Wybrane problemy ekologii związane z

postępem technicznym i cywilizacyjnym

Ochrona podstawowych elementów środowiska wpływa w sposób za­sadniczy na jego zasobność i jakość. Sprzyja zachowaniu równowagi biologicznej, która warunkuje rozwój świata roślinnego i zwierzęcego. Na całokształt walorów środowiskowych mają wpływ zjawiska powsta­jące w związku z działalnością człowieka, często niezależnie od jego woli. Są to odpady, hałas i wibracje, promieniowanie, a także naturalne siły przyrody (powodzie, susze, sztormy, huragany, pożary itp.). Ujemny i szkodliwy wpływ tych zjawisk na środowisko jest wynikiem głównie działalności przemysłowej, rozwoju transportu, infrastruktury technicz­nej lub innych zdarzeń spowodowanych przez człowieka lub naturalne siły przyrody.

1. ODPADY

Zgodnie ze stosowaną klasyfikacją dla celów planowania i sprawo­zdawczości przez odpady należy rozumieć powstające w procesach wy­dobywczych, produkcyjnych, hodowlanych, działalności usługowej oraz konsumpcji stałe i ciekłe substancje oraz przedmioty poużytkowe nie­przydatne bez dodatkowych zabiegów technologicznych do wykorzysta­nia gospodarczego; szkodliwe lub uciążliwe dla środowiska przyrodni­czego. Nie są natomiast traktowane jako odpady kopaliny towarzyszące i nadkład w górnictwie odkrywkowym, ścieki (z wyjątkiem osadów) oraz pyły emitowane do powietrza atmosferycznego. Uogólniając — odpady są to stałe i ciekłe substancje oraz produkty bezużyteczne w pierwotnym procesie produkcji lub konsumpcji, przez które zostały wytworzone.

Ze względu na pochodzenie odpady dzielą się na dwie zasadnicze grupy:

- odpady przemysłowe,

- odpady komunalne (nazywane powszechnie odpadkami).

Szkodliwość lub uciążliwość odpadów dla środowiska, a przede wszy­stkim dla człowieka, rozpoczyna się już z chwilą ich powstawania i na­sila się równolegle z powiększaniem ich masy. Jest to problem złożony, przede wszystkim z uwagi na różnorodność występujących procesów technologicznych produkcji, decydujących o ilości, rodzaju i właściwo­ściach odpadów. Różny jest zatem stopień ich szkodliwości i uciążliwości w odniesieniu do poszczególnych elementów środowiska, takich jak po­wietrze, woda czy gleba.

Składowanie, przeróbka i unieszkodliwianie odpadów przemysłowych i komunalnych wywołuje wiele negatywnych zjawisk w środowisku przyrodniczym. Praktyczna działalność w zakresie gospodarki odpadami sprowadzała się przez wiele lat do ich gromadzenia i składowania na gruntach niższych klas lub w zagłębieniach. Rosnące ciągle w swej masie i objętości składowiska i wysypiska odpadów są poważnym zagrożeniem środowiska wyrażającym się w zanieczyszczeniu gleb, wód powierzch­niowych i podziemnych oraz powietrza atmosferycznego, a także w obni­żaniu walorów krajobrazowych.

Istotną ujemną cechą wpływu odpadów na środowisko jest ich szko­dliwość biologiczna. Odpady, a w szczególności miejskie, są mieszaniną różnych materiałów w mniejszym lub większym stopniu zakażonych mikroorganizmami chorobotwórczymi. Szereg odpadów przez swoją tok­syczność lub możliwość wywoływania epidemii stanowi poważne zagro­żenie dla zdrowia ludzkiego. Pojawienie się w dużych ilościach odpadów pochodzących z produkcji przemysłu chemicznego jest szczególnie szko­dliwe dla środowiska przyrodniczego, zawierają one bowiem szereg trud­nych do wyrugowania substancji silnie toksycznych.

Największe szkody w środowisku powoduje działanie metali ciężkich. Dostają się one do gleb i wód z odpadów, z nawozów sztucznych, wypro­dukowanych z odpadów oraz zanieczyszczeń przenoszonych przez powie­trze atmosferyczne. Gleba jest naturalnym odbiornikiem różnych zanie­czyszczeń, śmieci i odpadów, lecz jej chłonność ma swoje granice. Prze­kroczenie tych granic powoduje wiązany łańcuch szkód w życiu roślin, zwierząt, a pośrednio i człowieka, przy czym zasięg działania niektórych toksycznych pierwiastków (ołów, kadm, rtęć, arsen itp.) jest bardzo szeroki. W rejonach niektórych zakładów przemysłowych dochodzi do

nadmiernej kumulacji w roślinach metali ciężkich i fluoru, które z po­żywieniem dostają się do organizmów zwierząt, następnie i ludzi.

Z przytoczonych wyrywkowo przykładów zagrożenia środowiska przez odpady wynika, że hałdy, wysypiska i wylewiska odpadów prze­mysłowych stanowią duża uciążliwość dla otoczenia.

Obok szkodliwości dla zdrowia, chaotycznie usypywane i nieforemne hałdy i zwałowiska wywierają destruktywny wpływ na ład i harmonię krajobrazu. Znane są przypadki obsuwania się hałd i przerywania wa­łów otaczających wylewiska odpadów płynnych i mulistych. Z tych też powodów, zagadnienie składowania i przechowywania odpadów produk­cyjnych musi być traktowane ze szczególną uwagą i troską.

Głównym instrumentem polityki Państwa w kierunku zmniejszenia ilości wytwarzanych odpadów jest upowszechnianie bezodpadowych lub mało odpadowych metod technologii produkcji oraz wszechstronne go­spodarcze wykorzystanie odpadów poprodukcyjnych. Gospodarcze wykorzystanie odpadów przynieść może olbrzymie ko­rzyści. Kryją się w tym:

— surowce wtórne: metale żelazne i kolorowe, makulatura, szkło, kopaliny towarzyszące, kruszywa, itp.

— środki do nawożenia w rolnictwie jak np. komposty z odpadów miejskich, nawozy mineralne,

— surowce do produkcji półfabrykatów z żużli i popiołów lotnych z odpadów przemysłu drzewnego, ceramicznego, gumowego, tworzyw sztucznych itp.,

— materiał do budowy dróg i rekultywacji terenów: odpady prze­róbcze kruszyw, żużle hutnicze, pyły lotne, odpady pogórnicze, komu­nalne itp.

2. HAŁAS l WIBRACJA

Występujące na pewnym obszarze dźwięki określa się pojęciem „ha­łas środowiskowy". Jeżeli dźwięki te są wynikiem pracy urządzeń do­mowych codziennego użytku, mamy wówczas do czynienia z „hałasem pomieszczeniowym". Szkodliwość, uciążliwość i dokuczliwość hałasu za­leży od jego cech fizycznych oraz od subiektywnych wrażliwości od­biorcy — człowieka.

Z cech fizycznych największą uwagę przywiązuje się do poziomu hałasu, tj. do skorygowanego poziomu ciśnienia akustycz­nego.

Najczęściej spotykaną w praktyce jednostką miary poziomu hałasu jest decybel. Jeżeli hałas przekracza 30 dB, to poziom takiego hałasu zaliczany jest do dokuczliwego, jeżeli prze­kracza 60dB, to mamy do czynienia z hałasem uciążliwym, a przy wartości powyżej 90dB hałas staje się szkodliwym. Podział ten jest bardzo uprosz­czony, gdyż szkodliwość, uciążliwość i dokuczliwość zależą w dużej mie­rze od pozostałych cech fizycznych hałasu.

Na przykład często występujący hałas o poziomie 80 dB będzie bardziej szkodliwy niż krótkotrwający hałas o poziomie 100 dB czy też więcej.

Najpoważniejszymi źródłami hałasu środowiskowego są środki komu­nikacji i transportu - hałas ruchu drogowego, kolejowego i lotniczego. Rozprzestrzenia się on na znacznych obszarach. Hałas o mniejszej skali obszarowej występuje głównie na terenie osiedli i w otoczeniu z poje­dynczymi punktowymi źródłami wytwarzania hałasu, niekiedy bardzo szkodliwymi dla bliskiego otoczenia.

Konieczność ograniczenia poziomu hałasu, w szczególności w dużych miastach, jego szkodliwość dla zdrowia ludzkiego została wykazana w wielu badaniach medycznych.

Zmniejszenie emisji hałasu wytwarzanego przez różne źródła będzie możliwe wówczas, gdy parametry akustyczne maszyn, pojazdów i urzą­dzeń technicznych zostaną uznane za równoważne z takimi parametrami jak sprawność, wydajność, szybkość itp., a projektant i producent zo­staną zobowiązani do dbania, aby emisja hałasu przez konstruowane maszyny i urządzenia nie pogarszała „klimatu akustycznego" środowiska (przez klimat akustyczny należy rozumieć zespół zjawisk akustycznych na danym obszarze, niezależnie od źródeł je wywołujących).

Polepszenie sytuacji w tym zakresie może nastąpić w wyniku:

— odpowiednich technologii produkcji — tzw. technologii niehałaśliwych (np. zamiast stosowania pił tarczowych — cięcie metalu lase­rem),

— hermetyzację produkcji — procesy produkcji o wysokiej emisji hałasu winny być hermetyzowane w dźwiękoszczelnych obudowach za­opatrywanych w tłumniki akustyczne,

— przyjęcie rozsądnego kompromisu między projektowanymi para­metrami użytkowymi środków transportu (samolotów, pojazdów, maszyn i urządzeń), a ich hałaśliwością.

— uwzględnienie w planowaniu przestrzennym miast i osiedli wy­magań akustycznych, mające na celu ograniczenia emisji hałasu do śro­dowiska chronionego (odpowiednie usytuowanie miast i osiedli w sto­sunku do istniejących lub mających się budować zakładów przemysło­wych),

— rezerwowanie terenów na strefy ochronne i zagospodarowanie ich w sposób utrudniający emisję hałasu na tych terenach; dotyczy to tere­nów położonych wokół głównych źródeł emisji,

— stosowanie metod strefowania terenów według stopnia hałaśliwo­ści obiektów usytuowanych na tych terenach,

— wprowadzanie obudowy lub ekranowania źródeł hałasu, przewi­dywanych na projektowanym terenie.

Praktyczne ograniczenie emisji hałasu z tzw. źródeł powierzchnio­wych jest możliwe w drodze:

1) prawidłowej lokalizacji powierzchniowych źródeł hałasu w sto­sunku do terenów chronionych,

2) wprowadzanie stref ochronnych i izolacyjnych,

3) odpowiedniego usytuowania budynków mieszkalnych w stosunku do zewnętrznych źródeł hałasu,

4) odpowiedniego rozmieszczenia budynków w celu zapewnienia ekranowania źródeł hałasu w stosunku do otoczenia,

5) izolowania tras ekranami naturalnymi (wały ziemne, pasy zie­leni),

6) prowadzenia tras komunikacyjnych w wykopach,

7) budowy specjalnych nawierzchni jezdni, torów kolejowych i tramwajowych,

— i tym podobnych działań.

Dopuszczalny poziom hałasów i drgań (wibracji) wewnątrz pomiesz­czeń i w terenie określony został przez dwie normy techniczne:

— norma w zakresie hałasu PN-70/B-02151. - obejmująca akustykę budowlaną, ochronę przeciwdźwiękową pomieszczeń.

— norma w zakresie drgań (wibracji) PN-70/B-02170. - obejmująca ocenę szkodliwości wpływu drgań (wibracji) i wstrząsów w budynkach.

Ze względu na brak analogicznych normatywów dla terenu otwar­tego, podane normy stanowią podstawę do ustalania w konkretnych przypadkach kryteriów oceny akustycznej terenu przeznaczonego pod zabudowę.

W normie pierwszej - PN-70/B-02151 - określony jest dopuszczalny poziom hałasu w dB przenikający do wnętrz mieszkalnych i wnętrz budynków uży­teczności publicznej od wszystkich źródeł usytuowanych na zewnątrz pomieszczenia z 8-miu najgłośniejszych godzin w ciągu doby (8°°—22°°), jak również dopuszczalne poziomy hałasów przenikających do pomiesz­czeń od instalacji w budynku. Normę tę stosuje się odpowiednio do okre­ślania dopuszczalnego hałasu na terenie otwartym.

W odniesieniu do terenów objętych działaniem hałasów lotniczych podjęte zostały specjalne postanowienia ustalone przez Międzyresortową Komisję powołaną przez Prezesa Rady Ministrów

3. PROMIENIOWANIE

a) Ogólna charakterystyka promieniowania

O szkodliwym działaniu promieniowania na organizmy żywe mówi­my głównie jako o skutku wprowadzenia do środowiska dodatkowych źródeł emitujących promieniowanie (szczególnie jonizujące) ponad po­ziom tła naturalnego.

Syntetyczne, a jednocześnie wyczerpujące przedstawienie wiedzy o zjawiskach różnego rodzaju promieniowania (promieniowanie pier­wiastków radioaktywnych i ich izotopów, promieniowanie elektroma­gnetyczne, kosmiczne itd.) jest praktycznie trudne do osiągnięcia. Te­matyka promieniowania wchodzi w zakres szeregu dyscyplin nauko­wych, z których żadna nie obejmuje wszystkich rodzajów i aspektów środowiskowych omawianego zjawiska. Wyrazem takiego rozproszenia jest cząstkowy charakter istniejącej obszernej literatury omawiającej wpływ promieniowania na przebieg procesów życiowych biosfery. Licz­ne badania i obserwacje przeprowadzone w ostatnich dziesięcioleciach dostarczyły wiele danych m. in. o mechanizmach działania różnego ro­dzaju promieniowania na zdrowie człowieka i o jego konsekwencjach genetycznych oraz wpływie na rozwój świata zwierzęcego i roślinnego. Ze środowiskowego punktu widzenia, głównie ze wzglądu na zdro­wie człowieka, uwaga zostanie przede wszystkim zwrócona na te pro­mieniowania, które wyzwalane są przez izotopy radioaktywne w pro­cesach naturalnego ich rozpadu, w czasie gwałtownych emisji promie­niowania (próby eksplozji nuklearnych), badań doświadczalnych, prze­mysłowych zastosowań oraz pochodzące od materiałów i elementów bu­dowlanych.

Są to promieniowania, które jonizują napromieniane środowisko.

Zwrócona zostanie też uwaga na niektóre zjawiska występujące w środowisku przyrodniczym przy emisji promieniowania niejonizującego, szczególnie na pola elektromagnetyczne wielkiej częstotliwości oraz pola elektromagnetyczne linii przesyłu wysokiego napięcia.

b) Podstawowe pojęcia i rodzaje promieniowania jonizującego

Ogólnie promieniowanie można podzielić na dwie kategorie: promie­niowanie korpuskularne (cząstkowe) w postaci strumieni cząstek mają­cych określoną masę i energię, powstające przy rozpadzie jąder atomów oraz promieniowanie elektromagnetyczne, w postaci strumieni kwantów energii (fotonów nie mających masy spoczynkowej) generowanych przy zmianie energii kinetycznej cząstek materialnych zawierających ładunek elektryczny.

Przy rozpadzie promieniotwórczym, obok promieniowania korpuskularnego (cząstkowego) emitowane jest promieniowanie elektro­magnetyczne — nazywane też promieniowaniem gamma (kwanty γ maja najwyższą energię ze wszystkich rodzajów promieniowań elektromagne­tycznych).

W widmie różnorodnych promieniowań elektromagnetycznych z promieniowaniem γ bezpośrednio sąsiaduje promieniowanie X wytwa­rzane np. przez aparaty rentgenowskie w procesie hamowania elektro­nów rozpędzanych pod działaniem wysokiego napięcia elektrycznego.

Różnica między nimi polega na źródle powstawania — promieniowanie γ emitowane jest przez jądra atomów, natomiast X powstaje albo poprzez hamowanie szybkich elektronów, krążących wokół jąder atomów, albo w wyniku przeskoku elektronów między orbitami — z orbit o większej energii do orbit o mniejszej energii.

Promieniowanie korpuskularne i promienio­wanie elektromagnetyczne ( γ i X) jest zdolne podczas przenikania przez dane środowisko materialne odrywać elektrony od atomów środowiska tworząc jony, czyli jonizować napromieniane środowisko, stąd przy­jęto go nazywać promieniowaniem jonizującym.

Największe zdolności jonizujące wykazuje promieniowanie α, znacznie mniejsze β, a następnie γ i X.

Działanie promieniowania jonizującego polega na tym, że posiada ono energię setki tysięcy razy przewyższającą energię wiązań chemicz­nych w poszczególnych napromienianych cząstkach i atomach, wskutek tego pojedyncze cząstki lub kwanty promieniowania powodują zmiany setek tysięcy cząstek substancji, która znajduje się pod działaniem pro­mieniowania.

Właściwość pierwiastków chemicznych polegająca na rozpadzie jąder atomów, przy którym powstaje promieniowanie korpuskularne nazywa się promieniotwórczością. Promieniotwórczość może być cechą pierwiast­ka występującego w przyrodzie w sposób naturalny i wówczas nazywana jest promieniotwórczością naturalną. Może być ona też cechą nadaną ato­mowi w wyniku sztucznego naruszenia równowagi jego jądra i wówczas nazywana jest promieniotwórczością sztuczną.

Zachodzące w napromienianej substancji zmiany zależą od szeregu czynników, m. in. od natężenia promieniowania

Promieniowanie α jako promieniowanie korpuskularne (korpuskułami są tutaj jądra helu) rozchodzi się z prędkością 10000 - 20 000 km/sek. Zasięg tego promieniowania jest jednak niewielki. Nie przenika on np. przez warstwę glinu, o grubości 0,05 mm, a w powietrzu przy normalnym ciśnieniu zasięg promieni α wynosi 3—8 cm od źródła jego emisji — zależy od pierwiastka będącego źródłem tego promienio­wania. Ponieważ cząstki α oddają znaczną energię na krótkiej drodze, tworzą więc w ośrodku, na który działają, znaczne zagęszczenie jonów. Silnie jonizują np. powietrze — przyłączając brakujące elektrony z oto­czenia, przez co zobojętniają się tworząc atomy helu. Do ważniejszych izotopów alfa promieniotwórczych zaliczyć można: po­lon, rad, radiator, pluton

Z wymienionych izotopów pluton wytwarzany jest w reaktorach jądrowych, natomiast rad, radiator i uran są pochodzenia naturalnego. Z kolei polon można wyodrębnić zarówno z materiałów naturalnych jak wytworzyć przez napromieniowanie bizmutu strumieniem neutronów.

Promieniowanie β jako promieniowanie korpuskularne (korpuskułami są elektrony, negatrony, pozytrony), wybiegające z jąder atomów pier­wiastków radioaktywnych, ma prędkość 0,999 szybkości światła. Cząstki β przechodząc przez materię tracą swą energie w zderzeniach z elektro­nami i jądrami atomów, zmieniają też w wyniku zderzenia swój kieru­nek. Z uwagi na to, że energia cząstek β jest mniejsza niż α, jonizacja środowiska napromienianego cząstkami β jest mniejsza niż w przypadku promieniowania α. Zasięg cząstek β w powietrzu wynosi ok. kilku metrów. Mogą one przenikać przez płytki metalowe grubości kilku milimetrów.

Do ważniejszych źródeł promieniowania β zaliczyć można następujące izotopy promieniotwórcze: węgiel, fosfor, wapń, stront, itr, tal

Ponadto promienie β emitowane są przez wiele innych izotopów jak np. cez, tryt, cynk, jod.

Promieniowanie γ w odróżnieniu od α i β mogą przechodzić przez płytki metalowe o grubości kilku cm. Do ważniejszych pierwiastków będących źródłem promieniowania γ można zaliczyć: sód, żelazo , kobalt, cynk, srebro, europ, rad i inne.

Promieniowanie γ charakteryzuje się dużym zasięgiem rozprzestrze­niania się. Pochłanianie (zatrzymywanie) kwantów przez napromienianą materię jest niewielkie. Promienie γ mają wysoką energię i dużą pręd­kość docierania do obiektu napromienianego. Wymienione cechy prede­stynują promieniowanie γ do różnych zastosowań praktycznych, choć jego aktywność jonizacyjna jest mniejsza od promieniowania α czy też β. Promieniowanie to jest też nazywane prze­nikliwym. Promienie γ mogą przechodzić przez różne ośrodki materialne. Z łatwością docierają do organizmów żywych, pomimo oddalenia źródeł promieniowania i oddzielenia stosunkowo grubymi warstwami powietrza. Podobne właściwości wykazuje promieniowanie X, którego źródłem są głównie aparaty rentgenowskie.

c) Gwałtowna emisja promieniowania jonizującego

Najbardziej niebezpieczne dla środowiska, z uwagi na intensywność i zasięg są skażenia promieniotwórcze pochodzące m. in. z doświadczal­nych eksplozji nuklearnych oraz awarii, które powstać mogą w zakładach i energetyki jądrowej. Rozproszone do środowiska substancje promieniotwórcze przenikać mogą do wszystkich naturalnych ekosystemów globu ziemskiego, a różnorodne radionuklidy stać się mogą nowym składnikiem biosfery ziemskiej, naruszając wytworzony od wieków stan równowagi promieniotwórczej.

Zostało stwierdzone, że podczas dotychczasowych eksplozji nuklear­nych emitowanych było ok. 200 różnych nuklidów, przemieszczających się przez wiele miesięcy na znacznych obszarach w postaci radioaktywnej chmury pyłowej. Zostało zbadane też, że przeciętny skład radioaktyw­nego opadu docierającego nad Polskę zbliżony był do składu chmury promieniotwórczej, o właściwościach jakie ona posiada po 120 dniach w miejscu wybuchu. Głównymi składnikami tej chmury są: stront, cez, jod, promet, itr, cyrkon, ruten i inne.

Mimo zaprzestania od 1963 roku doświadczalnych wybuchów nukle­arnych w atmosferze ludzkość stoi nadal przed ewentualnością użycia nagromadzonych zapasów broni atomowej i totalnego zniszczenia środo­wiska przyrodniczego. Ponadto istnieje stale niebezpieczeństwo skażeń środowiska, które mogą powstać w wyniku wypadków radiacyjnych i awarii w zakładach przemysłu jądrowego.

d) Radioaktywność materiałów budowlanych

Oprócz wymienionych wyżej źródeł promieniowania i narażania organizmu ludzkiego na jego działanie, głównie jonizujące, należy podkreślić, że człowiek narażony jest na dodatkowe dawki promieniowania od prefabrykowanych elementów budowlanych, do wytworzenia których użyto żużla paleniskowego, popiołów lotnych i innych materiałów zawierają­cych izotopy promieniotwórcze.

Narażenie ludności na promieniowanie ze źródeł pierwiastków natu­ralnych w dużym stopniu zależy od zwiększenia koncentracji tego promieniowania m. in. w materiałach budowlanych, z których wykonuje się budynki mieszkalne. Z przeprowadzonych ba­dań nad oceną dawek promieniowania gamma różnych materiałów bu­dowlanych otrzymano, że wyróżniającymi się materiałami pod wzglę­dem wysokiej aktywności promieniotwórczej były granit, żużel wielko­piecowy i paleniskowy oraz popioły lotne pochodzące ze spalania węgla kamiennego. Znacznie mniejszą radioaktywnością γ odznaczały się żwir, cement zwykły, beton, piasek, gips, kreda, wapno, piaskowiec, wapień i marmur.

e) Działanie różnych rodzajów promieniowania jonizującego na człowieka i inne organizmy

Większość dotychczasowych prac badawczych poświęcona była skut­kom narażenia człowieka na działanie promieni γ wytwarzanych przez źródła naturalnego promieniowania, rozproszone w glebie i skałach w po­staci izotopów promieniotwórczych. Istnieje też szereg prac, szczególnie z okresu ostatnich lat analizujących wpływ na organizm człowieka pro­mieni β pochodzących z naturalnych źródeł promieniotwórczych.

Prawdopodobieństwo wystąpienia zaburzeń i uszkodzeń w układach biologicznych poddanych napromienieniu zależy od wielu czynników, a przede wszystkim od:

— rodzaju promieniowania jonizującego, jego dawki i mocy dawki oraz typy ekspozycji (napromienienie ostre, przewlekłe, jednorazowe, wielokrotne, ciągłe),

— zespołu czynników podlegających napromienieniu (hodowla ko­mórkowa, izolowany narząd, narząd in situ, część lub okolica ciała, cały organizm, zespół organizmów żywych określonej biocenozy itp.),

— właściwości napromienianego organizmu (radiowrażliwość gatun­kowa i osobnicza, płeć, wiek),

— stanu obiektu w okresie ekspozycji (faza rozwoju lub czynnościo­wa, współdziałające zmiany i zaburzenia),

— warunków, w jakich zachodzi napromienienie danego obiektu biologicznego (środowisko, jednoczesne działanie innych czynników szkodli­wych lub korzystnych, wpływ składników modyfikujących radiowrażli­wość).

Biologiczne działanie promieniowania jonizującego polega na pochła­nianiu przez tkanki energii kwantów lub cząstek tego promieniowania. Promieniowanie jonizujące przechodząc przez żywe komórki może wy­wołać w organizmie szereg zmian. Mogą to być nieznaczne uszkodzenia lub uszkodzenia będące przyczyną śmierci poszczególnych komórek jak również całego organizmu.

Promieniowanie γ i X lub cząstki jonizujące (α, β, protony itp.) wy­wołują w napromienionej substancji dwa podstawowe zjawiska: wzbu­dzenie i jonizację atomów. Szczególnie zjawisko jonizacji ma istotne kon­sekwencje biologiczne. Zjonizowana cząsteczka, będąca składnikiem żywej komórki ulega zmianom chemicznym lub strukturalnym, np. rozczepieniu. Jonizacja prowadzi więc do zmian fizycznych, fizykochemicz­nych i biochemicznych, takich jak zmiany w cząstkach kwasów nukleino­wych, a więc i w chromosomach, powoduje zmiany w reakcjach czyn­nościowych i morfologicznych organizmu. Ostatecznym skutkiem szere­gu bardzo złożonych zmian są uchwytne klinicznie uszkodzenia ciała, które mogą mieć charakter częściowy lub ogólny.

Zmiany biologiczne w organizmach narażonych na promieniowanie mogą ujawnić się też po upływie długiego czasu. Najczęstszymi zmia­nami późnymi są białaczki oraz nowotwory złośliwe skóry i kości.

Nowotwory złośliwe skóry mogą występować po jednorazowym ze­wnętrznym napromienieniu dużą dawką promieni.

Występowanie złośliwych nowotworów kości związane jest przede wszystkim z napromienieniem wewnętrznym. Do najbardziej niebez­piecznych pierwiastków wywołujących chorobę nowotworową kości na­leżą rad oraz niektóre izotopy promieniotwórcze strontu. Najbardziej ewidentnym skutkiem działania promieniowania jonizującego jest zwiększenie częstości występowania białaczek (powszechna choroba w Hiroszimie i Nagasaki po wybuchu bomb atomowych w 1945 r.). Skutkiem promieniowania jonizującego mogą być również inne choroby np. zaćma, niedokrwistość, oraz skrócenie okresu życia itd.

Wrażliwość, objawy i skutki działania promieniowania są różne u róż­nych osobników w obrębie tego samego gatunku. Dawka połowicznie śmiertelna (oznaczana DL₅₀) wywołująca w ciągu 30 dni śmierć 50% osobników napromie­nionych, a nie dawka LD₁₀₀ - bezwzględnie śmiertelna, powodująca 100% zgonów, jest powszechnie używana w radiobiologii.

Należy zaznaczyć, że dzieci charakteryzują się słabszą odpornością na promieniowanie niż osoby dojrzałe.

Przebieg choroby popromiennej u człowieka po jednorazowym napromienieniu dawką DL₃₀ lub do niej zbliżoną można przedstawić na­stępująco: w ciągu godziny po napromienieniu występują m. in. następu­jące objawy: wymioty, nudności i niekiedy biegunka. Objawom tym towarzyszy uczucie wyczerpania, wzrost pobudliwości nerwowej, bezsen­ność, uczucie lęku itp.

Po tym okresie, trwającym od kilku godzin do 2 dni objawy te ustę­pują i następuje okres choroby popromiennej (od kilku do kilkunastu dni). W tym okresie narastają zmiany morfologiczne w uszkodzonych tkankach.

Po 2—3 tygodniach od chwili napromienienia rozwija się choroba: gorączka, wymioty, biegunka, utrata masy ciała, skaza krwotoczna, bla­dość oraz owrzodzenie błon śluzowych ust, gardła i przewodu pokarmo­wego, zmiany na skórze (zaczerwienienia i utrata owłosienia). Zmniejsza się ilość krwinek białych, płytkowych i czerwonych. Występować też mogą krwawienia. W 50% przypadków następuje śmierć w ciągu 30—60 dni (tzn. śmierć w zespole uszkodzenia szpiku). Pozostałe 50% powraca do zdrowia w ciągu ok. pół roku. Pomimo powrotu do zdrowia osoby te narażone są na późniejsze działanie popromienne oraz zaćmę. Napromienienie człowieka dawką ok. 700 remów prowadzi zawsze do szybkiego zgonu.

Największą dawkę otrzy­mują komórki układu kostnego, rozrodczego i krwiotwórczego. W okre­sie całego życia człowiek otrzymuje z naturalnych źródeł promieniowania oraz wszystkich innych (z tzw. tła) dawkę l—15 radów.

Wszystkie izotopy promieniotwórcze wywierają określony wpływ na cały organizm ludzki. Niektóre narządy organizmu człowieka są bardziej wrażliwe, inne mniej. Narządami najbardziej czułymi na działanie pro­mieniowania izotopów są m. in.: mięśnie; kości; tarczyca; śledziona; jądra; tkanka tłuszczo­wa.

Ogólne biologiczne skutki poszczególnych wielkości ostrych (jednora­zowych lub krótkotrwałych) dawek promieniowania jonizującego przed­stawiają się następująco:

Wielkość dawek ostrych w Radach	Skutki napromienienia
poniżej 0,1	brak
0,1—1,0	prawdopodobnie brak
1,0—10	możliwe działanie muta-, terato- i onkogenne (mutacje, wady rozwojowe, późne zmiany)
10—100	j.w. + przejściowe odczyny wczesne
100—1000	ostre zespoły chorobowe, często śmiertelne u ludzi i zwierząt wyższych
1000—10 000	śmierć większości gatunków zwierzęcych, cięż­kie uszkodzenia roślin wyższych
10 000—100 000	śmierć większości roślin i zwierząt oraz nie­których drobnoustrojów
100 000—1 000 000	śmierć większości drobnoustrojów
ponad l 000 000	śmierć wszystkich żywych organizmów poza niektórymi wirusami

Działanie promieniowania jonizującego na organizmy ludzkie i zwierzece jest bardziej rozpoznane niż wpływ na roślinność. Z dotychczaso­wych obserwacji wynika, że do największych zmian popromiennych u roślin należą zaburzenia wzrostu i rozwoju, upośledzenie zdolności roz­mnażania, popromienne zmiany budowy i składu chemicznego (zarodni­ków, nasion, owoców) oraz zmniejszenie zdolności kiełkowania.

Poza bezpośrednim działaniem promieniotwórczości na człowieka przenikają do niego: skażenie promieniotwórcze środowiska przyrodni­czego oraz radionuklidy, które dostały się do biosfery. Dostają się one do organizmu człowieka za pośrednictwem różnych łańcuchów pokar­mowych (np. roślina — zwierzę — człowiek). Zarówno bezpośrednie, jak też pośrednie konsekwencje wzrostu promieniowania ponad poziom usta­lony od wieków, mają decydujące znaczenie dla istnienia i rozwoju wszystkich gatunków.

F Promieniowanie niejonizujące

Źródłami promieniowania niejonizującego są głównie instalacje i urzą­dzenia prądowe, w tym linie energetyczne wysokiego napięcia, oraz pola elektromagnetyczne wielkiej częstotliwości (np. radiowe stacje nadawcze), jak też pola elektromagnetyczne niskiej częstotliwości (np. linie przesyłowe wysokiego napięcia) wywołują niekorzystne zmiany w środowisku przyrodniczym i w zdrowiu człowieka. Z tego względu są też przedmiotem zainteresowania ochrony środowiska.

Poziom pól elektromagnetycznych wytwarzanych sztucznie jest obec­nie na powierzchni prawie całego globu ziemskiego ok. 1000, a w Europie ok. 10 tyś. razy wyższy od poziomu pól naturalnych.

Poziom ok. 100 milionów razy wyższy występuje w sąsiedztwie niektórych stacji nadawczych dużej mocy. Może on obejmować obszar o promieniu kilkuset metrów, a nawet większy, do kilku kilometrów. Z jego istnieniem należy się liczyć przy wznoszeniu domów mieszkalnych (i zakładów pracy) w pobliżu: stacjonarnych stacji nadawczych radio­wych, radiolokacyjnych, telewizyjnych, radiokomunikacyjnych i radio­nawigacyjnych.

Należy podkreślić, że każde urządzenie, zasilane zmiennym prądem elektrycznym lub wytwarzające tego typu prądy, generuje fale elektro­magnetyczne (pola elektromagnetyczne) i winno być rozważane też jako potencjalne źródło promieni niejonizujących. Mogą one być wykorzystane w sposób użyteczny (celowy), jak np. w radiokomunikacji, radiolokacji czy radionawigacji. W wielu przypadkach jednak generowane fale (pola) elektromagnetyczne nie są wykorzystywane do celów użytecznych i sta­nowią jedynie stratę energii.

W nauce dominuje pogląd mówiący, że naturalne pola o częstotliwości od O Hz do 300 GHz odgrywają istotną rolę regulacyjną w przyrodzie, na co wskazują skutki zaburzeń tych pól przy ich ograniczaniu względ­nie zwiększaniu.

Na przykład długotrwałe zwiększanie w stosunku do poziomu tła na­turalnego, natężenie pola elektromagnetycznego ponad 100 mi­lionów razy, ma szkodliwy wpływ na organizm ludzki. Siły mechaniczne działające na ładunki elektryczne (swobodne i związane) organizmu ludz­kiego, wywoływane przez tak zwiększone pola, powodują rozliczne zaburzenia naturalnych procesów wewnątrz organizmu. Pod wpływem tych sił następują zaburzenia w ruchu cząstek, zmiana ich kształtu, struk­tury wewnętrznej, a co za tym idzie, właściwości chemicznych i elek­trycznych.

Spośród różnych rodzajów promieniowania niejonizującego stosun­kowo najlepiej poznano wpływ mikrofal na organizmy żywe. Mianowicie powodują one zaburzenia w układzie nerwowym, w układzie hormonal­nym i krwiotwórczym (jak stwierdzono pole elektromagnetyczne jest między innymi czynnikiem białaczkowo-twórczym).

Promieniowanie niejonizujące stanowi duże zagrożenie zdrowia na stanowiskach pracy szczególnie u osób zatrudnionych przy obsłudze urządzeń emitujących tego rodzaju promieniowanie. Szkodliwym jego wpływom podlegać może także ludność zamieszkała w pobliżu źródeł promieniowania niejonizującego: stacji nadawczych radiowych, telewi­zyjnych i radarowych.

Sumaryczna ilość promieniowania jonizującego (od różnych cząstek i kwantów) pochłaniana przez materię żywą

ilość kwantów promieniowania absorbowanego przez napromieniany obiekt (moc dawki pochłoniętej; rad/s, rad/m, rad,h)

---