Ionizující záření je druh energie, kterou uvolňují atomy ve formě elektromagnetických vln (gama a rentgenové záření) nebo částic (neutrony, beta a alfa částice). Samovolný rozpad atomů se nazývá radioaktivita a výsledná přebytečná energie je formou ionizujícího záření. Nestabilní prvky, které vznikají při rozpadu a emitují ionizující záření, se nazývají radionuklidy.
Všechny radionuklidy jsou jednoznačně identifikovány typem záření, které vyzařují, energií záření a poločasem rozpadu.
Aktivita, používaná jako míra množství přítomného radionuklidu, je vyjádřena v jednotkách zvaných becquerel (Bq): jeden becquerel je jeden rozpad za sekundu. Poločas rozpadu je doba potřebná k tomu, aby se aktivita radionuklidu v důsledku rozpadu snížila o polovinu oproti původní hodnotě. Poločas rozpadu radioaktivního prvku je doba, za kterou se rozpadne polovina jeho atomů. Může se pohybovat od zlomků sekundy až po miliony let (například poločas rozpadu jódu-131 je 8 dní a poločas rozpadu uhlíku-14 je 5730 let).
Zdroje záření
Každý den je člověk vystaven přirozenému i umělému záření. Přírodní záření má mnoho zdrojů, včetně více než 60 přirozeně se vyskytujících radioaktivních látek nacházejících se v půdě, vodě a vzduchu. Hlavním zdrojem přirozeného záření je radon, přírodní plyn uvolňovaný z hornin a půdy. Radionuklidy jsou člověkem vdechovány každý den ze vzduchu a dostávají se do trávicího traktu s potravou a vodou.
Lidé jsou také vystaveni přirozenému záření z kosmického záření, zejména ve vysokých nadmořských výškách. V průměru 80 % roční dávky, kterou člověk obdrží z radiace na pozadí, pochází z přírodních pozemských a vesmírných zdrojů záření. Úrovně takového záření se v různých zeměpisných oblastech liší a v některých oblastech mohou být úrovně 200krát vyšší, než je celosvětový průměr.
Lidé jsou také vystaveni záření z umělých zdrojů různého původu, od výroby jaderné energie až po využití záření pro lékařské účely při diagnostice a léčbě nemocí. Nejčastějšími umělými zdroji ionizujícího záření jsou dnes lékařské přístroje, zejména rentgenové přístroje a počítačové tomografy.
Vystavení ionizujícímu záření
Osoba může být vystavena ionizujícímu záření za různých okolností: doma nebo na veřejných místech (veřejné ozáření), na pracovišti (pracovní ozáření) nebo při lékařské péči (lékařské ozáření).
Záření může člověka ovlivnit vnitřními nebo vnějšími prostředky.
K vnitřní expozici ionizujícímu záření dochází při vdechnutí radionuklidů, vstupu do trávicího traktu nebo při vstupu do krevního oběhu (například v důsledku injekce, poranění). Vnitřní expozice ustává, když je radionuklid z těla vyloučen buď spontánně (ve exkrementech) nebo v důsledku léčby.
K vnější radioaktivní kontaminaci může dojít, když se radioaktivní látky ze vzduchu (prach, kapalina, aerosoly) usadí na kůži nebo oděvu. Takový radioaktivní materiál lze často z těla odstranit mytím. Můžete být také vystaveni ionizujícímu záření z externího zdroje, například při použití rentgenového zařízení pro lékařské účely. Vnější ozařování se zastaví, když je jeho zdroj zastíněn nebo osoba opustí ozařované pole.
Pro účely radiační ochrany lze rozlišit tři situace ozáření ionizujícím zářením: plánované ozáření, stávající ozáření a ozáření havarijní. K plánované expozici dochází v situacích, kdy jsou zdroje záření záměrně zavedeny a používány pro specifické účely, jako je lékařské použití takových zdrojů k diagnostice nebo léčbě nemocí u pacientů nebo jejich použití ve výrobě nebo výzkumu. Ke stávající expozici dochází, když je záření již přítomno a musí být vyvinuta ochranná opatření proti němu; příklady zahrnují expozici radonu v domácnostech a na pracovištích a expozici přirozené radiaci pozadí v prostředí. Nouzové expoziční situace jsou důsledkem nepředvídaných událostí, zejména jaderných havárií nebo zlomyslných činů, a vyžadují okamžitá opatření reakce.
Využití záření v medicíně tvoří 98 % celkové radiační dávky pro obyvatelstvo ze všech umělých zdrojů; představuje 20 % celkového dopadu na obyvatelstvo. Ročně se celosvětově provede více než 4200 40 milionů diagnostických radiologických vyšetření, 8,5 milionů výkonů s použitím jaderných materiálů a XNUMX milionu radioterapeutických výkonů.
Účinky ionizujícího záření na zdraví
Radiační poškození tkání a/nebo orgánů závisí na přijaté dávce záření nebo absorbované dávce, která je vyjádřena v šedé (Gy). Potenciální poškození absorbovanou dávkou závisí na typu záření a citlivosti různých tkání a orgánů.
Potenciál ionizujícího záření způsobit poškození se měří pomocí efektivní dávky. Jednotkou efektivní dávky, která zohledňuje druh záření a citlivost tkání a orgánů, je sievert (Sv). Měří ionizující záření z hlediska jeho potenciálu způsobit poškození. Důležitým parametrem, kromě množství záření (dávky), je dávkový příkon (příkon), který se vyjadřuje v mikrosievertech za hodinu μSv/hod nebo milisievertech za rok (mSv/rok).
Záření nad určité prahové hodnoty může narušit fungování tkání a/nebo orgánů a způsobit akutní reakce, jako je zarudnutí kůže, vypadávání vlasů, popáleniny způsobené zářením nebo akutní radiační syndrom. Tyto reakce jsou výraznější při vyšších dávkách a vyšších dávkových rychlostech. Prahová dávka pro akutní radiační syndrom je tedy přibližně 1 Sv (1000 mSv).
Pokud je dávka záření nízká a/nebo je expozice po dlouhou dobu (nízký dávkový příkon), výsledné riziko se výrazně snižuje, protože se zvyšuje šance na opravu tkáně. Stále však existuje riziko dlouhodobých účinků záření, jako je šedý zákal nebo rakovina, které se mohou objevit po letech či dokonce desetiletích. Takové následky se nevyskytují vždy, ale jejich pravděpodobnost je úměrná dávce záření. Riziko následků je vyšší u dětí a dospívajících, protože jsou mnohem citlivější na účinky záření ve srovnání s dospělými.
Epidemiologické studie provedené mezi exponovanými populacemi, jako jsou osoby, které přežily atomovou bombu nebo osoby podstupující radiační terapii, prokazují významné zvýšení rizika rakoviny při dávkách nad 100 mSv. Nedávné epidemiologické studie u osob vystavených lékařskému záření v dětství (dětské CT) naznačují, že riziko vzniku rakoviny může být zvýšeno i při nižších dávkách (v rozmezí 50–100 mSv).
Vystavení plodu ionizujícímu záření v děloze může způsobit poškození mozku plodu při vysokých dávkách přesahujících 100 mSv v 8.–15. týdnu těhotenství a 200 mSv v 16.–25. týdnu těhotenství. Studie na těhotných ženách prokázaly, že vystavení záření před 8 nebo po 25 týdnech těhotenství nepředstavuje riziko pro vývoj mozku plodu. Epidemiologické studie naznačují, že riziko vzniku rakoviny po expozici plodu in utero je podobné riziku po expozici v raném dětství.
Činnosti WHO
WHO pracuje na zlepšení účinnosti radiační ochrany pacientů, pracovníků a komunit po celém světě. Organizace poskytuje členským státům vědecky podložené směrnice, metodiky a specializovaná doporučení k aktuálním otázkám ochrany veřejného zdraví souvisejících s expozicí ionizujícímu záření. Se zaměřením na zdravotní aspekty radiační ochrany vyvíjí WHO aktivity k hodnocení radiačních rizik, jejich omezování a šíření informací o nich.
V souladu s jednou ze svých hlavních funkcí – „stanovit normy a standardy, podporovat jejich dodržování a sledovat jejich implementaci“ – WHO spolu se sedmi dalšími mezinárodními organizacemi přispěla k rozvoji, podpoře a přijetí mezinárodních základních bezpečnostních standardů ( BSS) a v současnosti prosazuje implementaci BSS na území svých členských států.
Milionům lidí, zejména ve vyšším věku, dochází k periodickému zhoršování zdraví, které se často shoduje s náhlými změnami počasí. Prohlubují se chronická onemocnění, bolí dlouho zahojené rány, pociťují se bolesti kloubů a svalů, zhoršují se duševní a neurologická onemocnění, klesá výkonnost i zdravých lidí, zvyšuje se nehodovost v dopravě a výrobě, zvyšuje se úmrtnost na různé důvodů, zejména u kardiovaskulárních onemocnění . Malé děti také pociťují náhlé změny počasí. Vliv povětrnostních podmínek se obvykle vysvětluje změnami atmosférického tlaku, teploty a vlhkosti. Je snadné dokázat, že tyto parametry počasí ve většině případů nemají nic společného s lidským utrpením. V každodenním životě nás ovlivňují výrazně velké výkyvy atmosférického tlaku, teploty a vlhkosti, ale ani to nevnímáme. Když člověk vyjede výtahem do nejvyššího patra, zažije během několika sekund takovou změnu atmosférického tlaku, která se v přírodě nevyskytuje. Totéž zažíváme s ohledem na teplotu a vlhkost vzduchu, když v mrazivém dni opouštíme byt venku.
V důsledku toho je bolest u lidí způsobena jinými faktory, které jsou spojeny se změnami počasí. Těmito faktory jsou tzv. lehké ionty. Již dlouho je známo, že ionty ovlivňují živé organismy. Ruský vědec A.L. Čiževskij experimentálně prokázal, že účinek iontů na lidi a zvířata závisí na jejich nábojovém znaku [1]. Záporné ionty příznivě působí na živé organismy. Tato vlastnost iontů se využívá k léčbě některých respiračních onemocnění. Pozitivní ionty způsobují exacerbaci kardiovaskulárních a jiných chronických onemocnění. Mechanismus tohoto účinku není zcela objasněn.
Pokusme se vysvětlit důvod nejednoznačného vlivu iontů různého náboje na pohodu lidí. K vyřešení tohoto problému je nutné nejprve určit chemické složení lehkých iontů. Jak víte, vzduch obsahuje 78 % dusíku, 21 % kyslíku a asi 1 % ostatních plynů. V důsledku působení ionizujícího záření zemského a kosmického původu dochází k ionizaci neutrálních molekul vzdušných plynů za vzniku volného elektronu a kladného molekulárního iontu. V procesu chaotického pohybu se neutrální molekuly kyslíku srážejí a ulpívají na elektronu. Molekuly dusíku neulpívají na elektronu a záporném iontu, protože nemají žádnou afinitu k elektronu [2]. To je fyzikální vlastnost molekulárního dusíku. Záporné lehké ionty se tedy skládají z několika desítek molekul kyslíku s malou příměsí jiných plynů než dusíku.
Přibližně stejný počet neutrálních molekul těchto plynů ulpívá na kladných molekulárních iontech kyslíku a dusíku. Ale za prvé, ve vzduchu je 3.7krát více dusíku než kyslíku, takže pravděpodobnost prvního přilnutí je stejně mnohonásobně vyšší. Za druhé, neutrální molekula dusíku má energii protonové afinity o 15 % vyšší než molekula kyslíku (4,8 a 4,1 elektronvoltů, v daném pořadí), takže se energičtěji drží kladných iontů a vytlačuje molekuly kyslíku. V důsledku toho vznikají kladné světelné ionty, skládající se převážně z molekul dusíku.
Chemické složení lehkých iontů je tedy určeno jejich nábojem: záporné ionty se skládají z molekul kyslíku a kladné ionty se skládají z molekul dusíku.
Vliv světelných iontů na pohodu lidí nevysvětlujeme jejich nábojem, ale jejich chemickým složením.
Záporné ionty skládající se z kyslíku, které se dostávají do krve, zlepšují oxidační procesy, usnadňují dýchání a blahodárně působí na celé tělo.
Neutrální dusík se v krvi nerozpouští a při výdechu je zcela beze změn vyloučen. Kladné ionty, skládající se z molekul dusíku, se dobře rozpouštějí v kapalinách, včetně krve. Když se při dýchání dostanou do krve, rozloží se na jednotlivé molekuly dusíku. Dusík, který není v kombinaci s jinými chemickými prvky u lidí se špatnou funkcí ledvin, se z těla nevylučuje, plní krevní cévy a kapiláry ve formě mikrobublin a hromadí se v oblasti srdce, což způsobuje další potíže v krevním oběhu. To se projevuje ve formě malátnosti, bolestí hlavy, zvýšeného krevního tlaku a tak dále.
Za normálních podmínek, kdy koncentrace iontů v atmosféře nepřesahuje 10 3 iontů na 1 cm 3 [3], vstupuje do krve nevýznamné množství dusíku, což nevytváří žádné zvláštní problémy pro pohodu a zdraví. Při výrazném zvýšení počtu iontů v atmosféře může koncentrace dusíku vstupující do těla překročit schopnost ledvin jej z těla odstranit. V tomto případě dochází k postupné akumulaci volného dusíku v krvi. Zdravotní stav lidí s kardiovaskulárními a jinými onemocněními se zhoršuje několik hodin po nástupu tohoto faktoru a někdy i po jeho ukončení, kdy se v krvi nahromadí dostatečné množství dusíku. Proto je často obtížné spojit zhoršení blahobytu s faktorem, který toto zhoršení způsobil.
Koncentrace lehkých iontů v atmosféře, včetně kladných, závisí na povětrnostních podmínkách, míře radioaktivní kontaminace oblasti a také na korpuskulárním a tvrdém elektromagnetickém záření přicházejícím na Zemi ze Slunce a z vesmíru [3]. Měsíc provádí určité úpravy korpuskulárního proudění vstupujícího na Zemi. Proto naši pohodu spojujeme s počasím, sluneční aktivitou, fázemi měsíce a zvýšeným radioaktivním pozadím. Vliv posledně jmenovaného faktoru pocítily tisíce lidí v podmínkách radioaktivní kontaminace oblasti a ovzduší v důsledku havárie v jaderné elektrárně v Černobylu. Malé dávky ionizujícího záření, které ionizuje a ničí složky buněk, člověk prakticky nepocítí, dokud nedojde k onemocnění některého orgánu. Citlivost na nízké dávky záření je způsobena výše uvedenými kladnými světelnými ionty produkovanými ve vzduchu v důsledku ionizujícího záření. Mechanismus vlivu kladných světelných iontů na pohodu lidí funguje bez ohledu na jejich původ: vysokoenergetické nabité částice slunečního nebo kosmického původu, konvektivní nebo jiné jevy v atmosféře nebo produkty radioaktivního rozpadu umělého nebo přírodního původu. Člověk v závislosti na věku, stavu kardiovaskulárního systému a výkonnosti ledvin do té či oné míry pociťuje zvýšenou koncentraci kladných iontů.
Vliv světelných iontů na pohodu lidí lze eliminovat nebo snížit použitím speciálních filtrů, které čistí vdechovaný vzduch od kladných iontů.
Kromě kladných světelných iontů ovlivňují naši pohodu i další přírodní faktory. Hovoříme o tzv. biologicky aktivním záření. Tato záření mají globální dopad na všechny biologické objekty, včetně člověka. Mechanismus vlivu biologicky aktivního záření na pohodu lidí je zcela odlišný od mechanismu pozitivních iontů, ale výskyt těchto záření je spojen se stejnými povětrnostními podmínkami, sluneční aktivitou a do určité míry závisí na fázích Měsíc.
L I T E R A T U R A
1.Jagodinskij V.N. Alexandr Leonidovič Čiževskij. M.Science. 1987. 315 s.
2. Radzig A.A., Smirnov B.M. Příručka atomové a molekulární fyziky. M. Atomizdat. 1980. 240 s.
