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. Absorboitunut säteilyannos eroaa säteilyaltistuksesta, koska se mittaa tietyn kehon absorboimaa määrää, ei ympäristön säteilyn kokonaismäärää.
nämä kaksi arvoa voivat olla samankaltaisia erittäin imukykyisille materiaaleille, mutta näin ei useinkaan ole, sillä imukyky vaihtelee suuresti materiaalien osalta. Esimerkiksi lyijylevy absorboi gammasäteilyä helpommin kuin saman paksuinen alumiinilevy.
yksiköt säteilyn absorboiman annoksen mittaamiseen
yksi yleisimmistä yksiköistä kohteen absorboiman säteilyn määrän mittaamiseen on harmaa. Yksi harmaa kuvaa säteilymäärää, kun yksi joule energiaa absorboituu yhteen ainekiloon. Harmaa edustaa suurta säteilymäärää, paljon suurempaa kuin ihminen tyypillisesti absorboi. Esimerkiksi 10-20 harmaata on ihmiselle yleensä tappavaa. Siksi käytetään murtolukuja gray, kuten centigray (0,01 gray), milligray (0,001 grays) ja niin edelleen. Rad on vanhentunut yksikkö, joka on verrannollinen harmaaseen. Yksi harmaa on 100 rad, mikä tekee yksi rad yhtä yksi centigray. Vaikka se on vanhentunut, se näkyy yhä usein julkaisuissa.
kappaleen absorboiman säteilyn määrä ei aina vastaa tämän säteilyn aiheuttaman vahingon määrää. Lisäyksiköitä, kuten säteilyannosekvivalenttiyksiköitä, käytetään kuvaamaan säteilyä sen aiheuttaman vahingon kannalta merkityksellisenä.
Säteilyannosekvivalenttiyksiköt
vaikka absorboitunutta säteilyannosyksikköä käytetään yleisesti tieteellisessä kirjallisuudessa, suuri yleisö ei välttämättä tunne niitä. Väliaineissa käytetään yleisemmin säteilyannosekvivalenttiyksiköitä. Niiden avulla selvitetään säteilyn vaikutus koko kehoon ja erityisesti kudokseen. Sen avulla voidaan arvioida biologisia vaurioita helpommin kuin perinteisillä absorboituneilla säteilyannosyksiköillä, koska siinä otetaan huomioon eri säteilylajien aiheuttamien vahinkojen määrä.
tietyn tyyppisen ionisoivan säteilyn kudoksille aiheuttamien vaurioiden vakavuus lasketaan suhteellista biologista tehokkuussuhdetta käyttäen. Arvot eroavat toisistaan, kun elimistö absorboi erityyppistä säteilyä. Jos samantyyppinen säteily, esimerkiksi beeta -, gamma-tai röntgensäteily, vaikuttaa eri kehon elimiin ja kudoksiin, vahingon vakavuus on sama. Muu säteily vaikuttaa eri soluihin eri tavoin. Esimerkiksi alfahiukkaset ovat imeytyessään (usein nieltynä, koska ne eivät läpäise ainetta helposti) 20 kertaa vaarallisempia eläville eliöille kuin beeta-tai gammasäteily.
ekvivalenttiannoksen laskemiseksi absorboitunut annos on kerrottava säteilyn aiheuttavien hiukkasten suhteellisella biologisella tehokkuudella. Edellä mainitusta esimerkistä Tämä kerroin on 1 beta -, gamma-ja röntgensäteille, mutta 20 — alfahiukkasille. Banaanin ekvivalenttiannosyksiköt ja sievertit ovat esimerkkejä annosekvivalenttiyksiköistä.
Sievertit
Sievertit mittaavat säteilyn lähettämän energian määrää tiettyä määrää kudosmassaa kohti. Tämä on yksi yleisimmin käytetyistä yksiköistä puhuttaessa säteilyn haitallisista vaikutuksista ihmisiin ja eläimiin. Esimerkiksi yleisesti kuolemaan johtava annos ihmisille on noin 4 sievertiä (Sv). Nopeasti hoidettuna henkilö voi vielä pelastua, mutta 8 Sv: n annos on tappava. Yleensä ihmiset imevät paljon pienempiä säteilyannoksia, siksi usein käytetään millisievertejä ja mikrosievertejä. 1 millisievert on 0.001 sv ja 1 mikrosievert on 0.000001 SV.
banaanin ekvivalenttiannos
banaanin ekvivalenttiannos (BED) mitataan säteilymäärä, jonka elimistö imee syötyään yhden banaanin. Banaaniekvivalenttiannos voidaan ilmaista myös sieverteinä, se on yhtä suuri kuin 0,1 mikrosievertiä. Banaaneja käytetään, koska ne sisältävät kalium-40: tä, radioaktiivista isotooppia, jota esiintyy luonnostaan joissakin elintarvikkeissa. Joitakin esimerkkejä sängyssä ovat: hammaslääkärin röntgenkuva on samanlainen kuin syöminen 500 banaania; mammografiassa vastaa syö 4000 banaania; tappava säteilyannos on kuin söisi 80 miljoonaa banaania.
banaanin ekvivalenttiannosyksiköiden käytöstä käydään keskustelua, koska säteilyn vaikutus kehoon ei ole sama eri radioaktiivisille aineille. Keho säätelee myös kalium-40: n määrää, joten kun se otetaan ruoan kautta, se poistetaan, jotta taso pysyy tasaisena.
efektiivinen annos
yllä olevia yksiköitä käytetään säteilyyn, joka imeytyy tasaisesti kudokseen, yleensä paikallisella alueella. Ne auttavat määrittämään, kuinka paljon säteily vaikuttaa tiettyyn elimeen. Kun lasketaan koko kehoon kohdistuva vaikutus, kun vain osa kehosta absorboi säteilyä, käytetään tehokasta säteilyannosta. Yksikköä tarvitaan, koska syöpäriskin kasvu on eri elimillä erilainen, vaikka absorboituneen säteilyn määrä olisi sama.
efektiivinen annos lasketaan kertomalla absorboitunut säteily säteilyn vaikutuksen vakavuuden kertoimella kuhunkin kudostyyppiin tai elimeen. Määrittäessään kertoimen arvoja eri elimille tutkijat punnitsivat paitsi yleistä syöpäriskiä myös potilaan elinaikaa ja elämänlaatua, kun syöpä on sairastunut.
tehokas annos mitataan myös sieverteistä. Sieverteissä mitatusta säteilystä lukiessa on tärkeää ymmärtää, viittaako lähde efektiiviseen annokseen vai säteilyannoksen ekvivalenttiin. On todennäköistä, että kun joukkotiedotusvälineissä puhutaan yleisesti radioaktiivisuuteen liittyvistä onnettomuuksista ja katastrofeista, lähde viittaa säteilyannosekvivalenttiin. Usein ei ole riittävästi tietoa siitä, mihin kehon kudoksiin radioaktiivinen kontaminaatio vaikuttaa tai voi vaikuttaa, joten ei ole mahdollista puhua tehokkaasta annoksesta.
säteilyn vaikutukset kehoon
joskus on mahdollista arvioida, mikä vaikutus säteilyllä on kehoon tarkasteltaessa säteilyn absorptiota, joka mitataan harmaana. Tämä yksikkö kirjoitetaan ”harmaa”sekä yksikössä että monikossa. Grayta käytetään mitattaessa syövän paikalliseen hoitoon määrättyä säteilyä. Harmaan säteilyn määrän avulla voidaan ennustaa tämän hoidon vaikutuksia hoidettuun alueeseen ja koko kehoon. Sädehoidon aikana kumulatiivinen imeytymisnopeus hoidon keston aikana on yleensä suuri hoidettavalla alueella. Tämä säteilyn imeytyminen voi pysyvästi tuhota sylkeä, hikeä ja muuta kosteutta tuottavat rauhaset, kun annos ylittää 30 harmaata (Gy). Seurauksena on suun kuivuminen ja vastaavat haittavaikutukset. Vähintään 45 Gy: n annokset tuhoavat karvatupet ja aiheuttavat peruuttamatonta hiustenlähtöä.
on tärkeää huomata, että vaikka säteilyn kokonaisabsorptio aiheuttaa biologista vahinkoa, vaurion laajuus riippuu suuresti sen ajan kestosta, jonka aikana tämä absorptio tapahtuu. Esimerkiksi 1 000 rad: n tai 10 Gy: n annos on tappava, jos se imeytyy useiden tuntien kuluessa, mutta se ei välttämättä aiheuta edes akuuttia säteilysairautta (Ars), jos se leviää pidemmäksi ajaksi.
lentomatkustuksen säteily
säteilytasot ovat korkeammat korkeammissa korkeuksissa, koska kosminen säteily aiheuttaa suurempaa altistumista ja absorptiota kuin maasäteily. Verrattuna 0.06 mikrosieverts tunnissa kentällä se kasvaa noin 100 kertaa 6 mikrosieverts tunnissa matkalentokorkeuksissa.
vuotuinen kokonaisaltistus voidaan laskea seuraavasti. Air Canadan verkkosivujen tietojen mukaan kyseisen lentoyhtiön palveluksessa oleva liikennelentäjä käyttää lentämiseen noin 80 tuntia kuukaudessa tai 960 tuntia vuodessa. Näin kokonaisaltistus on 5760 mikrosievertiä eli 5,76 millisievertiä vuodessa. Tämä on hieman vähemmän kuin rintakehän CT (skannaus on 7 millisieverts). Se on kymmenesosa sallitusta vuotuisesta enimmäisannoksesta, jolle säteilytyöntekijät Yhdysvalloissa voivat altistua.
on tärkeää huomata, että yllä oleva tieto on matkalentokorkeuksiin perustuva arvio, mutta todellinen altistus voi olla erilainen, koska se riippuu korkeudesta. Yksilöllinen altistus riippuu myös lentoyhtiöstä ja lähtömaiden työturvallisuusmääräyksistä. Lisäsäteilyä aiheuttaa normaali taustasäteily, jolle jokainen miehistön jäsen altistuu päivittäisissä toimissa, jotka eivät liity työhön. Tämä lisäsäteily on noin 4 millisievertiä vuodessa Pohjois-Amerikassa asuville ihmisille.
tällainen altistuminen lisää syöpäriskiä. Myös syntymättömille lapsille aiheutuu riskejä, jos toinen tai molemmat vanhemmat ovat altistuneet säteilylle ennen hedelmöitystä. Lisäksi on olemassa riskejä, jos syntymätön lapsi säteilytettiin äidin työskennellessä miehistön jäsenenä raskauden aikana. Riskit vaihtelevat lapsuuden syövistä psyykkisiin ja rakenteellisiin poikkeavuuksiin.
säteilyä lääketieteessä
säteilyä käytetään elintarviketeollisuudessa ja lääketieteessä. Sen DNA: ta tuhoavista ominaisuuksista on hyötyä ihmisille, kunhan niitä sovelletaan eliöihin, kuten bakteereihin, mutta ei ihmisiin.
edellä mainittujen paikallisten syöpähoitojen lisäksi säteilyä käytetään bakteerien tappamiseen ja erilaisten välineiden sterilointiin, koska se vaurioittaa ja tuhoaa eläinkudosta ja DNA-molekyylejä. Esimerkiksi lääketieteessä sitä käytetään instrumenttien ja huoneiden sterilointiin. Välineet sijoitetaan yleensä ilmatiiviisiin pusseihin, jotta ne pysyvät steriloituina, kunnes on aika käyttää niitä. Liika säteily voi hajottaa materiaaleja kuten metalleja, joten on tärkeää käyttää riittävästi säteilyä.
elintarvikkeiden valmistuksessa käytettävää säteilyä
säteilyn kykyä tuhota elävien organismien soluja ja DNA: ta käytetään myös ruoan saastuttamiseen ja sen nopean pilaantumisen estämiseen. Se joko tekee mikro-organismeista lisääntymiskyvyttömiä tai tappaa taudinaiheuttajia ja bakteereja, kuten kolibakteereita. Joillakin mailla on lainsäädäntö tiettyjen tai kaikkien elintarvikkeiden säteilyttämistä vastaan, kun taas toisilla mailla on lakisääteiset vaatimukset kaikkien tietyntyyppisten tuontielintarvikkeiden säteilyttämisestä. Esimerkiksi Yhdysvalloissa vaaditaan, että tietyt tuontituotteet, erityisesti trooppiset hedelmät, säteilytetään ennen tuontia hedelmäkärpästen leviämisen estämiseksi.
kun säteily imeytyy ruokaan, se myös hidastaa joitakin entsyymien biokemiallisia reaktioita. Tämä estää pilaantumista hidastamalla kasvien kypsymistä ja kasvua. Tällaiset interventiot valmistavat ruokaa mannertenvälisiin matkoihin antamalla sille pidemmän säilyvyysajan.
prosessi
radioaktiivista koboltti-60-isotooppia käytetään elintarvikkeiden hoitoon bakteerien tappamiseksi. Alueen tutkijat pyrkivät määrittämään säteilytasoja, jotka tarjoavat tasapainon mikro-organismien tappamisen ja ruoan alkuperäisen maun säilyttämisen välillä. Nykyisin suurin osa elintarvikkeista käsitellään säteilyllä alle 10 kilograysin (10 000 harmaata), mutta annos voi vaihdella tuotteesta riippuen 1-30 kilograysin välillä.
tässä prosessissa voidaan käyttää gammasäteilyä tai röntgensäteilyä sekä elektronien säteilyä. Ruoka kuljetetaan yleensä säteilylaitoksen läpi liukuhihnalla ja se voidaan pakata valmiiksi. Tämä on samanlainen kuin lääketieteellisten laitteiden sterilointiprosessi. Eri säteilytyypeillä on eri läpäisyalue, joten säteilytyyppi valitaan ravintotyypin perusteella. Esimerkiksi hampurilaispihvien säteilytys voidaan tehdä elektronisäteilytyksellä,kun taas lintujen ruhojen säteilyttämiseen tarvitaan syvempää läpivalaisua.
kiista
radioaktiiviset isotoopit eivät pysy itse elintarvikkeen sisällä, joten tämä ei ole huolta elintarvikkeiden säteilytyksessä. Elintarvikkeiden säteilytys on kuitenkin kiistanalainen aihe, koska radioaktiiviset aineet on tuotettava, kuljetettava turvallisesti elintarvikelaitoksiin ja käsiteltävä huolellisesti. Näin ei aina tapahdu, ja lukuisista onnettomuuksista, vuodoista, toimintahäiriöistä ja muista ongelmista raportoidaan erilaisissa säteilytyslaitoksissa eri puolilla maailmaa.
toinen huolenaihe on, että säteilytys vähentää sanitaatiota ja kunnollisten turvakäsittelytekniikoiden käyttöä elintarviketeollisuudessa. Jotkut ovat sitä mieltä, että säteilytyksestä on tulossa peite elintarvikkeiden epäasianmukaiselle käsittelylle laitoksissa ja että se myös kannustaa kuluttajia käsittelemään elintarvikkeita epäasianmukaisesti. Säteilytys voi vähentää elintarvikkeiden ravintosisältöä, koska se tuhoaa tai heikentää joitakin ruuansulatukseen ja muihin toimintoihin tarvittavia vitamiineja ja mikrobistoa. Jotkut elintarvikkeiden säteilytystä vastustavat tutkijat uskovat myös, että se lisää syöpää aiheuttavia aineita ja myrkyllisiä alkuaineita elintarvikkeissa.
monet maat sallivat tällä hetkellä ainoastaan mausteiden ja yrttien säteilyttämisen. Ydinteollisuus, joka tuottaa elintarvikkeiden säteilyttämisessä käytettäviä radioaktiivisia isotooppeja, pyrkii kuitenkin monissa maissa sallimaan muiden elintarvikkeiden, kuten lihan, viljan, hedelmien ja vihannesten säteilyttämisen.
maat, jotka sallivat säteilytyksen, edellyttävät yleensä joko nimenomaista säteilytysmerkintää, raduraa, pakkauksessa tai säteilytettyjä elintarvikkeita koskevien tietojen sisällyttämistä ainesosaluetteloon. Tämä ei välttämättä koske valmisruokien sisältämiä tuotteita, eikä ravintoloiden tarvitse ilmoittaa kuluttajille, tarjoavatko ne säteilytetyistä raaka-aineista valmistettuja elintarvikkeita vai eivät. Tämä on ongelma, koska se kumoaa kuluttajien valinnan siitä, syökö säteilytettyjä tuotteita. Lopuksi totean, että elintarvikkeiden säteilyttäminen on kallista, ja se lisää monien säteilytettyjen elintarvikkeiden kustannuksia.
säteilyn mittaaminen
työssä säteilylle altistuvien ihmisten on usein käytettävä erityisiä laitteita, annosmittareita, jotta voidaan määrittää, onko heidän saamansa kumulatiivinen säteilyannos turvallinen. Astronautit, ydinvoimaloiden työntekijät, vaarallisten aineiden parissa työskentelevät response-ja dekontaminaatioryhmät sekä isotooppilääketieteen alalla työskentelevät lääkärit ovat joitakin niistä, joita vaaditaan käyttämään näitä annosmittareita. Annosmittarit voivat joskus ilmoittaa käyttäjälle, kun tietty annos on ylitetty, esimerkiksi hälytyksellä. Tämä kokonaisannos mitataan usein sieverteissä. Voimassa olevista säännöistä huolimatta jotkin maat eivät pane niitä täytäntöön tai eivät ole aiemmin panneet niitä täytäntöön. Esimerkiksi Tšernobylin puhdistustöiden aikana katastrofin alkuvaiheessa työntekijöille kirjatut annokset eivät perustuneet todellisiin mittauksiin. Silminnäkijäkertomusten mukaan annokset oli sen sijaan tekaistu sen perusteella, kuinka paljon säteilyä oli alueella, jolle oli määrätty päiväksi töitä.
