Jonizuojanti radiacija

Jonizuojančioji spinduliuotė ir jos šaltiniai

Jau seniai yra žinomas ir moksliškai pagrįstas faktas, kad radioaktyvumas ir jį lydinti jonizuojanti spinduliuotė turi poveikį žmonių sveikatai. Nuo seno žmogus gyveno ir prisitaikė prie natūralios jonizuojančios spinduliuotės, sklindančios iš žemės ir kosmoso. Tačiau dėl žmogaus veiklos atsiradę papildomi dirbtinai sukurto radioaktyvumo šaltiniai gali sukelti realų, o kartais net ir didelį pavojų sveikatai. Tai gali būti susiję su statybinėmis medžiagomis, buitiniais prietaisais, medicinine diagnostikos ir terapijos aparatūra, kasybos pramone, atominėmis elektrinėmis bei pasauliniais branduolinio ginklo bandymais.

Jonizuojančioji spinduliuotė – tai elektromagnetinių bangų arba elementariųjų dalelių srautas, kuris jonizuoja medžiagos atomus ir molekules, paverčia juos teigiamais arba neigiamais jonais, galinčiais sukelti jonizaciją gyvų organizmų audinių ląstelėse.

Tokia spinduliuotė skleidžiama savaime skylant atomo branduoliams. Nestabilūs atomai, kurie turi per daug neutronų, tampa stabilesniais išspinduliuodami daleles arba elektromagnetinę energiją. Šis reiškinys yra vadinamas radioaktyvumu arba radioaktyviu skilimu.

Svarbiausi jonizuojančios spinduliuotės tipai bei šaltiniai yra:

• Alfa (α) spinduliuotė – alfa dalelės, t. y. teigiamą krūvį turinčių helio branduoliai, kurie sudaryti iš dviejų protonų ir dviejų neutronų. Alfa dalelės sklinda ore nuo spinduliavimo šaltinio vos keletą centimetrų ir tiesiogiai beveik neprasiskverbia į gyvą audinį, tačiau pasižymi labai didele jonizuojančia galia. Patekę į organizmą su maistu arba oru (radono dujomis), jos kelia didžiausią pavojų žmonėms.
• Beta (β) spinduliuotė – beta dalelės, t. y. neigiamą krūvį turinčių elektronų srautas, kurio skvarbumas yra didesnis už alfa dalelių, tačiau jonizuojanti galia mažesnė. Beta dalelės gali nuskrieti iki keleto metrų ore ir prasiskverbti į gyvą audinį 3–4 mm.
• Gama (γ) spinduliuotė – labai didelio dažnio ir labai trumpos elektromagnetinės bangos, pasižyminčios didele energija ir skvarbumu. Gama spinduliai ore sklinda iki kelių šimtų metrų ir įsiskverbia į gyvą audinį iki 25 cm, tačiau jų jonizuojantis poveikis yra žymiai mažesnis už alfa ir mažesnis už beta spinduliuotės.
• Rentgeno spinduliuotė – didelio dažnio elektromagnetinės bangos, tačiau didesnio bangos ilgio, negu gama spinduliai. Ji daugiausia yra sukuriama dirbtinių šaltinių ir plačiai panaudojama medicinoje (rentgeno diagnostikoje) ir technikoje (medžiagų tyrimuose). Nedidelę rentgeno spinduliuotę skleidžia televizoriai ir kineskopiniai kompiuterių ekranai. Rentgeno spinduliuotė pagal kenksmingumą gali siekti ir viršyti gama spinduliuotę.
• Neutronų spinduliuotė – laisvi neutronai, skleidžiami skylančių branduolių. Didelių energijų neutronų spinduliuotė prasiskverbia faktiškai per viską savo kelyje. Biologiniu požiūriu, daug pavojingesnė yra mažų greičių arba lėtųjų neutronų spinduliuotė (šiluminiai neutronai), sukelianti jonizaciją ir gama radiaciją. Pagal kenksmingumą ji gali viršyti alfa spinduliuotę.
• Kosminė radiacija – didelių energijų dalelės (protonai, neutronai, alfa ir beta dalelės) bei gama spinduliai, pasiekiantys viršutinius mūsų planetos atmosferos sluoksnius iš Kosmoso, daugiausia iš Saulės. Šis spinduliuotės tipas praktiškai gali būti pavojingas tik būnant aukštai, kelių tūkstančių metrų aukštyje virš jūros lygio, pavyzdžiui, skrendant lėktuvu.

Radonas (Rn-222) – radioaktyvios dujos, stiprus alfa spindulių šaltinis, sudarantis didžiąją dalį natūralios foninės spinduliuotės patalpose. Radonas išsiskiria iš žemės, statybinių medžiagų, turinčių savo sudėtyje radžio arba torio grupės elementų, ir kaupiasi ore. Skylant radono branduoliams, susidaro dar ištisa serija trumpaamžių radioaktyvių elementų, kurie savo ruožtu taip pat yra stiprūs alfa, beta ir gama spinduliuotės šaltiniai. Radioaktyvios dujos, sklindančios iš grunto, išsisklaido atmosferoje ir jų kiekis paprastai yra labai mažas. O uždarose erdvėse, pavyzdžiui, pastatų viduje, radonas gali kauptis ir pasiekti didelį tūrinį aktyvumą, tuo sukeldamas neigiamą poveikį žmogaus sveikatai. Pagrindinis radono ir jo skilimo produktų keliamas pavojus susijęs su tuo, kad jis gali sukelti kvėpavimo takų ir plaučių vėžį. Vidutinis radono kiekis Lietuvos namuose - 55 bekereliai. Tai kiek daugiau nei pasaulio vidurkis (40 bekerelių). Tačiau mūsų namai radono koncentracijos požiūriu vidutiniškai yra švaresni negu suomių, švedų, norvegų ar austrų.

Įvairiuose Lietuvos regionuose radono koncentracija namuose gana skiriasi. Didesnė nei vidutinė radono koncentracija pastebima Šiaurinėje Vilniaus apskrities dalyje bei Utenos apskrityje. Radono uždarose patalpose, palyginti su aplinkos oru, yra apie 8 kartus daugiau. Natūraliai vėdinant patalpas, radono koncentracija sumažėja 70–80%. Dirbtinis vėdinimas, oro kondicionavimas yra mažiau efektyvus.

Valstybinės atominės energetikos saugos inspekcijos (VATESI) duomenimis, Lietuvos gyventojų vidutinė metinė apšvitos dozė, sąlygota gamtinės kilmės šaltinių, yra 2,2 mSv (0,0022 siverto), iš kurių:

• apie 1 milisivertą lemia radonas patalpose,
• 0,35 milisiverto sudaro kosminė spinduliuotė,
• 0,06 milisiverto sąlygoja gruntas lauke,
• 0,45 milisiverto lemia statybinės medžiagos patalpose,
• 0,34 milisiverto apšvitą sąlygoja radionuklidai, esantys žmogaus kūne.

Pagrindiniai dozimetriniai vienetai

Radioaktyviųjų medžiagų aktyvumo vienetas yra bekerelis (Bq). 1 Bq = vienas skilimas per sekundę.

Biologinį jonizuojančios spinduliuotės poveikį apibūdina sugertosios energijos kiekis masės vienetui, vadinamas doze (apšvitos doze). Sugertoji organo ar audinio dozė yra švitinamo audinio ar organo sugertos energijos kiekis, tenkantis to organo ar audinio masės vienetui. Matavimo vienetas – džaulis kilogramui arba grėjus (Gy).

Lygiavertė dozė – ta pati dozė, atsižvelgiant į jonizuojančiosios spinduliuotės biologinio poveikio ypatumus. Esant tai pačiai sugertajai dozei, alfa dalelės yra daug pavojingesnės už beta, o šios – už gama spindulius. Todėl įvedami svoriniai jonizuojančios spinduliuotės daugikliai. Matavimo vienetas – sivertas (Sv).

Efektinė dozė reiškia visų kūno audinių ir organų lygiaverčių dozių sumą. jai įvertinti vartojami svoriniai organų jautrio daugikliai. Matavimo vienetas – taip pat sivertas (Sv).

Radiacinėje saugoje dar yra naudojami ir kitos dozės: kaupiamoji, laukiamoji, kolektyvinė.Anksčiau dar buvo matuojama ekspozicinė dozė, rodanti atmosferos oro jonizacijos dydį, matavimo vienetas rentgenas (R).

Biologinis poveikis

Organizmą apšvitinus, audiniuose prasideda cheminiai procesai, kurių metu susidaro laisvieji radikalai – molekulės, atomai ar atomų grupės, turinčios nesuporuotų elektronų. Kai jų organizme susidaro daug, organizmo apsauginė sistema nepajėgia jų neutralizuoti, prasideda ląstelių destrukcija ir imuninė sistema neapsaugo organizmo nuo infekcijos, patologinių ląstelių, genetinių pakitimų. Chromosomų pakitimai gali lemti paveldimas ligas, įgimtas anomalijas, piktybinius navikus. Jonizuojančios spinduliuotės sukelti bendri organizmo pažeidimai vadinasi spinduline liga, kuri gali būti ūminė bei lėtinė.

Sugertos spinduliuotės poveikis žmogaus organizmui priklauso nuo gautosios dozės, kuri gali būti dvejopa: išorinio apšvitinimo dozė, radionuklidams nusėdus ant įvairių paviršių, ir vidinė apšvitinimo dozė, radioaktyviosioms medžiagoms patekus į organizmą su maisto produktais, kvėpuojant arba per odą.

Be to, jonizuojančios spinduliuotės poveikis organizmui priklauso nuo spindulių rūšies, poveikio trukmės ir organizmo savybių. Jis dar yra skirstomas į dvi rūšis: 1) slenkstinis poveikis (ne atsitiktinis, dėsningas); 2) neslenkstinis poveikis (atsitiktinis). Slenkstinis poveikis pasireiškia su tam tikra tikimybe būti ar nebūti pakenkimui. Pvz., paveikus didelei jonizuojančios spinduliuotės dozei, būna didelė vėžio rizika, tačiau gali nebūti rizikos skirtumo tarp gavusiųjų labai dideles ir dideles dozes. Neslenkstinis poveikis būna stebimas asmeniui pagal dozė – atsakas priklausomybės kitimą, kai didesnė vidinė dozė sukelia stipresnį sveikatos pakenkimą.

Vienetinės spinduliavimo dozės apšvitos sukeliami efektai:

• 0–0,25 Sv: nėra pastebimų efektų
• 0,25–0,50 Sv: baltųjų kraujo kūnelių nežymus mažėjimas
• 0,50–l Sv: žaizdos, žymus baltųjų kraujo kūnelių mažėjimas
• 1–2 Sv: šleikštulys, vėmimas, plaukų iškritimas
• 2–5 Sv: kraujoplūdis, opos, galima mirtis
• 5 Sv ir daugiau: mirtis

Žmogaus organai reaguoja į jonizuojančių spindulių poveikį labai skirtingai. Jautriausios spinduliavimui yra jauniausios ląstelės. Raudonieji kaulų čiulpai bei kiti kraujodaros elementai nukenčia pirmiausiai, po to seka lytinių ląstelių, akių ragenos pakenkimai ir kitų audinių pakenkimai. Labai jautrūs švitinimui vaisiaus užuomazga, kūdikių ir vaikų smegenų audiniai.

Didelių jonizuojančios spinduliuotės dozių žalingas poveikis žmogaus sveikatai yra gerai ištyrinėtas ir aprašytas. Tuo tarpu mažų dozių poveikis yra karštų mokslinių debatų tema. Naujausi tyrimai, pagrįsti matematiniais modeliais, leidžia manyti, kad mažų dozių spinduliuotės pavojus dažniausiai nėra pakankamai įvertinamas. Po Černobylio avarijos mokslininkų dėmesys buvo atkreiptas į skydliaukės vėžio atvejų padažnėjimą, ypač vaikų tarpe. Gyvenime mes paprastai susiduriame su gana mažomis jonizuojančios spinduliuotės dozėmis, kurias daugiausia sukelia aplinkoje esantys radioaktyvūs elementai (daugiausia kalis-40, radonas) ir medicinos diagnostikos priemonės (mamografija, rentgeno nuotrauka, fluorografija, kompiuterinė tomografija).

Matavimas

Gamtinio radiacinio fono (dozės galios aplinkoje) matavimai Lietuvoje atliekami 10 min. intervalu, vidutiniai matavimo duomenys tinklapyje pateikiami 20 min. intervalu (http://193.219.133.11/.). Foninės vertės Lietuvos teritorijoje paprastai siekia nuo 50 nSv/h iki 150 nSv/h, priklausomai nuo vietovės (registruojamą foną sudaro gamtinė spinduliuotė, pasiekianti detektorių iš grunto bei kosminė spinduliuotė matavimo taške).

Rekomendacijos

Lietuvoje vyksta nuolatinė radiacinio fono kontrolė, todėl nerimauti nereikėtų. Radiacinės taršos šaltiniai namuose gali atsirasti su padidėjusios radiacijos statybinėmis medžiagomis, mineralais arba dėl padidėjusio Radono dujų kiekio (neskaitant žmogaus veiklos padarinių, pvz. atominės energetikos).

Jei fonas viršija 200 nSv/h, jau reikėtų imtis priemonių fonui mažinti. Viršijus 300 nSv/h reikėtų veikti nedelsiant.

• Esant padidėjusiam Radono kiekiui, efektyvu natūraliai vėdinti patalpas, ypač rūsius po namu.
• Satybinių medžiagų, mineralų radioaktyvumo atveju, reikia šalinti šaltinį. Pemza, šlakas, bazaltinės uolienos, vulkaninis tufas, kai kurios gipso rūšys kartais yra padidintos radiacijos. Medis, smėlis, natūralus gipsas, cementas, betonas be priedų paprastai nebūna padidiėjusios radiacijos.
• Ribokite medicinos diagnostikos priemones(mamografija, rentgeno nuotrauka, fluorografija, kompiuterinė tomografija), kurios skleidžia intensyvią rentgeno spinduliuotę.
  • Venkite bet kokių technologijų namuose, kurios naudoja radioaktyvas medžiagas. Pvz. dūmų jutikliai naudojantys radiotoksiškais jonizuojančios spinduliuotės (fotoelektriniai dūmų davikliai nepavojingi), senų laikrodžių, kurių skalių švytėjimą sukelia radžio, fosforo radionuklidai.

Literatūra:

http://www.rsc.lt/index.php/pageid/745

http://www.buildingbiology.net/

http://www.lzuu.lt/nm/l-projektas/Aplinkairsveikata/22.htm

T. Nedveckaitė. Radiacinė sauga Lietuvoje. Vilnius, 2004, 240 p.

G. Morkūnas, L. Pilkytė, R. Ladygienė, B. Gricienė. Radonas ir gamtinė apšvita. – Vilnius, Kriventa, 2009. ­ 120 p.