Nadalje izvori radijacije su i mobilni telefoni, radio, ali i naš planet Zemlja t.j. uran koji se nalazi u geološkim formacijama. I to nije sve, izvora radijacije ima i na nebu, a to su sateliti koje smo sami tamo postavili. Izvor radijacije su i svemirske dubine. To zračenje nazivamo kozmičkim zračenjem i ono gotovo da i ne stiže do nas jer se apsorbira u plinovima stratosfere.
Kad govorimo o zračenju to gotovo uvijek izaziva nekakvu nelagodu u nama uslijed straha od negativnih posljedica. Stoga je važno reći da u smislu biološkog efekta na žive organizme zračenje dijelimo u dvije kategorije i to ionizirajuće i neionizirajuće zračenje. Ionizirajuće zračenje je ono koje u najširem smislu smatramo opasnim, jer ono može ionizirati tkivo. To znači da interakcija s takvim zračenjem mijenja broja elektrona u atomu izbacivanjem elektrona iz elektronske ljuske.
Moguća posljedica je prekid kemijskih veza. U biološkom tkivu promjene u kemijskim vezama uzrokuju različita strukturna i funkcionalna oštećenja. Ta oštećenja mogu biti somatske ili genetske prirode.
U spektru elektromagnetskog zračenja neionizirajuće zračenje je ono niskih frekvencija, a ionizirajuće zračenje je dio spektra visokih frekvencija. Granica je u vidljivom dijelu spektra oko žute linije.
Što je elektromagnetsko zračenje i kako se mjeri?
S tim zračenjem smo u stvari najčešće u dodiru i najbolje ga poznajemo. Elektromagnetsko zračenje ili elektromagnetski val je prijenos energije električnog i magnetskog polja kroz prostor. Može se reći i da se pod energijom zračenja razumijeva energija koju prenose elektromagnetski valovi. Valovi se opisuju osnovno s dva parametra i to su valna duljina i frekvencija. Valna duljina je udaljenost između dva susjedna vrha ili dvije susjedne krijste vala.
Npr. elektromagnetski valovi u informacijskom sustavu (radio, televizija) imaju duljinu od 10 do oko 1000 metara. Različiti kanali imaju male varijacije u toj duljini, tek tolike, da se ne bi preklapali i da bi se jasno razlikovali jedan od drugog. Mikrovalovi variraju u svojoj duljini od 1 metra do 1 milimetra, što je npr. veliko kao ova točka na kraju rečenice. Vidljiva svjetlost se mjeri u još manjim jedinicama i to nanometrima, a duljina svjetlosnih valova je u rasponu od 370 do 700 nanometara, a toliko su velike npr. bakterije i virusi. Valne duljine X i gama zraka su najmanje, u stvari manje su i od molekule vode. X zrake su manje od 10 nanometara, a gama zrake su manje od 0,01 nanometra. Frekvencija je broj titraja vala u jednoj sekundi odnosno broj ponavljanja valne duljine u jedinici vremena a to je dogovorno jedna sekunda. Što je frekvencija nekog vala viša, odnosno što je kraća valna duljina, to je veća njegova energija. Energija je najvažniji parametar opisa elektromagnetskog vala kada promatramo interakcije zračenja i biološkog tkiva. Veličina energije određuje i mogućnost i intenzitet interakcije sa svime na što val naiđe.
Valovi većih energija imaju i potencijalno veći negativni biološki učinak na žive organizme. Elektromagnetskom zračenju smo izloženi svakodnevno jer je moderan život nezamisliv bez moderne tehnologije (bežični telefoni, mobiteli, mikrovalne pećnice, radio, televizija). Također tu je i zračenje dalekovoda i ostalih električnih vodova u urbanim sredinama. Osim toga sunčeva svjetlost nas izlaže velikom dijelu elektromagnetskog spektra, a svaki izvor topline izlaže nas infracrvenoj radijaciji.
Što je nuklearno zračenje i kako se mjeri?
Ova vrsta zračenja nastaje procesom nuklearnog raspada. Radioaktivno se raspadaju jezgre atoma pri kraju periodnog sustava elemenata, koje su zbog svoje veličine energetski nestabilne. Prirodna radioaktivnost je prijelaz takvih nestabilnih jezgri u stabilne jezgre procesom čestičnog zračenja. U medicini se često rabe umjetno proizvedeni radioaktivni elementi, koji mogu bili i elementi manjeg rednog broja. Ovisno o tome koja se čestica oslobađa radioaktivnim raspadom govorimo o alfa i beta raspadima, odnosno o alfa i beta česticama. Nove jezgre nastale raspadom obično imaju višak energije kojeg se oslobađaju emisijom gama zračenja.
alfa (α) čestice sastoje se od dva neutrona i dva protona. Zbog njihove relativno velike mase i zato što nose dva pozitivna naboja, što znači da intereagiraju sa svakim atomom kojeg udare, alfa čestice praktički nemaju penetrirajuću snagu. One mogu biti zaustavljene i komadom papira, tankim slojem vode ili vanjskim slojevima kože. One predstavljaju opasnost ako su u raspršene u plinu jer se tada mogu udahnuti. Također ako su vezane na čestice koje se mogu udahnuti ili ingestirati postaju opasne jer prodiru u organizam Ako su vezane na veoma sitne čestice npr. dima mogu doprijeti i duboko u pluća do alveolarne razine gdje izazivaju cijeli niz štetnih učinaka.
beta (β) čestice su ili elektroni (beta– čestica) ili pozitroni (beta+ čestica) koji su pri raspadu emitirani iz jezgre nekih elemenata (tricij, stroncij, fosfor). Budući da beta čestice imaju zanemarivu masu pa mogu penetrirati kroz kožu ali samo nekoliko centimetara u dubinu zbog naboja koji nose. Beta- čestice uzrokuju jaku ionizaciju tkiva na svom putu kroz tkivo, što uzrokuje zdravstvene probleme naročito ako ih se udahne ili ingestijom dospiju u probavni trakt.
Neutroni su neutroni iz atomske jezgre emitirane tijekom nuklearne fizije. Fizija je raspad atoma do kojeg dolazi kad je jezgra jednog atoma udarena letećim neutronom.. Neutroni nisu električki nabijeni što im daje veliku moć penetriranja.
X zrake ili Rontgenske zrake su elektromagnetski valovi malih valnih duljina a velike energije. Nema prirodnog izvora rontgenskih zraka. One nastaju u Rontgenskoj cijevi, a energija X-zraka je primarno određena naponom na roentgenskoj cijevi pa se može proizvoljno mijenjati prema dijagnostičkim i terapijskim potrebama.
Gama (γ) zrake su elektromagnetski valovi nastali energetskom stabilizacijom jezgre nakon radioaktivnog raspada i nekim izazvanim procesima u jezgri. Gama imaju više frekvencije nego X zrake, dakle veću energiju.
Jedinice koje se koriste pri mjerenju zračenja
Za izražavanje posljedica djelovanja ionizacijskog zračenja na naš organizam koriste se radijacijske doze. Radijacijska doza je mjera energije koju je naš organizam apsorbirao, a koja je proizvela oštećenje.
Tijekom povijesti i širenja saznanja na ovom području koristile su se raznovrsne mjerne jedinice koje nisu uvijek mjerile jednake stvari. To su bili rem, rendgen, rutherford i curie, a dobile su imena po znanstvenicima koji su ih uveli i definirali. Danas ih nazivamo povijesnim mjernim jedinicama.
U sustavu SI kao izvedene jedinice koriste se sievert, gray i becquerel. I to su jedinice koje su dobile imena po svojim otkrivačima. Do 2006. godine koristila se i jedinica rendgen, ali preporuka SI je da se više ne koristi.
Sievert (simbol Sv) je jedinica za ekvivalentnu dozu koja opisuje biološki efekt radijacije. Biološki efekti neke radijacijske energije promatraju se prema efektima jednake doze X-zračenja energije 200 keV. Zato je za različita zračenja određen faktor dobrote. Jednake apsorpcijske doze X i gama zračenja uzrokovat će ista oštećenja dok će oštećenja izazvana alfa česticama biti 20 puta veća. Oštećenja izazvana beta zrakama jako su ovisna o njihovoj energiji.
Grej (simbol Gy) koji se najčešće koristi u medicini je jedinica za apsorpcijsku dozu. Po definiciji apsorpcijska doza od jednog greja je apsorpcija jednog džula ionizacijskog zračenja po jednom kilogramu tvari najčešće ljudskog tkiva. Primjerice, izloženost cijelog tijela zračenju od 5 greja dovodi do smrti u roku od 14 dana. Doze koje se koriste u dijagnostičke i terapijske svrhe su mnogo manje tako da se moraju izražavati u miligrejima. Prosječna doza pri abdominalnom snimanju iznosi 1.4 miligreja.
Becquerel (simbol Bq) je jedinica za mjerenje aktivnost radioaktivnog materijala. Aktivnost nekog radioaktivnog materijala je jedan Bq ako se jedna jezgra raspadne u jednoj sekundi.
Mi smo stalno izloženi ionizirajućem zračenju širokog spektra izvora od prirodnih do ljudski stvorenih. Glavni prirodni izvori ionizirajućeg zračenja su radon iz geoloških formacija zemlje te kozmička radijacija (izloženi kad putujemo avionom) i radijacija planeta Zemlje (od nestabilnih formi torijuma, fosfora i urana). Od antropogenih, to su medicinski izvori tj. radijacija koja se koristi u dijagnostičke i terapeutske svrhe te različiti proizvodi za široku potrošnju (npr. stvari koje sijetle u mraku, neka umjetna gnojiva koja sadrže mineralne fosfate, aparature za detekciju plina ili hrana koja je uzgojena na kontaminiranoj zemlji).
U slijedećem članku više o utjecaju ionizirajućeg i neionizirajućeg zračenja na zdravlje.
Korišteni izvori
US Nuclear Regulatory Commission www.nrc.gov
Moore GS Living with Earth. Concepts in environmental science. Lewis Publishers, Washington DC, 2002.
The international System of Units (SI) http://www.bipm.org/utils/common/pdf/si_brochure_8_en.pdf
Korišteni izvori
:
US Nuclear Regulatory Commission www.nrc.gov
Moore GS Living with Earth. Concepts in environmental science. Lewis Publishers, Washington DC, 2002.
The international System of Units (SI) http://www.bipm.org/utils/common/pdf/si_brochure_8_en.pdf
Za MojDoktor:
doc.dr.sc. Ksenija Vitale
bglavac
edin.kecanovic
