La contaminación radiactiva de las masas de agua es un problema emergente que afecta gravemente la contaminación del agua y la salud humana.
El accidente nuclear de Fukushima, sucedido el 11 de marzo de 2011 tras un terremoto y tsunami, permanece grabado en la memoria de todo el mundo. Fue una catástrofe que provocó la liberación de grandes cantidades de agua radioactiva, que posteriormente los operadores de la central nuclear tuvieron que limpiar.
El material radiactivo puede ingresar a las fuentes de agua de diversas maneras, como accidentes nucleares, descargas de plantas de energía nuclear o eliminación inadecuada de desechos radiactivos. Estas aguas residuales contienen diversos radionucleidos, como yodo, cesio, estroncio, etc., que son extremadamente perjudiciales para la salud humana y el medio ambiente.
¿Por qué el agua salada no descontamina por sí sola?
Uno de los métodos que utilizaron los operadores de la central nuclear de Fukushima fue la ósmosis inversa, pero no fue particularmente eficaz: si bien realizando esto es posible purificar hasta el 70% del agua contaminada, los elementos radiactivos se acumulan en el 30% restante.
La sal de mesa y los alimentos ricos en yodo no contienen esta sustancia en una cantidad suficiente como para impedir el ingreso del yodo radiactivo a la glándula tiroidea.
El agua se refiere a aguas residuales altamente radiactivas producidas durante reacciones nucleares. Las sustancias radiactivas que contaminan las masas de agua pueden migrar a través de ellas, filtrarse a fuentes de agua subterránea, afectar a los ecosistemas y posiblemente entrar en la cadena alimentaria.
Por tanto, añadir sal al agua no elimina los radionucleidos ni convierte el agua contaminada en segura. La descontaminación requiere separar, retener y controlar los materiales radiactivos mediante procesos técnicos adecuados.
La alternativa de una membrana de proteína de suero y carbón activado
Científicos de Suiza parecen tener una solución para este gran problema: una membrana hecha de proteínas de suero y carbón activado desarrollada por investigadores de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich, que demostró su eficiencia para filtrar elementos radiactivos del agua contaminada.
Hace cuatro años, él y su científica principal, Sreenath Bolisetty, dieron a conocer su invención de una membrana de filtro hecha principalmente de proteína de suero de leche desnaturalizada y carbón activado.
Los investigadores demostraron entonces la eficacia con la que su producto elimina metales pesados, algunos elementos radiactivos como el uranio y metales preciosos como el oro o el platino del agua.
Ahora, Mezzenga y Bolisetty utilizaron su membrana para depurar efluentes hospitalarios contaminados con elementos radiactivos. En el transcurso de su investigación, los dos investigadores descubrieron que su filtro también es eficiente para eliminar estas sustancias. Su estudio fue publicado recientemente en la revista Environmental Science: Water Research & Technology.
Resultados de filtración de radionucleidos
Las pruebas de laboratorio muestran que la membrana es capaz de eliminar los radionúclidos utilizados en el campo médico -tecnecio-99m, yodo-123 y galio-68- del agua con eficacias superiores al 99,8% en un solo paso de filtración.
Los investigadores también probaron su membrana de filtro con una muestra de efluentes reales de un hospital suizo, que contenían yodo radiactivo 131 y lutecio 177: eliminó ambos elementos casi por completo del agua.
| Aplicación o muestra | Radionucleidos | Resultado indicado |
|---|---|---|
| Pruebas de laboratorio | Tecnecio-99m, yodo-123 y galio-68 | Eficacias superiores al 99,8% en un solo paso de filtración |
| Efluentes reales de un hospital suizo | Yodo radiactivo 131 y lutecio 177 | Eliminó ambos elementos casi por completo del agua |
Según los resultados de su estudio actual, Mezzenga cree que el producto tiene lo que se necesita para su uso en caso de vertidos radiactivos.
En principio, todos los isótopos radiactivos de la tabla periódica que se encuentran entre los extremos probados -el tecnecio y el uranio- se unen a la membrana.
“Si usaran nuestro filtro, no necesitarían verter el agua al océano”, afirmó Raffaele Mezzenga, profesor de alimentos y materiales blandos en ETH Zurich.
“La membrana del filtro elimina los isótopos radiactivos a gran escala”, remarcó.
Qué tipos de radiación pueden estar presentes
La radiación nuclear está compuesta de radiaciones ionizantes, incluidas partículas y rayos.
- Las partículas alfa son núcleos de helio emitidos por algunos radionúclidos de número atómico elevado, como plutonio, radio y uranio.
- Las partículas beta son electrones de alta energía emitidos por el núcleo de átomos inestables, como cesio 137 y yodo 131.
- Los neutrones son partículas eléctricamente neutras emitidas por unos pocos radioisótopos, como californio 252, y que también se producen en las reacciones de fisión nuclear.
- La radiación gamma y los rayos X son radiación electromagnética, es decir, fotones, de longitud de onda muy corta que pueden penetrar profundamente en el tejido.
Las partículas alfa son núcleos de helio y su capacidad para penetrar la radiación externa es muy débil. Se puede bloquear con un trozo de papel, pero es perjudicial para el organismo si se inhala.
Las partículas beta son corrientes de electrones y las quemaduras son evidentes después de irradiar la piel.
El poder de penetración de los rayos gamma es muy fuerte y es una onda electromagnética con una longitud de onda muy corta. Los rayos gamma son similares a los rayos X en que pueden penetrar el cuerpo humano y los edificios, y la distancia de daño es mayor.
Las partículas alfa y beta causan el máximo daño cuando los elementos radiactivos que las emiten se encuentran dentro del cuerpo, es decir, en casos de contaminación interna, o, en el caso de los emisores beta, directamente sobre el cuerpo.
Los rayos gamma y los rayos X pueden provocar daños a una gran distancia desde la fuente y son típicamente responsables de los síndromes agudos por radiación.
Diferencia entre irradiación y contaminación radiactiva
La exposición a la radiación puede ser el resultado de contaminación o irradiación.
La contaminación radiactiva es el contacto y retención indeseada del material radiactivo, en general en forma de polvo o líquido.
La contaminación puede ser externa o interna.
La contaminación externa se encuentra sobre la piel o la ropa, desde la cual puede caer o desprenderse con la fricción y contaminar a otras personas y objetos.
La contaminación interna es material radiactivo indeseado dentro del cuerpo, el cual puede entrar por ingestión, inhalación o a través de grietas en la piel.
Una vez en el cuerpo, el material radiactivo se transporta a diversos lugares, como la médula ósea, donde sigue emitiendo radiación hasta que se degrada o se elimina. La contaminación interna es más difícil de eliminar.
La irradiación es la exposición a la radiación pero no al material radiactivo, es decir, no implica contaminación.
La exposición a la radiación puede producirse sin que la persona entre en contacto con la fuente de la radiación, por ejemplo, material radiactivo o máquina de rayos X. Al retirar la fuente de la radiación o desactivarla, la exposición termina.
Las personas no emiten radiación, es decir, no se convierten en radiactivas después de la irradiación.
Cómo descontaminar elementos y superficies
Como consecuencia de accidente o explosiones nucleares puede producirse la irradiación y contaminación de personas. Con objeto de no actuar de forma improvisada es necesario tener previstas y planificadas una serie de actuaciones.
En el caso de que las personas precisen primeros auxilios de reanimación o tratamiento de urgencia, éstos primarán sobre las medidas de descontaminación.
En el caso de contaminación externa, la conducta que se sigue está encaminada a eliminarla y evitar que se incorpore al organismo a través de las heridas, orificios naturales, o inhalación, en el caso de atmósferas contaminantes.
Las medidas consisten en quitar la ropa almacenándola en bolsas de plástico, duchado con agua tibia y jabón neutro en el caso de que la contaminación sea difusa, o simple lavado de las zonas contaminadas en el caso de que ésta se reduzca a áreas definidas.
El lavado y enjuague se repite las veces necesarias, controlando con un detector que la descontaminación sea lo más perfecta posible.
El agua utilizada para lavar una superficie o un elemento contaminado no debe liberarse sin control, porque puede concentrar radionucleidos y convertirse en un residuo radiactivo secundario.
Las medidas de descontaminación interna son más complejas y están en relación con las características metabólicas y capacidad difusora del radioisótopo, sus características físicas -actividad, energía, período de semidesintegración-, así como la vía de entrada y tropismo especial por determinados órganos.
Por ejemplo, sabemos que el yodo radiactivo accede al tiroides, el cesio al músculo, estroncio a huesos, etc.
Medidas inmediatas para las personas expuestas
Como sucede con cualquier radiación, lo importante es evitar o limitar la exposición.
- Busca refugio inmediatamente, preferiblemente en un sótano o en un cuarto interior.
- Confinarse en casa cerrando puertas, ventanas o cualquier hueco al exterior.
- Cubrir con trapos húmedos las posibles rendijas y desconectar aparatos de aire acondicionado.
- Desactiva la ventilación y calefacción, cierra las ventanas, ventilaciones, amortiguadores de chimenea, ventiladores de escape y aperturas de la secadora de ropa.
- Vaya al sótano o al centro de un edificio resistente.
- Dado que el material radiactivo se asienta en el exterior de los edificios, lo mejor que puede hacer es mantenerse lo más alejado posible de las paredes y el techo.
- A modo de precaución, mantener las manos lejos de la boca y no comer o beber hasta lavar las manos y la cara.
El coche no es un lugar seguro.
Si los niños están en la escuela, no te precipites en ir a buscarlos. Las autoridades se encargarán de llevarlos a casa o a un lugar seguro.
Después de encontrar refugios seguros, quienes han estado expuestos a material radiactivo deben descontaminarse.
Para ello, quítate la ropa e introdúcela en una bolsa plástica que debe quedar sellada.
Si consideras que pudieras haber quedado contaminado, por posible presencia de humo, líquido o polvo radiactivo, evita dispersar el material y sigue siempre las instrucciones que te den las autoridades.
Cámbiate la ropa y ciérrala en una bolsa para ser tratada como contaminada.
Busca atención médica después de que las autoridades indiquen que es seguro salir del refugio.
La serenidad y la reflexión son los mejores aliados para afrontar una situación de emergencia.
Agua contaminada: riesgos y precauciones
Beber agua contaminada puede causar enfermedad aguda por radiación con síntomas que incluyen náuseas, vómitos, diarrea, fatiga y fiebre.
La exposición prolongada a ciertos contaminantes radiactivos en el agua, como radionucleidos como el radio, el uranio o el radón, aumenta el riesgo de cáncer.
Con el tiempo, la exposición a la radiación puede dañar el ADN y provocar el desarrollo de células cancerosas.
La radiación ionizante puede dañar el ADN, el ARN y las proteínas directamente. Sin embargo, el daño a estas moléculas es más a menudo indirecto, causado por radicales libres altamente reactivos.
Asegúrese de que la fuente de agua potable sea segura, intente hervir el agua o filtrarla para limpiarla.
Hervir el agua no elimina los radionucleidos disueltos y, por lo tanto, no sustituye a la evaluación oficial ni a un tratamiento especializado.
Trate de evitar el contacto directo con agua contaminada por radiación.
Si es necesaria la exposición, como al bañarse o lavar la ropa, se puede utilizar equipo de protección personal, como guantes y batas impermeables, para reducir el riesgo de exposición.
El yoduro de potasio no sustituye a la descontaminación
La glándula tiroidea no distingue la diferencia entre yodo estable y yodo radiactivo.
El yoduro de potasio, KI, bloquea el ingreso del yodo radiactivo a la tiroides.
El yoduro de potasio se emite únicamente en situaciones en que se ha liberado yodo radiactivo al medioambiente, y solo protege la glándula tiroidea.
El yoduro de potasio no puede brindarle a una persona un 100 % de protección contra el yodo radiactivo.
Una sola dosis de yoduro de potasio, KI, protege la glándula tiroidea por 24 horas.
En algunos casos, una persona puede estar expuesta al yodo radiactivo durante más de 24 horas.
Los bebés recién nacidos, de menos de un mes, que reciben más de una dosis de yoduro de potasio, KI, corren el riesgo de desarrollar una enfermedad conocida como hipotiroidismo, niveles de hormona tiroidea demasiado bajos.
El yoduro de potasio no descontamina el agua, la ropa, la piel ni las superficies y debe tomarse únicamente siguiendo las instrucciones de las autoridades sanitarias.
Protección frente a la radiación
La protección frente a la radiación se basa en reducir el tiempo de exposición, aumentar la distancia respecto de la fuente y utilizar barreras adecuadas.
Cobertura: barreras de plomo, hormigón o agua protegen contra la penetración de los rayos gamma y los rayos X.
Este es el motivo por el cual algunos materiales radiactivos se almacenan bajo el agua o en habitaciones revestidas de hormigón o de plomo, y el motivo por el cual los dentistas colocan una manta de plomo sobre los pacientes a los que les toman radiografías de la dentadura.
Los edificios pueden brindar una gran protección contra la radiación.
Cuantas más paredes haya entre usted y el exterior, más barreras lo separarán del material radiactivo que se encuentra afuera.
El personal de emergencias está capacitado para responder a situaciones de catástrofes y tomará medidas específicas para mantener a salvo a las personas.
Planificación para una emergencia radiológica
Al igual que con cualquier emergencia, es importante que elabore un plan para que usted y su familia sepan cómo actuar en caso de que ocurra una emergencia real.
Protéjase: en caso de producirse una emergencia por radiación, vaya a un espacio interior, quédese adentro y manténgase informado.
- Elabore un plan de comunicación familiar para emergencias: comparta el plan de comunicación familiar y asegúrese de que todos lo practiquen para que sepan cómo actuar en caso de emergencia.
- Prepare un kit de suministros para emergencias: este kit puede usarse en una emergencia y puede incluir alimentos no perecederos, una radio a batería o a manivela, agua, una linterna, baterías, suministros de primeros auxilios y copias de su información fundamental si se requiere una evacuación.
- Familiarícese con los sistemas de alerta y notificación públicos: estos sistemas se utilizan para alertar al público si se produce un incidente radiológico.
- Identifique fuentes de información confiables: identifique fuentes de información confiables ahora y vuelva a consultar esas fuentes en caso de emergencia para acceder a los mensajes e instrucciones que difundan.
Muchas comunidades cuentan con sistemas de alerta mediante mensajes de texto o de correo electrónico para difundir las notificaciones de emergencia.
Medición de la radiación y control de la contaminación
Las unidades convencionales incluyen el roentgen, el rad y el rem.
El roentgen, R, es una unidad de exposición que mide la capacidad de ionización de la radiación gamma o de rayos X en el aire.
La dosis de radiación absorbida, rad, es la cantidad de energía radiante absorbida por unidad de masa.
El equivalente de roentgen-hombre, rem, se utiliza porque el daño biológico por rads varía con el tipo de radiación, por ejemplo, es mayor para los neutrones que para los rayos X o la radiación gamma.
Fuera de los Estados Unidos y en la literatura científica se usan las unidades SI, sistema internacional, en donde el rad es reemplazado por el gray, Gy, y el rem por el sievert, Sv.
1 Gy = 100 rad y 1 Sv = 100 rem.
El rad y el rem, y por ende el Gy y Sv, son esencialmente iguales, es decir, que el factor de calidad es igual a 1, cuando se describe la radiación gamma o beta o los rayos X.
La cantidad de radiactividad se expresa en términos del número de desintegraciones nucleares, transformaciones, por segundo.
El becquerel, Bq, es la unidad SI de radiactividad; uno Bq es 1 desintegración por segundo, dps.
La unidad convencional, Curie, Ci, a veces todavía se utiliza en los Estados Unidos, donde un curie equivale a 37 mil millones de Bq.
Esto es equivalente a 37.000 megabequereles, MBq, o 37 gigabequereles, GBq.
Qué determina el daño biológico
Las radiaciones ionizantes dañan los tejidos de manera variable, dependiendo de la dosis de radiación, la tasa de exposición, el tipo de radiación y la parte del cuerpo expuesta.
Los síntomas pueden ser locales, por ejemplo, quemaduras, o sistémicos, por ejemplo, enfermedad aguda por radiación.
El diagnóstico se basa en el antecedente de la exposición, los signos y síntomas y, a veces, el uso de equipos de detección de la radiación para localizar e identificar la contaminación por radionúclidos.
El tratamiento se enfoca en las lesiones traumáticas asociadas, la descontaminación, medidas sintomáticas y en minimizar la exposición de los profesionales de la salud.
Los pacientes con enfermedad aguda por radiación reciben aislamiento, agentes antimicrobianos y antiinflamatorios, y apoyo de la médula ósea.
Los que tienen contaminación interna con ciertos radionúclidos específicos pueden recibir inhibidores de la recaptación o agentes quelantes.
Fuentes de exposición radiactiva
Las fuentes de exposición a la radiación pueden ser naturales o artificiales.
Las personas están expuestas continuamente a niveles bajos de radiación natural, llamada radiación de fondo.
La radiación de fondo proviene de la radiación cósmica y de los elementos radiactivos en el aire, el agua y el suelo.
La radiación cósmica se concentra en los polos debido al campo magnético terrestre y es atenuada por la atmósfera.
La exposición es mayor en las personas que viven en latitudes elevadas o en la altura, y durante los vuelos en avión.
Las fuentes terrestres de exposición a la radiación externa se deben principalmente a la presencia de elementos radiactivos con vidas medias comparables a la edad de la Tierra, aproximadamente 4500 millones de años.
En particular, el uranio-238 y el torio-232 junto con varias docenas de su progenie radiactiva y un isótopo radiactivo de potasio, K-40, están presentes en muchas rocas y minerales.
Una persona recibe una dosis efectiva de alrededor de 3 millisieverts, mSv, por año de fuentes naturales, aunque varía de aproximadamente 0,5 a 20 mSv por año.
Sin embargo, en algunas partes del mundo, las personas reciben más de 50 mSv por año.
Las dosis de radiación de fondo natural son demasiado bajas para causar lesiones por radiación.
En Estados Unidos, las personas reciben en promedio alrededor de 3 mSv por año de fuentes artificiales, principalmente debido a las imágenes médicas.
Fukushima, Chernóbil y Three Mile Island
Emisiones no intencionales de material radiactivo han ocurrido, incluyendo desde la planta de Three Mile Island en Pennsylvania en 1979, el reactor de Chernóbil en Ucrania en 1986, y la planta de energía nuclear de Fukushima Daiichi en Japón en 2011.
La exposición de Three Mile Island fue mínima porque no hubo violación de la vasija de contención como ocurrió en Chernóbil y ninguna explosión de hidrógeno como ocurrió en Fukushima.
Las personas que vivían dentro de 1,6 km de Three Mile Island recibieron a lo sumo aproximadamente 0,08 mSv, una fracción de lo que se recibe de fuentes naturales en un mes.
Por el contrario, las 115.000 personas que pudieron ser evacuadas de la zona de la planta de Chernóbil recibieron una dosis efectiva media de unos 30 mSv y una dosis media en tiroides de alrededor de 490 mGy.
El terremoto y el tsunami en Japón en 2011 condujo a la liberación de material radiactivo al medio ambiente de varios reactores de la central nuclear de Fukushima Daiichi.
No hubo lesiones graves inducidas por la radiación a los trabajadores en el lugar.
Entre cerca de 400.000 residentes en la prefectura de Fukushima, la dosis efectiva estimada, basada en entrevistas y modelado de reconstrucción de la dosis, fue menor de 2 mSv para el 95% de las personas y menor de 5 mSv para el 99,8%.
La dosis efectiva en las prefecturas no inmediatamente adyacentes a Fukushima se estimó en entre 0,1 a 1 mSv, y la dosis a las poblaciones fuera de Japón fue insignificante, menor de 0,01 mSv.
¿Qué riesgos representa el derrame de agua radiactiva de Fukushima?
Radionucleidos y contaminación interna
Los elementos radiactivos son elementos compuestos por isótopos radiactivos con la misma carga nuclear, número atómico, que se pueden dividir en elementos radiactivos naturales, como actinio, torio y uranio, y elementos radiactivos artificiales, como plutonio, americio y curio.
Aunque puede ocurrir con cualquier radioisótopo, históricamente la mayoría de los casos que tienen un riesgo significativo en el paciente involucran un número pequeño de radioisótopos: fósforo-32, cobalto-60, estroncio-90, cesio-137, yodo-131, yodo-125, radio-226, uranio-235, uranio-238, plutonio-238, plutonio-239, polonio-210 y americio-241.
Los síndromes agudos por irradiación pueden ser causados por una dosis suficiente de algunos radionúclidos depositados internamente que están ampliamente distribuidos en tejidos y órganos y tienen una alta actividad específica.
Por ejemplo, el polonio-210, Po-210, tiene una actividad específica de 166 terabecquerels por gramo, TBq/g, y 1 mcg, aproximadamente del tamaño de un grano de sal, de Po-210 proporciona una dosis corporal total de 50 Sv, aproximadamente 20 veces la dosis letal media.
La radiación es parte de nuestra vida. La radiación de fondo, proveniente principalmente de los minerales naturales, está a nuestro alrededor en todo momento.
Afortunadamente, son muy pocas las situaciones en las que una persona común está expuesta a fuentes descontroladas de radiación por encima del nivel de fondo.
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