Promieniowanie jonizujące
Promieniowanie jonizujące to promieniowanie elektromagnetyczne (γ, X) lub cząstkowe (korpuskularne, np. α, β), które w czasie przenikania przez materię ma zdolność wytwarzania, bezpośrednio lub pośrednio, jonów (z wyłączeniem fotonów promieniowania ultrafioletowego). Pojęcie promieniowania wiąże się z wysyłaniem i przekazywaniem energii. Gdy więc mówi się, że ciało promieniuje, to znaczy, że wysyła (emituje) energię.
Źródłem promieniowania jonizującego mogą być:
– substancje (pierwiastki lub ich chemiczne związki), nazywane promieniotwórczymi lub radioaktywnymi, np. rad 226Ra,
– urządzenia, np. aparaty rentgenowskie.
Promieniotwórczość (radioaktywność) jest to zjawisko samorzutnego rozpadu jąder atomów niektórych izotopów, któremu towarzyszy wysyłanie promieniowania alfa, beta, gamma. Radioaktywne (promieniotwórcze) nuklidy często nazywane są radionuklidami. Jądro nowo powstałego pierwiastka może być stabilne lub również promieniotwórcze. W niektórych przypadkach tworzy się cały łańcuch radionuklidów, powstających jeden z drugiego (szereg promieniotwórczy). Cząstki alfa i beta oraz kwanty gamma są wyrzucane w czasie rozpadów z określoną energią, a rozkład tej energii jest nazywany widmem energetycznym. Promieniowanie rentgenowskie (X), podobnie jak promieniowanie gamma (γ), jest promieniowaniem elektromagnetycznym. Promieniowania te różnią się swoim pochodzeniem. Promieniowanie γ jest wytwarzane przez wzbudzone jądra atomów, natomiast promieniowanie rentgenowskie powstaje poza jądrem atomowym, w wyniku hamowania elektronów (promieniowanie hamowania).
Ważną cechą promieniowania jonizującego jest jego przenikliwość, czyli stopień pochłaniania go przez materię. Przenikliwość zależy m.in. od rodzaju promieniowania i jego energii. Rośnie wraz ze wzrostem energii. Zasięg promieniowania jonizującego w danym materiale określa grubość warstwy tego materiału, która całkowicie pochłania to promieniowanie.
Promieniowanie α (strumień szybko poruszających się jąder helu) jest bardzo mało przenikliwe. W powietrzu jego maksymalny zasięg nie przekracza kilku centymetrów (do 10 cm), a w tkance – ułamków milimetra. Z trudem przenika przez pojedynczą kartkę zwykłego papieru.
Promieniowanie β (strumień szybko poruszających się elektronów lub pozytonów), które składa się z cząstek mniejszych i mających mniejszy ładunek elektryczny niż cząstki α, wywołuje mniejszą jonizację, w związku z czym jego zasięg jest znacznie większy – w powietrzu blisko 60 razy większy niż promieniowania α o tej samej energii – może dochodzić nawet do kilku metrów. Promieniowanie to może również przenikać przez kilkumilimetrową osłonę metalową.
Promieniowanie γ lub X (promieniowanie elektromagnetyczne) jest bardzo przenikliwe i może przedostawać się nawet przez grube warstwy betonu czy stali. Tak więc trudno jest określić jego zasięg w materii. Dlatego zazwyczaj podaje się grubość warstwy materii, jaka jest potrzebna aby osłabić np. dwukrotnie natężenie tego promieniowania (tzw. warstwa połówkowa).
Skutki działania promieniowania jonizującego na organizm człowieka
Początkiem zmian popromiennych w materiale biologicznym jest pochłonięcie przez żywą tkankę energii promieniowania, która między innymi powoduje jonizację lub wzbudzenia atomów i cząsteczek, wyzwalających następnie łańcuch wtórnych reakcji biologicznych. Jonizacja i wzbudzenia atomów wchodzących w skład żywej materii stanowią pierwsze ogniwo łańcucha przemian prowadzących do biologicznego efektu działania promieniowania. Można wyróżnić, w skali czasu, kilka faz (stadiów), następujących kolejno jedna po drugiej, oddziaływania promieniowania jonizującego na organizm żywy, np. oddziaływania fizycznego, fizyko-chemicznego, odpowiedzi biologicznej, efektów medycznych (rys. 1).
Najbardziej wrażliwą na promieniowanie częścią komórki jest jej materiał genetyczny DNA. Uszkodzenia DNA, o ile nie zostaną bezbłędnie naprawione, mogą prowadzić do transformacji nowotworowej lub śmierci komórki.
Wpływ promieniowania na żywą tkankę zależy od wielu czynników i z tego względu ma bardzo skomplikowany charakter. Reakcja organizmu po napromienieniu jest przede wszystkim uwarunkowana dwoma parametrami, a mianowicie przenikalnością promieniowania oraz względną skutecznością biologiczną. Kolejne parametry to: wielkość dawki i jej natężenie, rodzaj ekspozycji (jednorazowa czy frakcjonowana, tj. rozłożona w czasie) oraz właściwości związane bezpośrednio z napromienionym obiektem, takie jak: obszar ciała poddany ekspozycji, wiek i płeć, wrażliwość osobnicza i gatunkowa, temperatura, czynności metabolizmu i równowaga hormonalna oraz nawodnienie i utlenienie napromienionego materiału biologicznego. Wrażliwość komórek na promieniowanie jest tym większa, im większa jest aktywność proliferacyjna i im mniejsze jest zróżnicowanie tkanki.
Napromieniowany organizm może nie wykazywać żadnych wykrywalnych objawów przez bardzo długi okres czasu po ekspozycji. Wiadomo, że skutki tego rodzaju napromieniowań mogą istnieć w formie utajonej i rozwijać się stopniowo. Mogą ujawniać się nawet po kilkudziesięciu latach.
Źródło:
CIOP