Uitleg: Hoeveel straling is schadelijk voor de gezondheid?

Straling is overal. We vangen het op van de zonnestralen in de lucht en van de rotsen onder onze voeten. Het komt van televisietoestellen, radio’s en mobiele telefoons. We absorberen het uit bepaalde vruchten, groenten en noten.

Maar niet alle straling is gelijk. Elektromagnetische straling, waaronder radiogolven, microgolven, zichtbaar en infrarood licht staat bekend als niet-ioniserende straling, en is grotendeels onschadelijk. Daarentegen kan ioniserende straling, van golflengten korter dan ultraviolet licht via het elektromagnetische spectrum tot röntgenstralen en gammastralen, ziekte en de dood veroorzaken.

Deze effecten zijn het gevolg van haar vermogen tot ionisatie (dat wil zeggen, scheiding van de positief en negatief geladen ionen) in lichaamsweefsels. In het algemeen is het risico van schadelijke gezondheidseffecten op een nogal ingewikkelde manier evenredig met de omvang van de ionisatie die in het lichaam wordt opgewekt. Dit wordt de dosis genoemd. De wijze waarop ioniserende straling wordt gemeten en gedefinieerd, is in de loop van de decennia veranderd naarmate we meer te weten kwamen over deze relatief jonge wetenschap.

Meting van stralingsdosis en risico

Dosis werd oorspronkelijk in de lucht gemeten met de eenheid van Roentgens (R, genoemd naar de ontdekker van röntgenstraling, Wilhelm Roentgens). Aangezien ionisatie niet in weefsel kan worden gemeten, moest de dosis in lucht worden omgezet in geabsorbeerde weefseldosis, oorspronkelijk gemeten in rads, waarbij 1 R = ~0,8 rad. Met de invoering van metrische eenheden werd de basiseenheid van geabsorbeerde dosis de Gray (Gy), die een geabsorbeerde dosis van 1 Joule energie per kilogram vertegenwoordigt.

Geabsorbeerde dosis is helaas niet erg geschikt voor radiologische beschermingsdoeleinden, omdat 1Gy van de verschillende stralingen – gamma- en röntgenstralen, betadeeltjes, neutronen en alfadeeltjes – niet even schadelijk is voor het weefsel. Daarom werd een “hybride” eenheid, de Sievert (Sv) ingevoerd. Hybride, omdat het eigenlijk geen eenheid van stralingsdosis is, maar een eenheid van risico. Zo spreken we van een equivalente dosis van 1Sv die hetzelfde risico inhoudt als bijvoorbeeld 1Gy voor röntgen- en gammastralen, of 0,05Gy voor de dichter ioniserende, maar minder doordringende alfadeeltjes.

Maar er is nog een complicatie, aangezien niet alle weefsels in het lichaam even gevoelig zijn. Beenmerg en de schildklier van een kind zijn bijvoorbeeld veel gevoeliger dan spierweefsel. Daarom wordt de term effectieve dosis gebruikt, waarin de correctie voor equivalente dosis is verwerkt en die ook in Sv wordt gemeten. Op die manier kan, als slechts een deel van het lichaam wordt bestraald, het risico worden gepresenteerd in termen van een effectief risico voor de persoon. Zo kunnen risico’s van verschillende blootstellingen bij elkaar worden opgeteld. De eenheid Sv mag niet worden gebruikt voor grote doses (groter dan 1Sv) voor het hele lichaam.

Lage doses zijn gebruikelijk

Typisch wordt iedereen gedurende ons hele leven blootgesteld aan twee milliseiverts (mSv) per jaar uit natuurlijke achtergrondstraling. We kunnen een dosis van maximaal 10-20 mSv ontvangen van diagnostische radiologie – zeg 10 mSv voor een CT-scan van de borstkas. De brandweerlieden en fabrieksarbeiders bij het ongeluk in Tsjernobyl ontvingen doses van verscheidene Gy en deze doses leidden binnen ongeveer 60 dagen tot de dood door acute stralingsziekte. Typisch is dat 4-5Gy ontvangen over een korte periode van enkele uren dodelijk is, maar getolereerd kan worden als de dosis over een veel langere periode wordt toegediend.

Aanbevelingen van het Internationaal Comité voor stralingsbescherming beperken stralingswerkers tot 20mSv per jaar of in uitzonderlijke gevallen tot hogere jaarlijkse doses, beperkt tot 100mSv over vijf jaar. Doses voor leden van de bevolking ten gevolge van lozingen uit kerncentrales en laboratoria of lekkage van bijvoorbeeld medische stralingsbronnen in ziekenhuizen moeten worden beperkt tot 1mSv per jaar.

Extreme stralingsgebeurtenissen

Bij ongevallen zoals in Tsjernobyl en Fukushima is de situatie duidelijk veel minder goed onder controle. De 115.000 mensen die in nederzettingen in de buurt van Tsjernobyl woonden, kregen doses van ongeveer 30 mSv voordat de verboden zone met een straal van 30 km dagen later werd geëvacueerd. In het geval van Fukushima verliep de evacuatie tot op 20 km van de kerncentrales veel sneller. Na Tsjernobyl hebben sommige opruimingswerkers veel hogere doses ontvangen (tot 250 mSv), en er is nog weinig bekend over de doses voor opruimingswerkers in Fukushima. Als recente berichten over doses tot 2,2 Sv/uur van lekkende tanks op de site waar zijn en als deze dosis afkomstig is van gammastralen, dan kan het binnenkort te gevaarlijk worden om op de site te werken.

Om binnen enkele uren na blootstelling aan straling de dood te veroorzaken, moet de dosis zeer hoog zijn, 10Gy of hoger, terwijl 4-5Gy binnen 60 dagen dodelijk zal zijn, en minder dan 1,5-2Gy niet dodelijk zal zijn op korte termijn. Alle doses, hoe klein ook, dragen echter een eindig risico van kanker en andere ziekten in zich.

Een zeer benaderende vuistregel is dat 1Sv het risico inhoudt van een verhoging van 10% van het levenslange risico op kanker. Dit kankerrisico kan gedurende de rest van het leven blijven bestaan, maar het is onwaarschijnlijk dat het zich pas 10-20 jaar na de blootstelling voordoet. Blootstelling aan geaccumuleerde natuurlijke achtergrondstraling tot de leeftijd van 50 jaar (=100 mSv) verhoogt dus het risico van ~30% op kanker over de rest van het leven tot ~31% en het sterftecijfer van ~25% tot ~26%. Op basis hiervan zullen wereldwijd, maar vooral in Europa, zo’n 30.000 tot 60.000 sterfgevallen aan kanker zijn veroorzaakt door het ongeluk in Tsjernobyl, en er zullen er nog veel volgen.

Er wordt veel gesproken over het zogenaamde lage-dosisprobleem. Effecten van doses van minder dan 50 mSv zijn moeilijk rechtstreeks te beoordelen vanwege de hoge achtergrond van spontane (in de natuur voorkomende) kanker, zodat extrapolatie naar beneden uit metingen van effecten bij hogere doses noodzakelijk was. De vraag is of er een dosisdrempel is waaronder er geen effect is. Voor zover wij weten moet die drempel onder de 10 mSv liggen en op tienjarige leeftijd heeft iedereen ten minste 10 mSv straling ontvangen uit natuurlijke achtergrondbronnen, zodat er geen argument is voor een drempel – alle doses straling, hoe klein ook, brengen een eindig risico met zich mee.