PROFESSOR

QUÍMICA NUCLEAR

Como acabamos de ver, a natureza está cheia de átomos radioativos e conseqüentemente os seres vivos se formaram e se desenvolveram em convívio com este ambiente. No entanto, somente no ano de 1896 devido à pesquisa de H. Bequerel, a humanidade tomou conhecimento deste fenômeno, (na verdade nesta data já se tinha conhecimento da existência de raios X descobertos por W. Roentgen em 1895). Nada se sabia, então, a respeito do efeito da radiação sobre um tecido vivo e os cientistas envolvidos nas pesquisas iniciais estavam preocupados em entender a natureza das radiações emitidas, seus efeitos em materiais diversos e seu comportamento com o decorrer do tempo.

Os efeitos da radiação sobre o ser humano se evidenciaram em seguida e o próprio Bequerel constatou que os raios produziam queimaduras em sua pele (radiodermites). Somente mais tarde, no início do século, se percebeu que estas queimaduras podiam degenerar em câncer. O primeiro quilo de radium obtido por Marie Curie, logo após sua descoberta, deve ter feito várias vítimas.

Nas décadas seguintes, antes de se adotarem medidas de proteção, tumores ocasionados por exposição à radiação afetaram uma série de pesquisadores que pioneiramente se dedicaram à investigação nesta área. Desta maneira, bem antes de se conhecer os mecanismos biológicos que são ativados pela radiação, já se sabia de seus efeitos nocivos. É preciso lembrar, no entanto, que estas pessoas afetadas estavam sujeitas a doses muito altas de radiação o que de certa forma motivou o conceito de que a radiação só é nociva acima de certas doses. A possibilidade de que doses pequenas possam causar tumores só foi estudada seriamente muito tempo depois (1950).

Veremos, agora, mais especificamente, os efeitos da radiação nos materiais e em seres vivos.

O que ocorre quando a radiação atinge e interage com a matéria? Quando uma partícula alfa , beta ou um raio gama penetra num pedaço de matéria há transferência de energia da radiação para o material através das colisões com os átomos que constituem o material. Estas colisões arrancam os elétrons dos átomos do material criando-se assim átomos carregados (íons). Se o material for muito fino ou se a radiação tiver energia muito alta, a partícula ou raio pode passar através do material, perdendo muito pouco de sua energia (poucas colisões). Em outros casos, a partícula ou radiação pode ser completamente absorvida pelo material, significando que perdeu toda sua energia através da ionização (muitas colisões).

Enquanto a radiação alfa é completamente absorvida por uma fração de milímetros de alumínio e a radiação beta é absorvida por poucos milímetros do mesmo material, raios gama podem atravessar uma espessura de vários centímetros.

Verifica-se que a radiação absorvida por diferentes materiais varia quase que diretamente com a densidade desses materiais.

Quadro 5 - Absorção

Se uma radiação de intensidade I₀ incide sobre uma camada absorvedora de espessura Δx, a quantidade de radiação absorvida ΔI é proporcional a Δx e a I₀, o que pode ser expresso através da seguinte equação:

onde, a constante de proporcionalidade µ é característica do meio absorvente e o sinal negativo significa que a intensidade diminui quando a espessura aumenta.

Esta equação pode ser reescrita da seguinte forma

Por exemplo, para reduzir a intensidade I₀ a metade do seu valor inicial, isto é, para se ter I =I₀/2, a espessura correspondente (x_1/2) deve ser:

A medida que a radiação penetra nos tecidos, como nos materiais, vai perdendo energia através de uma série de colisões e interações ao acaso com os átomos e moléculas que lhe atravessam o caminho. No caso dos materiais não estávamos interessados nos efeitos da radiação no absorvedor. No caso dos tecidos vivos, estas alterações devem ser consideradas, porque influenciam o funcionamento das células.

Estas colisões originam íons (elétrons arrancados) e radicais químicos reativos que rompem ligações, causando alterações em moléculas vizinhas. A distribuição das ionizações ao longo do trajeto depende da energia, da massa e da carga da radiação. Cada tipo de radiação, então, perde energia de maneira peculiar.

Por exemplo, geralmente, os raios X e gama (que são eletricamente neutros) se caracterizam por um baixo gradiente de transferência linear de energia, ou seja, geram poucos íons ao longo do seu trajeto e penetram profundamente nos tecidos. Já as partículas dotadas de carga se caracterizam por uma transferência linear mais elevada e menor penetração.

Essa densidade de liberação de energia está relacionada à capacidade de provocar lesões (danos). Desta forma as radiações com alta transferência linear (por exemplo, prótons e partículas alfa) produzem, em geral, um dano maior que as radiações de baixa transferência linear de energia (raios X e raios gama, por exemplo). A figura 6 mostra o efeito das radiações, com alta e baixa taxa de transferência de energia, nos organismos vivos.

Os efeitos biológicos das radiações ionizantes podem ser do tipo somático e isto significa que seus efeitos aparecem na própria pessoa que recebeu a radiação, ou hereditários o que significa que aparecerão em seus filhos sendo o resultado do dano ocasionado nas células reprodutoras da pessoa que recebeu a radiação.

Figura 6: A ENERGIA DA RADIAÇÃO que incide sobre uma célula viva dissipa-se de maneira distinta segundo a natureza da radiação incidente. Os raios X e os raios g têm, em geral, uma baixa transferência linear de energia, logo, penetram profundamente gerando poucos íons ao longo de seu trajeto. Quando a radiação é α tem-se uma lata transferência linear de energia e geram-se muitos íons.

Na ilustração aparecem os dois tipos, para doses iguais de radiação gama (g) e radiação de partículas alfa (α). Os pontos representam as ionizações causadas pela perda energética ao longo da trajetória seguida pela radiação (linhas retas). Produzem-se altas concentrações de dissipação de energia em pequenos volumes em ambos os casos (círculos pequenos), porém, por unidade de dose são menos freqüentes em (a) do que em (b). [Santos & Villanueva-85]

Os efeitos somáticos podem ser imediatos, se a dose absorvida for muito alta, em torno de 1 Gray, e recebida toda de uma só vez. Os sintomas são náusea e vômito. Isto é conhecido como síndrome da radiação. Doses absorvidas acima de dois Grays podem levar a morte. À medida que a dose aumenta, as chances de sobrevivência diminuem.

Já os efeitos somáticos tardios são resultado de pequenas doses, mas continuadas num longo intervalo de tempo. São casos que ocorrem em pessoas ocupacionalmente expostas, como os radiologistas e mineiros de urânio, por exemplo. Estes efeitos são: maior incidência de câncer, possibilidade de formação de catarata e há certas evidências de que a expectativa de vida seja levemente reduzida.

A investigação de efeitos somáticos, como por exemplo alguns tipos de câncer e a leucemia, nos leva a questionar a existência de um limiar de radiação que seja responsável pelo desencadeamento desses efeitos.

A tendência atual, gerada pelos resultados de experimentações com doses consideradas baixas, é de não aceitar a existência de um limiar de segurança absoluta. Pelo contrário, postula-se que haja uma relação contínua entre exposição e risco.

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Este site foi atualizado em 01/02/11