L’ambiente terrestre è pervaso da radiazioni ionizzanti sia di matrice naturale, sia generate da attività umane. Alle prime appartengono i raggi cosmici e i radionuclidi presenti nell’aria, nell’acqua, nel suolo e nell’organismo; tra le seconde rientrano i residui dei test nucleari atmosferici del XX secolo, gli effetti a lungo raggio di incidenti come Chernobyl e Fukushima (quest’ultimo con impatto globale minore rispetto al primo), le pratiche mediche e vari impieghi industriali. Le dosi efficaci medie per la popolazione italiana attribuibili alle componenti naturale e antropica sono sintetizzate in (Tabella 07.30-01).

La radiazione naturale rappresenta la quota predominante dell’esposizione complessiva. Essa è intrinseca alla biosfera e ha accompagnato l’evoluzione degli ecosistemi e dell’uomo, contribuendo, in sinergia con altri fattori, al serbatoio di mutazioni su cui hanno agito i processi selettivi nel corso delle ere geologiche.

I raggi cosmici consistono in particelle ad alta energia provenienti dal Sole e da sorgenti galattiche ed extragalattiche. Il campo magnetico terrestre deflette la maggior parte di tali particelle; l’atmosfera assorbe ulteriormente l’energia residua, generando sciami secondari. Al livello del mare giunge un flusso dell’ordine di 1 particella/cm²/s. In quota l’attenuazione atmosferica diminuisce e il rateo di dose cresce sensibilmente: intorno a 10 000 m si misurano circa 5 μSv/h, valori che determinano, per il personale di volo su rotte intercontinentali, dosi annuali che possono superare 2 mSv/anno. Tali lavoratori rientrano tra gli esposti ai sensi della normativa di radioprotezione, come indicato in (Tabella 07.30-02). L’entità della dose dipende da quota di crociera, rotta (latitudine geomagnetica) e ciclo solare, che modula il flusso di raggi cosmici galattici.

Le stime delle componenti della radiazione naturale sono riportate in (Tabella 07.30-03), dove la frazione cosmica contribuisce in media a circa il 30% della dose naturale. I radionuclidi di origine naturale – appartenenti in particolare alle serie di decadimento di uranio e torio e a isotopi come il potassio-40 – sono distribuiti nei comparti aria, acque e suolo; processi fisici, chimici e biologici governano il loro trasferimento, con entità dipendente da specie chimica, mobilità, interazioni biotiche e peculiarità ecologiche del sito.

Secondo (Tabella 07.30-03), l’esposizione dovuta a radionuclidi presenti nell’ambiente contribuisce per circa il 70% del totale naturale pari a 1,2 mSv/anno, valore che non include il contributo del radon. Quest’ultimo, gas nobile prevalentemente originato dal sottosuolo, costituisce nei Paesi industrializzati la principale sorgente di dose per la popolazione in ambienti chiusi; di conseguenza la sua presenza è oggetto di specifiche prescrizioni legislative.

Il radon è un gas inerte, più denso dell’aria e discretamente solubile in acqua, prodotto lungo le catene di decadimento di uranio, torio e attinio. L’isotopo di maggior rilievo dosimetrico è il ²²²Rn (T_1/2 ≈ 3,82 giorni), che genera per decadimento una serie di “figli” solidi (ad esempio polonio-218, piombo-214, bismuto-214) capaci di aderire agli aerosol. L’inalazione dei progeni determina l’irradiazione alfa dell’epitelio bronchiale, con incremento del rischio di carcinoma polmonare. L’Agenzia Internazionale per la Ricerca sul Cancro (IARC) ha classificato il radon nel Gruppo 1 (cancerogeno certo per l’uomo). Quando le concentrazioni indoor eccedono i livelli di riferimento stabiliti dalla normativa nazionale in recepimento della Direttiva 2013/59/Euratom, sono indicati interventi di mitigazione, quali:

• miglioramento della ventilazione naturale o meccanica dei locali, in particolare degli ambienti interrati e seminterrati;
• sigillatura delle vie preferenziali di ingresso (fessure, attraversamenti impiantistici, giunti di dilatazione);
• depressurizzazione del vespaio o del sottosuolo mediante sistemi di aspirazione dedicati;
• adozione di barriere e materiali a bassa permeabilità al gas in fase di costruzione o ristrutturazione.

Per inquadrare correttamente il significato delle dosi riportate è utile richiamare la definizione di dose efficace, grandezza che integra la diversa radiosensibilità tissutale e la qualità della radiazione: \[ E = \sum_T w_T\, H_T, \quad \text{con} \quad H_T = \sum_R w_R\, D_{T,R}, \] dove \(D_{T,R}\) è la dose assorbita nel tessuto T dalla radiazione di tipo R, \(w_R\) il fattore di ponderazione della radiazione e \(w_T\) il fattore di ponderazione tissutale secondo le raccomandazioni ICRP; l’unità di misura è il sievert (Sv).

Le principali sorgenti di esposizione riconducibili ad attività umane sono sintetizzate in (Tabella 07.30-03). Sebbene i residui dei test nucleari atmosferici e gli impatti diffusi di incidenti nucleari storici abbiano contribuito al fondo, il loro peso attuale sulla dose media di popolazione è, su scala nazionale, ridotto rispetto ad altre voci. Spicca invece il contributo delle esposizioni mediche, derivanti da procedure diagnostiche e, in misura minore, terapeutiche. Le stime di dose efficace per tipologia di esame sono riportate in (Tabella 07.30-04); per le tomografie computerizzate si evidenzia l’elevata equivalenza in termini di numero di radiografie del torace, riflesso dell’elevata qualità e quantità di informazione ottenuta.

L’ottimizzazione dell’esposizione medica si fonda sui principi di giustificazione e ALARA (As Low As Reasonably Achievable), con impiego di protocolli dedicati, indicatori dosimetrici specifici (ad esempio CTDI_vol e DLP per la TC, PKA per la radiologia convenzionale) e programmi di controllo di qualità. La gestione della dose deve essere calibrata sull’obiettivo clinico, tenendo conto della variabilità interindividuale e dell’età, con particolare attenzione ai pazienti pediatrici, più radiosensibili.

Altre sorgenti antropiche comprendono:

• pratiche industriali e di ricerca che impiegano isotopi o generatori di radiazioni, con protezioni tecniche e organizzative mirate;
• materiali contenenti NORM/TENORM che possono elevare localmente il fondo, oggetto di controlli radioprotezionistici;
• esposizioni durante il volo per la popolazione generale, che contribuiscono in modo episodico ma non trascurabile a seconda di durata e quota dell’itinerario.

Per contestualizzare i livelli di esposizione, si ricorda che i limiti e i vincoli di dose per lavoratori e popolazione sono definiti dalla normativa vigente sulla base delle raccomandazioni internazionali (ICRP, IAEA, UE). Al personale navigante, riportato in (Tabella 07.30-02), si applicano specifiche tutele in quanto categoria professionalmente esposta.