Radiații solare neionizante.

Vizualizare generală

Semne de radiații

Radiațiile pot fi ionizante și neionizante. Cele dintâi sunt cele care provoacă leziuni asupra țesuturilor umane și animale. Atunci când acest articol se referă la „radiații”, este vorba de radiații ionizante. Doza absorbită de radiații este diferită de expunerea la radiații, deoarece măsoară cantitatea absorbită de un anumit organism, nu cantitatea totală de radiații din mediul înconjurător.

Cele două valori pot fi similare pentru materialele foarte absorbante, dar acest lucru nu este adesea cazul, deoarece absorbția diferă foarte mult în funcție de materiale. De exemplu, o foaie de plumb va absorbi radiațiile gamma mai ușor decât o foaie de aluminiu de aceeași grosime.

Gamma Sapiens detector de radiații gamma pentru telefoane inteligente Android

Unități pentru măsurarea dozei absorbite de radiații

Una dintre cele mai comune unități pentru măsurarea cantității de radiații absorbite de un obiect este un gri. Un gri reprezintă cantitatea de radiație prezentă atunci când un joule de energie este absorbit de un kilogram de material. Un gri reprezintă o cantitate mare de radiații, mult mai mare decât cea pe care o persoană ar absorbi în mod obișnuit. De exemplu, o cantitate de 10 până la 20 gray este de obicei letală pentru oameni. Prin urmare, se folosesc fracțiuni de gray, cum ar fi centigray (0,01 gray), miligray (0,001 gray) și așa mai departe. Radul este o unitate învechită, proporțională cu griul. Un gri reprezintă 100 rad, ceea ce face ca un rad să fie egal cu un centigray. Deși este învechită, poate fi încă întâlnită des în publicații.

Cantitatea de radiații pe care o absoarbe un corp nu este întotdeauna echivalentă cu cantitatea de daune pe care aceste radiații o vor provoca. Unități suplimentare, cum ar fi unitățile de echivalent de doză de radiații, sunt utilizate pentru a descrie radiațiile în raport cu daunele pe care le poate provoca.

Radiografii dentare

Unități de echivalent de doză de radiații

În timp ce unitățile de doză de radiații absorbite sunt utilizate în mod obișnuit în literatura științifică, este posibil ca publicul larg să nu fie familiarizat cu acestea. Mass-media utilizează mai frecvent unitățile de echivalent de doză de radiații. Acestea sunt utilizate pentru a determina efectul pe care radiațiile îl au asupra organismului în ansamblu și asupra țesuturilor în special. Permite evaluarea daunelor biologice mai ușor decât cu unitățile convenționale de doză absorbită de radiații, deoarece ia în considerare cantitatea de daune pe care o pot provoca diferite tipuri de radiații.

Severitatea daunelor pe care un anumit tip de radiație ionizantă le poate provoca țesuturilor se calculează cu ajutorul raportului de eficacitate biologică relativă. Valorile diferă atunci când un tip diferit de radiație este absorbit de organism. Dacă diferite organe și țesuturi ale corpului sunt afectate de același tip de radiație, de exemplu, radiații beta, gamma sau raze X, atunci gravitatea daunelor este aceeași. Alte radiații afectează diferite celule în grade diferite. De exemplu, particulele alfa, atunci când sunt absorbite (adesea prin ingestie, deoarece nu pătrund ușor în materie), sunt de 20 de ori mai periculoase pentru organismele vii decât radiațiile beta sau gama.

Pentru a calcula doza echivalentă de radiații trebuie să înmulțim doza absorbită cu eficacitatea biologică relativă pentru particulele care provoacă aceste radiații. Din exemplul de mai sus, acest coeficient este 1 pentru razele beta, gama și razele X, dar 20 – pentru particulele alfa. Unitățile de doză echivalentă de banană și sieverts sunt exemple de unități de echivalent de doză.

Sieverts

Sieverts măsoară cantitatea de energie emisă de radiație la o anumită cantitate de masă de țesut. Aceasta este una dintre cele mai frecvent utilizate unități atunci când se discută despre efectele nocive ale radiațiilor asupra oamenilor și animalelor. De exemplu, o doză în general fatală pentru oameni este de aproximativ 4 sieverți (Sv). O persoană poate fi totuși salvată dacă este tratată rapid, dar o doză de 8 Sv este letală. În general, oamenii absorb doze mult mai mici de radiații, de aceea adesea se folosesc milisieverți și microsieverți. 1 milisievert este 0,001 Sv, iar 1 microsievert este 0,000001 Sv.

Dosă echivalentă cu o banană

Unitățile de doză echivalentă de banană (BED) sunt folosite pentru a măsura cantitatea de radiații pe care organismul o absoarbe după ce mănâncă o banană. O doză echivalentă de banană poate fi, de asemenea, exprimată în sieverți, aceasta fiind egală cu 0,1 microsieverți. Bananele sunt folosite deoarece conțin potasiu-40, un izotop radioactiv care se găsește în mod natural în unele alimente. Câteva exemple din BED includ: o radiografie dentară este similară cu consumul a 500 de banane; o mamografie este echivalentă cu consumul a 4000 de banane; iar o doză fatală de radiații este ca și cum ar fi consumul a 80 de milioane de banane.

Există o dezbatere cu privire la utilizarea unităților de doză echivalentă de banană, deoarece efectul pe care radiațiile îl au asupra organismului nu este echivalent pentru diferite materiale radioactive. Cantitatea de potasiu-40 este, de asemenea, reglată de organism, astfel încât atunci când este absorbită prin alimente, este apoi expulzată, pentru a menține nivelul uniform.

Dosă efectivă

Unitățile de mai sus sunt folosite pentru radiațiile care sunt absorbite uniform de țesuturi, de obicei într-o zonă localizată. Ele ajută la determinarea cantității de radiații care afectează un anumit organ. Pentru a calcula efectul asupra întregului organism atunci când doar o parte a corpului absoarbe radiații, se utilizează o doză efectivă de radiații. Această unitate este necesară deoarece creșterea riscului de cancer este diferită pentru diferite organe, chiar dacă cantitatea de radiație absorbită este aceeași.

Calcularea dozei efective ține cont de acest lucru prin înmulțirea radiației absorbite cu coeficientul de gravitate a impactului radiației asupra fiecărui tip de țesut sau organ. Atunci când au determinat valorile coeficientului pentru diferite organe, cercetătorii au cântărit nu numai riscul global de cancer, ci și durata și calitatea vieții pacientului, odată ce cancerul este contractat.

O doză efectivă se măsoară, de asemenea, în sieverți. Este important să înțelegem, atunci când citim despre radiații măsurate în sievert, dacă sursa se referă la doza efectivă sau la echivalentul dozei de radiații. Este probabil că, atunci când sieverturile sunt menționate în mass-media în contextul general în care se vorbește despre accidente și dezastre legate de radioactivitate, sursa se referă la echivalentul dozei de radiații. Adesea, nu există suficiente informații despre ce țesuturi ale corpului sunt afectate sau pot fi afectate de contaminarea radioactivă, prin urmare nu se poate vorbi despre doza efectivă.

Semnul radiațiilor ionizante

Efectele radiațiilor asupra organismului

Câteodată este posibil să se estimeze ce efect vor avea radiațiile asupra organismului, analizând absorbția radiațiilor, măsurată în gri. Această unitate este ortografiată „gray” atât la singular, cât și la plural. Gray este utilizat atunci când se măsoară radiațiile prescrise pentru tratamentul localizat al cancerului. Cantitatea de radiații în gri permite să se prevadă efectele acestui tratament asupra regiunii tratate și asupra corpului în ansamblu. În timpul radioterapiei, ratele de absorbție cumulate pe toată durata tratamentului sunt, în general, ridicate în zona tratată. Această absorbție a radiațiilor poate distruge permanent glandele care produc salivă, transpirație și alte tipuri de umiditate atunci când doza depășește 30 de grai (Gy). Rezultatul este gura uscată și efecte secundare similare. Dozele de 45 Gy sau mai mult distrug foliculii de păr și provoacă căderea ireversibilă a părului.

Este important de reținut că, în timp ce absorbția totală de radiații va avea ca rezultat daune biologice, amploarea acestor daune depinde în mare măsură de durata de timp, în care are loc această absorbție. De exemplu, o doză de 1.000 rad sau 10 Gy este fatală dacă este absorbită în decurs de câteva ore, dar este posibil ca aceasta să nu provoace nici măcar boala acută de radiații (ARS) dacă este distribuită pe o durată mai lungă de timp.

Aero L-29 Delfín – avionul de antrenament cu reacție pentru forțele aeriene ale națiunilor Pactului de la Varșovia din anii 1960. Toronto (Canada) Wings and Wheels Festival 2009.

Radiația în călătoriile cu avionul

Nivelurile de radiație sunt mai ridicate la altitudini mai mari, deoarece radiația cosmică provoacă o expunere și o absorbție mai mare decât cea terestră. Comparativ cu 0,06 microsieverți pe oră la sol, crește de aproximativ 100 de ori, ajungând la 6 microsieverți pe oră la altitudini de croazieră.

Expunerea anuală totală poate fi calculată după cum urmează. Conform informațiilor de pe site-ul Air Canada, un pilot comercial angajat al acestei companii aeriene petrece aproximativ 80 de ore pe lună sau 960 de ore pe an în zbor. Acest lucru dă o expunere totală de 5760 microsieverți sau 5,76 milisievert pe an. Aceasta este puțin mai puțin decât o tomografie computerizată toracică (scanarea este de 7 milisievert). Este o zecime din doza anuală maximă permisă la care pot fi expuși lucrătorii cu radiații din SUA.

Este important de reținut că informațiile de mai sus sunt o estimare bazată pe altitudini de croazieră, dar expunerea reală poate fi diferită, deoarece depinde de altitudine. Expunerea individuală va depinde, de asemenea, de compania aeriană și de reglementările privind siguranța muncii din țările de origine. Radiațiile suplimentare sunt cauzate de radiațiile de fond normale la care este expus fiecare membru al echipajului în timpul activităților zilnice care nu au legătură cu munca. Această radiație suplimentară este de aproximativ 4 milisievert pe an pentru persoanele care locuiesc în America de Nord.

O astfel de expunere crește riscul de cancer. Există, de asemenea, riscuri pentru copiii nenăscuți dacă unul sau ambii părinți au fost expuși la radiații înainte de concepție. În cele din urmă, există riscuri dacă un copil nenăscut a fost iradiat în timp ce mama a lucrat ca membru al echipajului în timpul sarcinii. Riscurile variază de la cancer în copilărie până la anomalii mentale și structurale.

Radiațiile în medicină

Radiațiile sunt folosite în industria alimentară și în medicină. Proprietățile sale de distrugere a ADN-ului sunt utile pentru oameni, atâta timp cât sunt aplicate la organisme precum bacteriile, dar nu la oameni.

În plus față de tratamentele localizate pentru cancer discutate mai sus, radiațiile sunt folosite pentru a ucide bacteriile și pentru a steriliza diverse instrumente, deoarece deteriorează și distruge țesutul animal și moleculele de ADN. De exemplu, în medicină, este folosită pentru a steriliza instrumentele și încăperile. Instrumentele sunt plasate, de obicei, în pungi etanșe, pentru a se asigura că rămân sterilizate până la momentul utilizării lor. Prea multă radiație poate descompune materiale precum metalele, de aceea este important să se folosească cantități adecvate de radiații.

Păsări de curte iradiate. The international Radura logo.

Radiații în fabricarea alimentelor

Capacitatea radiațiilor de a distruge celulele și ADN-ul organismelor vii este, de asemenea, utilizată pentru a decontamina alimentele și a preveni deteriorarea rapidă a acestora. Fie face ca microorganismele să nu se poată reproduce, fie ucide agenții patogeni și bacteriile precum E. coli. Unele țări au o legislație care interzice iradierea anumitor sau a tuturor alimentelor, în timp ce alte țări au cerințe legale ca toate alimentele importate de un anumit tip să fie iradiate. În SUA, de exemplu, se cere ca o serie de produse importate, în special fructele tropicale, să fie iradiate înainte de import pentru a preveni răspândirea muștelor de fructe.

Când radiațiile sunt absorbite de alimente, ele încetinesc și unele dintre reacțiile biochimice ale enzimelor. Acest lucru previne deteriorarea prin încetinirea procesului de coacere și a creșterii plantelor. Astfel de intervenții pregătesc alimentele pentru călătorii intercontinentale, conferindu-le un termen de valabilitate mai lung.

Proces

Izotopul radioactiv Cobalt-60 este utilizat pentru tratarea produselor alimentare pentru a distruge bacteriile. Cercetătorii din domeniu lucrează la determinarea nivelurilor de radiație care să asigure un echilibru între uciderea microorganismelor și păstrarea gustului original al alimentelor. În prezent, majoritatea alimentelor sunt tratate cu radiații sub 10 kilograme (10.000 de grame), dar această doză poate varia de la 1 la 30 de kilograme, în funcție de produs.

Radiațiile folosite în acest proces pot fi cele de raze gamma sau raze X, precum și radiații de electroni. Alimentele sunt de obicei deplasate prin instalația de iradiere pe o bandă transportoare și pot fi preambalate. Acest lucru este similar cu procesul de sterilizare a echipamentelor medicale. Diferitele tipuri de radiații au o gamă diferită de penetrare, astfel că tipul de radiație este selectat în funcție de tipul de aliment. De exemplu, iradierea chifteluțelor de hamburger se poate face prin iradiere cu electroni, în timp ce pentru iradierea carcaselor de păsări este nevoie de o penetrare mai adâncă a radiațiilor cu raze X.

Controverse

Izotopii radioactivi nu rămân în interiorul alimentelor în sine, astfel încât acest lucru nu reprezintă o preocupare în cazul iradierii alimentelor. Cu toate acestea, iradierea alimentelor este un subiect controversat, deoarece materialele radioactive trebuie să fie produse, transportate în condiții de siguranță la fabricile alimentare și manipulate cu grijă. Acest lucru nu se întâmplă întotdeauna și o gamă largă de accidente, scurgeri, disfuncționalități și alte probleme este raportată la diferite instalații de iradiere din întreaga lume.

O altă preocupare este că iradierea va duce la o scădere a igienizării și a utilizării tehnicilor adecvate de manipulare în condiții de siguranță în industria de prelucrare a alimentelor. Unii cred că iradierea devine o acoperire pentru manipularea necorespunzătoare a alimentelor în fabrici și că încurajează, de asemenea, manipularea nesigură a alimentelor în rândul consumatorilor. Iradierea poate diminua conținutul nutrițional al alimentelor, deoarece distruge sau deteriorează unele vitamine și microflora necesară pentru digestie și alte funcții. Unii cercetători care se opun iradierii alimentelor consideră, de asemenea, că aceasta crește numărul substanțelor cancerigene și al elementelor toxice din alimente.

Terra radiometru

Multe țări permit în prezent doar iradierea condimentelor și a ierburilor. Cu toate acestea, industria nucleară, care este implicată în producerea izotopilor radioactivi utilizați în iradierea alimentelor, face presiuni în multe țări pentru a permite iradierea altor produse alimentare, cum ar fi carnea, cerealele, fructele și legumele.

Țările care permit iradierea solicită, în general, fie un logo explicit al etichetei de iradiere, radura, pe ambalaj, fie includerea informațiilor despre alimentele iradiate în lista de ingrediente. Este posibil ca acest lucru să nu se aplice produselor conținute în alimentele procesate, iar restaurantele să nu fie obligate să informeze consumatorii dacă servesc sau nu alimente fabricate din ingrediente iradiate. Aceasta este o problemă, deoarece revocă alegerea consumatorilor de a mânca sau nu produse iradiate. În cele din urmă, iradierea alimentelor este costisitoare și crește costul pentru multe dintre alimentele care sunt iradiate.

Măsurarea radiațiilor

Persoanele care sunt expuse la radiații la locul de muncă sunt adesea obligate să poarte dispozitive speciale, dozimetre, pentru a determina dacă doza cumulativă de radiații pe care o primesc este sigură. Astronauții, lucrătorii de la centralele nucleare, echipele de intervenție și decontaminare care lucrează cu materiale periculoase, precum și medicii care lucrează în domeniul medicinei nucleare sunt câteva dintre persoanele cărora li se cere să poarte aceste dozimetre. Uneori, dozimetrele pot informa utilizatorul atunci când o anumită doză setată a fost depășită, de exemplu cu ajutorul unei alarme. Această doză totală este adesea măsurată în sieverți. În ciuda normelor în vigoare, unele țări nu le aplică sau nu au făcut acest lucru în trecut. De exemplu, în timpul eforturilor de curățare de la Cernobîl, la începutul dezastrului, dozele înregistrate pentru lucrători nu se bazau pe măsurătorile reale. Conform relatărilor martorilor oculari, în schimb, dozele au fost fabricate pe baza unei estimări a radiațiilor din zona în care se repartiza munca pentru o zi.

.