Overview
Radiation can be ionizing and non-ionizing. It is the former that causes damage to human and animal tissue. When this article refers to „radiation,“ ionizing radiation is meant. Absorbovaná dávka záření se liší od radiační expozice, protože měří množství absorbované daným tělem, nikoli celkové množství záření v životním prostředí.
tyto dvě hodnoty mohou být podobné pro vysoce absorpční materiály, ale často tomu tak není, protože absorpční schopnost se u materiálů značně liší. Například list olova absorbuje gama záření snadněji než plech hliníku stejné tloušťky.
Jednotky pro Měření Absorbované Dávky Záření
Jedním z nejčastějších jednotky pro měření množství radiace absorbované objektem je šedá. Jedna šedá představuje množství záření přítomného, když je jeden joul energie absorbován jedním kilogramem materiálu. Šedá představuje velké množství záření, mnohem větší, než by člověk obvykle absorboval. Například 10 až 20 šedých je pro člověka obvykle smrtelných. Proto se používají frakce šedé, jako je centigray (0,01 šedé), miligray (0,001 šedé) atd. Rad je zastaralá jednotka úměrná šedé. Jedna šedá je 100 rad, což činí jeden rad roven jednomu centigray. I když je zastaralý, lze jej stále často vidět v publikacích.
množství záření, které tělo absorbuje, není vždy ekvivalentní množství poškození, které toto záření způsobí. Další jednotky, jako jsou jednotky ekvivalentní dávce záření, se používají k popisu záření jako relevantního pro poškození, které může způsobit.
Radiační Dávka Ekvivalentní Jednotky
Zatímco záření absorbovaná dávka jednotky jsou běžně používané v odborné literatuře, široká veřejnost nemusí být obeznámeni s nimi. Média častěji používají jednotky ekvivalentní dávce záření. Používají se k určení účinku záření na tělo jako celek a zejména na tkáň. Umožňuje snadnější posouzení biologického poškození než u konvenčních jednotek dávky absorbované zářením, protože bere v úvahu množství poškození, které mohou různé typy záření způsobit.
závažnost poškození, které může daný typ ionizujícího záření způsobit tkáni, se vypočítá pomocí relativního poměru biologické účinnosti. Hodnoty se liší, když tělo absorbuje jiný typ záření. Pokud jsou různé tělesné orgány a tkáně ovlivněny stejným typem záření, například beta, gama nebo rentgenovým zářením, pak je závažnost poškození stejná. Jiné záření ovlivňuje různé buňky v různé míře. Například alfa částice, když jsou absorbovány (často požitím, protože nepronikají snadno), jsou 20krát nebezpečnější pro živé organismy než beta nebo gama záření.
pro výpočet ekvivalentní dávky záření je třeba vynásobit absorbovanou dávku relativní biologickou účinností pro částice, které způsobují toto záření. Z výše uvedeného příkladu je tento koeficient 1 pro beta, gama a rentgenové záření, ale 20-pro alfa částice. Jednotky dávky ekvivalentní banánu a sieverty jsou příklady jednotek ekvivalentu dávky.
Sieverts
sieverts měří množství energie emitované zářením na dané množství tkáňové hmoty. Jedná se o jednu z nejčastěji používaných jednotek při diskusi o škodlivých účincích záření na lidi a zvířata. Například obecně fatální dávka pro lidi je asi 4 sieverts (Sv). Osoba může být stále zachráněna, pokud bude léčena rychle, ale dávka 8 Sv je smrtelná. Obecně lidé absorbují mnohem menší dávky záření, proto se často používají milisieverty a mikrosieverty. 1 milisievert je 0,001 Sv a 1 mikrosievert je 0,000001 Sv.
ekvivalentní dávka banánů
Banán ekvivalentní dávky (BED) jsou jednotky používané k měření množství záření, které tělo absorbuje po jídle jeden banán. Ekvivalentní dávka banánů může být také vyjádřena v sieverts, to se rovná 0,1 mikrosieverts. Banány se používají, protože obsahují draslík-40, radioaktivní izotop, který se přirozeně vyskytuje v některých potravinách. Některé příklady v posteli zahrnují: zubní rentgen je podobný konzumaci 500 banánů; mamogram je ekvivalentní konzumaci 4000 banánů; a smrtelná dávka záření je jako jíst 80 milionů banánů.
existuje debata o použití ekvivalentních dávkových jednotek banánů, protože účinek záření na tělo není ekvivalentní pro různé radioaktivní materiály. Množství draslíku-40 je také regulována v těle, takže pokud je užíván v prostřednictvím potravin, je pak vyloučen, udržet úroveň jednotné.
účinná dávka
výše uvedené jednotky se používají pro záření, které je rovnoměrně absorbováno tkání, obvykle v lokalizované oblasti. Pomáhají určit, kolik záření ovlivňuje určitý orgán. Pro výpočet účinku na celé tělo, když pouze část těla absorbuje záření, se používá účinná dávka záření. Tato jednotka je potřebná, protože zvýšení rizika rakoviny se u různých orgánů liší, i když je množství absorbovaného záření stejné.
Efektivní dávka výpočty účet pro které vynásobením absorbovaného záření koeficientem závažnosti dopadu záření na každý typ tkáně nebo orgánu. Při určování hodnoty součinitele pro různé orgány, vědci vážil nejen celkové riziko rakoviny, ale také délku a kvalitu života pacienta, jakmile je rakovina smluvně.
účinná dávka se také měří v sieverts. Při čtení o záření měřeném v sievertech je důležité pochopit, zda se zdroj týká účinné dávky nebo ekvivalentu dávky záření. Je pravděpodobné, že když sievertsův jsou zmiňována v médiích v obecném kontextu mluví o radioaktivitě týkající se nehod a katastrof, zdroj je odkazem na dávku ozáření ekvivalentní. Často není dostatek informací o tom, které tělesné tkáně jsou ovlivněny nebo mohou být ovlivněny radioaktivní kontaminací, proto není možné mluvit o účinné dávce.
Účinky Záření na Tělo
Někdy je možné odhadnout, jaký vliv záření bude mít na těle při pohledu na záření absorpce, měřené v šedé barvě. Tato jednotka je napsána „Šedá“ jak v jednotném, tak v množném čísle. Šedá se používá při měření záření předepsaného pro lokalizovanou léčbu rakoviny. Množství záření v šedé barvě umožňuje předpovědět účinky této léčby na léčenou oblast a tělo jako celek. Během radiační terapie jsou kumulativní míry absorpce po dobu trvání léčby obecně vysoké v léčené oblasti. Tato absorpce záření může trvale zničit žlázy, které produkují sliny, pot a další vlhkost, pokud dávka přesáhne 30 šedých (Gy). Výsledkem je sucho v ústech a podobné vedlejší účinky. Dávky 45 Gy nebo více ničí vlasové folikuly a způsobují nevratnou ztrátu vlasů.
je důležité si uvědomit, že zatímco celková absorpce záření bude mít za následek biologické poškození, rozsah poškození je velmi závislá na délce času, po který tato absorpce se vyskytuje. Například dávka 1 000 rad nebo 10 Gy je fatální, pokud je absorbována během několika hodin, ale nemusí ani způsobit akutní nemoc z ozáření (ARS), pokud je rozložena po delší dobu.
Záření v Letecké dopravě
Radiace je vyšší ve vyšších nadmořských výškách, protože kosmické záření způsobuje větší expozici a absorpci než pozemní záření. Ve srovnání s 0,06 mikrosievertů za hodinu na zemi se zvyšuje asi 100krát na 6 mikrosievertů za hodinu v cestovní nadmořské výšce.
celkovou roční expozici lze vypočítat následovně. Podle informací na webu Air Canada stráví komerční pilot zaměstnaný touto leteckou společností za letu asi 80 hodin měsíčně nebo 960 hodin ročně. To dává celkovou expozici 5760 microsieverts nebo 5.76 milisierverty za rok. To je o něco méně než CT vyšetření hrudníku (skenování je 7 milisievertů). Je to jedna desetina maximální povolené roční dávky, které mohou být pracovníci radiace v USA vystaveni.
je důležité si uvědomit, že výše uvedené informace jsou odhadem založeným na cestovní nadmořské výšce, ale skutečná expozice se může lišit, protože závisí na nadmořské výšce. Individuální expozice bude také záviset na letecké společnosti a na předpisech o bezpečnosti práce v zemích původu. Další záření je způsobeno normálním zářením pozadí, kterému je každý člen posádky vystaven během každodenních činností nesouvisejících s prací. Toto dodatečné záření je asi 4 milisieverty ročně pro lidi žijící v Severní Americe.
taková expozice zvyšuje riziko rakoviny. Existují také rizika pro nenarozené děti, pokud jeden nebo oba rodiče byli vystaveni záření před koncepcí. Konečně existují rizika, pokud bylo nenarozené dítě ozářeno, zatímco matka pracovala jako člen posádky během těhotenství. Rizika sahají od dětské rakoviny po duševní a strukturální abnormality.
záření v medicíně
záření se používá v potravinářském průmyslu a medicíně. Jeho vlastnosti ničení DNA jsou užitečné pro člověka, pokud jsou aplikovány na organismy, jako jsou bakterie, ale ne lidé.
kromě lokalizované léčby rakoviny uvedeno výše, záření se používá k zabíjení bakterií a sterilizaci různých nástrojů, protože to poškozuje a ničí zvířecí tkáně a molekuly DNA. Například v medicíně se používá ke sterilizaci nástrojů a místností. Nástroje jsou obvykle umístěny ve vzduchotěsných sáčcích, aby se zajistilo, že zůstanou sterilizovány, dokud není čas je použít. Příliš mnoho záření může rozkládat materiály, jako jsou kovy, proto je důležité použít dostatečné množství záření.
Záření při Výrobě Potravin
Záření má schopnost ničit buňky a DNA živých organismů je také použit k de-kontaminovat potraviny a zabránit tomu, aby z děje špatného rychle. Buď způsobuje, že mikroorganismy nejsou schopny reprodukovat, nebo zabíjí patogeny a bakterie, jako je E. coli. Některé země mají právní předpisy proti ozařování některých nebo všech potravin, zatímco jiné země mají zákonné požadavky na ozařování všech dovážených potravin daného typu. Například v USA je nutné, aby byla před dovozem ozářena řada dovážených produktů, zejména tropického ovoce, aby se zabránilo šíření ovocných mušek.
když je záření absorbováno potravou, zpomaluje také některé biochemické reakce v enzymech. Tím se zabrání znehodnocení zpomalením procesu zrání a růstu rostlin. Takové zásahy připravují jídlo pro mezikontinentální cestování tím, že mu dávají delší trvanlivost.
proces
radioaktivní izotop kobaltu-60 se používá k léčbě potravinářských produktů k zabíjení bakterií. Vědci v této oblasti pracují na stanovení úrovně záření, které poskytují rovnováhu mezi zabíjením mikroorganismů a zachováním původní chuti jídla. V současné době je většina potravin zpracovávána zářením pod 10 kilograys (10 000 šedých), ale tato dávka se může pohybovat od 1 do 30 kilograys v závislosti na produktu.
záření použité v tomto procesu může být záření gama nebo rentgenového záření, stejně jako záření elektronů. Jídlo se obvykle pohybuje radiačním zařízením na dopravním pásu a může být předem zabaleno. To je podobné procesu sterilizace zdravotnického vybavení. Různé typy záření mají odlišný rozsah penetrace, takže typ záření je vybrán na základě typu potravy. Například ozařování hamburgerových placiček může být provedeno elektronovým ozářením, zatímco hlubší pronikání rentgenového záření je zapotřebí k ozáření těl ptáků.
kontroverze
radioaktivní izotopy nezůstávají uvnitř samotné potraviny, takže se nejedná o ozařování potravin. Ozařování potravin je však kontroverzním tématem, protože radioaktivní materiály je třeba vyrábět, bezpečně přepravovat do potravinářských závodů a pečlivě s nimi zacházet. K tomu nedochází vždy a v různých ozařovacích zařízeních po celém světě je hlášena široká škála nehod, netěsností, poruch a dalších problémů.
Další obavou je, že ozařování bude mít za následek snížení hygieny a použití vhodných technik bezpečného zacházení v potravinářském průmyslu. Někteří si myslí, že ozařování se stává zástěrkou pro nevhodnou manipulaci s potravinami v rostlinách a že také podporuje nebezpečné zacházení s potravinami mezi spotřebiteli. Ozařování může snížit nutriční obsah potravin, protože ničí nebo zhoršuje některé vitamíny a mikroflóru, které jsou potřebné pro trávení a další funkce. Někteří vědci, kteří se staví proti ozařování potravin, se také domnívají, že zvyšuje karcinogeny a toxické prvky v potravinách.
Mnoho zemí v současné době umožňují pouze ozařování koření a bylin. Nicméně, jaderný průmysl, který se podílí na produkci radioaktivních izotopů používaných v ozařování potravin, je lobbing v mnoha zemích umožňují ozáření ostatních potravinářských výrobků, jako je maso, obilí, ovoce a zeleniny.
Země, které umožňují ozařování obecně vyžadují buď explicitní ozařování štítek logo, radura, na obalu, nebo obsahují informace o ozářené potraviny v seznamu složek. To se nemusí vztahovat na produkty obsažené uvnitř zpracovaných potravin a restaurace nemusí být povinny informovat spotřebitele o tom, zda podávají potraviny vyrobené z ozářených složek. To je problém, protože ruší volbu spotřebitelů, zda jíst ozářené produkty. Konečně, ozařování potravin je nákladné a zvyšuje náklady na mnoho ozařovaných potravin.
Měření Radiace
Lidé, kteří jsou vystaveni záření při práci, jsou často nutné nosit speciální zařízení, dozimetry, aby se zjistilo, zda kumulativní dávky záření, které obdrží, je v bezpečí. Astronautů, pracujících v jaderných elektrárnách, reakce a dekontaminační týmy, které pracují s nebezpečnými materiály, stejně jako lékaři, kteří pracují v oblasti nukleární medicíny jsou někteří lidé, kteří jsou povinni nosit dozimetry. Dozimetry mohou někdy informovat uživatele, když byla překročena určitá nastavená dávka, například s alarmem. Tato celková dávka se často měří v sievertech. Navzdory zavedeným pravidlům je některé země nevymáhají nebo tak v minulosti neučinily. Například během černobylského úklidu na počátku katastrofy nebyly dávky zaznamenané pro pracovníky založeny na skutečných měřeních. Podle očitých svědků byly dávky namísto toho vyrobeny na základě odhadu záření v oblasti, kde byla přidělena práce na den.
