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. Doza absorbită de radiații este diferită de expunerea la radiații, deoarece măsoară cantitatea absorbită de un anumit corp, nu cantitatea totală de radiații din mediu.
cele două valori pot fi similare pentru materialele foarte absorbante, dar acest lucru nu este adesea cazul, deoarece absorbția diferă foarte mult pentru materiale. De exemplu, o foaie de plumb va absorbi radiațiile gamma mai ușor decât o foaie de aluminiu de aceeași grosime.
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 ar absorbi de obicei o persoană. De exemplu, 10-20 gri este de obicei letală pentru oameni. Prin urmare, se folosesc fracțiuni de gri, cum ar fi centigray (0,01 gri), miligray (0,001 gri) și așa mai departe. Rad este o unitate învechită proporțională cu gri. Un gri este 100 rad, ceea ce face ca un rad egal cu un centigray. Deși este depășită, ea poate fi văzută adesea în publicații.
cantitatea de radiații pe care un corp o absoarbe nu este întotdeauna echivalentă cu cantitatea de daune pe care o va provoca această radiație. Unitățile suplimentare, cum ar fi unitățile echivalente cu doza de radiații, sunt utilizate pentru a descrie radiația ca fiind relevantă pentru daunele pe care le poate provoca.
unități echivalente cu doza de radiații
în timp ce unitățile de doză absorbite de radiații sunt utilizate în mod obișnuit în literatura științifică, este posibil ca publicul larg să nu fie familiarizat cu acestea. Mass-media utilizează mai frecvent doze de radiații unități echivalente. Acestea sunt folosite pentru a determina efectul pe care radiația îl are asupra corpului în ansamblu și a țesutului în special. Permite evaluarea daunelor biologice mai ușor decât în cazul unităților de doză absorbite de radiații convenționale, 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 țesutului este calculată folosind raportul relativ de eficacitate biologică. Valorile diferă atunci când un alt tip de radiație este absorbit de organism. Dacă diferite organe și țesuturi ale corpului sunt afectate de același tip de radiații, de exemplu, radiații beta, gamma sau cu raze X, atunci severitatea afectării este aceeași. Alte radiații afectează diferite celule într-un grad diferit. 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 gamma.
pentru a calcula doza echivalentă de radiație, trebuie să multiplicați doza absorbită cu eficacitatea biologică relativă pentru particulele care provoacă această radiație. Din exemplul de mai sus, acest coeficient este 1 Pentru razele beta, gamma și x, dar 20-pentru particulele alfa. Unitățile de doză echivalente cu banane și sieverturile sunt exemple de unități echivalente cu doza.
Sieverts
Sieverts măsoară cantitatea de energie emisă de radiație pentru o anumită cantitate de masă tisulară. Aceasta este una dintre cele mai frecvent utilizate unități atunci când se discută efectele nocive ale radiațiilor asupra oamenilor și animalelor. De exemplu, o doză în general fatală pentru oameni este de aproximativ 4 sieverts (Sv). O persoană poate fi încă 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 se folosesc adesea milisieverturi și microsieverturi. 1 millisievert este 0.001 Sv, și 1 microsievert este 0.000001 sv.
doză echivalentă cu Banana
unități de doză echivalentă de banană (BED) sunt utilizate pentru a măsura cantitatea de radiații pe care organismul o absoarbe după ce a mâncat o banană. O doză echivalentă de banană poate fi exprimată și în sieverts, este egală cu 0,1 microsieverts. Bananele sunt folosite deoarece conțin potasiu-40, un izotop radioactiv care apare în mod natural în unele alimente. Câteva exemple în pat includ: o radiografie dentară este similară cu consumul a 500 de banane; o mamografie este echivalentă cu consumul a 4000 de banane; și o doză fatală de radiații este ca și cum ai mânca 80 de milioane de banane.
există dezbateri cu privire la utilizarea unităților de doză echivalente cu banane, deoarece efectul pe care radiația îl are asupra corpului nu este echivalent pentru diferite materiale radioactive. Cantitatea de potasiu-40 este, de asemenea, reglată de organism, astfel încât atunci când este luată prin alimente, este apoi expulzată, pentru a menține nivelul uniform.
doza efectivă
unitățile de mai sus sunt utilizate pentru radiații care sunt absorbite uniform de țesut, de obicei într-o zonă localizată. Ele ajută la determinarea cantității de radiații care afectează un anumit organ. Pentru a calcula efectul asupra întregului corp atunci când doar o parte a corpului absoarbe radiațiile, se utilizează o doză eficientă de radiații. Această unitate este necesară deoarece creșterea riscului de cancer este diferită pentru diferite organe, chiar dacă cantitatea de radiații absorbite este aceeași.
calculele eficiente ale dozei explică acest lucru prin înmulțirea radiației absorbite cu coeficientul gravității impactului radiației asupra fiecărui tip de țesut sau organ. La determinarea valorilor coeficientului pentru diferite organe, cercetătorii au cântărit nu numai riscul general de cancer, ci și durata și calitatea vieții pacientului, odată ce cancerul este contractat.
o doză eficace este, de asemenea, măsurată în sieverts. Este important să înțelegeți atunci când citiți despre radiațiile măsurate în sieverts, dacă sursa se referă la doza efectivă sau la echivalentul dozei de radiații. Este probabil ca atunci când sieverts sunt menționate în mass-media în contextul general de a vorbi despre accidente și dezastre legate de radioactivitate, Sursa se referă la echivalentul dozei de radiații. Adesea nu există suficiente informații despre țesuturile corpului afectate sau care pot fi afectate de contaminarea radioactivă, prin urmare nu este posibil să se vorbească despre doza eficientă.
efectele radiației asupra corpului
uneori este posibil să se estimeze ce efect va avea radiația asupra corpului în timp ce se uită la absorbția radiațiilor, măsurată în gri. Această unitate este scrisă ” gri ” atât în forme singulare, cât și în plural. Gray este utilizat la măsurarea radiațiilor prescrise pentru tratamentul localizat al cancerului. Cantitatea de radiații în gri permite prezicerea efectelor acestui tratament asupra regiunii tratate și a corpului în ansamblu. În timpul radioterapiei, ratele de absorbție cumulative pe durata tratamentului sunt în general ridicate în zona tratată. Această absorbție a radiațiilor poate distruge permanent glandele care produc salivă, transpirație și alte umidități atunci când doza depășește 30 de gri (Gy). Rezultatul este gura uscată și efecte secundare similare. Dozele de 45 Gy sau mai mult distrug foliculii de păr și provoacă pierderea ireversibilă a părului.
este important să rețineți că, în timp ce absorbția totală a radiațiilor va duce la daune biologice, amploarea acestei daune depinde în mare măsură de durata de timp, peste care are loc această absorbție. De exemplu, o doză de 1.000 rad sau 10 Gy este fatală dacă este absorbită în câteva ore, dar poate să nu provoace nici măcar boală acută de radiații (ARS) dacă este răspândită pe o durată mai lungă de timp.
radiația în călătoria aeriană
nivelurile de radiații sunt mai mari la altitudini mai mari, deoarece radiația cosmică provoacă o expunere și o absorbție mai mari decât radiațiile terestre. Comparativ cu 0.06 microsieverts pe oră pe teren crește aproximativ 100 ori la 6 microsieverts 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 de această companie aeriană petrece aproximativ 80 de ore pe lună sau 960 de ore pe an în zbor. Aceasta oferă o expunere totală de 5760 microsieverts sau 5.76 milisieverts pe an. Aceasta este puțin mai mică decât o scanare CT toracică (scanarea este de 7 milisieverți). Este o zecime din doza anuală maximă permisă la care pot fi expuși lucrătorii cu radiații din SUA.
este important să rețineți 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. Radiația suplimentară este cauzată de radiația normală de fond 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 milisieverți pe an pentru persoanele care trăiesc 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 cancerul din copilărie la anomalii mentale și structurale.
radiația în medicină
radiația este utilizată în industria alimentară și medicină. Proprietățile sale de distrugere a ADN-ului sunt utile pentru oameni, atâta timp cât sunt aplicate organismelor precum bacteriile, dar nu și oamenilor.în plus față de tratamentele localizate pentru cancer discutate mai sus, radiațiile sunt folosite pentru a ucide bacteriile și a steriliza diverse instrumente, deoarece dăunează și distruge țesuturile animale și moleculele ADN. De exemplu, în medicină, este folosit pentru sterilizarea instrumentelor și camerelor. Instrumentele sunt de obicei plasate în pungi etanșe la aer, pentru a se asigura că rămân sterilizate până când este timpul să le folosiți. Prea multă radiație poate descompune materiale precum metalele, de aceea este important să se utilizeze cantități adecvate de radiații.
radiația în fabricarea alimentelor
capacitatea radiației de a distruge celulele și ADN-ul organismelor vii este, de asemenea, utilizată pentru a de-contamina alimentele și a preveni deteriorarea rapidă a acestora. Fie face microorganismele incapabile să se reproducă, fie ucide agenți patogeni și bacterii, cum ar fi E. coli. Unele țări au legislație împotriva iradierii anumitor sau a tuturor alimentelor, în timp ce alte țări au cerințe legale pentru ca toate alimentele importate de un anumit tip să fie iradiate. În SUA, de exemplu, este necesar ca o serie de produse importate, în special fructe tropicale, să fie iradiate înainte de import pentru a preveni răspândirea muștelor de fructe.
când radiația este absorbită de alimente, aceasta încetinește, de asemenea, unele dintre reacțiile biochimice din enzime. Acest lucru previne deteriorarea prin încetinirea procesului de maturare și creșterea plantelor. Astfel de intervenții pregătesc mâncarea pentru călătoriile Intercontinentale, oferindu-i o durată de valabilitate mai lungă.
procesul
izotopul radioactiv de Cobalt-60 este utilizat pentru a trata produsele alimentare pentru a ucide bacteriile. Cercetătorii din zonă lucrează la determinarea nivelurilor de radiații care oferă un echilibru între uciderea microorganismelor și păstrarea gustului original al alimentelor. În prezent, majoritatea alimentelor sunt procesate cu radiații sub 10 kilograys (10.000 grays), dar această doză poate varia de la 1 la 30 kilograys în funcție de produs.
radiația utilizată în acest proces poate fi cea a razelor gamma sau a razelor x, precum și radiația electronilor. Mâncarea este de obicei deplasată prin instalația de radiații pe o bandă transportoare și poate fi preambalată. Acest lucru este similar cu procesul de sterilizare a echipamentelor medicale. Diferitele tipuri de radiații au o gamă diferită de penetrare, astfel încât tipul de radiație este selectat în funcție de tipul de hrană. De exemplu, iradierea chiftelelor de hamburger se poate face cu iradiere electronică, în timp ce este necesară o penetrare mai profundă a radiației cu raze X pentru iradierea carcaselor de păsări.
controversă
izotopii radioactivi nu rămân în interiorul alimentelor în sine, deci aceasta nu este o preocupare în iradierea alimentelor. Cu toate acestea, iradierea alimentelor este un subiect controversat, deoarece materialele radioactive trebuie să fie produse, transportate în siguranță la plantele alimentare și manipulate cu atenție. Acest lucru nu se întâmplă întotdeauna și o gamă largă de accidente, scurgeri, defecțiuni și alte probleme sunt raportate la diferite instalații de iradiere din întreaga lume.
o altă preocupare este că iradierea va duce la o scădere a igienizării și la utilizarea unor tehnici adecvate de manipulare a siguranței în industria de prelucrare a alimentelor. Unii cred că iradierea devine o acoperire pentru manipularea necorespunzătoare a alimentelor la plante și că încurajează, de asemenea, manipularea nesigură a alimentelor în rândul consumatorilor. Iradierea poate reduce conținutul nutrițional al alimentelor, deoarece distruge sau deteriorează unele vitamine și microflora necesare digestiei și altor funcții. Unii cercetători care se opun iradierii alimentelor cred, de asemenea, că crește substanțele cancerigene și elementele toxice din alimente.
multe țări permit în prezent doar iradierea condimentelor și ierburilor. Cu toate acestea, industria nucleară, care este implicată în producerea izotopilor radioactivi utilizați în iradierea alimentelor, face lobby în multe țări pentru a permite iradierea altor produse alimentare, cum ar fi carnea, cerealele, fructele și legumele.
țările care permit iradierea necesită, în general, fie un logo explicit al etichetei de iradiere, radura, pe ambalaj, fie includerea informațiilor despre alimentele iradiate în lista ingredientelor. 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 obținute din ingrediente iradiate. Aceasta este o problemă, deoarece revocă alegerea consumatorilor cu privire la consumul de 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 cumulată de radiații pe care o primesc este sigură. Astronauții, lucrătorii de la centralele nucleare, echipele de răspuns și decontaminare care lucrează cu materiale periculoase, precum și medicii care lucrează în domeniul medicinei nucleare sunt unii dintre oamenii care trebuie să poarte aceste dozimetre. Dozimetrele pot informa uneori utilizatorul atunci când o anumită doză stabilită a fost depășită, de exemplu cu o alarmă. Această doză totală este adesea măsurată în sieverts. În ciuda regulilor 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 s-au bazat pe măsurătorile reale. Potrivit relatărilor martorilor oculari, în schimb, dozele au fost fabricate pe baza unei estimări a radiațiilor din zona în care a fost repartizată munca pentru ziua respectivă.
