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. Pochłonięta dawka promieniowania różni się od ekspozycji na promieniowanie, ponieważ mierzy ilość pochłoniętą przez dany organizm, a nie całkowitą ilość promieniowania w środowisku.
te dwie wartości mogą być podobne dla materiałów o wysokiej chłonności, ale często tak nie jest, ponieważ chłonność znacznie się różni dla materiałów. Na przykład, arkusz ołowiu będzie absorbować promieniowanie gamma łatwiej niż arkusz aluminium o tej samej grubości.
jednostki do pomiaru pochłoniętej dawki promieniowania
jedną z najczęstszych jednostek do pomiaru ilości promieniowania pochłoniętego przez obiekt jest szary. Jeden szary reprezentuje ilość promieniowania obecnego, gdy jeden dżul energii jest absorbowany przez jeden kilogram materiału. Szary reprezentuje dużą ilość promieniowania, znacznie większą niż osoba zwykle absorbuje. Na przykład 10 do 20 szarości jest zwykle śmiertelne dla ludzi. Dlatego stosuje się frakcje szarości, takie jak Celsjusza (0,01 szarości), miligraya (0,001 szarości) i tak dalej. Rad jest przestarzałą jednostką proporcjonalną do szarości. Jeden szary to 100 rad, co sprawia, że jeden rad jest równy jednemu celsjuszowi. Chociaż jest przestarzały, nadal można go często zobaczyć w publikacjach.
ilość promieniowania, które organizm pochłania, nie zawsze jest równa ilości uszkodzeń, jakie spowoduje to promieniowanie. Dodatkowe jednostki, takie jak jednostki ekwiwalentne dawki promieniowania, są używane do opisania promieniowania jako odpowiedniego do uszkodzeń, które może spowodować.
jednostki równoważnej dawki promieniowania
chociaż jednostki dawki pochłoniętej promieniowaniem są powszechnie stosowane w literaturze naukowej, ogół społeczeństwa może ich nie znać. Media częściej używają jednostek równoważnych dawce promieniowania. Służą one do określenia wpływu promieniowania na organizm jako całość, a w szczególności na tkankę. Pozwala to na łatwiejszą ocenę uszkodzeń biologicznych niż w przypadku konwencjonalnych jednostek dawki pochłoniętej promieniowaniem, ponieważ bierze pod uwagę ilość uszkodzeń, jakie mogą powodować różne rodzaje promieniowania.
nasilenie uszkodzeń, które dany rodzaj promieniowania jonizującego może spowodować w tkance, oblicza się przy użyciu względnego współczynnika efektywności biologicznej. Wartości różnią się, gdy inny rodzaj promieniowania jest absorbowany przez organizm. Jeśli różne narządy i tkanki ciała są dotknięte tym samym rodzajem promieniowania, na przykład promieniowaniem beta, gamma lub rentgenowskim, wówczas stopień uszkodzenia jest taki sam. Inne promieniowanie wpływa na różne komórki w różnym stopniu. Na przykład cząstki alfa, po wchłonięciu (często przez spożycie, ponieważ nie przenikają łatwo materii), są 20 razy bardziej niebezpieczne dla organizmów żywych niż promieniowanie beta lub gamma.
aby obliczyć równoważną dawkę promieniowania należy pomnożyć dawkę pochłoniętą przez względną skuteczność biologiczną dla cząstek, które powodują to promieniowanie. Z powyższego przykładu współczynnik ten wynosi 1 dla promieni beta, gamma i rentgenowskich, ale 20-dla cząstek alfa. Przykładami jednostek równoważnych dawki są banany i siwer.
Sita
sita mierzą ilość energii emitowanej przez promieniowanie na daną ilość masy tkanki. Jest to jedna z najczęściej używanych jednostek podczas omawiania szkodliwego wpływu promieniowania na ludzi i zwierzęta. Na przykład, ogólnie śmiertelna dawka dla ludzi wynosi około 4 sieverts (Sv). Osoba może być nadal zapisywane, jeśli traktowane szybko, ale dawka 8 Sv jest śmiertelna. Ogólnie rzecz biorąc, ludzie pochłaniają znacznie mniejsze dawki promieniowania, dlatego często stosuje się milisiewerty i mikrosieverty. 1 milisievert to 0,001 Sv, A 1 mikrosievert to 0,000001 Sv.
dawka równoważna bananowi
jednostki równoważnej dawki bananowej (BED) są używane do pomiaru ilości promieniowania, które organizm wchłania po zjedzeniu jednego banana. Dawka równoważna bananowi może być również wyrażona w siwertach, jest równa 0,1 mikrosiewertom. Banany są używane, ponieważ zawierają potas-40, radioaktywny izotop, który naturalnie występuje w niektórych produktach spożywczych. Niektóre przykłady w łóżku to: zdjęcie rentgenowskie zębów jest podobne do zjedzenia 500 bananów; mammogram jest odpowiednikiem zjedzenia 4000 bananów; a śmiertelna dawka promieniowania jest jak zjedzenie 80 milionów bananów.
istnieje debata na temat stosowania bananów równoważnych jednostek dawki, ponieważ wpływ promieniowania na organizm nie jest równoważny dla różnych materiałów radioaktywnych. Ilość potasu-40 jest również regulowana przez organizm, więc kiedy jest przyjmowany przez jedzenie, jest następnie wydalany, aby utrzymać jednolity poziom.
skuteczna dawka
powyższe jednostki są wykorzystywane do promieniowania, które jest równomiernie absorbowane przez tkankę, zwykle w zlokalizowanym obszarze. Pomagają określić, ile promieniowania wpływa na dany narząd. Aby obliczyć wpływ na całe ciało, gdy tylko pewna część ciała absorbuje promieniowanie, stosuje się skuteczną dawkę promieniowania. Jednostka ta jest potrzebna, ponieważ wzrost ryzyka zachorowania na raka jest różny dla różnych narządów, nawet jeśli ilość promieniowania pochłoniętego jest taka sama.
obliczenia dawki skutecznej uwzględniają to poprzez pomnożenie pochłoniętego promieniowania przez współczynnik ciężkości wpływu promieniowania na każdy rodzaj tkanki lub narządu. Określając wartości współczynnika dla różnych narządów, badacze zważyli nie tylko ogólne ryzyko zachorowania na raka, ale także czas trwania i jakość życia pacjenta po zakontraktowaniu raka.
dawka skuteczna jest również mierzona w siewertach. Ważne jest, aby podczas czytania o promieniowaniu mierzonym w siewertach zrozumieć, czy źródło odnosi się do dawki skutecznej, czy równoważnika dawki promieniowania. Jest prawdopodobne, że gdy w mediach mówi się o siwertach w ogólnym kontekście mówienia o wypadkach i katastrofach związanych z promieniotwórczością, źródło odnosi się do ekwiwalentu dawki promieniowania. Często nie ma wystarczającej ilości informacji o tym, które tkanki ciała są dotknięte lub mogą być dotknięte skażeniem radioaktywnym, dlatego nie można mówić o skutecznej dawce.
wpływ promieniowania na organizm
czasami można oszacować, jaki wpływ promieniowanie będzie miało na organizm, patrząc na absorpcję promieniowania, mierzoną w kolorze szarym. Jednostka ta jest pisana „szary” zarówno w liczbie pojedynczej, jak i mnogiej. Szary jest używany podczas pomiaru promieniowania przepisanego do miejscowego leczenia raka. Ilość promieniowania w kolorze szarym pozwala przewidzieć efekty tego leczenia na leczonym obszarze i ciele jako całości. Podczas radioterapii skumulowane szybkości wchłaniania przez cały czas trwania leczenia są na ogół wysokie w leczonym obszarze. Ta absorpcja promieniowania może trwale zniszczyć gruczoły, które produkują ślinę, pot i inne wilgoci, gdy dawka przekracza 30 grays (Gy). Rezultatem jest suchość w ustach i podobne skutki uboczne. Dawki 45 Gy lub więcej niszczą mieszki włosowe i powodują nieodwracalne wypadanie włosów.
ważne jest, aby pamiętać, że podczas gdy całkowita absorpcja promieniowania spowoduje uszkodzenie biologiczne, zakres tego uszkodzenia jest w dużym stopniu zależny od czasu, w którym następuje ta absorpcja. Na przykład dawka 1000 rad lub 10 Gy jest śmiertelna, jeśli zostanie wchłonięta w ciągu kilku godzin, ale może nawet nie spowodować ostrej choroby popromiennej (ARS), jeśli zostanie rozłożona na dłuższy czas.
promieniowanie w podróży lotniczej
poziomy promieniowania są wyższe na większych wysokościach, ponieważ promieniowanie kosmiczne powoduje większą ekspozycję i absorpcję niż promieniowanie ziemskie. W porównaniu do 0,06 mikrosievertów na godzinę na ziemi zwiększa się około 100 razy do 6 mikrosievertów na godzinę na wysokościach przelotowych.
całkowitą roczną ekspozycję można obliczyć w następujący sposób. Zgodnie z informacjami na stronie internetowej Air Canada pilot komercyjny zatrudniony przez tę linię lotniczą spędza około 80 godzin miesięcznie lub 960 godzin rocznie w locie. Daje to całkowitą ekspozycję 5760 mikrosievertów lub 5,76 milisievertów rocznie. Jest to nieco mniej niż tomografia klatki piersiowej (skan wynosi 7 milisievertów). Jest to jedna dziesiąta maksymalnej dozwolonej dawki rocznej, na którą mogą być narażeni pracownicy w USA.
ważne jest, aby pamiętać, że powyższe informacje są oszacowaniem opartym na wysokościach przelotowych, ale rzeczywista ekspozycja może być inna, ponieważ zależy od wysokości. Indywidualne narażenie będzie również zależeć od linii lotniczych i przepisów dotyczących bezpieczeństwa pracy w krajach pochodzenia. Dodatkowe promieniowanie jest spowodowane przez normalne promieniowanie tła, na które każdy członek załogi jest narażony podczas codziennych czynności niezwiązanych z pracą. To dodatkowe promieniowanie wynosi około 4 milisiewertów rocznie dla ludzi żyjących w Ameryce Północnej.
taka ekspozycja zwiększa ryzyko raka. Istnieje również ryzyko dla nienarodzonych dzieci, jeśli jeden lub oboje rodzice byli narażeni na promieniowanie przed poczęciem. Wreszcie, istnieje ryzyko, jeśli nienarodzone dziecko zostało napromieniowane, gdy matka pracowała jako członek załogi w czasie ciąży. Ryzyko waha się od raka w dzieciństwie do zaburzeń psychicznych i strukturalnych.
promieniowanie w medycynie
promieniowanie jest stosowane w przemyśle spożywczym i medycynie. Jego właściwości niszczenia DNA są przydatne dla ludzi, o ile są stosowane do organizmów takich jak bakterie, ale nie ludzie.
oprócz opisanych powyżej metod leczenia raka, promieniowanie jest używane do zabijania bakterii i sterylizacji różnych instrumentów, ponieważ uszkadza i niszczy tkanki zwierzęce i cząsteczki DNA. Na przykład w medycynie służy do sterylizacji instrumentów i pomieszczeń. Instrumenty są zwykle umieszczane w hermetycznych workach, aby zapewnić ich sterylizację do czasu ich użycia. Zbyt duże promieniowanie może rozkładać materiały, takie jak metale, dlatego ważne jest, aby stosować odpowiednie ilości promieniowania.
promieniowanie w produkcji żywności
zdolność promieniowania do niszczenia komórek i DNA organizmów żywych jest również wykorzystywana do usuwania zanieczyszczeń żywności i zapobiegania jej szybkiemu zepsuciu. Powoduje to, że mikroorganizmy nie są w stanie się rozmnażać lub zabija patogeny i bakterie, takie jak E. coli. Niektóre kraje mają przepisy przeciwko napromieniowaniu niektórych lub wszystkich środków spożywczych, podczas gdy inne kraje mają wymogi prawne dotyczące wszystkich importowanych środków spożywczych danego typu, które mają być napromieniowane. Na przykład w USA wymagane jest, aby szereg produktów importowanych, zwłaszcza owoców tropikalnych, był napromieniowywany przed importem, aby zapobiec rozprzestrzenianiu się muszek owocowych.
Kiedy promieniowanie jest absorbowane przez żywność, spowalnia również niektóre reakcje biochemiczne w enzymach. Zapobiega to psuciu się poprzez spowolnienie procesu dojrzewania i wzrostu roślin. Takie interwencje przygotowują żywność do podróży międzykontynentalnych, nadając jej dłuższy okres przydatności do spożycia.
proces
radioaktywny izotop kobaltu-60 jest stosowany w leczeniu produktów spożywczych w celu zabicia bakterii. Naukowcy z tego obszaru pracują nad określeniem poziomów promieniowania, które zapewniają równowagę między zabijaniem mikroorganizmów a zachowaniem oryginalnego smaku żywności. Obecnie większość żywności jest przetwarzana z promieniowaniem poniżej 10 kilogray (10 000 szarości), ale dawka ta może wynosić od 1 do 30 kilogray w zależności od produktu.
promieniowanie wykorzystywane w tym procesie może być promieniowaniem gamma lub rentgenowskim,a także promieniowaniem elektronów. Żywność jest zwykle przenoszona przez urządzenie radiacyjne na przenośniku taśmowym i może być wstępnie zapakowana. Jest to podobne do procesu sterylizacji sprzętu medycznego. Różne rodzaje promieniowania mają różny zakres penetracji, dlatego rodzaj promieniowania jest wybierany na podstawie rodzaju żywności. Na przykład napromieniowanie hamburgerów można wykonać za pomocą napromieniowania elektronowego, podczas gdy głębsza penetracja promieniowania rentgenowskiego jest potrzebna do napromieniowania zwłok ptaków.
kontrowersje
radioaktywne izotopy nie pozostają wewnątrz samej żywności, więc nie jest to problemem w napromieniowaniu żywności. Niemniej jednak, napromieniowanie żywności jest kontrowersyjnym tematem, ponieważ materiały radioaktywne muszą być produkowane, transportowane bezpiecznie do zakładów spożywczych i ostrożnie obchodzić się z nimi. Nie zawsze tak się dzieje, a szeroki zakres wypadków, wycieków, awarii i innych problemów jest zgłaszany w różnych zakładach napromieniowania na całym świecie.
kolejną obawą jest to, że napromieniowanie spowoduje spadek warunków sanitarnych i zastosowanie odpowiednich technik obchodzenia się z bezpieczeństwem w przemyśle spożywczym. Niektórzy uważają, że napromieniowanie staje się tuszowaniem niewłaściwego obchodzenia się z żywnością w roślinach, a także zachęca do niebezpiecznego obchodzenia się z żywnością wśród konsumentów. Napromieniowanie może zmniejszyć zawartość odżywczą żywności, ponieważ niszczy lub pogarsza niektóre witaminy i mikroflorę, która jest potrzebna do trawienia i innych funkcji. Niektórzy badacze, którzy sprzeciwiają się napromieniowaniu żywności, uważają również, że zwiększa ona czynniki rakotwórcze i toksyczne elementy w żywności.
wiele krajów zezwala obecnie na napromieniowanie tylko przypraw i ziół. Jednak przemysł jądrowy, który jest zaangażowany w produkcję izotopów promieniotwórczych stosowanych w napromieniowaniu żywności, lobbuje w wielu krajach, aby umożliwić napromieniowanie innych produktów spożywczych, takich jak mięso, ziarna, owoce i warzywa.
kraje, które zezwalają na napromieniowanie, zazwyczaj wymagają wyraźnego logo etykiety napromieniowania, radury, na opakowaniu lub umieszczenia informacji o napromieniowanej żywności na liście składników. Może to nie dotyczyć produktów zawartych w przetworzonej żywności, a restauracje mogą nie być zobowiązane do informowania konsumentów o tym, czy podają żywność wyprodukowaną z napromieniowanych składników. Jest to problem, ponieważ uniemożliwia konsumentom wybór, czy spożywać napromieniowane produkty. Wreszcie, napromieniowanie żywności jest kosztowne i zwiększa koszty dla wielu żywności, które są napromieniowane.
pomiar promieniowania
osoby, które są narażone na promieniowanie w pracy, często muszą nosić specjalne urządzenia, dozymetry, aby określić, czy kumulatywna dawka promieniowania, którą otrzymują, jest Bezpieczna. Astronauci, pracownicy elektrowni jądrowych, zespoły reagowania i odkażania, które pracują z materiałami niebezpiecznymi, a także lekarze pracujący w dziedzinie medycyny nuklearnej to tylko niektóre osoby, które muszą nosić te dozymetry. Dozymetry mogą czasami informować użytkownika o przekroczeniu określonej ustawionej dawki, na przykład alarmem. Ta całkowita dawka jest często mierzona w siewertach. Pomimo obowiązujących przepisów niektóre kraje nie egzekwują ich lub nie czyniły tego w przeszłości. Na przykład, podczas działań porządkowych w Czarnobylu na początku katastrofy, dawki zarejestrowane dla pracowników nie były oparte na rzeczywistych pomiarach. Według relacji naocznych świadków, zamiast tego, dawki zostały sfabrykowane na podstawie oszacowania promieniowania w obszarze, gdzie jeden został przydzielony do pracy na dzień.
