Efectele radiatiilor asupra sănătătii oamenilor
Radiaţiile ionizante pot fi periculoase pentru om. La fel cum soarele poate arde pielea, aşa şi radiaţiile ionizante pot cauza daune corpului. Cum se întâmplă acest lucru? În drumul lor, radiaţiile ionizante, care eliberează o cantitate suficientă de energie, pentru a putea îndepărta unul sau mai mulţi electroni din atomii ţesuturilor iradiate, dereglând în consecinţă activitatea lor chimică normală în ţesuturile vii. La un anumit grad de dereglare a acestor procese chimice, celulele vii nu se mai pot regenera pe cale naturală şi rămân permanent dereglate sau mor (în cazul distrugerii ADN-ului).
Gradul de severitate al efectelor radiaţiei depinde de:
- durata expunerii
- intensitatea radiaţiilor
- tipul radiaţiilor
Expunerea la o doză foarte mare de radiaţii poate conduce în scurt timp la arsuri ale pielii, stări de vomă şi hemoragii interne; organismul nu poate genera celule noi într-un timp foarte scurt. Expunerea îndelungată la doze mai mici de radiaţii poate cauza apariţia cu întârziere a cancerului şi posibil a unor boli ereditare, lucru constatat în special la supravieţuitorii bombardamentelor de la Hiroshima şi Nagasaki.
Măsurăm nivelul de radiaţii la care o persoană este expusă şi riscul rezultat în urma expunerii, folosind conceptul de doză, care în termeni simpli, este o măsură a energiei livrate de respectiva radiaţie către ţesutul uman.
Cea mai simplă formă de exprimare a dozei este doza absorbită, care se defineşte ca fiind energia absorbită de radiaţie într-un kilogram de ţesut. Unitatea de doză absorbită se exprimă în Joule pe Kilogram (J/kg) şi are denumirea de gray (Gy)Unitatea tolerată de doză absorbită este rad-ul (radiation absorbed dose). 1 Gy = 100 rad.
Deoarece o doză absorbită, în cazul unei radiaţii alfa, produce mai multe distrugeri ţesuturilor vii faţă de aceeaşi doză produsă de radiaţiile beta şi gama, doza absorbită se înmulţeşte cu o constantă (care este egală cu 20 pentru radiaţiile alfa şi cu 1 pentru cele gama şi beta), pentru a obţine doza echivalentă. Această doză echivalentă este măsurată în următoarele unităţi – Sievert (Sv) sau rem (1 Sv = 100 rem). Deoarece un 1 Sv reprezintă o doză extrem de ridicată şi, prin urmare, dozele sunt deseori exprimate în mSv (miimi de Sievert). De exemplu, o persoană normală, care nu este expusă unor surse suplimentare naturale sau artificiale de radioactivitate, primeşte o doză a radiaţiei naturale între 2 şi 3 mSv pe an.
Sensibilitatea ţesuturilor umane la radiaţie diferă în funcţie de ţesut, de exemplu o doză de 1 Sv la organele de reproducere este mai dăunătoare decât 1 Sv la ficat. Doza efectivă se calculează prin aplicarea factorilor de ponderare la dozele echivalente pentru fiecare organ şi prin însumarea contribuţiilor din diferite organe. Unitatea de măsură pentru doza efectivă este de asemenea sievertul (Sv).
Doza efectivă reprezintă suma ponderată a dozelor echivalente, provenite din expunere externă şi internă, efectuată pentru toate ţesuturile şi organele corpului uman. Unitatea de doză efectivă este tot sievert-ul.
Unitatea tolerată de doză echivalentă este rem-ul (röntgen equivalent man). 1 Sv = 100 rem.
Exemple de doze
| Activitate | Doza echivalentă primită de o persoană |
| Doza medie mondială din toate sursele | 2,8 mSv pe an |
| Zbor cu avionul dus – întors Europa–SUA | 0,1 mSv |
| Radiografie pulmonară | 0,1 mSv |
| Procedură medicală cu doză ridicată | 5–10 mSv |
In situaţia expunerii la doze care depăşesc limitele maxim admise, fie că vorbim de personal care lucrează în mod direct cu sursele de radiaţii sau de persoane afectate în cazul unui accident nuclear efectele asupra sănătăţii acestora depind în mare măsură şi de modul de contaminare.
Contaminarea externă se referă la depunerea accidentală pe piele sau îmbrăcăminte a radionuclizilor fixaţi, incluşi sau adsorbiţi pe/în particule de praf. Iradierea organismului rezultă din radiaţiile beta şi gamma ale radionuclizilor contaminanţi care produc arsuri caracteristice, în funcţie de activitatea şi timpul de înjumătăţire fizică a acestora şi de energia radiaţiilor. Acestea pot evolua asemănător cu arsurile produse de orice alt agent fizic sau chimic.
Contaminarea internă este dată de pătrunderea accidentală a radionuclizilor în organism prin inhalare, ingestie sau prin piele. 
- Contaminarea internă prin inhalare se datorează prafului sau aerosolilor contaminaţi de căderile radioactive provenite de la testele sau de la accidentele nucleare majore. Gradul de contaminare internă pe această cale depinde de caracteristicile particulelor radioactive (încărcare radioactivă şi electrostatică, mărime, densitate, compoziţie chimică etc.).
- Contaminarea internă pe cale digestivă se realizează în urma consumării de alimente şi apă contaminate, direct din depuneri sau prin transferul diferitelor substanţe radioactive în interiorul lanţului trofic.
- Contaminarea prin piele (absorbţie tegumentară), are importanţă redusă; puţini radionuclizi diluaţi în apă pătrund prin tegumentele intacte (cazul celor din grupele alcalinelor şi alcalino-pământoaselor). In primele 12 zile de după accidentul de la Cernobâl, principala cale de contaminare a omului a fost cea prin inhalare, după care ponderea a trecut la cea prin ingestie.
Radionuclizii pătrunşi în organismul omului pot fi repede detectaţi în sânge, urină (iod 131, cesiu 137) şi fecale (stronţiu 90). Majoritatea radionuclizilor pătrunşi în organism se comportă foarte asemănător cu elementele chimice din care provin sau cu care se aseamănă din punct de vedere al proprietăţilor chimice; astfel ritmul de acumularea şi eliminarea radionuclizilor în şi din om, pot fi calculate suficient de precis cu ajutorul unor modele matematice . Toxicitatea radionuclizilor patrunsi in organism depinde de: activitatea acestora, forma chimică, tipul şi energia radiaţiilor emise, timpii de înjumătăţire fizică şi biologică. În contaminările externe radionuclizii beta emiţători sunt cei mai periculoşi, în contaminările interne cei alfa emiţători, în timp ce radionuclizii gamma emiţători produc iradiere, dar mai redusă, în ambele cazuri.
Radionuclizii pătrunşi în organism, în funcţie de proprietăţile fizice şi chimice (ale elementelor chimice din care fac parte) sunt metabolizaţi diferit, putând fi împărţiţi astfel:
- transferabili, sunt radionuclizii în combinaţii solubile în mediul biologic, care difuzează cu uşurinţă în organism, precum: hidrogen 3, carbon 14, radiu 226, cesiu 137, cesiu 134, stronţiu 90, stronţiu 89, iod 131 etc.,
- netransferabili, radionuclizii în combinaţii insolubile la orice pH din mediul biologic, practic difuzează puţin sau de loc în corp, chiar dacă au trecut de bariera intestinală. Acesta este cazul plutoniului 239 care are ca organ critic ficatul, unde staţionează ceva timp, după care este eliminat prin urină.
Radionuclizii odată ajunşi în sânge, trec în în ţesuturi, unde o parte este fixată ( între 30 şi 70 la sută), cealaltă fiind eliminată prin urină, fecale şi transpiraţie. In funcţie de activitatea metabolică a diverselor ţesuturi, radionuclizii pot fi eliminaţi sau recirculaţi în sânge şi fixaţi din nou.
- De exemplu, în comparaţie cu stronţiul radioactiv, care odată fixat în sistemul osos nu mai poate fi eliminat cu uşurinţă, cesiul radioactiv care se acumulează în organele moi şi în sistemul muscular, este metabolizat intens, ceea ce permite eliminarea sa mult mai rapidă din organism. Astfel, în cazul unui om adult, dacă stronţiul 90 fixat în sistemul osos se reduce la jumătate abia după cca 7000 zile, cesiul 137 se reduce la jumătate mult mai repede, în 50 – 150 zile.
- O atenţie deosebită este acordată de specialiştii în radioprotecţie radionuclidului hidrogen 3, numit şi tritiu, cu care se poate contamina mediul, implicit şi omul, în condiţii de funcţionare necorespunzătoare a unei centrale nucleare cu reactor CANDU (cum este şi cea de la Cernavodă). Tritiul este reţinut în organism aproape 100% la pătrunderea pe cale pulmonară, 50% prin pielea intactă şi 100% pe cale digestivă (mai ales din apa contaminată), dar este eliminat repede.
- Alţi izotopi "ţintesc" anumite organe şi ţesuturi şi au o rată de eliminare mult mai scăzută. De exemplu, glanda tiroidă absoarbe o mare parte din iodul 131 care intră în corpul uman. Dacă sunt inhalate sau înghiţite cantităţi suficiente de iod radioactiv, glandă tiroidă poate fi afectată serios în timp ce alte ţesuturi sunt relativ puţin afectate. Iodul radioactiv este unul din produşii reacţiilor de fisiune nucleară şi a fost unul din componentele majore ale contaminării produse de explozia de la Cernobâl. Acumularea sa în organismele unor copii a dus la multe cazuri de cancer tiroidian la copii din zonele foarte contaminate din Belarus (Gomel).
| Element radioactiv | Organele, ţesuturile afectate |
| I-131 | Tiroidă |
| Sr -90, Pb-210 | Măduva şi suprafaţa oaselor |
| S-35 | Întreg corpul |
| H-3 | Fluidele din corp |
| C-14 | Ţesuturile grase |
Activitatea radionuclizilor pătrunşi în organism prin una din căile de contaminare amintite, este proporţională cu cantitatea sau concentraţile existente la intrarea în organism. După ce radionuclizii au intrat în sânge, situaţia devine mai gravă după ce aceştia s-au fixat deja în organele lor "ţintă". In consecinţă, este mult mai important ca în caz de contaminare radioactivă, să se acţioneze rapid pentru limitarea expunerii la respectiva sursă, de exemplu prin îndepărtarea şi izolarea sursei respective, sau prin părăsirea zonei contaminate.
Nivelurile de radiaţii mai scăzute – inclusiv nivelurile la care suntem expuşi în mod normal – nu distrug celulele dar pot cauza modificări la nivelul acestora (prin deteriorarea ADN-ului). În multe cazuri, modificările vor fi benigne sau vor putea fi remediate de organism. Cu toate acestea, există posibilitatea ca, ulterior, modificările să devină maligne adică să ducă la apariţia cancerului sau, dacă sunt afectate organele de reproducere, copii persoanei respective pot fi afectaţi. Probabilitatea producerii unor astfel de efecte – cunoscute ca efecte stocastice – creşte odată cu doza, dar nu se poate determina, prin examinarea unei anumite persoane, dacă efectul de care suferă a fost cauzat de radiaţii sau de altceva. Se presupune că orice nivel de expunere, oricât ar fi de mic, implică un risc: la niveluri de expunere foarte scăzute riscul este foarte mic, dar se presupune că nu este zero.