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. Den absorberade strålningsdosen skiljer sig från strålningsexponeringen eftersom den mäter mängden absorberad av en given kropp, inte den totala mängden strålning i miljön.
de två värdena kan vara lika för Högabsorberande material, men detta är ofta inte fallet, eftersom absorptionsförmågan skiljer sig mycket åt för material. Till exempel kommer ett blyark att absorbera gammastrålning lättare än ett aluminiumplåt med samma tjocklek.
enheter för mätning av den absorberade strålningsdosen
en av de vanligaste enheterna för att mäta mängden strålning som absorberas av ett objekt är en grå. En grå representerar mängden strålning som finns när en joule energi absorberas av ett kilo material. En grå representerar en stor mängd strålning, mycket större än en person normalt skulle absorbera. Till exempel är 10 till 20 grå vanligtvis dödlig för människor. Därför används fraktioner av grå, såsom centigray (0,01 grå), milligram (0,001 grå) och så vidare. Rad är en föråldrad enhet proportionell mot grå. En grå är 100 rad, vilket gör en rad lika med en centigray. Även om det är föråldrat kan det fortfarande ses ofta i publikationer.
mängden strålning som en kropp absorberar motsvarar inte alltid den mängd skada som denna strålning kommer att orsaka. Ytterligare enheter, såsom strålningsdosekvivalenter, används för att beskriva strålning som relevant för den skada den kan orsaka.
Strålningsdosekvivalenta enheter
medan strålningsabsorberade dosenheter ofta används i vetenskaplig litteratur kanske allmänheten inte känner till dem. Medierna använder oftare strålningsdosekvivalenta enheter. De används för att bestämma effekten som strålningen har på kroppen som helhet och vävnad i synnerhet. Det gör det lättare att bedöma biologiska skador än med konventionella strålningsabsorberade dosenheter eftersom det tar hänsyn till hur mycket skada olika typer av strålning kan orsaka.
svårighetsgraden av skador som en given typ av joniserande strålning kan orsaka vävnad beräknas med hjälp av det relativa biologiska effektivitetsförhållandet. Värdena skiljer sig när en annan typ av strålning absorberas av kroppen. Om olika kroppsorgan och vävnader påverkas av samma typ av strålning, till exempel beta -, gamma-eller röntgenstrålning, är skadans svårighetsgrad densamma. Annan strålning påverkar olika celler i olika grad. Till exempel är alfapartiklar, när de absorberas (ofta genom intag, eftersom de inte tränger igenom Materia lätt), 20 gånger farligare för levande organismer än beta-eller gammastrålning.
för att beräkna den ekvivalenta strålningsdosen måste man multiplicera den absorberade dosen med den relativa biologiska effektiviteten för de partiklar som orsakar denna strålning. Från ovanstående exempel är denna koefficient 1 för beta -, gamma-och röntgenstrålarna, men 20 — för alfapartiklar. Bananekvivalenta dosenheter och sieverts är exempel på dosekvivalenta enheter.
Sieverts
Sieverts mäter mängden energi som emitteras av strålningen per en given mängd vävnadsmassa. Detta är en av de vanligaste enheterna när man diskuterar de skadliga effekterna av strålning på människor och djur. Till exempel är en generellt dödlig dos för människor cirka 4 sieverts (Sv). En person kan fortfarande räddas om den behandlas snabbt, men en dos på 8 Sv är dödlig. I allmänhet absorberar människor mycket mindre doser av strålning, därför används ofta millisieverts och mikrosieverts. 1 millisievert är 0.001 Sv, och 1 microsievert är 0.000001 Sv.
Bananekvivalent dos
Bananekvivalentdos (BED) enheter används för att mäta mängden strålning som kroppen absorberar efter att ha ätit en banan. En bananekvivalent dos kan också uttryckas i sieverts, den är lika med 0,1 mikrosievert. Bananer används eftersom de innehåller kalium-40, en radioaktiv isotop som naturligt förekommer i vissa livsmedel. Några exempel i sängen inkluderar: en tandröntgen liknar att äta 500 bananer; ett mammogram motsvarar att äta 4000 bananer; och en dödlig dos av strålning är som att äta 80 miljoner bananer.
det diskuteras om att använda bananekvivalenta dosenheter eftersom effekten som strålningen har på kroppen inte är ekvivalent för olika radioaktiva material. Mängden kalium-40 regleras också av kroppen, så när den tas in genom mat, utvisas den sedan för att hålla nivån enhetlig.
effektiv dos
enheterna ovan används för strålning som absorberas enhetligt av vävnaden, vanligtvis i ett lokaliserat område. De hjälper till att bestämma hur mycket strålning som påverkar ett visst organ. För att beräkna effekten på hela kroppen när endast en del av kroppen absorberar strålning används en effektiv strålningsdos. Denna enhet behövs eftersom ökningen av risken för cancer är olika för olika organ, även om mängden absorberad strålning är densamma.
effektiva dosberäkningar redogör för det genom att multiplicera den absorberade strålningen med koefficienten för allvarligheten av strålningens inverkan på varje typ av vävnad eller organ. Vid bestämning av koefficientvärden för olika organ vägde forskare inte bara den totala cancerrisken utan också patientens varaktighet och livskvalitet, när cancer är kontraherad.
en effektiv dos mäts också i sieverts. Det är viktigt att förstå när man läser om strålning uppmätt i sieverts, om källan hänvisar till den effektiva dosen eller strålningsdosekvivalenten. Det är troligt att när sieverts nämns i massmedia i det allmänna sammanhanget att prata om radioaktivitetsrelaterade olyckor och katastrofer, hänvisar källan till strålningsdosekvivalenten. Ofta finns det inte tillräckligt med information om vilka kroppsvävnader som påverkas eller kan påverkas av den radioaktiva föroreningen, därför är det inte möjligt att prata om den effektiva dosen.
effekter av strålning på kroppen
Ibland är det möjligt att uppskatta vilken effekt strålning kommer att ha på kroppen medan man tittar på strålningsabsorption, mätt i grått. Denna enhet stavas ” grå ” både i singular och pluralformer. Grå används vid mätning av strålningen som föreskrivs för lokal behandling av cancer. Mängden strålning i grått gör att man kan förutsäga effekterna av denna behandling på den behandlade regionen och kroppen som helhet. Under strålbehandling är de kumulativa absorptionshastigheterna under behandlingens varaktighet i allmänhet höga i det område som behandlas. Denna strålningsabsorption kan permanent förstöra körtlarna som producerar saliv, svett och annan fukt när dosen överstiger 30 grå (Gy). Resultatet är torr mun och liknande biverkningar. Doser på 45 Gy eller mer förstör hårsäckar och orsakar irreversibel håravfall.
det är viktigt att notera att medan den totala absorptionen av strålning kommer att leda till biologisk skada, är omfattningen av denna skada starkt beroende av hur lång tid, över vilken denna absorption sker. Till exempel är en dos på 1000 rad eller 10 Gy dödlig om den absorberas inom flera timmar, men det kan inte ens orsaka akut strålningssjukdom (ARS) om den sprids över en längre tid.
strålning i flygresor
strålningsnivåerna är högre vid högre höjder eftersom kosmisk strålning orsakar större exponering och absorption än markbunden strålning. Jämfört med 0,06 mikrosieverts per timme på marken ökar den cirka 100 gånger till 6 mikrosieverts per timme vid kryssningshöjder.
den totala årliga exponeringen kan beräknas enligt följande. Enligt informationen på Air Canada-webbplatsen spenderar en kommersiell pilot som är anställd av detta flygbolag cirka 80 timmar per månad eller 960 timmar per år under flygning. Detta ger en total exponering av 5760 mikrosieverts eller 5.76 millisieverts per år. Detta är lite mindre än en CT-skanning i bröstet (skanningen är 7 millisieverts). Det är en tiondel av den högsta tillåtna årliga dosen som strålningsarbetare i USA kan utsättas för.
det är viktigt att notera att informationen ovan är en uppskattning baserad på krysshöjder, men den faktiska exponeringen kan vara annorlunda eftersom den beror på höjden. Individuell exponering beror också på flygbolaget och arbetssäkerhetsbestämmelserna i ursprungsländerna. Ytterligare strålning orsakas av den normala bakgrundsstrålningen som varje besättningsmedlem utsätts för under dagliga aktiviteter som inte är relaterade till arbete. Denna extra strålning är cirka 4 millisieverts per år för människor som bor i Nordamerika.
sådan exponering ökar risken för cancer. Det finns också risker för ofödda barn om en eller båda föräldrarna har utsatts för strålning före befruktningen. Slutligen finns det risker om ett ofött barn bestrålades medan mamman arbetade som besättningsmedlem under graviditeten. Riskerna sträcker sig från barncancer till psykiska och strukturella avvikelser.
strålning i medicin
strålning används inom livsmedelsindustrin och medicin. Dess egenskaper att förstöra DNA är användbara för människor, så länge de appliceras på organismer som bakterier, men inte människor.
förutom lokaliserade cancerbehandlingar som diskuterats ovan används strålning för att döda bakterier och sterilisera olika instrument eftersom det skadar och förstör djurvävnad och DNA-molekyler. Till exempel i medicin används det för att sterilisera instrument och rum. Instrumenten placeras vanligtvis i lufttäta påsar för att säkerställa att de förblir steriliserade tills det är dags att använda dem. För mycket strålning kan bryta ner material som metaller, därför är det viktigt att använda tillräckliga mängder strålning.
strålning i livsmedelsproduktion
strålningens förmåga att förstöra celler och DNA från levande organismer används också för att förorena mat och förhindra att det går dåligt snabbt. Det gör antingen att mikroorganismer inte kan reproducera eller dödar patogener och bakterier som E. coli. Vissa länder har lagstiftning mot bestrålning av vissa eller alla livsmedel, medan andra länder har lagkrav för att alla importerade livsmedel av en viss typ ska bestrålas. I USA krävs till exempel att en rad importerade produkter, särskilt tropisk frukt, bestrålas före import för att förhindra spridning av fruktflugor.
När strålning absorberas av mat saktar det också ner några av de biokemiska reaktionerna i enzymerna. Detta förhindrar förstörelse genom att sakta ner mogningsprocessen och tillväxten av växter. Sådana ingrepp förbereder mat för interkontinentala resor genom att ge den en längre hållbarhetstid.
Process
radioaktiv kobolt-60 isotop används för att behandla livsmedelsprodukter för att döda bakterier. Forskare i området arbetar med att bestämma strålningsnivåer som ger en balans mellan att döda mikroorganismer och bevara den ursprungliga smaken av maten. För närvarande bearbetas de flesta livsmedel med strålning under 10 kilograys (10 000 grå), men denna dos kan variera från 1 till 30 kilograys beroende på produkten.
strålning som används i denna process kan vara den för gammastrålar eller röntgenstrålar, liksom strålning av elektroner. Maten förflyttas vanligtvis genom strålningsanläggningen på ett transportband och kan förpackas. Detta liknar processen för sterilisering av medicinsk utrustning. Olika typer av strålning har ett annat penetrationsområde, så typen av strålning väljs utifrån livsmedelstypen. Till exempel kan bestrålning av hamburgerpatties göras med elektronbestrålning, medan djupare penetration av röntgenstrålning behövs för att bestråla fågelkroppar.
kontrovers
de radioaktiva isotoperna stannar inte inne i själva maten, så detta är inte ett problem i livsmedelsbestrålning. Icke desto mindre är bestrålning av livsmedel ett kontroversiellt ämne eftersom de radioaktiva materialen måste produceras, transporteras säkert till livsmedelsplantorna och hanteras försiktigt. Detta inträffar inte alltid, och ett brett spektrum av olyckor, läckor, funktionsfel och andra problem rapporteras vid olika bestrålningsanläggningar över hela världen.
en annan oro är att bestrålning kommer att leda till en minskning av sanitet och användning av lämpliga säkerhetshanteringstekniker i livsmedelsindustrin. Vissa tror att bestrålning håller på att bli en mörkläggning för olämplig hantering av mat på anläggningarna och att det också uppmuntrar osäker livsmedelshantering bland konsumenterna. Bestrålning kan minska näringsinnehållet i livsmedel eftersom det förstör eller försämrar vissa vitaminer och mikroflora som behövs för matsmältning och andra funktioner. Vissa forskare som motsätter sig livsmedelsbestrålning tror också att det ökar cancerframkallande ämnen och giftiga ämnen i maten.
många länder tillåter för närvarande endast bestrålning av kryddor och örter. Kärnkraftsindustrin, som är involverad i att producera de radioaktiva isotoper som används vid bestrålning av livsmedel, lobbyar i många länder för att tillåta bestrålning av andra livsmedelsprodukter som kött, korn, frukt och grönsaker.
Länder som tillåter bestrålning kräver i allmänhet antingen en uttrycklig bestrålningsetikettlogo, radura, på förpackningen eller att inkludera informationen om bestrålade livsmedel i ingrediensförteckningen. Detta kanske inte gäller produkter som finns i bearbetade livsmedel, och restauranger kanske inte är skyldiga att informera konsumenterna om huruvida de serverar mat gjorda av bestrålade ingredienser eller inte. Detta är ett problem eftersom det återkallar valet från konsumenterna om man ska äta bestrålade produkter. Slutligen är bestrålning av livsmedel kostsamt och det ökar kostnaden för många av de livsmedel som bestrålas.
mätning av strålning
människor som utsätts för strålning på jobbet måste ofta bära speciella enheter, dosimetrar, för att avgöra om den kumulativa strålningsdosen de får är säker. Astronauter, arbetare vid kärnkraftverk, svars-och dekontamineringsteam som arbetar med farliga material samt läkare som arbetar inom kärnmedicin är några av de människor som måste bära dessa dosimetrar. Dosimetrarna kan ibland informera användaren när en viss inställd dos har överskridits, till exempel med ett larm. Denna totala dos mäts ofta i sieverts. Trots de gällande reglerna tillämpar vissa länder inte dem eller har inte gjort det tidigare. Till exempel, under Tjernobyl-saneringsinsatserna tidigt i katastrofen, var doser som registrerades för arbetarna inte baserade på de faktiska mätningarna. Enligt ögonvittnesberättelserna tillverkades istället doserna baserat på en uppskattning av strålningen i det område där man tilldelades arbete för dagen.
