. medie
< 200 Bq/m3)
Pubblicazione ICRP n. 115 (2010)
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Dagli studi residenziali, come già
emerso negli studi sui minatori, si è
avuta la conferma che il Rn è un
cancerogeno polmonare anche
in assenza del fumo di tabacco
Tuttavia, a causa dell’effetto
dominante del fumo di tabacco sul
rischio di Ca. polmonare sull’intera
vita, l’EAR (eccesso di rischio
assoluto) di Ca. polmonare
attribuibile ad un livello noto di
concentrazione di Rn è molto più
alto tra i fumatori
Cumulative absolute risk of death from lung cancer by age 75 years versus usual radon
concentration at home for cigarette smokers and lifelong non-smokers.
Darby S et al. BMJ 2005;330:223
©2005 by British Medical Journal Publishing Group
Dati epidemiologici – Stime di rischio
Pubblicazione ICRP n. 115 (2010)
n 
Sulla base di queste rivalutazioni sono
stati anche rivisti i livelli di
riferimento per la concentrazione
di Rn nelle abitazioni, abbassando
il limite superiore del range da 600
Bq/m3 a 300 Bq/m3 e - valutata in
un fattore ~3 la differenza del tempo
trascorso nella propria residenza
rispetto a quello trascorso sul posto di
lavoro - suggerendo un valore di
1000 Bq/m3 come riferimento per
l’applicazione di misure di rimedio negli
ambienti di lavoro
Normativa Italiana
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In Italia la regolamentazione
dell’esposizione al Rn nei luoghi di
lavoro è stata introdotta all’inizio del
2001 con il D. Lgs. n. 241/2000 che ha
recepito la Direttiva 96/29/
Euratom, modificando ed integrando il
D. Lgs. n. 230/1995.
Sono indicate le attività lavorative in cui
“i lavoratori e, eventualmente, persone
del pubblico sono esposti a prodotti di
decadimento del radon” e i luoghi di
lavoro in cui tale esposizione può
verificarsi ed è obbligatorio effettuare
la misura annua della concentrazione di
Rn
D. Lgs. n. 230/1995 - Capo III-bis
ESPOSIZIONI DA ATTIVITÀ LAVORATIVE CON
PARTICOLARI SORGENTI NATURALI DI RADIAZIONI
Articolo 10-quinquies Livelli di azione
1. Per i luoghi di lavoro di cui all’articolo 10 bis, comma 1, lettere a) e b), le grandezze
misurate non devono superare il livello di azione fissato in allegato I bis.
2. Nel caso in cui le grandezze di cui al comma 1 non superino il livello di azione ma
siano superiori all’80 per cento del livello di azione, l’esercente assicura nuove
misurazioni nel corso dell'anno successivo.
3. Nel caso di superamento del livello di azione di cui all'allegato I-bis, l’esercente,
avvalendosi dell’esperto qualificato, pone in essere azioni di rimedio idonee a
ridurre le grandezze misurate al di sotto del predetto livello, tenendo conto del principio di
ottimizzazione, e procede nuovamente alla misurazione al fine di verificare l'efficacia delle
suddette azioni. Le operazioni sono completate entro tre anni dal rilascio della relazione di
cui all'articolo 10-ter, comma 4, e sono effettuate con urgenza correlata al superamento del
livello di azione. Ove, nonostante l’adozione di azioni di rimedio, le grandezze
misurate risultino ancora superiori al livello prescritto, l’esercente adotta i
provvedimenti previsti dal capo VIII*, ad esclusione dell'articolo 61, commi 2 e
comma 3, lettera g), dell’articolo 69 e dell’articolo 79, commi 2 e 3, fintanto che ulteriori
azioni di rimedio non riducano le grandezze misurate al di sotto del predetto livello di
azione, tenendo conto del principio di ottimizzazione.
…….
5. L’esercente non è tenuto alle azioni di rimedio di cui al comma 3 se dimostra,
avvalendosi dell’esperto qualificato, che nessun lavoratore è esposto ad una
dose superiore a quella indicata nell'allegato I-bis; questa disposizione non si
applica agli esercenti di asili nido, di scuola materna o di scuola dell’obbligo.
D. Lgs. n. 230/1995 - Capo III-bis
ESPOSIZIONI DA ATTIVITÀ LAVORATIVE CON
PARTICOLARI SORGENTI NATURALI DI RADIAZIONI
4. Livelli di azione
ALLEGATO I bis
a) Per i luoghi di lavoro di cui all'articolo 10.bis, comma 1, lettere a) e b), il livello di
azione è fissato in termini di 500 Bq/m3 di concentrazione di attività di radon
media in un anno.
b) Per i luoghi di lavoro di cui all'articolo 10.bis, comma 1, lettere c), d) ed e) il livello di
azione per i lavoratori è fissato in termini di 1 mSv/anno di dose efficace. In questo
livello di azione non si tiene conto dell’eventuale esposizione a radon derivante dalle
caratteristiche geofisiche e costruttive dell’ambiente su cui viene svolta l’attività
lavorativa, per la quale esposizione si applica il livello di azione di cui alla lettera a), fatta
eccezione per gli stabilimenti termali
c) Per i luoghi di lavoro di cui all'articolo 10.bis, comma 1, lettere c) e d), il livello di
azione per le persone del pubblico è fissato in termini in 0,3 mSv/anno è fissato in 0,3
mSv/anno di dose efficace.
d) Il datore di lavoro non è tenuto, ai sensi dell'articolo 10.quinquies comma
5, a porre in essere azioni di rimedio ove la dose di cui allo stesso comma non
sia superiore a 3 mSv/anno.
Raccomandazione EURATOM n. 143/90
RACCOMANDAZIONE DELLA COMMISSIONE del 21
febbraio 1990 sulla tutela della popolazione contro
l'esposizione al radon in ambienti chiusi
Per le abitazione, in
Italia, rimane valida la
Raccomandazione
EURATOM del 1990:
•  400 Bq/m3 per
abitazioni esistenti
•  200 Bq/m3 per la
progettazione di
quelle nuove
Radon in workplaces (art.54)
1.  Member States shall establish national reference levels
for indoor radon concentrations in workplaces. The
reference level for the annual average activity
concentration in air shall not be higher than
300 Bq m-3, unless it is warranted by national prevailing
circumstances.
Indoor exposure to radon (art.74)
1.  Member States shall establish national reference levels
for indoor radon concentrations. The reference levels for
the annual average activity concentration in air shall
not be higher than 300 Bq m-3
IL RUOLO DELLA GEOLOGIA PER LA SALUTE PUBBLICA
Aula 11 Dipartimento di Scienze della Terra,
Sapienza Università di Roma
ore 14:30-18:15
Roberto Moccaldi CNR [email protected]