Effe$ della esposizione a Radon: radioepidemiologia

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1 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

2 Radon ( 222 Rn) 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

3 Radon ( 222 Rn) 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)

4 Radon ( 222 Rn): un po di storia 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

5 Radon ( 222 Rn): un po di storia 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)

6 Radon ( 222 Rn): un po di storia 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

7 Radon ( 222 Rn): interazione con i sistemi biologici 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

8 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

9 Deposizione nelle varie parti dell albero respiratorio in funzione del diametro (BEIR VI)

10 Valori DCF (fattore di conversione della dose) secondo HRTM (ICRP 66)

11 Radon ( 222 Rn): decadimento radioattivo 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 218 Po (t ½ 3.05 min) e il 214 Po (t ½ 164 µs)

12 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

13 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 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

14 DOSE RISPOSTA Fumo di sigaretta Rapporto standardizzato di mortalità per ca. polmonare in donne partecipanti al Cancer Prevention Study II Durata del fumo Numero di sigarette al giorno (anni) ,9 6,7 13,6 18,4 18, ,9 19,2 19,2 26,5 25, ,0 17,0 25,1 34,3 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.

15 Il fumo oltre a contenere idrocarburi aromatici policiclici, che producono metaboliti cancerogeni per intervento del CYP1A1, contiene anche 210 Po. 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 210 Po è uno dei figli a vita lunga del Radon!!

16 Dati epidemiologici Stime di rischio Pubblicazione ICRP n. 65 (1993) 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

17 Dati epidemiologici Stime di rischio Pubblicazione ICRP n. 65 (1993) 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

18 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

19 Dati epidemiologici Stime di rischio Pubblicazione ICRP n. 65 (1993) 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/m 3 ( 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/m 3 considerando una permanenza di 7000 ore/anno e un fattore di equilibrio di 0,4

20 Pubblicazione ICRP n. 65 (1993) Strategia di radioprotezione per esposizioni in ambiente di lavoro 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/m 3 ) Il risultante range in termini di concentrazione va da circa 500 a 1500 Bq/m 3

21 Dati epidemiologici Stime di rischio Pubblicazione ICRP n. 115 (2010) 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

22 Pubblicazione ICRP n. 115 (2010) Studi su coorti di minatori esposti a Rn 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

23 ICRP 115/2010

24 ICRP 115/2010

25 Dati epidemiologici Stime di rischio Pubblicazione ICRP n. 115 (2010) 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/ m 3 ), 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/m 3 corrispondente a 3 x 10-4 per WLM)

26 Studi residenziali ( ) ICRP 115/2010

27 Studi residenziali pooled ICRP 115/2010 2,5 Aumento di Rischio di Tumori Polmonari in base alla concentrazione di Radon Rischio Relativo 2 1,5 1 0, >800 Concentrazione di Radon Bq/m3 Darby et al. BMJ 2005

28 Pubblicazione ICRP n. 115 (2010) Studi residenziali Pooled analysis 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/m 3 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/m 3 )

29 Pubblicazione ICRP n. 115 (2010) 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

30 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: by British Medical Journal Publishing Group

31 Dati epidemiologici Stime di rischio Pubblicazione ICRP n. 115 (2010) 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/m 3 a 300 Bq/m 3 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/m 3 come riferimento per l applicazione di misure di rimedio negli ambienti di lavoro

32 Normativa Italiana 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

33 D. Lgs. n. 230/ 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.

34 D. Lgs. n. 230/ 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/m 3 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.

35 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/m 3 per abitazioni esistenti 200 Bq/m 3 per la progettazione di quelle nuove

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37 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

38 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

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