Let's measure Radiation: the radioactivity of everyday objects 放射線を測って見よう

This post is based on a stand the JEM-EUSO group  prepared for RIKEN open campus, in April 2012. 

The poster prepared fo RIKEN open campus 2012. Click to enlarge
Special thanks to I. Kaneko for the graphic layout and to H. Miyamoto
for the Japanese translation.

Polonium creeps into tobacco
Tobacco is the single largest source of radiation affecting to man, both in Europe and Asia and worldwide. In fact cigarettes contain polonium-210, which accumulates on the tobacco leaves due to the fertilizer used, apatite, which also includes radium and lead-210.Smoking, polonium is deposited at bifurcations of the bronchi with the lungs, one of the places where they originate many of the cancers of smokers.

Smoking a pack of cigarettes a day, we are exposed to 100 mSv each year (compared to a threshold of 15mSv and an average of 1mSv). Consequently the risk of getting cancer is 25 times greater than those subject only to environmental radon. Note that these figures are for deaths due to radiation and do not include those for cancer directly caused by carcinogenic substances in the smoke. Moreover, the tar in cigarette smoke also has the effect of fixing the particles of radon in the lungs by preventing the body to eject the radioactive material  and increasing the damage compared to a non-smoker who is exposed to the same quantity of radon. It is estimated that every year in Europe, a tenth of deaths from lung cancer, about 20,000 cases are due to exposure to radon and polonium. From these estimates we can conclude that fifty years of smoking have caused – only for the radiation component - a million deaths in Europe.

In detail, the probability of contracting lung cancer before 75 years at concentrations of 0, 100 and 400 Bq/m3 radon is equal to, respectively, 0.4%, 0.5% and 0.7% for non-smokers. For those who smoke a pack of cigarettes a day the risk rises to 10%, 12% and 16%. An estimated 20,000 deaths in Europe each year from lung cancer are due to exposure to radon (9% of all deaths from lung cancer, representing 2% of deaths from all cancers). 

肥料からポロニウムを吸収 

タバコは単体で人体に最大の影響を及ぼす放射線源で、その影響はヨーロッパやアジア、世界各国に及びます。

タバコを製造する際に使用するタバコの葉には放射性物質が含まれています。特にポロニウム210やラジウム、鉛210を含んでいて、そのほとんどが土壌と肥料から吸収したものです。

喫煙により、ポロニウムは肺につながる気管支の分岐に蓄積されます。喫煙者のがんの多くが発症する部位の一つです。

たばこを1日1箱吸うと、１年間に100ミリシーベルトの放射線を浴びることになります（法で定められた年間許容量は20ミリシーベルト、日本の平均自然放射線量は1ミリシーベルト）。結果として、自然界のラドンからの放射線のみを浴びている場合と比べてがんになるリスクが25倍になります。ただし、これらの図は放射線による死亡率を表したもので、タバコに含まれる発がん性物質によるがんは含まれていません。更にタバコの煙に含まれるタールは放射性物質を体外に排出する働きを妨げるため、肺の中のラドンの粒子を固定し、同量のラドンに曝された非喫煙者に比べて、よりダメージが大きくなります。ヨーロッパでは毎年肺がんによる死亡件数のうち１０％に当たる２万人がラドンやポロニウムの放射によるものであると見られています。これらの見積もりから50年間の喫煙による志望者数は（放射性物質によるものだけで）ヨーロッパにおいて 100 万人に上ることになります。

より詳しく述べると、75歳以下の肺がんの発症率は、非喫煙者の場合、1立方メートル当り0、100、400ベクレルのラドンに被ばくした場合、それぞれ全体の0.4％、 0.5％、 0.7％なのに対して、喫煙者の場合はリスクがそれぞれ10％、 12％、 16％に上がります。ヨーロッパにおける年間2万件の肺がんによる死亡推定件数はラドンの被ばくによるものです（肺がん死亡件数のうち9％がラドン被ばくによるもので、これは全てのがんによる死亡率の2％にあたります）

Food

All food contains small amounts of radioactive material: for instance  bananas contain about 125Bq/kg of potassium-40 (which means that a kilogram of bananas contains 125 Potassium nuclei that decay each second). Brazil nuts can contain up to 260 Bq/kg of radium. Currently all food limits are at 100 Bq/kg or below for cesium. It should be noted that there may be a difference in the total dose depending on the speed of the various radioactive substances are expelled from the body (for example, the potassium is removed rela

tively fast, while cesium may remain in the human body for a longer period).

私たちが普段口にする食べ物は全て微量の放射性物質を含んでいます。例えばバナナは1kg当り125Bqのカリウム40を含んでいます（バナナに含まれるカリウムは、毎秒1kg当り125個ずつ崩壊しながら放射線を出します）。同様にブラジルのナッツには１kg当たり260Bq以下のラジウムが含まれています。現在全ての食物において、セシウムの含有量は  １kg当り100Bq以下に制限されています。ここで注意しなければならないのは、取り込まれた放射性物質が私たちの体から排出されるまでの時間によって、私たちの体が浴びる総放射線量が変わるということです（例えば、セシウムが長く体内に留まるのに対して、カリウムは比較的早く体外に排出されます）。

Le sigarette radioattive

Con il simbolo di radiazioni sui pacchetti di sigarette si riuscirebbe
a ridurre il numero di fumatori?

A related post on this topic in english is here

Come il tabacco assorbe il polonio dai fertilizzanti.
Immagine tratta da qui

Il tabacco è la fonte maggiore di radiazione cui è soggetto l'uomo, sia   in Italia che nel mondo.  

Infatti nelle sigarette è presente il polonio-210, che si accumula sulle foglie a causa del fertilizzante usato, 

l’apatite, che contiene anche radio e piombo-210.

Fumando, il polonio si deposita alle biforcazioni dei bronchi con i polmoni, uno dei luoghi dove hanno origine molti dei tumori dei fumatori. 

Per i consumatori di tabacco, fumando un pacchetto di sigarette al giorno, si è esposti a 100 mSv ogni anno (rispetto ad una soglia di 15mSv ed una media di 1mSv). Conseguentemente il rischio di ammalarsi di cancro è 25 volte maggiore rispetto a chi è solo soggetto al radon ambientale. Si noti che questi sono dati per decesso da irradiazione e non includono quelli per tumore indotto direttamente dalle sostanze carcinogene del fumo. Inoltre il catrame nelle sigarette ha anche l’effetto di fissare le particelle di radon nei polmoni evitando che l’organismo le possa espellere e aumentando i danni rispetto ad un non fumatore che sia esposto alla stessa quantità di radon. Si calcola che ogni anno in Europa un decimo dei decessi per tumore polmonare, circa 20.000 casi, sono dovuti all’esposizione al radon e polobio. Da queste stime si può concludere che cinquanta anni di fumo hanno causato - per le sole radiazioni - un milione di morti in Europa. 

In dettaglio, la probabilità di contrarre un tumore ai polmoni prima dei 75 anni alle concentrazioni di 0, 100 e 400 Bq/m3 di radon è pari a, rispettivamente, lo 0,4%, 0,5% e 0,7% per i non fumatori. Per chi fuma un pacchetto di sigarette al giorno il rischio sale al 10%, 12% e 16%. Si calcola che ogni anno in Europa 20.000 decessi per cancro ai polmoni sono dovuti all’esposizione al radon (il 9% di tutti i decessi per tumore polmonare, che corrisponde al 2% di decessi per tutti i tumori).

Il polonio-210 è stato utilizzato - in dosi elevatissime - per assassinare nel 2006 il dissidente russo Alexander Litvinienko.   Fu solo a pochi giorni dalla morte del dissidente che i dottori si accorsero che questi aveva ingerito una enorme dose di polonio-210. Questo rarissimo isotopo

può essere prodotto solo nei reattori RBMK delle centrali ex sovietiche ed è a disposizione solo i determinate agenzie governative. È impossibile rivelare il polonio-210 se non lo si cerca in maniera specifica: decade emettendo esclusivamente particelle alfa. I nuclei di elio si fermavano nel corpo dell’ex militare russo e dunque non erano visibili alla maggior parte dei rivelatori. Una volta all’interno del corpo, l’effetto del decadimento dell’isotopo radioattivo portò al rilascio della sua mortale dose agli organi interni dell’inconsapevole vittima. Litvinenko morì il 23 novembre 2006 a seguito dell’avvelenamento da radiazione: dall’autopsia emerse che il polonio gli era stato somministrato in quantità enorme (due microgrammi, corrispondenti a 20 miliardi di Becquerel).

Bibliografia scientifica:

The big idea: polonium, radon and cigarettesJ 156 R Soc Med 2008: 101: 156–157. DOI 10.1258/jrsm.2007.070021

Waking a Sleeping Giant: The Tobacco Industry’s Response to the Polonium-210 IssueAm J Public Health. 2008;98:1643–1650. doi:10.2105/AJPH.2007.130963

alpha-Radiation dose at bronchial bifurcations of smokers from indoor

exposure to radon progeny  Proc. Nati Acad. Sci. USA Vol. 80, pp. 1285-1289, March 1983