Non-ionizing solar radiation.

Overview

Objawy promieniowania

Promieniowanie może być jonizujące i niejonizujące. To właśnie to pierwsze powoduje uszkodzenia tkanek ludzkich i zwierzęcych. Kiedy w tym artykule jest mowa o „promieniowaniu”, ma się na myśli promieniowanie jonizujące. Pochłonięta dawka promieniowania różni się od ekspozycji na promieniowanie, ponieważ mierzy ilość pochłoniętą przez dane ciało, a nie całkowitą ilość promieniowania w środowisku.

Dwie wartości mogą być podobne dla materiałów o dużej chłonności, ale często tak nie jest, ponieważ chłonność różni się znacznie dla materiałów. Na przykład, arkusz ołowiu będzie absorbował promieniowanie gamma łatwiej niż arkusz aluminium o tej samej grubości.

Czujnik promieniowania gamma Gamma Sapiens dla smartfonów z systemem Android

Jednostki do pomiaru pochłoniętej dawki promieniowania

Jedną z najczęściej stosowanych jednostek do pomiaru ilości promieniowania pochłoniętego przez obiekt jest szary. Jeden szary reprezentuje ilość promieniowania obecną, gdy jeden dżul energii jest pochłaniany przez jeden kilogram materiału. Jeden szary reprezentuje dużą ilość promieniowania, znacznie większą niż ta, którą zazwyczaj absorbuje człowiek. Na przykład, 10 do 20 szarych jest zazwyczaj śmiertelne dla człowieka. Dlatego stosuje się ułamki szarości, takie jak centygram (0,01 szarości), miligram (0,001 szarości) itd. Rad jest przestarzałą jednostką proporcjonalną do szarości. Jeden szary to 100 radów, co czyni jeden rad równym jednemu centygrafowi. Chociaż jest przestarzała, nadal można ją często spotkać w publikacjach.

Ilość promieniowania pochłanianego przez ciało nie zawsze jest równoważna ilości szkód, jakie to promieniowanie spowoduje. Dodatkowe jednostki, takie jak jednostki równoważne dawce promieniowania, są stosowane do opisywania promieniowania jako istotne dla szkód, jakie może ono spowodować.

Radiogramy stomatologiczne

Jednostki równoważne dawce promieniowania

Choć jednostki dawki pochłoniętej promieniowania są powszechnie stosowane w literaturze naukowej, ogół społeczeństwa może nie być z nimi zaznajomiony. W mediach częściej używa się jednostek równoważnika dawki promieniowania. Służą one do określenia efektu, jaki promieniowanie wywiera na organizm jako całość, a w szczególności na tkanki. Umożliwiają one ocenę szkód biologicznych łatwiej niż przy użyciu konwencjonalnych jednostek dawki pochłoniętej promieniowania, ponieważ uwzględniają wielkość szkód, jakie mogą spowodować różne rodzaje promieniowania.

Silność szkód, jakie dany rodzaj promieniowania jonizującego może spowodować w tkankach, oblicza się za pomocą współczynnika względnej skuteczności biologicznej. Wartości te różnią się, gdy inny rodzaj promieniowania jest pochłaniany przez organizm. Jeżeli na różne organy i tkanki ciała oddziałuje ten sam rodzaj promieniowania, na przykład promieniowanie beta, gamma lub rentgenowskie, to dotkliwość uszkodzeń jest taka sama. Inne promieniowanie oddziałuje na różne komórki w różnym stopniu. Na przykład cząstki alfa, po wchłonięciu (często przez połknięcie, gdyż nie wnikają łatwo w materię), są 20 razy bardziej niebezpieczne dla organizmów żywych niż promieniowanie beta czy gamma.

Aby obliczyć równoważną dawkę promieniowania należy pomnożyć dawkę pochłoniętą przez względną skuteczność biologiczną dla cząstek wywołujących to promieniowanie. Z powyższego przykładu wynika, że współczynnik ten wynosi 1 dla cząstek beta, gamma i promieniowania rentgenowskiego, natomiast 20 – dla cząstek alfa. Przykładami jednostek równoważnika dawki są banany i siwertów.

Siwertów

Siwertów mierzy ilość energii emitowanej przez promieniowanie na daną ilość masy tkanki. Jest to jedna z najczęściej stosowanych jednostek przy omawianiu szkodliwego wpływu promieniowania na ludzi i zwierzęta. Na przykład dawka śmiertelna dla ludzi wynosi około 4 siwertów (Sv). Osobę taką można jeszcze uratować, jeśli zostanie szybko poddana leczeniu, ale dawka 8 Sv jest śmiertelna. Ogólnie rzecz biorąc, ludzie pochłaniają znacznie mniejsze dawki promieniowania, dlatego często używa się milisiwertów i mikrosiwertów. 1 milisiwert to 0,001 Sv, a 1 mikrosiwert to 0,000001 Sv.

Dawka równoważna bananowi

Dawka równoważna bananowi jest równa 0.1 mikrosiwerta

Jednostki dawki równoważnej bananowi (BED) są stosowane do pomiaru ilości promieniowania, które organizm pochłania po zjedzeniu jednego banana. Dawka równoważna banana może być również wyrażona w siwertach, jest ona równa 0,1 mikrosiwerta. Banany są używane, ponieważ zawierają potas-40, radioaktywny izotop, który naturalnie występuje w niektórych produktach spożywczych. Niektóre przykłady w BED obejmują: prześwietlenie dentystyczne jest podobne do zjedzenia 500 bananów; mammografia jest równoważna zjedzeniu 4000 bananów; a śmiertelna dawka promieniowania jest jak zjedzenie 80 milionów bananów.

Ma miejsce debata na temat stosowania jednostek dawki równoważnej bananom, ponieważ efekt, jaki promieniowanie wywiera na organizm, nie jest równoważny dla różnych materiałów radioaktywnych. Ilość potasu-40 jest również regulowana przez organizm, więc kiedy jest on przyjmowany przez żywność, jest następnie wydalany, aby utrzymać jego jednolity poziom.

Dawka efektywna

Powyższe jednostki są stosowane w przypadku promieniowania, które jest równomiernie pochłaniane przez tkankę, zazwyczaj w zlokalizowanym obszarze. Pomagają one określić, jak bardzo promieniowanie wpływa na dany organ. Aby obliczyć wpływ na cały organizm, gdy tylko pewna część ciała pochłania promieniowanie, stosuje się dawkę skuteczną promieniowania. Jednostka ta jest potrzebna, ponieważ wzrost ryzyka zachorowania na nowotwory jest różny dla różnych narządów, nawet jeśli ilość pochłoniętego promieniowania jest taka sama.

Obliczenia dawki efektywnej uwzględniają to, mnożąc pochłonięte promieniowanie przez współczynnik powagi wpływu promieniowania na każdy rodzaj tkanki lub narządu. Przy określaniu wartości współczynnika dla różnych narządów, naukowcy ważyli nie tylko ogólne ryzyko raka, ale także czas trwania i jakość życia pacjenta, gdy rak jest contracted.

An dawka skuteczna jest również mierzona w siwertach. Ważne jest, aby czytając o promieniowaniu mierzonym w siwertach zrozumieć, czy źródło odnosi się do dawki skutecznej, czy do równoważnika dawki promieniowania. Prawdopodobnie, gdy w środkach masowego przekazu wspomina się o siwertach w ogólnym kontekście mówienia o wypadkach i katastrofach związanych z promieniotwórczością, źródło odnosi się do równoważnika dawki promieniowania. Często nie ma wystarczających informacji o tym, które tkanki ciała są dotknięte lub mogą być dotknięte skażeniem radioaktywnym, dlatego nie można mówić o dawce skutecznej.

Znak promieniowania jonizującego

Wpływ promieniowania na organizm

Czasami można oszacować, jaki wpływ na organizm będzie miało promieniowanie, patrząc na pochłanianie promieniowania, mierzone w szarościach. Jednostka ta jest pisana „gray” zarówno w liczbie pojedynczej jak i mnogiej. Gray jest używany do pomiaru promieniowania zalecanego w leczeniu miejscowym raka. Ilość promieniowania w skali szarości pozwala przewidzieć skutki tego leczenia dla leczonego obszaru i całego organizmu. Podczas radioterapii skumulowane wskaźniki pochłaniania promieniowania przez cały czas trwania leczenia są na ogół wysokie w leczonym obszarze. Ta absorpcja promieniowania może trwale zniszczyć gruczoły produkujące ślinę, pot i inne substancje nawilżające, jeśli dawka przekracza 30 gradów (Gy). Skutkiem tego jest suchość w ustach i podobne efekty uboczne. Dawki 45 Gy lub większe niszczą mieszki włosowe i powodują nieodwracalną utratę włosów.

Należy zauważyć, że podczas gdy całkowita absorpcja promieniowania spowoduje szkody biologiczne, zakres tych szkód jest w dużym stopniu zależny od czasu, w którym ta absorpcja występuje. Na przykład dawka 1000 radów lub 10 Gy jest śmiertelna, jeśli zostanie wchłonięta w ciągu kilku godzin, ale może nawet nie spowodować ostrej choroby popromiennej (ARS), jeśli zostanie rozłożona na dłuższy okres czasu.

Aero L-29 Delfín – odrzutowy trenażer dla sił powietrznych państw Układu Warszawskiego z lat 60. Toronto (Kanada) Wings and Wheels Festival 2009.

Promieniowanie w podróżach lotniczych

Poziomy promieniowania są wyższe na większych wysokościach, ponieważ promieniowanie kosmiczne powoduje większą ekspozycję i absorpcję niż promieniowanie ziemskie. W porównaniu do 0,06 mikrosiwerta na godzinę na ziemi, wzrasta ono około 100 razy do 6 mikrosiwertów na godzinę na wysokościach przelotowych.

Całkowitą roczną ekspozycję można obliczyć w następujący sposób. Zgodnie z informacjami zawartymi na stronie internetowej Air Canada, pilot komercyjny zatrudniony w tej linii lotniczej spędza w locie około 80 godzin miesięcznie lub 960 godzin rocznie. Daje to całkowitą ekspozycję 5760 mikrosiwertów lub 5,76 milisiwertów rocznie. Jest to nieco mniej niż w przypadku tomografii komputerowej klatki piersiowej (skanowanie wynosi 7 milisiwertów). Jest to jedna dziesiąta maksymalnej dozwolonej rocznej dawki, na którą mogą być narażeni pracownicy radiacyjni w USA.

Należy zauważyć, że powyższe informacje są szacunkowe, oparte na wysokościach przelotowych, ale rzeczywista ekspozycja może być inna, ponieważ zależy od wysokości. Indywidualne narażenie zależy również od linii lotniczej i przepisów bezpieczeństwa pracy w krajach pochodzenia. Dodatkowe promieniowanie jest spowodowane przez normalne promieniowanie tła, na które każdy członek załogi jest narażony podczas codziennych czynności niezwiązanych z pracą. To dodatkowe promieniowanie wynosi około 4 milisiwertów rocznie dla ludzi mieszkających w Ameryce Północnej.

Takie narażenie zwiększa ryzyko zachorowania na raka. Istnieją również zagrożenia dla nienarodzonych dzieci, jeśli jedno lub oboje rodziców było narażone na promieniowanie przed poczęciem. Wreszcie, istnieją zagrożenia, jeśli nienarodzone dziecko zostało napromieniowane, podczas gdy matka pracowała jako członek załogi w czasie ciąży. Ryzyko sięga od raka dziecięcego po nieprawidłowości psychiczne i strukturalne.

Promieniowanie w medycynie

Promieniowanie jest stosowane w przemyśle spożywczym i medycynie. Jego właściwości niszczenia DNA są użyteczne dla ludzi, o ile są stosowane do organizmów takich jak bakterie, ale nie do ludzi.

Oprócz omówionych powyżej zlokalizowanych metod leczenia raka, promieniowanie jest stosowane do zabijania bakterii i sterylizacji różnych instrumentów, ponieważ uszkadza i niszczy tkanki zwierzęce i cząsteczki DNA. Na przykład, w medycynie, jest ono używane do sterylizacji instrumentów i pomieszczeń. Instrumenty są zwykle umieszczane w hermetycznych torebkach, aby zapewnić, że pozostaną wysterylizowane do czasu, gdy nadejdzie czas ich użycia. Zbyt duża dawka promieniowania może zniszczyć materiały takie jak metale, dlatego ważne jest stosowanie odpowiednich ilości promieniowania.

Drób napromieniowany. Międzynarodowe logo Radura.

Promieniowanie w produkcji żywności

Zdolność promieniowania do niszczenia komórek i DNA organizmów żywych jest również wykorzystywana do odkażania żywności i zapobiegania jej szybkiemu psuciu się. Powoduje ono, że mikroorganizmy nie mogą się rozmnażać lub zabija patogeny i bakterie, takie jak E. coli. W niektórych krajach obowiązują przepisy zabraniające napromieniowania niektórych lub wszystkich produktów spożywczych, podczas gdy w innych krajach istnieje wymóg prawny, aby wszystkie importowane produkty spożywcze danego typu były poddawane napromieniowaniu. W USA, na przykład, wymaga się, aby szereg importowanych produktów, zwłaszcza owoce tropikalne, były napromieniowane przed importem, aby zapobiec rozprzestrzenianiu się muszek owocowych.

Gdy promieniowanie jest absorbowane przez żywność, spowalnia również niektóre z reakcji biochemicznych w enzymach. Zapobiega to psuciu się żywności poprzez spowolnienie procesu dojrzewania i wzrostu roślin. Takie interwencje przygotowują żywność do podróży międzykontynentalnych, nadając jej dłuższy okres przydatności do spożycia.

Proces

Radioaktywny izotop kobaltu-60 jest stosowany w leczeniu produktów spożywczych w celu zabicia bakterii. Naukowcy w tej dziedzinie pracują nad określeniem poziomów promieniowania, które zapewniają równowagę między zabijaniem mikroorganizmów a zachowaniem oryginalnego smaku żywności. Obecnie większość żywności jest przetwarzana z promieniowaniem poniżej 10 kilograyów (10 000 gray), ale dawka ta może wynosić od 1 do 30 kilograyów w zależności od produktu.

Promieniowanie stosowane w tym procesie może być promieniowaniem gamma lub promieniowaniem rentgenowskim, jak również promieniowaniem elektronów. Żywność jest zwykle przemieszczana przez zakład radiacyjny na przenośniku taśmowym i może być wstępnie pakowana. Jest to proces podobny do procesu sterylizacji sprzętu medycznego. Różne rodzaje promieniowania mają różny zakres penetracji, dlatego rodzaj promieniowania dobiera się na podstawie rodzaju żywności. Na przykład, napromieniowanie hamburgerów można przeprowadzić za pomocą promieniowania elektronowego, podczas gdy głębsza penetracja promieniowania rentgenowskiego jest potrzebna do napromieniowania tuszek ptaków.

Kontrowersje

Izotopy promieniotwórcze nie pozostają wewnątrz samej żywności, więc nie jest to problemem w napromieniowywaniu żywności. Niemniej jednak napromieniowywanie żywności jest tematem kontrowersyjnym, ponieważ materiały radioaktywne muszą być produkowane, bezpiecznie transportowane do zakładów spożywczych i ostrożnie traktowane. Nie zawsze tak się dzieje, a w różnych zakładach napromieniania na całym świecie odnotowuje się szereg wypadków, wycieków, awarii i innych problemów.

Inną obawą jest to, że napromieniowanie spowoduje spadek poziomu higieny i stosowania właściwych technik bezpiecznego obchodzenia się z żywnością w przemyśle przetwórstwa spożywczego. Niektórzy uważają, że napromieniowanie staje się przykrywką dla niewłaściwego obchodzenia się z żywnością w zakładach, a także, że zachęca do niebezpiecznego obchodzenia się z żywnością wśród konsumentów. Napromieniowanie może obniżyć zawartość składników odżywczych w żywności, ponieważ niszczy lub pogarsza jakość niektórych witamin i mikroflory, która jest potrzebna do trawienia i innych funkcji. Niektórzy badacze sprzeciwiający się napromieniowywaniu żywności uważają również, że zwiększa ono zawartość substancji rakotwórczych i toksycznych w żywności.

Terra radiometr

Wiele krajów zezwala obecnie jedynie na napromieniowywanie przypraw i ziół. Jednak przemysł jądrowy, który jest zaangażowany w produkcję izotopów promieniotwórczych stosowanych w napromienianiu żywności, lobbuje w wielu krajach, aby zezwolić na napromieniowywanie innych produktów spożywczych, takich jak mięso, zboża, owoce i warzywa.

Kraje, które zezwalają na napromienianie, wymagają na ogół umieszczania na opakowaniach wyraźnego logo napromieniowania, czyli radura, lub umieszczania informacji o napromieniowanej żywności na liście składników. Może to nie mieć zastosowania do produktów zawartych w żywności przetworzonej, a restauracje mogą nie być zobowiązane do informowania konsumentów o tym, czy podają żywność wyprodukowaną z napromieniowanych składników, czy też nie. Jest to problem, ponieważ odbiera to konsumentom możliwość wyboru, czy chcą spożywać napromieniowane produkty. Wreszcie, napromieniowanie żywności jest kosztowne i zwiększa koszty wielu rodzajów napromieniowanej żywności.

Pomiar promieniowania

Osoby narażone na promieniowanie w pracy często muszą nosić specjalne urządzenia, dozymetry, aby określić, czy skumulowana dawka promieniowania, którą otrzymują, jest bezpieczna. Astronauci, pracownicy elektrowni jądrowych, zespoły reagowania i odkażania, które pracują z materiałami niebezpiecznymi, a także lekarze pracujący w dziedzinie medycyny nuklearnej to niektóre z osób, które są zobowiązane do noszenia tych dozymetrów. Dozymetry mogą czasami informować użytkownika o przekroczeniu określonej dawki, na przykład za pomocą alarmu. Ta całkowita dawka jest często mierzona w siwertach. Pomimo obowiązujących przepisów, niektóre kraje nie egzekwują ich lub nie robiły tego w przeszłości. Na przykład podczas prac porządkowych w Czarnobylu na początku katastrofy dawki zarejestrowane dla pracowników nie były oparte na rzeczywistych pomiarach. Zgodnie z relacjami naocznych świadków, dawki zostały sfabrykowane na podstawie szacunkowej oceny promieniowania w obszarze, w którym wykonywano pracę w danym dniu.

.