I Ty także promieniujesz!

W naszym otoczeniu znajduje się wiele źródeł promieniowania jonizującego. Są to zarówno źródła sztuczne, które zostały wytworzone przez człowieka (sztuczne izotopy promieniotwórcze, aparaty rentgenowskie, akceleratory, reaktory jądrowe, itd.), jak i źródła naturalne, będące elementem otaczającego nas środowiska.

Do źródeł naturalnych należą promieniowanie kosmiczne, promieniowanie gamma skorupy ziemskiej, naturalne izotopy promieniotwórcze, są składnikami większości otaczających nas przedmiotów i organizmów żywych.

Tak, to nie pomyłka!

W każdym żywym organizmie, również Twoim, Drogi Czytelniku, znajdują się naturalne substancje promieniotwórcze. Trafiają tam z naszego otoczenia razem ze spożywanym pokarmem lub wdychanym powietrzem.

W tabeli 1 wymienione zostały niektóre spośród naturalnych izotopów promieniotwórczych wchodzących w skład ciała człowieka, wraz z ich aktywnością oraz rodzajem emitowanego promieniowania. Całkowita aktywność naturalnych izotopów promieniotwórczych w organizmie każdego z nas wynosi ok. 8000 Bq. Oznacza to, że w ciągu jednej sekundy następuje 8000 rozpadów promieniotwórczych.

Tab. 1. Niektóre spośród naturalnych izotopów promieniotwórczych znajdujących się w ciele człowieka.

Izotop

Aktywność całkowita
[Bq]

Rodzaj emitowanego promieniowania

3H

70

β

14C

3100

β

40K

4400

β i γ

87Rb

600

β

210Po

~40

α i γ

226Ra

~2

α i γ

Podane aktywności zostały określone dla standardowego modelu stosowanego w ochronie radiologicznej, tzw. człowieka umownego. Człowiek umowny ma od 20 do 30 lat, mierzy 170 cm i waży 70 kg. Aktywność izotopów promieniotwórczych u danej osoby zależy od takich czynników jak masa ciała, miejsce zamieszkania, dieta oraz stan zdrowia.

Pod względem całkowitej aktywności najliczniejszym izotopem promieniotwórczym w ciele człowieka jest potas 40K. trafia on do naszych organizmów wraz ze spożywanym pokarmem, przede wszystkim warzywami i owocami cytrusowymi. Odpowiada on za regulowanie gospodarki wodnej, ciśnienia krwi i pracy nerek. Umożliwia prawidłową pracę mięśni i układu nerwowego, uczestniczy w procesie spalania białek i węglowodanów. Jego niedobór może być przyczyną nadciśnienia, osłabienia mięśni, zmęczenia, czy braku koncentracji.

O tym, że w organizmie człowieka znajduje się potas, wie każdy. O tym, że część tego potasu stanowi promieniotwórczy izotop 40K, wie znacznie mniej osób. Jest to niewielka część, bo ilość potasu 40K w organizmie człowieka to zaledwie ułamek procenta całkowitej ilości potasu znajdującej się w organizmie. Aktywność potasu 40K w ciele dorosłej osoby wynosi od 4000 do 6000 Bq. Głównym czynnikiem, który ją determinuje jest masa mięśniowa, ponieważ potas gromadzi się właśnie w mięśniach.

Kolejnym izotopem promieniotwórczym pod względem aktywności w organizmie człowieka jest węgiel 14C, będący produktem oddziaływania promieniowania kosmicznego z atmosferą ziemską. Promieniotwórczy węgiel gromadzi się równomiernie w całym ciele człowieka. Podobnie wygląda sytuacja z promieniotwórczym izotopem wodoru, trytem 3H. Oba gromadzą się wszędzie tam, gdzie w naszym organizmie znajduje się stabilny węgiel lub wodór, czyli w każdej tkance, czy narządzie.

Polon 210Po jest produktem rozpadu radonu 222Rn, który trafia do organizmu człowieka z wdychanym powietrzem lub tytoniem.

W ciele człowieka znajdują się także inne naturalne izotopy promieniotwórcze, niewymienione w tabeli 1. Jest nim np. uran 238U, który trafia do organizmu przede wszystkim drogą pokarmową.

Czy naturalne substancje promieniotwórcze w ciele człowieka są groźne dla zdrowia?

Promieniowanie naturalne towarzyszy człowiekowi od momentu pojawienia się naszego gatunku na świecie. Przez ten czas udało nam się przetrwać, a nawet rozwinąć. W toku ewolucji nasz organizm nie wykształcił żadnego zmysłu zdolnego do wykrycia obecności promieniowania. Wygląda więc na to, że niewielki poziom promieniowania naturalnego w środowisku, w którym żyjemy nie jest dla nas szkodliwy.

Średnia dawka efektywna (czyli określająca narażenie całego ciała) pochodząca od promieniowania naturalnego, jaką otrzymuje człowiek w ciągu roku wynosi 2,4 mSv. Dawka ta zależy od miejsca zamieszkania i kształtuje się na poziomie od 1,5 mSv (Australia, Japonia, Wielka Brytania) do 260 mSv (prowincja Ramsar, Iran). W Polsce roczna dawka efektywna pochodząca od promieniowania naturalnego wynosi ok. 2,5 mSv.

Dawka pochodząca od narażenia od naturalnych izotopów promieniotwórczych znajdujących się w ciele człowieka wynosi 0,3 mSv rocznie, czyli ok. 12% całkowitej dawki efektywnej otrzymywane od źródeł naturalnych).

Dla porównania, roczny limit dawki efektywnej dla osoby niepracującej w warunkach narażenia na promieniowanie wynosi 1 mSv (liczony powyżej dawki od narażenia naturalnego i nieuwzględniający narażenia podczas procedur medycznych). Dla osób zawodowo narażonych taki limit wynosi 20 mSv.

A jakie dawki otrzymują osoby zawodowo narażone?

Najczęściej niewielkie, poniżej 1 mSv rocznie. Średnie narażenie pracownika przemysłu jądrowego w USA wynosi 2,4 mSv. Piloci samolotów pasażerskich na trasie Nowy Jork – Tokio otrzymują w ciągu roku dawkę wysokości 9 mSv, a kosmonauta na orbicie 400 mSv. Te dwie grupy zawodowo są narażone na oddziaływanie „podwyższonego w wyniku działalności człowieka promieniowania naturalnego”. Oprócz osób pracujących wysoko nad ziemią, do tej grupy zalicza się osobo pracujące głęboko pod ziemią (np. górnicy).

Jak widać z powyższych przykładów narażenie na promieniowanie pochodzące z radionuklidów w naszym organizmie stanowi niewielki ułamek narażenia od innych źródeł promieniowania, które znajdują się wokół nas.

Sztuczne izotopy promieniotwórcze w ciele człowieka

Do tej pory mówiliśmy o naturalnych izotopach promieniotwórczych zawartych w ciele człowieka. Ale do naszego organizmu mogą dostać się również inne, które w normalnej sytuacji nie powinny się tam znaleźć. Mogą one zostać wprowadzone w sposób celowy i kontrolowany lub niezamierzony.

Do tej pierwszej sytuacji zalicza się wszelkie procedury medyczne (np. scyntygrafia, terapia tarczycy jodem promieniotwórczym) i eksperymenty wykonywane na ochotnikach polegające na wprowadzeniu substancji promieniotwórczych do ciała człowieka. Ponieważ w obu wymienionych sytuacjach izotop zostaje podany w sposób zamierzony, nie określa się ich jako skażenie wewnętrzne.

O skażeniu wewnętrznym mówimy, gdy substancja promieniotwórcza trafia do organizmu w sposób niezamierzony. Nie jest to więc substancja będąca jego naturalnym składnikiem, ani nie została wprowadzona do niego w ramach procedur medycznych.

Jak sprawdzić, jakie i ile izotopów promieniotwórczych znajduje się w naszym organizmie?

Do oceny aktywności izotopów promieniotwórczych w ciele człowieka można wykorzystać metody stosowane w ochronie radiologicznej do kontroli narażenia na skażenia promieniotwórcze, czyli obecności w organizmie substancji promieniotwórczych innych niż naturalne. Techniki pomiarowe pozwalają na wykrycie i ocenę aktywności wszystkich radionuklidów w ciele człowieka, zarówno naturalnych jak i pozostałych. Należy tylko pamiętać o tym, aby pomiaru dobrać do rodzaju promieniowania emitowanego przez izotop.

Promieniowanie alfa i beta może przebyć tylko niewielką odległość w tkance ludzkiej nim zostanie całkowicie osłabione, nie można więc określić aktywności tych radionuklidów za pomocą urządzenia pomiarowego umieszczonego w pobliżu ciała człowieka. W takiej sytuacji stosuje się metody „in vitro” polegające na pomiarze aktywności radionuklidów w próbkach wydalin.

Rys. 1 Kabina licznika promieniowania całego ciała w Narodowym Centrum Badań Jądrowych (zdjęcie autora)

Rys. 1 Kabina licznika promieniowania całego ciała w Narodowym Centrum Badań Jądrowych (zdjęcie autora)

Pomiary aktywności emiterów promieniowania gamma można wykonać metodami „in vivo”, a więc za pomocą detektorów promieniowania ustawionych w pobliżu ciała człowieka. Do takich pomiarów służy np. licznik promieniowania całego ciała, umożliwiający pomiar aktywności wszystkich emiterów promieniowania gamma w ciele człowieka (np. potas 40K). W Polsce istnieją dwa tego typu stanowiska pomiarowe, w Narodowym Centrum Badań Jądrowych w Otwocku (rys. 1) i w Instytucie Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie.

Jakub Ośko

dr inż. Jakub Ośko – absolwent Wydziału Mechatroniki Politechniki Warszawskiej, tytuł doktora nauk technicznych uzyskany na tej samej uczelni. Aktualnie pracownik Narodowego Centrum Badań Jądrowych. Zajmuje się dozymetrią promieniowania jonizującego w ochronie radiologiczną.

Skomentuj

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *