Explicator: Cât de multe radiații sunt dăunătoare pentru sănătate?

Radiațiile sunt peste tot. O primim de la razele soarelui de pe cer și de la rocile de sub picioarele noastre. Vine de la televizoare, aparate de radio și telefoane mobile. O absorbim din anumite fructe, legume și nuci.

Dar nu toate radiațiile sunt egale. Radiațiile electromagnetice, inclusiv undele radio, microundele, lumina vizibilă și infraroșie, sunt cunoscute ca radiații neionizante și sunt în mare parte inofensive. Pe de altă parte, radiațiile ionizante, de la lungimi de undă mai scurte decât lumina ultravioletă prin spectrul electromagnetic până la razele X și razele gamma, pot provoca boli și moartea.

Aceste efecte provin din capacitatea lor de a ioniza (adică de a separa ionii încărcați pozitiv și negativ) în țesuturile corporale. În linii mari, riscul de efecte nocive asupra sănătății este proporțional, într-un mod destul de complex, cu gradul de ionizare indus în organism. Aceasta se numește doză. Modul în care sunt măsurate și definite radiațiile ionizante s-a schimbat de-a lungul deceniilor, pe măsură ce am învățat mai multe despre această știință relativ tânără.

Măsurarea dozei de radiații și a riscului

Dosele au fost inițial măsurate în aer prin unitatea de măsură Roentgens (R, numită după descoperitorul razelor X, Wilhelm Roentgens). Deoarece ionizarea nu poate fi măsurată în țesuturi, a fost necesar să se convertească doza din aer în doza absorbită de țesuturi, măsurată inițial în rads, unde 1 R = ~0,8 rad. Odată cu introducerea unităților metrice, unitatea de bază a dozei absorbite a devenit Gray (Gy), care reprezintă o doză absorbită de 1 Joule de energie pe kilogram.

Din păcate, doza absorbită nu este foarte convenabilă în scopuri de protecție radiologică, deoarece 1Gy din diferitele radiații – raze gamma și X, particule beta, neutroni și particule alfa – nu este la fel de dăunător pentru țesuturi. În consecință, a fost introdusă o unitate „hibridă”, Sievert (Sv). Hibridă, deoarece nu este de fapt o unitate de doză de radiații, ci o unitate de risc. Astfel, vorbim de doza echivalentă de 1Sv ca prezentând același risc, de exemplu, ca 1Gy pentru razele X și gamma, sau 0,05Gy pentru particulele alfa, mai dens ionizante, dar mai puțin penetrante.

Există însă o altă complicație, deoarece nu toate țesuturile din organism sunt la fel de sensibile. Măduva osoasă și tiroida unui copil sunt mult mai sensibile decât țesutul muscular, de exemplu. Așa că se folosește termenul de doză efectivă, care încorporează corecția pentru doza echivalentă și se măsoară, de asemenea, în Sv. În acest fel, dacă doar o parte a corpului este iradiată, riscul poate fi prezentat în termeni de risc efectiv pentru persoana respectivă. Acest lucru permite ca riscurile provenite din diferite expuneri să fie însumate. Unitatea Sv nu ar trebui să fie utilizată pentru doze mari (mai mari de 1Sv) la nivelul întregului corp.

Dosarele mici sunt frecvente

În mod obișnuit, toată lumea este expusă la două miliseiverți (mSv) pe an pe parcursul vieții noastre din cauza radiațiilor naturale de fond. Am putea primi o doză de până la 10-20mSv din radiologia de diagnosticare – să spunem 10mSv pentru o scanare CT a toracelui. Pompierii și lucrătorii centralei de la accidentul de la Cernobîl au primit doze de câțiva Gy, iar aceste doze au dus la decesul din cauza bolii acute de radiații în aproximativ 60 de zile. În mod obișnuit, 4-5Gy primiți pe o perioadă scurtă de câteva ore vor fi letali, dar pot fi tolerați dacă sunt administrați pe o perioadă mult mai lungă.

Recomandările Comitetului Internațional de Protecție Radiologică limitează lucrătorii cu radiații la 20mSv pe an sau, în cazuri excepționale, la doze anuale mai mari, limitate la 100mSv pe o perioadă de cinci ani. Dozele la care sunt supuși membrii publicului din cauza evacuărilor de la centralele nucleare și laboratoare sau a scurgerilor de la, de exemplu, sursele de radiații medicale din spitale ar trebui să fie limitate la 1mSv pe an.

Evenimente cu radiații extreme

Evident, în cazul unor accidente precum cele de la Cernobîl și Fukushima situația este mult mai puțin bine controlată. Doze de aproximativ 30mSv au fost primite de cele 115.000 de persoane care locuiau în așezările din apropierea Cernobîlului înainte ca zona de excludere cu un rază de 30 km să fie evacuată câteva zile mai târziu. În cazul Fukushima, evacuarea până la 20 km de centralele electrice a fost mult mai rapidă. Doze mult mai mari (până la 250mSv) au fost primite de unii lucrători de curățare după Cernobîl, iar despre dozele la care au fost supuși lucrătorii de curățare de la Fukushima se știu încă puține lucruri. Dacă rapoartele recente privind dozele de până la 2,2 Sv/oră de la rezervoarele cu scurgeri de pe sit sunt adevărate și dacă această doză provine din raze gamma, atunci ar putea deveni în curând prea periculos să se lucreze pe sit.

Pentru a provoca moartea în câteva ore de la expunerea la radiații, doza trebuie să fie foarte mare, 10Gy sau mai mare, în timp ce 4-5Gy vor ucide în 60 de zile, iar mai puțin de 1,5-2Gy nu vor fi letale pe termen scurt. Cu toate acestea, toate dozele, indiferent cât de mici, comportă un risc finit de cancer și alte boli.

O regulă empirică foarte aproximativă este că 1Sv comportă un risc de creștere cu 10% a riscului de cancer pe durata vieții. Acest risc de cancer poate persista pentru tot restul vieții, dar este puțin probabil să apară înainte de cel puțin 10-20 de ani de la expunere. Astfel, expunerea la radiațiile naturale de fond acumulate până la vârsta de 50 de ani (=100mSv) crește riscul de cancer de ~30% pe parcursul vieții la ~31% și mortalitatea de la ~25% la ~26%. Pe această bază, aproximativ 30.000 până la 60.000 de decese cauzate de cancer la nivel mondial, dar mai ales în Europa, vor fi fost cauzate de accidentul de la Cernobîl, iar multe dintre acestea încă nu s-au produs.

Se discută mult despre așa-numita problemă a dozei mici. Efectele provocate de doze mai mici de 50mSv sunt dificil de evaluat în mod direct din cauza fondului ridicat de cancer spontan (care apare în mod natural), astfel încât a fost necesar să se extrapoleze în jos, pornind de la măsurători ale efectelor la doze mai mari. Întrebarea este dacă există un prag de doză sub care nu există niciun efect. Din ceea ce știm, acest prag trebuie să fie sub 10mSv și, până la vârsta de zece ani, toată lumea a primit cel puțin 10mSv de radiații naturale de fond din surse naturale de fond, deci nu există niciun argument pentru un prag – toate dozele de radiații, indiferent cât de mici, implică un risc finit.