2. Radiácia

Radiácia (syn. žiarenie) je elektromagnetické žiarenie, čiže akékoľvek elektromagnetické vlny, od dlhých vín (rádiové vlny) po lúče γ. Bežne sa však pod pojmom radiácia rozumejú častice a vlny vyžarované rádioaktívnymi prvkami. Na túto užšiu definíciu radiácie sa budem odvolávať i ja v tejto práci.

Radiácia zachránila životy miliónom ľudí pri použití na diagnostikovanie a liečenie chorôb. Rovnako má na svedomí i milióny predčasných úmrtí, zákerných chorôb a nežiadúcich mutácii. Podľa vedeckých odhadov zomrelo na následky ožiarenia niekoľkonásobne viac ľudí, ako bezprostredne pri výbuchoch v Hirošime a Nagasaki. Nebezpečenstvo radiácie spočíva najmä v tom, že ju nedokážeme bezprostredne vnímať našimi zmyslami. Ak ožiarený spozoruje, že niečo nie je v poriadku, je už väčšinou neskoro.

Radiácia je sprievodným javom rádioaktivity. Vzniká ako dôsledok jadrových premien prvkov na iné prvky. Vo forme žiarenia sa uvoľňuje takmer všetka energia pri jadrových reakciách. Aby sme mohli lepšie pochopiť účinky radiácie na ľudský organizmus a životné prostredie, musíme poznať aspoň základné vlastnosti jednotlivých druhov rádioaktívneho žiarenia

2.1.Druhy radiácie

V rádioaktívne látky vyžarujú tri základné druhy radiácie. Sú to:

2.1.1. Častice α

Alfa častica je rýchlo letiace jadro hélia. Pozostáva z dvoch protónov a dvoch neutrónov. Pre relatívne vysokú veľkosť a hmotnosť sa dá táto častica zastaviť hárkom papiera. Alfa častica rýchlo stráca energiu a v hmote môže preniknúť len do malej hĺbky, napriek tomu je ale veľmi energická a ak sa pri kontakte s ľudskou bunkou pohybuje dostatočne rýchlo, môže preniknúť cez stenu bunky a spôsobiť vážne poškodenie jej vnútru. V skutočnosti má alfa radiácia na množstvo dodanej energie horší biologický dopad, než ktorákoľvek iná forma žiarenia. Nedávne štúdie ukázali, že vplyv alfa častíc na chromozómy je pri rovnakej energii tisíc krát väčší ako gama žiarenie.

2.1.2. Častice β

Skoro dvetisíc krát menšia než alfa častica je beta častica, ktorá je má negatívny náboj a je identická s elektrónom. Beta častica môže preniknúť oveľa hlbšie do hmoty ako alfa, môže prejsť cez mnoho buniek tela, kým stratí energiu a zastaví sa.

2.1.3. Lúče γ

Gama lúče je elektromagnetické žiarenie energie vyžarované jadrom rádioaktívnej látky. Ide teda o prúd fotónov. Má najväčšiu silu preniknutia a často sprevádza alfa a beta emisie. Röntgenové žiarenie je podobné gama lúčom.

2.1.4. Kozmické žiarenie

Kozmické žiarenie má menšiu vlnovú dĺžku ako lúče γ. Tvoria ho fotóny s vysokou energiou prichádzajúce z vesmíru. Spolu s prirodzenou rádioaktivitou hornín tvorí takzvanú radiáciu pozadia, ktorej boli živé organizmy vystavované nepretržite po milióny rokov.

Radiácia pozadia sa spolupodieľa na mutáciách, ktoré sú dôležitým činiteľom evolúcie. Spôsobuje ale taktiež určitú časť onkologických ochorení V Kerala (India) sa predpokladá, že neprirodzene vysoké množstvo tória nachádzajúceho sa v tamojšej pôde je zodpovedné za vysoký výskyt mongoloidnosti, mentálnej retardácie a iných vrodených poškodení.


2.2. Vplyv radiácie na organizmus

Žiarenie poškodzuje organizmus ionizovaním, teda vylučovaním elektrického náboja atómov a molekúl tvoriacich bunky tela. Účinok žiarenia je kumulatívny, čo znamená, že ak je organizmus vystavený malým dávkam žiarenia po istý čas, dlhodobý biologický efekt (rakovina, leukémia, genetické zmeny) je takmer rovnako pravdepodobný ako pri vystavení jednej veľkej dávke.

Účinky radiácie sú závislé od druhu žiarenia. Gama žiarenie preniká tkanivami do veľkej hĺbky bez výraznej straty intenzity. Beta žiarenie môže preniknúť cez kožu a zničiť žijúce bunky. Alfa častice nemôžu preniknúť cez túto bariéru. Alfa i beta častice však spôsobujú najväčšie a nenávratné škody pri požití kontaminovanej stravy alebo vody, alebo pri dýchaní v prostredí s rádioaktívnymi látkami. Radiácia ohrozuje najmä deliace sa bunky. Ľudia sú zo všetkých živých bytostí na svete jedny z najcitlivejších voči karcinogénnym a mutagénnym účinkom žiarenia. Ľudské zárodky, plody, kojenci a malé deti sú mimoriadne citlivé na účinky žiarenia, pretože ich bunky sa rapídne delia. Účinky radiácie na organizmus sú tiež závislé na množstve radiácie.

2.2.1. Akútny syndróm mäknutia mozgu

Akútny syndróm mäknutia mozgu spôsobuje veľmi vysoká dávka ionizujúceho žiarenia (približne tritisíc remov a viac). O tento efekt sa vedci usilovali pri tvorbe neutrónovej bomby, ktorej výbuch ponechá budovy nedotknuté (hoci môžu zostať rádioaktívne po dlhé roky), ľudský mozog a nervové tkanivo sa však zničia. Štyridsaťosem hodín po výbuchu sa mozgové bunky zväčšia, čo spôsobí zväčšenie tlaku vnútri lebky. Výsledkom je dezorientácia, delírium, omráčenie, psychóza, ataxia (strata kontroly svalov) a horúčka, potom nasleduje krátke obdobie jasnosti, a potom náhla smrť.

2.2.2. Choroba z ožiarenia

Dávka šesťsto remov a viac spôsobuje akútnu chorobu z ožiarenia. Tisíce japonských svedkov výbuchov atómových bômb v roku 1945 zomreli na túto chorobu do dvoch týždňov. Takéto ožiarenie zabíja všetky aktívne sa deliace bunky tela: postihnutému vypadávajú vlasy, koža odpadáva vo veľkých kusoch, objavuje sa zvracanie a preháňanie. Po zničení bielych krviniek a krvných doštičiek postihnutí podľahnú infekcii alebo masívnemu krvácaniu.

2.2.3. Rakovina

Nižšie dávky žiarenia môžu spôsobiť leukémiu v dobe 5 až 10 rokov a rakovinu 12 až 60 rokov po ožiarení. Spojitosť medzi malými dávkami radiácie a nárastom výskytu leukémie a rakoviny dokázali nedávne štúdie.

Vznik rakoviny je podmienený radiačným poškodením regulačného génu, ktorý kontroluje bunkové delenie. Ak žiarenie poškodí genóm, niekedy to má za následok smrť bunky, niekedy bunka poškodenú časť dokáže opraviť. Ak je však poškodenie veľké, je zasiahnutý gén po oprave zmenený. Takáto bunka pokračuje v normálnych funkciách do uplynutia inkubačnej doby karcinogénu (približne 5 až 60 rokov). Potom sa začne nekontrolovane deliť. Tento nekontrolovaný a zväčša veľmi rýchly rast, ktorý vedie k tvorbe nádoru, sa nazýva rakovina. Vlastnou príčinou úmrtia na rakovinu je zlyhanie postihnutých orgánov. Spojitosť medzi radiáciou a rakovinou potvrdzujú mnohé dôkazy.

Mnoho prvých röntgenológov pracovalo s primitívnymi prístrojmi a vysokými dávkami a zomrelo na chorobu z ožiarenia a rakovinu. Maria Curie a jej dcéra Irena, ktoré sú preslávené výskumami s prvkom rádium, zomreli na leukémiu. Približne päť rokov po útoku na mesto Hirošima sa objavila epidémia leukémie, ktorá do desiatich rokov dosiahla 30 krát väčšiu úroveň výskytu ako u obyvateľstva nevystaveného žiareniu. Výrazne zvýšená úroveň rakoviny a iných ochorení je zaznamenaná v blízkosti Černobyľu a v okolí Harrisburgu v Pennsylvánii, na území jadrovej nehody Three Mile Island. Postihnuté sú predovšetkým deti a mladí ľudia. Zvýšený počet výskytu rakoviny je zaznamenaný aj v okolí atómových elektrární a prepracovateľských závodov a u ľudí pracujúcich v uránových baniach.

Je dôležité si uvedomiť, že neexistuje „bezpečné“ množstvo ožiarenia, pretože na iniciovanie rakoviny je potrebný len jeden rádioaktívny atóm, jedna bunka a jeden gén. Väčšie ožiarenie spôsobuje len zvýšenie pravdepodobnosti.


2.2.4. Mutácie

Mutácie sú zmeny genómu, ktoré majú za následok zmenu niektorých vlastností alebo funkcií bunky. Pozitívne mutácie sú jedným z činiteľov evolúcie. Medzi negatívne mutácie patria mnohé ochorenia a syndrómy (Downov syndróm – mongoloidnosť) či vývojové degenerácie (mentálne i fyzické) a anomálie. Mutagénnym činiteľom nie je len radiácia, mutácie môžu spôsobiť i rôzne chemické látky, no radiácia (prirodzená i umelá) má na nich veľký podiel. Veľkým nebezpečenstvom v prípade mutácii je to, že sa nie vždy musia prejaviť, no prenášajú sa z generácie na generáciu v dominantnej i recesívnej forme.

Rovnako ako v prípade rakoviny bol dokázaný zvýšený počet porúch spôsobených mutáciami u organizmov, ktoré prijímali malé dávky žiarenia.