NARAŻENIE POPULACJI
NA PROMIENIOWANIE
JONIZUJĄCE
dr nauk biol. Jolanta Pawlus
NARAŻENIE POPULACJI
NA PROMIENIOWANIE
JONIZUJĄCE
dr nauk biol. Jolanta Pawlus
kosmos,
skorupa ziemska,
cywilizacja
Źródłem promieniowania jądrowego jest
:
PODZIAŁ ŹRÓDEŁ PROMIENIOWANIA
JONIZUJĄCEGO
Naturalne – występujące w przyrodzie
Sztuczne – wytworzone przez człowieka
NATURALNE ŹRÓDŁA
NATURALNE ŹRÓDŁA
PROMIENIOWANIA JONIZUJĄCEGO
PROMIENIOWANIA JONIZUJĄCEGO
Substancje promieniotwórcze zawarte
w skorupie ziemskiej (uran, rad, tor)
Promieniowanie kosmiczne
Substancje promieniotwórcze znajdujące się w
naszym organizmie i innych organizmach żywych,
głównie potas-40
Na całej kuli ziemskiej mamy do czynienia z działaniem promieniowania
jonizującego pochodzącego ze źródeł naturalnych i nazwanego NATURALNYM
TŁEM PROMIENIOWANIA.
Pochodzi głównie, od radionuklidów szeregów
promieniotwórczych powstałych z rozpadu
uranu – 238 i toru – 232 oraz od potasu – 40,
rubidu – 87.
Wszystkie one dzięki swej długowieczności
pozostały na Ziemi dnia dzisiejszego.
Ziemskie promieniowanie
Istotny jest tu rozkład tych radionuklidów w górnych warstwach
skorupy ziemskiej, zależy od składu geologicznego i historii tej
warstwy.
Przeciętna zawartość każdego z radionuklidów szeregu
uranowego i torowego w glebach wynosi 40Bq/kg. Radionuklidy
naturalne znajdują się również w materiałach używanych do
budowy domów (w niskich stężeniach w betonie, w nieco
wyższych w cegłach i pustakach).
Ziemskie promieniowanie
Promieniowanie kosmiczne
Pierwotne promieniowanie kosmiczne to w głównej mierze
wysokoenergetyczne protony (około 90%), cząstki
α
(około 9%), w
niewielkiej ilości ciężkie jądra, kwanty
γ
oraz neutrina. Cząstki
promieniowania kosmicznego niosą olbrzymie energie rzędu
tysięcy GeV.
Promieniowanie
to
dociera
do
nas
z
obszarów
międzygalaktycznych i jest produkowane w procesach
termojądrowych odbywających się wewnątrz gwiazd. Pierwotne
promieniowanie kosmiczne oddziałuje z atmosferą tworząc
promieniowanie wtórne. Powstają wówczas protony, deuterony,
cząstki
α
, neutrony, mezony, elektrony, kwanty γ oraz izotopy
promieniotwórcze np. H-3, Be-7,Be-10, C-14, Na-22, P-32, S-33
Promieniowanie kosmiczne
Natężenie promieniowania kosmicznego zależy między
innymi od aktywności Słońca, wysokości nad poziomem
morza oraz położenia geograficznego.
Jest ono znacznie wyższe w okolicach podbiegunowych
niż na równiku.
Promieniowanie kosmiczne
Znacznie większe dawki otrzymują ludzie mieszkający
na na dużych wysokościach – przeciętnie 40% wyższe na
każde 1000 m wysokości, a także ci , którzy zamieszkują
obszary o specyficznej budowie geologicznej np. tereny
skaliste o pochodzeniu wulkanicznym.
Dla przykładu przebywając na Kasprowym Wierchu,
otrzymujemy dawkę ok. 2,4 raza większą niż na plaży w
Juracie.
Dawki otrzymywane przez przeciętnego
człowieka w dzisiejszej dobie cywilizacji
Natężenie promieniowania kosmicznego rzeczywiście wzrasta
silnie wraz ze wzrostem wysokości nad poziomem morza.
Stąd też pasażerowie samolotów, a zwłaszcza kosmonauci,
narażeni są na promieniowanie kosmiczne w znacznie
większym stopniu, mogą to być dawki nawet 30 razy większe
od dawki średniej.
Dawki otrzymywane przez przeciętnego
człowieka w dzisiejszej dobie cywilizacji
Pasażer w czasie lotu nad Atlantykiem, np. z Paryża do
Nowego Jorku na wysokości 11 km, trwającego 7,4h,
otrzymuje równoważnika dawki ok. 16
µ
Sv, a lecąc
samolotem naddźwiękowym 12
µ
Sv (leci na wysokości 19
km, ale tylko 2,6 h)
Dawka pochodząca od promieniowania kosmicznego rośnie wraz z
wysokością nad poziomem morza. Na poziomie morza wynosi 0,2-0,5
mSv na rok, na wysokości 3 km już około 1,2 mSv, a powyżej 9 km
ponad 10mSv.
mSv
km
W Polsce roczne dawki promieniowania, zarejestrowane w
ciagu dotychczasowych badań, wynosiły na wolnym
powietrzu 0,13 – 0,8 mSv, a wewnątrz domów – 0,4 – 1,3
mSv. Górne granice dawek zaobserwowano na terenach
województw jeleniogórskiego i wałbrzyskiego. .
Niektóre współczesne działania gospodarcze powodują
zaburzenia w naturalnym rozkładzie radionuklidów.
Najpoważniejszym z nich jest wydobycie i spalenie
węgla, i w mniejszym stopniu produkcja i stosowanie
nawozów fosforowych oraz wykorzystywanie energii
geotermicznej.
Naturalne źródła cywilizacyjne
Węgiel, jak wszystkie materiały ziemskie, zawiera ślady
radionuklidów. Spalanie go w Polsce w ogromnych ilościach w
elektrowniach, ciepłowniach i paleniskach domowych zagęszcza
stężenie radionuklidów w popiołach paleniskowych wprowadza do
otoczenia człowieka te radionuklidy, które od setek milionów lat były
skryte głęboko w ziemi. .
Odpady w postaci popiołu są usuwane na hałdy, lecz część ich
uwalniana do atmosfery. Tych ostatnich jest tym więcej, im gorsze są
filtry i instalacje odpylające w elektrowniach i tak jest właśnie w
Polsce dawki od popiołów lotnych w okolicach dużych elektrowni
węglowych ocenia się na 0,1 mSv rocznie (jest to 4% przyczyn dawek
naturalnych).
Naturalne źródła cywilizacyjne
SZTUCZNE ŹRÓDŁA PROMIENIOWANIA
JONIZUJĄCEGO
Źródła używane w medycynie (radiologia, medycyna
nuklearna, radioterapia)
Opad promieniotwórczy – opad na ziemię substancji
promieniotwórczych powstałych w wyniku próbnych
wybuchów jądrowych oraz podczas normalnej pracy
elektrowni jądrowych
Odpady promieniotwórcze
Niektóre przedmioty codziennego użytku, np. zegarki
świecące i odbiorniki telewizyjne (promieniowanie
hamowania)
Zastosowanie izotopów promieniotwórczych w przemyśle
i gospodarce
Źródłem poważnej części dawek dla ogółu ludzi są aparaty
służące do medycznej diagnostyki (częściowo również w terapii)
oraz stosowane w coraz większym stopniu radioizotopy.
Powszechnie znane aparaty rentgenowskie odgrywają tu
pierwszoplanową rolę. Obecnie techniki rtg, służące do
uzyskiwania wszechstronnej informacji o wnętrzu ciała pacjenta,
stają się coraz bardziej wyrafinowane (tomografia komputerowa).
Ekspozycje medyczne
W Polsce wykonuje się obecnie rocznie ponad 600
radiologicznych badań na 1000 mieszkańców. Są to głównie
małoobrazowe zdjęcia klatki piersiowej (38%), zdjęcia klatki
piersiowej (20%) oraz zdjęcia zatok i czaszki (9%).
Największe efektywne równoważniki dawek otrzymuje pacjent w
czasie urografii (18 mSv) i w czasie tomografii klatki piersiowej
wartości uśrednione, gdyż zarówno w Polsce, jak i innych krajach
odnotowano znaczne różnice miedzy ośrodkami lekarskimi,
wynikające zarówno ze stanu technicznego aparatury, jak i ze
staranności i stopnia wyszkolenia personelu.
Ocenia się, że przeciętny człowiek otrzymuje w wyniku różnych
badań rentgenowskich rocznie 0,4 mSv.
Ekspozycje medyczne
NAJCZĘŚCIEJ STOSOWANE IZOTOPY PROMIENIOTWÓRCZE
PIERWIASTEK
IZOTOP
WYKORZYSTANE
PROMIENIOWANIE
T1/2
ZASTOSOWANIE
kobat
Co-60
γ
5.3 lat
bomba kobaltowa,
radiografia przemysłowa
rad
Ra-226
γ
1600 lat
aplikatory radowe
cez
Cs-137
γ
30 lat
bomba cezowa, radiografia
przemysłowa
jod
I-131
γ
8 dni
badanie tarczycy
iryd
Ir-192
γ
73.8 lat
radiografia przemysłowa
tal
Tl-204
β
3.8 lat
pomiary grubości
wodór
H-3
β
12.3 lat
farby świecące
pluton
Pu-238
Pu-239
α
α
87.7 lat
24000 lat
czujniki dymu, stymulator
serca
czujniki dymu
ameryk
Am-241
α
432.7 lat
czujniki dymu
technet
Tc-99
γ
6 godzin
medycyna nuklearna
Źródła naturalne
Źródła sztuczne
Dawki pochodzące od produktów
konsumpcyjnych w USA w 1987 roku.
Składniki
uśrednionej
dawki w mSv/rok
otrzymywanej
przez mieszkańca
Polski
Szacowana roczna dawka od naturalnych źródeł
promieniowania wynosi w Polsce 2,7 mSv
(największy udział w tej dawce ma radon w
powietrzu).
Roczna średnia dawka od źródeł sztucznych jest
szacowana w Polsce na 0,9 mSv (praktycznie
całość tej dawki pochodzi od diagnostycznych
badań radiologicznych).
NAPROMIENIOWANIE ZEWNETRZNE
I WEWNETRZNE
Przy rozpatrywaniu narażenia na promieniowanie rozróżnia się
dwie składowe:
Skutek biologiczny obu składowych jest prawie taki sam,
natomiast sposoby ochrony zupełnie odmienne.
Napromienienie zewnętrzne
Z napromieniowaniem zewnętrznym mamy do
czynienia wtedy gdy źródło promieniowania
znajduje się na zewnątrz organizmu.
Przykładem takich źródeł są:
• aparat rentgenowski,
• defektoskop izotopowy,
• telewizor
Napromienienie wewnętrzne
Napromieniowaniem wewnętrznym nazywamy napromieniowanie
od źródeł znajdujących się wewnątrz organizmu.
Taki stan narażenia wewnętrznego możemy nazwać rzeczywistym.
W odróżnieniu od narażenia potencjalnego, kiedy substancja
promieniotwórcza znajduje się jeszcze na zewnątrz organizmu
człowieka i jest rozproszona w jego otoczeniu, np. powietrzu,
wodzie, żywności itp.
Napromienienie wewnętrzne
Wyróżnia się następujące drogi wchłonięcia substancji
promieniotwórczych prowadzące do napromieniowania
wewnętrznego:
Napromieniowane wewnętrzne
Spowodowane jest głównie wdychaniem radionuklidów
wraz z powietrzem, a w mniejszym stopniu spożywaniem
pokarmów. Największe dawki pochodzące od spożywanych
pokarmów, wynoszące rocznie około 0,23 mSv, pochodzą
od potasu – 40 (izotopu ważnego życiowo pierwiastka).
.
Największe skażenie wewnętrzne powoduje powszechnie
obecny w powietrzu radon.
Najwyższe dawki promieniowania organizmy ludzkie
otrzymują poprzez wdychanie radonu. Jest on gazem
szlachetnym, mało aktywnym chemicznie. Powstaje pod
powierzchnią ziemi z rozpadu radu. Znajduje się w powietrzu,
a szczególnie gromadzi się w niewietrzonych pomieszczeniach
zamkniętych, a w mieszkaniach jest go dużo również z powodu
jego zawartości w materiałach budowlanych.
Sam radon nie jest zbyt groźny, natomiast jego pochodne,
metale ciężkie będące produktami jego rozpadu, osadzają się w
płucach i emitują wyjątkowo szkodliwe, jeśli znajduje się
wewnątrz organizmu- promieniowanie α.
Radon
Położenie nie jest jedynym źródłem radonu w budynku. Są nimi
również materiały budowlane, woda i gaz ziemny. Materiały,
takie jak drewno, beton, dostarczają stosunkowo niewiele
radonu. Nieco więcej radonu wydobywa się z pustaków
płytowo-żużliwych, a jeszcze więcej z granitu i niektórych
innych skał wulkanicznych. W wielu krajach stwierdzono, że
pewne materiały, takie jak np. łupki lub odpady rud uranowych,
są przyczyną wysokich stężeń radonu, dlatego albo zakazano ich
używania, albo zalecono, aby ich nie stosować. W Polsce nie
znaleziono dotychczas takich materiałów, co do których
należałoby stosować ostre restrykcje.
Statystyczny człowiek otrzymuje w wyniku wchłaniania
radonu rocznie ok. 1.5 mSv.
W porównaniu z dawką średnią od wszystkich źródeł 3.6
mSv, widać, jak dużą jego część stanowią produkty rozpadu
radonu. Szczególnie narażeni na jego wchłanianie są górnicy
pracujący w kopalniach oraz osoby palące papierosy.
Promieniowanie naturalne z innych
źródeł
Niektóre grupy ludzi są narażone na większe promieniowanie
naturalne wewnętrzne, np. z przyczyn kulinarnych. Do takich grup
należą mieszkańcy dalekiej północy, spożywający mięso reniferów.
Porosty, stanowiące znaczna część pożywienia tych zwierząt,
gromadzą promieniotwórczy polon-
210
Po . W zachodniej Austalii
ludzie odżywiający się mięsem owiec i kangurów otrzymują
dodatkowe dawki promieniowania emitowanego przez ołów
210
Pb,
ponieważ zwierzęta te pasą się na terenach bogatych w uran.
Oszacowano, że przeciętny mieszkaniec Ziemi otrzymuje ze
źródeł zewnętrzych 0,7 mSv/rok, a ze źródeł wewnętrznych 1,3
mSv/rok.
Podstawowe czynniki wpływające na
biologiczny skutek napromienienia
wielkość dawki promieniowania jonizującego
rodzaj promieniowania i jego energia
warunki napromienienia (szybkość dawkowania i masa
napromienionego obiektu)
wrażliwość na promieniowanie
Główne zasady ochrony przed
promieniowaniem
jeśli musimy poddać się działaniu promieniowania, to dawki
powinny być tak małe, jak jest to w rozsądny sposób osiągalne
nie dotykamy preparatów promieniotwórczych - oznaczonych
czerwoną "koniczynką" na żółtym tle,
trzymać się jak najdalej od źródeł promieniowania i przebywać
w ich pobliżu jak najkrócej
jeżeli jest to możliwe stosować za każdym razem osłony.
Zasada ALARA
As Low As Reasonably Achievable =
tak mało,
jak to jest rozsądnie osiągalne
, a więc należy tak
organizować pracę ze źródłami promieniowania,
by ludzie otrzymywali jak najmniejsze dawki.