Visão geral
Radiação pode ser ionizante e não ionizante. É o primeiro que causa danos ao tecido humano e animal. Quando este artigo se refere a “radiação”, entende-se por radiação ionizante. A dose absorvida de radiação é diferente da exposição à radiação porque mede a quantidade absorvida por um determinado corpo, não a quantidade total de radiação no ambiente.
Os dois valores podem ser semelhantes para materiais altamente absorventes, mas isso muitas vezes não é o caso, pois a absorção difere muito para os materiais. Por exemplo, uma folha de chumbo absorverá a radiação gama mais rapidamente do que uma folha de alumínio com a mesma espessura.
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Unidades para medir a dose absorvida de radiação
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Uma das unidades mais comuns para medir a quantidade de radiação absorvida por um objecto é um cinzento. Um cinzento representa a quantidade de radiação presente quando um joule de energia é absorvido por um quilograma de material. Um cinzento representa uma grande quantidade de radiação, muito maior do que uma pessoa normalmente absorveria. Por exemplo, 10 a 20 cinzas são geralmente letais para os seres humanos. Portanto, são usadas frações de cinza, tais como centigrafia (0,01 cinza), miligray (0,001 cinza), e assim por diante. O rad é uma unidade obsoleta e proporcional ao cinza. Um cinza é 100 rad, o que faz com que um rad seja igual a uma centigrafia. Embora seja obsoleto, ainda pode ser visto frequentemente em publicações.
A quantidade de radiação que um corpo absorve nem sempre é equivalente à quantidade de dano que esta radiação causará. Unidades adicionais, tais como unidades equivalentes à dose de radiação, são usadas para descrever a radiação como relevante para os danos que ela pode causar.
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Unidades equivalentes à dose de radiação
Embora as unidades de dose absorvida pela radiação sejam comumente usadas na literatura científica, o público em geral pode não estar familiarizado com elas. A mídia mais comumente usa unidades equivalentes de dose de radiação. Elas são usadas para determinar o efeito que a radiação tem sobre o corpo como um todo e sobre os tecidos em particular. Permite avaliar os danos biológicos mais facilmente do que com unidades de dose absorvida de radiação convencional, pois leva em consideração a quantidade de danos que diferentes tipos de radiação podem causar.
A gravidade dos danos que um determinado tipo de radiação ionizante pode causar aos tecidos é calculada usando a razão de eficácia biológica relativa. Os valores diferem quando um tipo diferente de radiação é absorvido pelo organismo. Se diferentes órgãos e tecidos do corpo são afectados pelo mesmo tipo de radiação, por exemplo, beta, radiação gama ou radiação de raios X, então a gravidade do dano é a mesma. Outras radiações afectam células diferentes em graus diferentes. Por exemplo, partículas alfa, quando absorvidas (muitas vezes por ingestão, uma vez que não penetram facilmente na matéria), são 20 vezes mais perigosas para os organismos vivos do que a radiação beta ou gama.
Para calcular a dose equivalente de radiação é necessário multiplicar a dose absorvida pela eficácia biológica relativa para as partículas que causam esta radiação. Do exemplo acima, este coeficiente é 1 para as radiações beta, gama e raios X, mas 20 – para as partículas alfa. Unidades de dose equivalente a banana e sieverts são exemplos de unidades de dose equivalente.
Sieverts
Sieverts medem a quantidade de energia emitida pela radiação por uma determinada quantidade de massa tecidual. Esta é uma das unidades mais utilizadas quando se discutem os efeitos nocivos da radiação em pessoas e animais. Por exemplo, uma dose geralmente fatal para as pessoas é de cerca de 4 sieverts (Sv). Uma pessoa ainda pode ser salva se tratada rapidamente, mas uma dose de 8 Sv é letal. Geralmente, as pessoas absorvem doses muito menores de radiação, portanto muitas vezes são usados milisieverts e microsieverts. 1 milisievert é 0.001 Sv, e 1 microsievert é 0.000001 Sv.
Dose equivalente a banana
Dose equivalente a banana (BED) são usados para medir a quantidade de radiação que o corpo absorve após comer uma banana. Uma dose equivalente a banana também pode ser expressa em sieverts, é igual a 0.1 microsieverts. As bananas são usadas porque contêm potássio-40, um isótopo radioativo que ocorre naturalmente em alguns alimentos. Alguns exemplos em BED incluem: uma radiografia dentária é semelhante a comer 500 bananas; uma mamografia é equivalente a comer 4000 bananas; e uma dose fatal de radiação é como comer 80 milhões de bananas.
Há um debate sobre o uso de unidades de dose equivalente a banana porque o efeito que a radiação tem sobre o corpo não é equivalente para diferentes materiais radioactivos. A quantidade de potássio-40 também é regulada pelo organismo, portanto, quando é ingerida através de alimentos, é então expelida, para manter o nível uniforme.
Dose efetiva
As unidades acima são utilizadas para radiação que é absorvida uniformemente pelo tecido, geralmente em uma área localizada. Elas ajudam a determinar o quanto a radiação afeta um órgão em particular. Para calcular o efeito em todo o corpo quando apenas alguma parte do corpo está absorvendo radiação, é utilizada uma dose eficaz de radiação. Esta unidade é necessária porque o aumento do risco de câncer é diferente para diferentes órgãos, mesmo que a quantidade de radiação absorvida seja a mesma.
Os cálculos da dose efetiva são responsáveis por isso, multiplicando a radiação absorvida pelo coeficiente da gravidade do impacto da radiação em cada tipo de tecido ou órgão. Ao determinar valores de coeficiente para diferentes órgãos, os pesquisadores pesaram não só o risco global de câncer, mas também a duração e qualidade de vida do paciente, uma vez que o câncer é contraído.
Uma dose efetiva também é medida em sieverts. É importante entender ao ler sobre a radiação medida em sieverts, se a fonte se refere à dose efetiva, ou à dose de radiação equivalente. É provável que quando os sieverts são mencionados em meios de comunicação de massa no contexto geral de falar sobre acidentes e desastres relacionados à radioatividade, a fonte esteja se referindo à dose de radiação equivalente. Muitas vezes não há informação suficiente sobre quais tecidos do corpo são afetados ou podem ser afetados pela contaminação radioativa, portanto não é possível falar sobre a dose efetiva.
Efeitos da radiação no corpo
Por vezes é possível estimar que efeito a radiação terá sobre o corpo enquanto se observa a absorção da radiação, medida em cinza. Esta unidade é grafada “cinza” tanto na forma singular como plural. O cinza é usado ao medir a radiação prescrita para o tratamento localizado do câncer. A quantidade de radiação em cinza permite prever os efeitos deste tratamento sobre a região tratada e o corpo como um todo. Durante a radioterapia, as taxas de absorção acumulada ao longo da duração do tratamento são geralmente elevadas na área a ser tratada. Esta absorção de radiação pode destruir permanentemente as glândulas que produzem saliva, suor e outra humidade quando a dose excede os 30 cinzas (Gy). O resultado é boca seca e efeitos colaterais similares. Doses de 45 Gy ou mais destroem os folículos capilares e causam queda de cabelo irreversível.
É importante notar que embora a absorção total da radiação resulte em dano biológico, a extensão deste dano é altamente dependente da duração do tempo, ao longo do qual esta absorção ocorre. Por exemplo, uma dose de 1.000 rad ou 10 Gy é fatal se absorvida em várias horas, mas pode nem mesmo causar doença aguda de radiação (ARS) se espalhada por um período de tempo maior.
Radiação em Viagens Aéreas
Níveis de radiação são mais elevados em altitudes mais elevadas porque a radiação cósmica causa maior exposição e absorção do que a radiação terrestre. Em comparação com os 0,06 microsieverts por hora no solo, ela aumenta cerca de 100 vezes para 6 microsieverts por hora em altitudes de cruzeiro.
A exposição total anual pode ser calculada da seguinte forma. De acordo com as informações no website da Air Canada, um piloto comercial empregado por esta companhia aérea passa cerca de 80 horas por mês ou 960 horas por ano em voo. Isto dá uma exposição total de 5760 microsieverts ou 5,76 milisieverts por ano. Isto é um pouco menos que uma tomografia computadorizada do tórax (a tomografia é de 7 milisieverts). É um décimo da dose máxima permitida anualmente que os trabalhadores da radiação nos EUA podem ser expostos a.
É importante notar que a informação acima é uma estimativa baseada em altitudes de cruzeiro, mas a exposição real pode ser diferente porque depende da altitude. A exposição individual também dependerá da companhia aérea e dos regulamentos de segurança no trabalho nos países de origem. A radiação adicional é causada pela radiação de fundo normal a que cada membro da tripulação é exposto durante as actividades diárias não relacionadas com o trabalho. Esta radiação adicional é de cerca de 4 milisieverts por ano para as pessoas que vivem na América do Norte.
Tal exposição aumenta o risco de cancro. Há também riscos para as crianças por nascer se um ou ambos os pais tiverem sido expostos à radiação antes da concepção. Finalmente, há riscos se um nascituro foi irradiado enquanto a mãe trabalhava como tripulante durante a gravidez. Os riscos variam de câncer infantil a anormalidades mentais e estruturais.
Radiação em Medicina
Radiação é usada na indústria alimentícia e na medicina. Suas propriedades de destruir o DNA são úteis para os seres humanos, desde que sejam aplicadas a organismos como bactérias, mas não pessoas.
Além dos tratamentos de câncer localizado discutidos acima, a radiação é usada para matar bactérias e esterilizar vários instrumentos, pois danifica e destrói tecidos animais e moléculas de DNA. Por exemplo, na medicina, ela é usada para esterilizar instrumentos e salas. Os instrumentos são normalmente colocados em sacos herméticos, para garantir que permanecem esterilizados até que seja altura de os utilizar. Muita radiação pode quebrar materiais como metais, portanto é importante usar quantidades adequadas de radiação.
Radiação na Fabricação de Alimentos
A capacidade da radiação para destruir células e DNA de organismos vivos também é usada para descontaminar os alimentos e evitar que eles se estraguem rapidamente. Ela torna os microorganismos incapazes de se reproduzir ou mata patógenos e bactérias como a E. coli. Alguns países têm legislação contra a irradiação de certos ou de todos os alimentos, enquanto outros países têm requisitos legais para que todos os alimentos importados de um determinado tipo sejam irradiados. Nos EUA, por exemplo, é necessário que uma série de produtos importados, especialmente frutas tropicais, sejam irradiados antes da importação para evitar a propagação de moscas da fruta.
Quando a radiação é absorvida pelos alimentos, ela também retarda algumas das reações bioquímicas nas enzimas. Isto evita a deterioração, retardando o processo de maturação e o crescimento das plantas. Tais intervenções preparam os alimentos para viagens intercontinentais, dando-lhes uma maior vida útil.
Processo
Isótopo Cobalto-60 radioativo é usado para tratar produtos alimentares para matar bactérias. Pesquisadores da área estão trabalhando na determinação dos níveis de radiação que proporcionam um equilíbrio entre a matança de microorganismos e a preservação do sabor original do alimento. Atualmente, a maioria dos alimentos é processada com radiação abaixo de 10 kilografias (10.000 cinzas), mas esta dose pode variar de 1 a 30 kilografias dependendo do produto.
Radiação usada neste processo pode ser a de raios gama ou raios X, assim como a radiação de elétrons. O alimento é normalmente movido através da instalação de radiação em uma esteira transportadora e pode ser pré-embalado. Isto é semelhante ao processo de esterilização de equipamentos médicos. Diferentes tipos de radiação têm uma gama diferente de penetração, portanto o tipo de radiação é selecionado com base no tipo de alimento. Por exemplo, a irradiação de hambúrgueres pode ser feita com a irradiação de electrões, enquanto que a penetração mais profunda da radiação de raios X é necessária para irradiar carcaças de aves.
Controvérsia
Os isótopos radioactivos não ficam dentro do próprio alimento, pelo que não é uma preocupação na irradiação de alimentos. No entanto, a irradiação de alimentos é um assunto controverso porque os materiais radioativos precisam ser produzidos, transportados com segurança para as fábricas de alimentos e manuseados cuidadosamente. Isto nem sempre ocorre, e uma grande variedade de acidentes, fugas, mau funcionamento e outros problemas é relatada em várias instalações de irradiação em todo o mundo.
Outra preocupação é que a irradiação resultará numa diminuição das condições sanitárias e na utilização de técnicas adequadas de manipulação de segurança na indústria de processamento alimentar. Alguns pensam que a irradiação está se tornando um encobrimento para o manuseio inadequado de alimentos nas plantas e que também incentiva o manuseio inseguro de alimentos entre os consumidores. A irradiação pode diminuir o conteúdo nutricional dos alimentos porque destrói ou deteriora algumas vitaminas e microflora necessárias para a digestão e outras funções. Alguns pesquisadores que se opõem à irradiação dos alimentos também acreditam que ela aumenta os carcinógenos e elementos tóxicos nos alimentos.
Muitos países atualmente só permitem a irradiação de especiarias e ervas aromáticas. Entretanto, a indústria nuclear, que está envolvida na produção dos isótopos radioativos usados na irradiação de alimentos, está pressionando em muitos países para permitir a irradiação de outros produtos alimentícios como carne, grãos, frutas e vegetais.
Os países que permitem a irradiação geralmente exigem ou um logotipo explícito da etiqueta de irradiação, a radiação, na embalagem, ou para incluir as informações sobre alimentos irradiados na lista de ingredientes. Isto pode não se aplicar aos produtos contidos nos alimentos processados, e os restaurantes podem não ser obrigados a informar os consumidores sobre se servem ou não alimentos feitos de ingredientes irradiados. Isto é um problema porque revoga a escolha dos consumidores sobre se devem ou não comer produtos irradiados. Finalmente, a irradiação de alimentos é cara e aumenta o custo para muitos dos alimentos que são irradiados.
Radiação de medição
As pessoas que são expostas à radiação no trabalho são frequentemente obrigadas a usar dispositivos especiais, dosímetros, para determinar se a dose cumulativa de radiação que recebem é segura. Astronautas, trabalhadores em usinas nucleares, equipes de resposta e descontaminação que trabalham com materiais perigosos, assim como médicos que trabalham na área da medicina nuclear são algumas das pessoas que são obrigadas a usar esses dosímetros. Os dosímetros podem, por vezes, informar o utilizador quando uma determinada dose é excedida, por exemplo, com um alarme. Esta dose total é frequentemente medida em sieverts. Apesar das regras em vigor, alguns países não as aplicam ou não o faziam no passado. Por exemplo, durante os esforços de limpeza de Chernobyl no início do desastre, as doses registradas para os trabalhadores não foram baseadas nas medidas reais. De acordo com os relatos das testemunhas oculares, as doses foram fabricadas com base em uma estimativa da radiação na área onde foi designado trabalho para o dia.