Uranio en el medio ambiente

El uranio en el medio ambiente se refiere a la ciencia de las fuentes, el comportamiento ambiental y los efectos del uranio en los seres humanos y otros animales. El uranio es débilmente radiactivo y lo sigue siendo debido a su larga vida media física (4468 millones de años para el uranio-238). La vida media biológica (el tiempo promedio que le toma al cuerpo humano eliminar la mitad de la cantidad en el cuerpo) para el uranio es de aproximadamente 15 días. El funcionamiento normal de los riñones, el cerebro, el hígado, el corazón y muchos otros sistemas puede verse afectado por la exposición al uranio, porque el uranio es un metal tóxico. El uso de uranio empobrecido (DU) en municiones es controvertido debido a las dudas sobre los posibles efectos en la salud a largo plazo.

Ocurrencia natural

El uranio es un elemento natural que se encuentra en niveles bajos dentro de todas las rocas, el suelo y el agua. Este es el elemento con el número más alto que se encuentra naturalmente en cantidades significativas en la tierra. Según el Comité Científico de las Naciones Unidas sobre los Efectos de la Radiación Atómica, la concentración normal de uranio en el suelo es de 300 μg/kg a 11,7 mg/kg.

Se considera más abundante que el antimonio, el berilio, el cadmio, el oro, el mercurio, la plata o el tungsteno y es tan abundante como el estaño, el arsénico o el molibdeno. Se encuentra en muchos minerales, incluida la uraninita (el mineral de uranio más común), la autunita, el uranófano, la torbernita y la coffinita. Se producen concentraciones importantes de uranio en algunas sustancias, como los depósitos de roca fosfórica, y en minerales como el lignito y las arenas de monacita en minerales ricos en uranio (se recupera comercialmente de estas fuentes). Las cenizas volantes de carbón del carbón que contiene uranio son particularmente ricas en uranio y ha habido varias propuestas para "extraer" este producto de desecho por su contenido de uranio.Debido al hecho de que parte de la ceniza de una central eléctrica de carbón se escapa a través de la chimenea, la contaminación radiactiva liberada por las centrales eléctricas de carbón en funcionamiento regular es en realidad mayor que la de las centrales nucleares.

El agua de mar contiene alrededor de 3,3 partes por billón de uranio en peso, aproximadamente (3,3 µg/kg) o 3,3 microgramos por litro de agua de mar. La extracción de uranio del agua de mar se ha considerado como un medio para obtener el elemento.

Fuentes de uranio

Minería y molienda

Los riesgos de radiación de la extracción y molienda de uranio no se apreciaron en los primeros años, lo que provocó que los trabajadores estuvieran expuestos a altos niveles de radiación. Las plantas de tratamiento de mineral de uranio convencionales crean desechos radiactivos en forma de relaves, que contienen uranio, radio y polonio. En consecuencia, la extracción de uranio da como resultado "la inevitable contaminación radiactiva del medio ambiente por desechos sólidos, líquidos y gaseosos". La inhalación de gas radón provocó un fuerte aumento de los cánceres de pulmón entre los mineros subterráneos de uranio empleados en las décadas de 1940 y 1950.

En las décadas de 1940 y 1950, los desechos de la molienda de uranio se vertieron con impunidad en las fuentes de agua, y el radio lixiviado de estos desechos contaminó miles de millas del sistema del río Colorado. Entre 1966 y 1971, se descubrió que miles de viviendas y edificios comerciales en la región de la meseta de Colorado "contenían concentraciones anómalamente altas de radón, después de haber sido construidos sobre relaves de uranio extraídos de pilas bajo la autoridad de la Comisión de Energía Atómica".

Metal

El uranio empobrecido (DU) es útil debido a su altísima densidad de 19,1 g/cm (68,4 % más denso que el plomo). Los usos civiles incluyen contrapesos en aeronaves, protección contra la radiación en radioterapia médica y equipos de radiografía industrial, y contenedores utilizados para transportar materiales radiactivos. Los usos militares incluyen blindaje defensivo y proyectiles perforantes.

El uranio metálico puede dispersarse en el aire y el agua, según dice en parte un estudio del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA):"La preocupación más importante es la posibilidad de una futura contaminación de las aguas subterráneas por la corrosión de los penetradores (puntas de munición hechas de uranio empobrecido). Las puntas de munición recuperadas por el equipo del PNUMA ya habían disminuido en masa entre un 10 y un 15 % de esta manera. Esta rápida velocidad de corrosión subraya la importancia de monitorear la calidad del agua en los sitios de DU anualmente".

Combustión

Los estudios de exposición a aerosoles de uranio empobrecido sugieren que las partículas del producto de la combustión de uranio se asentarían rápidamente en el aire y, por lo tanto, no podrían afectar a las poblaciones a más de unos pocos kilómetros de las áreas objetivo.

EE. UU. ha admitido que ha habido más de 100 incidentes de "fuego amigo" en los que miembros de las fuerzas armadas de EE. UU. han sido alcanzados por municiones de UE y que un número desconocido ha estado expuesto al UE por inhalación de productos de combustión de municiones de UE en llamas.

Corrosión

Se ha informado que la corrosión del uranio en una solución acuosa rica en sílice forma tanto dióxido de uranio como trióxido de uranio.

En agua pura, se forma escoepita {(UO ₂) ₈ O ₂ (OH) ₁₂.12(H ₂ O)} en la primera semana y después de cuatro meses se forma estutita {(UO ₂)O ₂ ·4(H ₂ O)} fue formado.

El uranio metálico reacciona con agua para formar hidrógeno gaseoso, esta reacción forma dióxido de uranio y de 2% a 9% de hidruro de uranio. Es importante tener en cuenta que la tasa de corrosión debida al agua es mucho mayor que la causada por el oxígeno a temperaturas de alrededor de 100 °C (212 °F). A valores de pH por debajo de 2, la velocidad de corrosión a 100 °C disminuye considerablemente, mientras que a medida que los valores de pH van de 7 en adelante, la velocidad de corrosión disminuye. La irradiación gamma tiene poco efecto sobre la velocidad de corrosión.

El gas oxígeno inhibe la corrosión del uranio por el agua..

Desperdicios nucleares

El combustible de dióxido de uranio gastado es muy insoluble en agua, es probable que libere uranio (y productos de fisión) incluso más lentamente que el vidrio de borosilicato cuando entra en contacto con el agua.

Tenga en cuenta que, si bien la gran mayoría del uranio se elimina mediante el reprocesamiento nuclear PUREX, queda una pequeña cantidad de uranio en el refinado del primer ciclo del proceso PUREX. Además, debido a la descomposición de los actínidos menores de transplutonio y el plutonio residual en los desechos, la concentración de uranio aumentará en los desechos. Esto ocurrirá en una escala de tiempo de cientos y miles de años.

Efectos en la salud

Las sales solubles de uranio son tóxicas, aunque menos que las de otros metales pesados ​​como el plomo o el mercurio. El órgano más afectado es el riñón. Las sales solubles de uranio se excretan fácilmente en la orina, aunque se produce cierta acumulación en los riñones en caso de exposición crónica. La Organización Mundial de la Salud ha establecido una "ingesta diaria tolerada" de sales de uranio solubles para el público en general de 0,5 μg/kg de peso corporal (o 35 μg para un adulto de 70 kg): no se cree que la exposición a este nivel produzca efectos significativos Daño en el riñón.

El Tiron se puede usar para eliminar el uranio del cuerpo humano, en una forma de terapia de quelación. También se puede utilizar bicarbonato, ya que el uranio (VI) forma complejos con el ion carbonato.

Humanos

Cáncer

En 1950, el servicio de salud pública de EE. UU. inició un estudio exhaustivo de los mineros de uranio, lo que condujo a la primera publicación de una correlación estadística entre el cáncer y la extracción de uranio, publicada en 1962. El gobierno federal eventualmente reguló la cantidad estándar de radón en las minas, estableciendo el nivel a 0,3 WL el 1 de enero de 1969.

De los 69 sitios de molienda de uranio actuales y anteriores en 12 estados, 24 han sido abandonados y son responsabilidad del Departamento de Energía de EE. UU. Las emisiones accidentales de las plantas de uranio incluyen el derrame de la planta de uranio de Church Rock en 1979 en Nuevo México, llamado el mayor accidente de desechos relacionados con la energía nuclear en la historia de EE. UU., y la liberación de combustibles de Sequoyah Corporation en 1986 en Oklahoma.

En 1990, el Congreso aprobó la Ley de Compensación por Exposición a la Radiación (RECA), que otorga reparaciones a los afectados por la minería, con enmiendas aprobadas en 2000 para abordar las críticas a la ley original.

Exposición al uranio empobrecido

El uso de uranio empobrecido (DU) en municiones es controvertido debido a las dudas sobre los posibles efectos en la salud a largo plazo. El funcionamiento normal de los riñones, el cerebro, el hígado, el corazón y muchos otros sistemas puede verse afectado por la exposición al uranio, porque el uranio es un metal tóxico. El aerosol producido durante el impacto y la combustión de las municiones de uranio empobrecido puede potencialmente contaminar amplias áreas alrededor de los lugares de impacto, lo que puede provocar una posible inhalación por parte de los seres humanos. Durante un período de conflicto de tres semanas en 2003 en Irak, se utilizaron de 1.000 a 2.000 toneladas de municiones de UE.

La toxicidad aguda y crónica real del UE también es un punto de controversia médica. Múltiples estudios que utilizan células cultivadas y roedores de laboratorio sugieren la posibilidad de efectos leucemogénicos, genéticos, reproductivos y neurológicos por exposición crónica. Una revisión de epidemiología de 2005 concluyó: "En conjunto, la evidencia epidemiológica en humanos es consistente con un mayor riesgo de defectos de nacimiento en los hijos de personas expuestas a uranio empobrecido". La Organización Mundial de la Salud, la autoridad directiva y coordinadora para la salud dentro de las Naciones Unidas que es responsable de establecer normas y estándares de investigación en salud, brindar apoyo técnico a los países y monitorear y evaluar las tendencias de salud,establece que no se ha informado ningún riesgo de efectos reproductivos, de desarrollo o cancerígenos en humanos debido a la exposición al uranio empobrecido. Este informe ha sido criticado por el Dr. Keith Baverstock por no incluir los posibles efectos a largo plazo del UE en el cuerpo humano.

Defectos de nacimiento

La mayoría de los estudios científicos no han encontrado ningún vínculo entre el uranio y los defectos de nacimiento, pero algunos afirman que existen correlaciones estadísticas entre los soldados expuestos al UE y los que no, en relación con las anomalías reproductivas.

Un estudio concluyó que la evidencia epidemiológica es consistente con un mayor riesgo de defectos congénitos en los hijos de personas expuestas al uranio empobrecido. Los grupos ambientalistas y otros han expresado su preocupación por los efectos en la salud del uranio empobrecido, y existe cierto debate sobre el asunto. Algunas personas han expresado su preocupación por el uso de este material, particularmente en municiones, debido a su mutagenicidad, teratogenicidad en ratones y neurotoxicidad, y su presunto potencial cancerígeno. Preocupaciones adicionales abordan las municiones de UE sin explotar que se filtran en las aguas subterráneas con el tiempo.

Varias fuentes han atribuido el aumento en la tasa de defectos de nacimiento en los hijos de los veteranos de la Guerra del Golfo y en los iraquíes a la exposición a la inhalación de uranio empobrecido. tenían 1,8 (padres) a 2,8 (madres) veces más probabilidades de tener hijos con defectos de nacimiento. En un estudio de las tropas del Reino Unido, "En general, el riesgo de cualquier malformación entre los embarazos informados por hombres fue un 50% mayor en los Veteranos de la Guerra del Golfo (GWV) en comparación con los No GWV". La conclusión del estudio indicó"No encontramos evidencia de un vínculo entre el despliegue paterno en la guerra del Golfo y un mayor riesgo de muerte fetal, malformaciones cromosómicas o síndromes congénitos. Se encontraron asociaciones entre el servicio de los padres en la guerra del Golfo y un mayor riesgo de aborto espontáneo y malformaciones menos definidas, pero estos hallazgos deben interpretarse con cautela, ya que tales resultados son susceptibles al sesgo de recuerdo. El hallazgo de una posible relación con anomalías renales requiere más investigación. No hubo evidencia de una asociación entre el riesgo de aborto espontáneo y el servicio de las madres en el golfo."

Animales

Se ha informado que el uranio ha causado defectos reproductivos y otros problemas de salud en roedores, ranas y otros animales. Se demostró que el uranio tiene efectos citotóxicos, genotóxicos y cancerígenos en estudios con animales.

Se ha demostrado en roedores y ranas que las formas de uranio solubles en agua son teratógenas.

Bioquímica bacteriana

Se ha demostrado que las bacterias y Pseudomonadota, como Geobacter y Burkholderia fungorum (cepa Rifle), pueden reducir y fijar el uranio en el suelo y las aguas subterráneas. Estas bacterias transforman el U(VI) soluble en el ion U(IV) formador de complejos altamente insoluble, deteniendo así la lixiviación química.

Comportamiento en suelo

Se ha sugerido que es posible formar una barrera reactiva agregando algo al suelo que hará que el uranio se fije. Un método para hacer esto es usar un mineral (apatita), mientras que un segundo método es agregar una sustancia alimenticia como el acetato al suelo. Esto permitirá que las bacterias reduzcan el uranio (VI) a uranio (IV), que es mucho menos soluble. En suelos similares a la turba, el uranio tenderá a unirse a los ácidos húmicos, lo que tiende a fijar el uranio en el suelo. J. D. Chaplin et al. recientemente informó avances en la técnica de gradientes difusivos en películas delgadas, que han proporcionado un método para medir el uranio biodisponible lábil en suelos, así como en agua dulce y agua de mar.