Vysvětlení: Jak moc je záření škodlivé pro zdraví?

Radiace je všude. Zachycujeme ho ze slunečních paprsků na obloze i z hornin pod našima nohama. Pochází z televizních přijímačů, rádií a mobilních telefonů. Vstřebáváme ho z některých druhů ovoce, zeleniny a ořechů.

Ale ne všechno záření je stejné. Elektromagnetické záření, včetně radiových vln, mikrovln, viditelného a infračerveného světla, je známé jako neionizující záření a je z velké části neškodné. Naproti tomu ionizující záření, od vlnových délek kratších než ultrafialové světlo přes elektromagnetické spektrum až po rentgenové a gama záření, může způsobit onemocnění a smrt.

Tyto účinky vyplývají z jeho schopnosti ionizovat (tj. oddělovat kladně a záporně nabité ionty) v tělesných tkáních. Obecně lze říci, že riziko škodlivých zdravotních účinků je poměrně složitým způsobem úměrné míře ionizace vyvolané v těle. Tomu se říká dávka. Způsob měření a definice ionizujícího záření se v průběhu desetiletí měnil s tím, jak jsme se o této relativně mladé vědě dozvídali více.

Měření dávky záření a rizika

Dávka se původně měřila ve vzduchu jednotkou Roentgens (R, pojmenovanou podle objevitele rentgenového záření Wilhelma Roentgense). Protože ionizaci nelze měřit ve tkáni, bylo nutné přepočítat dávku ve vzduchu na absorbovanou dávku ve tkáni, která se původně měřila v radech, kde 1 R = ~0,8 rad. Se zavedením metrických jednotek se základní jednotkou absorbované dávky stal Gray (Gy), který představuje absorbovanou dávku 1 joulu energie na kilogram.

Absorbovaná dávka bohužel není pro účely radiační ochrany příliš vhodná, protože 1Gy různých záření – gama a rentgenového záření, beta částic, neutronů a alfa částic – není pro tkáň stejně škodlivý. Proto byla zavedena „hybridní“ jednotka Sievert (Sv). Hybridní proto, že ve skutečnosti není jednotkou dávky záření, ale jednotkou rizika. Hovoříme tedy o ekvivalentní dávce 1Sv, která představuje stejné riziko jako například 1Gy pro záření X a gama nebo 0,05Gy pro hustěji ionizující, ale méně pronikavé částice alfa.

Je zde však další komplikace, protože ne všechny tkáně v těle jsou stejně citlivé. Například kostní dřeň a dětská štítná žláza jsou mnohem citlivější než svalová tkáň. Proto se používá termín efektivní dávka, který zahrnuje korekci na ekvivalentní dávku a měří se rovněž ve Sv. Tímto způsobem lze v případě, že je ozářena pouze část těla, prezentovat riziko v podobě efektivního rizika pro danou osobu. To umožňuje sčítat rizika z různých ozáření. Jednotka Sv by se neměla používat pro velké dávky (větší než 1Sv) na celé tělo.

Nízké dávky jsou běžné

Typicky je každý člověk během svého života vystaven dvěma miliseiverům (mSv) za rok z přírodního pozadí záření. Z diagnostické radiologie můžeme obdržet dávku až 10-20 mSv – řekněme 10 mSv při CT vyšetření hrudníku. Hasiči a pracovníci elektrárny při černobylské havárii obdrželi dávky několik Gy a tyto dávky vedly k úmrtí na akutní nemoc z ozáření během přibližně 60 dnů. Obvykle je smrtelná dávka 4-5Gy obdržená v krátkém časovém úseku několika hodin, ale může být tolerována, pokud je dodávána po mnohem delší dobu.

Doporučení Mezinárodního výboru pro radiologickou ochranu omezují dávky pracovníkům na ozáření na 20mSv ročně nebo ve výjimečných případech na vyšší roční dávky, omezené 100mSv za pět let. Dávky pro obyvatele z výpustí z jaderných elektráren a laboratoří nebo z úniků například z lékařských zdrojů záření v nemocnicích by měly být omezeny na 1mSv za rok.

Extrémní radiační události

Je zřejmé, že v případě havárií jako v Černobylu a Fukušimě je situace mnohem hůře kontrolovatelná. Dávky kolem 30 mSv obdrželo 115 000 lidí žijících v osadách v blízkosti Černobylu, než byla o několik dní později evakuována uzavřená zóna o poloměru 30 km. V případě Fukušimy byla evakuace do vzdálenosti 20 km od elektráren mnohem rychlejší. Mnohem vyšší dávky (až 250 mSv) obdrželi někteří pracovníci provádějící úklid po Černobylu a o dávkách pracovníků provádějících úklid ve Fukušimě je zatím známo jen málo. Pokud jsou pravdivé nedávné zprávy o dávkách až 2,2 Sv/hod. z netěsnících nádrží v areálu elektrárny a pokud tato dávka pochází z gama záření, pak může být práce v areálu brzy příliš nebezpečná.

Aby došlo k úmrtí během několika hodin po vystavení radiaci, musí být dávka velmi vysoká, 10Gy nebo vyšší, zatímco 4-5Gy zabije do 60 dnů a méně než 1,5-2Gy nebude krátkodobě smrtelné. Všechny dávky, bez ohledu na to, jak jsou malé, však s sebou nesou konečné riziko vzniku rakoviny a dalších onemocnění.

Velmi přibližné pravidlo říká, že 1Sv s sebou nese riziko 10% zvýšení celoživotního rizika vzniku rakoviny. Toto riziko rakoviny může přetrvávat po zbytek života, ale je nepravděpodobné, že by se objevilo dříve než za 10-20 let po expozici. Expozice z kumulovaného přírodního pozadí do věku 50 let (=100mSv) tedy zvyšuje celoživotní riziko rakoviny z ~30 % na ~31 % a úmrtnost z ~25 % na ~26 %. Na tomto základě bude mít černobylská havárie na svědomí přibližně 30 000 až 60 000 úmrtí na rakovinu na celém světě, ale hlavně v Evropě, a mnoho jich ještě nastane.

Mnoho se diskutuje o tzv. problému nízkých dávek. Účinky dávek nižších než 50 mSv je obtížné hodnotit přímo vzhledem k vysokému pozadí spontánních (přirozeně se vyskytujících) rakovin, takže bylo nutné extrapolovat dolů z měření účinků při vyšších dávkách. Otázkou je, zda existuje prahová dávka, pod níž nedochází k žádnému účinku. Podle toho, co víme, musí být tento práh nižší než 10 mSv a do deseti let věku každý obdržel alespoň 10 mSv přírodního záření ze zdrojů přírodního pozadí, takže neexistuje žádný argument pro práh – všechny dávky záření, bez ohledu na to, jak jsou malé, znamenají konečné riziko.