A radioaktivitás környezeti vonatkozásai

A radioaktivitás biológiai hatása

Emberre kifejtett hatás

Az ionizáló sugárzás hatására képződött ionok reakcióképesek, és meg tudnak változtatni olyan biológiailag fontos molekulákat, mint a nukleinsavak és az enzimek. Így a sugárzás mutagén, teratogén és karcinogén hatásáért elsősorban a sejtben lévő DNS károsodása a felelős. A sejtek mindenkori érzékenysége változó. Az élő szervezetek fiatal korban nagy sejtosztódási aktivitásuk miatt általában érzékenyebbek, mint a felnőtt szervezetek (23. ábra).

 


 

23. ábra. Sugárérzékenység alakulása a mitózis folyamán: megállapították, hogy a Tradescatia pollenben 200 R értékű besugárzás után a metafázisban kromoszómatörés volt, ami a sejtosztódás korai profázisában éri el az érzékenységi maximumot.

A sejtek károsodása megállapítható - többek között - az anyagcseréjükből és az oxigénfogyasztásukból.

 

Nagy sugárdózis

Hatása már néhány nap után jelentkezik, a vérképzőrendszerben, az emésztőrendszerben, a központi idegrendszerben. Az élő szervezetek érzékenységét az ionizáló sugárzás hatásaival szemben, sugárérzékenységnek nevezzük. A sugárérzékenység mértékét a félhalálos dózis jellemzi. Ez, az ionizáló sugárzásnak az a dózisa, amely a test besugárzása esetén, a hatásnak kitett élőlények felének elpusztulását okozza, meghatározott időn belül. A félhalálos dózist leggyakrabban 30 napra adják meg. Jele: LD 50/30. A félhalálos dózist, az egyes egyedekre, a dózis-hatás görbék segítségével határozzák meg. Megkülönböztetünk lineáris és küszöb típusú dózis-hatás görbéket (24. ábra).

 

24. ábra. A dózis-hatás görbék típusai
 

A sugárérzékenység másik jellemzője a halálos dózis, amely az ionizáló sugárzásnak az a dózisa, amely a hatásnak kitett szervezetet elpusztítja. Jele: LD ("letális dózis"). Értéke 700 Rem körüli, míg a félhalálos dózis (LD 50) 400 - 500 Rem között van (25. ábra). Az első halálozások 200 Rem-nél fordulnak elő, 50 - 100 Rem-ig pedig különböző mértékű vérképi elváltozások történnek.

 

25. ábra. A különböző szervezetek LD 50 értéke. A felnőtt állatok letális dózisa százszor nagyobb, mint a csírasejteké és az embrióké. Mivel az irodalomban szereplő adatok nagyon különbözőek, azokat, mint irányértékeket kell figyelembe venni.

Kis sugárdózis

Hatása lehet, hogy csak évek, évtizedek után jelentkezik: hajhullás, látási zavarok, rák, fehérvérűség, életkorcsökkenés. Az emberi és állati szervezetek leginkább sugárérzékeny sejtjei az ivarsejtek, a fehérvérsejtek és a csontvelő.

 

Néhány jellemző károsodás

A vérképzés kifejezetten sugárérzékeny (megszűnhet). Dózistól függően a regenerációs folyamat 10-14 nap múlva megkezdődhet. A lép összezsugorodik. Újjáépülése 5-6 nap múlva kezdődik meg. A nyiroksejtek eltűnnek, 5 nap múlva jelennek meg ismét. A pajzsmirigy is igen sugárérzékeny, rákos szövetburjánzása indul meg. A tüdőből a radioaktív por köhögéssel nem képes kiürülni (tüdőrák). A mellben - elsősorban a nőknél - a tejmirigyekben felhalmozódó cézium és ruténium 10-20 éven belül rákot okoz. Hasonló a helyzet, a céziumot akkumuláló májban és a vesében, felezési ideje ugyanis 30 év. Gyomorba, bélbe kerülve rosszullétet, hányást, vagy a teljes emésztőcső bevérzését okozhatja. Az ivarmirigyek is jelentősen károsodhatnak: nemzőképtelenség következik be, mivel a herék csírasejttermelése megszűnik (fontos azonban, hogy az érett ondósejtek kevésbé érzékenyek). A petefészek tömege csökken, a tüszők zsugorodnak, roncsolódnak az öröklődési anyagok. Így torzszülöttek jönnek világra, akár több nemzedéken keresztül is. A csontok rendkívüli sugárérzékenysége a vérkép megváltozásával magyarázható. A bőrön okozott elváltozások: gyulladás, pigmentáció, szőrzet kihullása. Az egyszerre elszenvedett nagyobb dózis biológiai hatása mindig nagyobb, a szervezet teljes mértékben soha nem épül újjá. Egyes kismértékű sugáradagok hatásai sem állíthatók helyre: ilyenek pl. a genetikai károsodások, vagy a rosszindulatú daganatok. Maximális egyéni sugáradag: 200 R / élet. Más források szerint a dóziskorlát (hatásmentesen elviselhető) 500 mSv a lakosság, 50 mSv az érintett munkások esetén. A sugáradag mértékétől függően különítjük el a sugárbetegség fokozatait:

 

Állatra kifejtett hatás

A halak sugárterheléses vizsgálata során kiderült, hogy az embrionális fejlődési szakaszban, röntgenbesugárzás után, a szervdifferenciálódás akadályozott, a szívműködés rendszertelen, pigmenthiány jelentkezik, a fejlődés vontatott, a szem károsodik. (A pontyok LD-a pl. 2000-6000 R között van.) A rovarok lárváira nézve 200 Rad már halálos, a felnőtt egyedekre azonban csak sterilizáló hatással van még 5000-8000 Rad is. Legkevésbé érzékenyek a sugárterhelésre, amint azt a rendkívül magas LD 50 is mutatja (50 000-100 000 Rad). A leginkább veszélyeztetettek az emlősök.

 

Növényre kifejtett hatás

Általános hatásai az ionizáló sugárzásnak: specifikus növekedésgátlás, hozamcsökkenés, elhalás.

 

Az ökoszisztémára kifejtett hatás

Sugárterhelés a táplálékláncban Az atmoszférában előforduló iniciális dózis igen kicsi, de lehetséges az ökoakkumuláció. Így az atomfegyver-kísérletek hatása a sarkvidéki területeken is kimutatható. Radioaktív részecskék kerültek a tundra és a tajga zuzmóiba. A 137Cs a telep felső részében maradt, a 90Sr az egész lassan növő zuzmótelepbe bejutott. A zuzmók a rénszarvasok legfontosabb téli táplálékai, ezért télen nagy mennyiségű izotópot vesznek föl. Az őslakosság túlnyomóan rénszarvashússal táplálkozik. Alaszka, Kanada, Lappföld és a volt Szovjetunió északi részén kimutatható a lakosság 137Cs-mal és 90Sr-mal való terhelése, amely 50-100-szor nagyobb, mint a mérsékelt övi zóna lakóié. Az ökoszisztéma (pl. egy erdő) reakcióját a sugárterhelésre, a 26. ábra és a 9. táblázat mutatja.
 

 


26. ábra. Egy erdő reakciója a sugárterhelésre

9. táblázat. Egy erdő reakciója a sugárterhelésre

Rad
Dózis

Reakció

<16
  nagyon kicsi Bizonyos fajok növekedési rátája csökken.
<40
  kicsi Érzékeny fajok kipusztulnak (pl. erdei fenyő).
<150
  mérsékelt Minden fafaj kipusztul
<200
  közepes Minden fa és cserje kipusztul.
<1000
  nagy Minden fa, cserje, fű és lágyszárú növény kipusztul, csak a talajlakó zuzmók maradnak meg.
>1000
  igen nagy Az egész növényzet kipusztul.
 


A radioaktív szennyeződés forrásai

Természetes körülmények között, az emberi szervezet tartalmaz bizonyos mennyiségű radioaktív anyagot is (40K, 14C a CO2-ból, 3T a vízből) a veszélyes többlet azonban a civilizáció eredménye.

A különféle eredetű sugárzások járuléka a népesség sugárterheléséhez:

Magyarországon kozmikus sugárzásból az ember évente átlagosan 0,3 mSv mennyiségű sugárdózist kap; a földkéreg gamma-sugárzásából 0,4 mSv; belégzéssel a szervezetbe kerül 0,7 mSv, táplálkozással pedig 0,35 mSv. Ez összesen 1,75 mSv. (A csernobili robbanás utáni sugárdózis-többlet csak +0,5 mSv/felnőtt, ill. 1,0 mSv/gyerek volt.) Megkülönböztetjük a sugárterhelés két típusát: külső sugárterhelés (sugárterhelés külső forrásból) és belső sugárterhelés (amikor a sugárzást kibocsátó anyag bekerül a szervezetbe, ott szervbe vagy szervcsoportba beépül, s végül távozik vagy lebomlik - biológiai felezési idő, amely alatt a szervezetbe jutott vegyület fele kiürül). A radioaktív izotópok a szervezetbe kerülhetnek (27. ábra) egyrészt belégzés (inhaláció) útján, (melynek következménye a tüdő terhelése lehet, vagy ha nem csak lerakódik, hanem a véráramba is bekerül, sugárterhelést okoz a test többi részén is), másrészt lenyeléssel (ingesztió) az ivóvíz és az élelmiszerek által, harmadrészt pedig seben keresztül az érintett munkások esetében.

 

27. ábra. A radioaktív izotópok élőlényekbe jutásának lehetőségei

 

A szervezetbe bekerülve megkezdődik a beépülés, izotópra jellemző, szelektív folyamat során. Kritikus szervnek nevezzük azt a szervet, amelybe egy adott radioaktív izotóp a legnagyobb valószínűséggel beépül. Sugárterhelésnél legveszélyesebbek azok az izotópok, amelyek kritikus szerve a csontszövet. Így például a  90Sr és különösen a rádium: a század elején New Jerseyben órák számlapjára rádium-tartalmú világítófestéket kentek. Az ecsetet nyelvükkel hegyesítették meg az ott dolgozó nők. Néhány hónap múlva jelentkeztek a súlyos, halálos esetek. Ez volt az első nagyobb embercsoportot érintő szomorú eset. Az élelmiszerek megállapított maximális sugárterhelési szintje:

Radioaktív hulladékok keletkeznek radioaktív ércek feldolgozásakor, atomreaktorokban, a plutónium előállításakor. A folyékony radioaktív hulladékot előbb nagyméretű tartályokban összegyűjtik, bepárlással vagy ioncserével besűrítik, majd ún. izotóptemetőkbe szállítják. Így például tengerbe süllyesztik, sivatagba, elhagyott sóbányába temetik, vagy vízzáró réteg alá helyezik.

 

A radioaktív sugárzás felhasználása

Egyre nagyobb teret kapott a sugárterápia, ami az ionizáló sugárzások gyógyászati célokra való alkalmazását jelenti. A sugárzás forrása lehet röntgenkészülék (röntgenterápia), izotóp vagy részecskegyorsító. Általában a sugárzás roncsoló hatását alkalmazzák a beteg szövetek elpusztítására.

 

Védekezési lehetőségek a radioaktív sugárzással szemben

Ezzel a témával behatóan a sugárvédelem, mint önálló tudomány foglalkozik. Köznapi értelemben a sugárvédelem, az ionizáló sugárzás intenzitását gyengítő, sugárvédelmi anyagokból felépített védőréteget jelent. A sugárvédelmi anyagok (sugárvédelem céljára használt anyagok): Az alfa-sugárzás általában már néhány cm vastag levegőrétegben is elnyelődik, így egy vékony fólia elégséges védelmet nyújt. Béta-sugárzások esetében plexi-üveget, vagy néhány mm-es vaslemezt használnak. A röntgen-sugarak elleni védelem céljára főként a nagy rendszámú elemek alkalmasak (pl. ólom). A gamma-sugarak és részecskegyorsítók sugárzásának felfogására pedig általában méternyi szélességű betonfalak (bárium-szulfát tartalmú barit-beton) szükségesek. A sugárvédő vegyületek olyan anyagok, amelyek gyógyszerként alkalmazva megvédik az emberi szervezetet az ionizáló sugárzás káros hatásaitól. A sugárvédő vegyületeknek csak megelőző hatásuk van (közömbösítik a szervezetben levő víz radiolízise során keletkező gyököket: H., OH., HO2.). Megfelelően kialakított sugárvédelem esetén megvalósítható a biológiai védelem. A sugárvédelemnek az atomreaktorokban van legnagyobb jelentősége: a nagy felületen kilépő nagy intenzitású sugárzásra vonatkozóan kell a biológiai védelmet megvalósítani. A sugárvédelmi anyagok hasznosságát jellemző, a sugárzás fajtájától és energiájától függő ún. sugárgyengülési együtthatók, valamint a sugárzás fluxusának ismeretében, a szükséges védelem jó közelítéssel számítható. Az ionizáló sugárzás és radioaktív anyagok elleni védelemmel foglalkozó szervezet a sugárvédelmi szolgálat. Olyan tudományos intézetekben és üzemekben szervezik, amelyekben ilyen anyagokkal, ill. sugárzással dolgoznak. A sugárvédelmi (dozimetriai) szolgálat feladata a személyek védelme érdekében a dozimetriai ellenőrzés, a védelmi berendezések, eszközök, rendszabályok tervezése és kivitelezése. További információt nyújt a sugárvédelemmel kapcsolatban a Munkaegészségügyi és munkavédelmi enciklopédia 3. kötete, sugárvédelem címszó alatt, a következő alcímekkel: dózisegyenérték-korlátok, külső sugárexpozíció, belső sugárexpozíció, a röntgensugarak és a gamma-sugarak elleni védelem, "nehéz" részecskék elleni védelem, sugárvédelmi alapelvek, az operatív sugárvédelem legfontosabb elvei, sugárvédelmi szakemberek.

 

A témához felhasznált irodalom:

1. Polgár Andrásné: A radioaktív sugárzás hatásai (Segítünk füzetek 37., Környezet-kémiai előadások) Pest Megyei Pedagógiai Intézet, Budapest 1990.

2. Wolfgang Odzuk: Meddig szennyezhető a Föld? (Biológiai környezetünk védelme c. sorozat) Mezőgazdasági Kiadó, Budapest 1987.

3. Dr. Pénzes Bethen: Mérgező anyagok a környezetben (Biológiai környezetünk védelme c. sorozat) Mezőgazdasági Kiadó, Budapest 1989.