Fakty i mity o radioaktywności [ANALIZA]

Istnieją różne rodzaje promieniowania, a ich klasyfikacja zależy od rodzaju emitowanych cząstek czy ich struktury, od źródła, naturalności i sztuczności, a także sposobu oddziaływania na cel, do którego dociera. Z perspektywy zdrowotnej najistotniejszy podział to ten przedostatni, wyszczególniający promieniowanie jonizujące oraz promieniowanie niejonizujące. Ma on znaczenie również w kontekście wpływu na zdrowie ludzi, gdy mowa o promieniotwórczości, czy też radioaktywności.

Promieniowanie niejonizujące oraz promieniowanie jonizujące

Klasyfikowanie promieniowania według zdolności do jonizacji ma zasadnicze znaczenie dla organizacji bezpieczeństwa dla ludzi w pracy z pewnymi materiałami. Promieniowanie jonizujące charakteryzuje się tym, że podczas styczności z określonym ciałem, tkanką, komórką, nie powoduje wybicia z jej atomów elektronów. Promieniowanie jonizujące, przeciwnie do niejonizującego, ma wyższą energię, przez co kontakt z nim skutkuje takim właśnie efektem, a w konsekwencji powstawaniem szeroko pojętych wolnych rodników w komórkach.

Zarówno promieniowanie niejonizujące, jak i jonizujące, są promieniowaniami elektromagnetycznymi. Umowna granica między promieniowaniem niejonizującym i jonizującym przechodzi między światłem widzialnym a ultrafioletowym, kiedy to długość fali (odległość między jej dolinami) wynosi mniej więcej 400 nanometrów bądź mniej. Teoretycznie im krótsza długość fali, tym więcej ma ona energii i jest potencjalnie bardziej niebezpieczna dla organizmu żywego.

Do promieniowania niejonizującego zaliczyć można np. fale radiowe oraz telewizyjne, promieniowanie cieplne czy część promieniowania słonecznego. Słynna technologia 5G wykorzystuje fale o długościach liczonych w milimetrach, czyli znacznie poniżej granicy zdolności do jonizacji, w związku z czym obawy co do skutków zdrowotnych upowszechnienia takiego promieniowania są stosunkowo nieduże. Z kolei promieniowanie jonizujące to promieniowanie alfa, beta i gamma – w tym promieniowanie rentgenowskie. Rozróżnienie na promieniowanie RTG i gamma, mimo pokrywających się długości fali, wynika z ich odmiennych źródeł.

Promieniowanie jonizujące w niskich dawkach jest wszechobecne z powodu powszechności niestabilnych izotopów rozmaitych pierwiastków, które samorzutnie się rozpadają, znajdujących się w wielu rzeczach, z których korzysta się na co dzień, czy w otoczeniu których się przebywa.

Bez promieniowania jonizującego ewolucja życia byłaby wolniejsza

Z perspektywy jednostki promieniowanie jonizujące jest zdecydowanie negatywne – o czym za chwilę. Jednak w kontekście wielopokoleniowym ma ono duże znaczenie. „Konflikt interesów" pomiędzy indywidualną a ewolucyjną skalą życia – tym, co dobre dla jednostki żyjącej „tu i teraz", a tym co dobre dla przyszłych pokoleń oraz dla jej populacji – ujawnia się więc również tutaj.

Promieniowanie jonizujące powoduje mutacje genetyczne w komórkach organizmów żywych. Dzięki takim mutacjom możliwa do osiągnięcia jest zmienność genetyczna. Ponieważ błędy powstające w ramach mutacji są przypadkowe, siłą rzeczy wiele z nich jest niekorzystnych i chorobotwórczych: na przykład pronowotworowych. Znacznie łatwiej jest bowiem coś zepsuć, niż ulepszyć lub naprawić i prawidło to obowiązuje także w świecie biologicznym.

Jednakże część mutacji jest neutralna – bez skutku na produkowane przez komórki białka – a z rzadka zdarza się, że mutacje są korzystne (przy czym sama ich korzystność jest też zależna od aktualnego środowiska: pewne cechy są przystosowawcze na lądzie, inne w wodzie; jedne elementy ciała mogą sprzyjać nadrzewnemu trybowi życia, a inne życiu w rozbudowanej i zorganizowanej grupie społecznej). Wówczas organizmy z nabytą korzystną mutacją lepiej sobie radzą w środowisku, skuteczniej zdobywają pokarm czy efektywniej unikają drapieżników, a w końcu odnoszą dzięki temu lepsze sukcesy reprodukcyjne i przekazują więcej swoich genów – w tym tych zmutowanych – do następnych pokoleń.

Mutacje bez promieniowania jonizującego zachodziłyby w komórkach tak czy inaczej. Błędy podczas kopiowania DNA nadal by zachodziły, ale z powodu promieniowania jonizującego jest ich więcej. Jedną z klasycznych już metod tworzenia nowych odmian roślin i ras zwierząt poprzez dobór sztuczny było celowe napromieniowywanie np. nasion, aby wywołać w nich mutacje, a potem wybrać te nieliczne zmutowane egzemplarze spośród mnóstwa uszkodzonych, którym się poszczęściło i które na skutek mutacji wytwarzały pożądane z perspektywy człowieka cechy hodowlane.

Dlaczego promieniowanie jonizujące powoduje mutacje?

Wróćmy do indywidualnego rozwoju i bytu jednostki, dla której mutacje są zdecydowanie niekorzystne, bo sprzyjające choćby rozwojowi nowotworów. Również pogorszenie się wzroku może być spowodowane promieniowaniem jonizującym. Ogółem jego ponadprzeciętne dawki faktycznie wywołują szereg negatywnych efektów zdrowotnych, a w skrajnych przypadkach – gdy pochłonięte promieniowanie było silne, w dużej dawce i/lub oddziaływało przez dłuższy okres – powodują chorobę popromienną. Wtedy dochodzi już nie do pojedynczych uszkodzeń, tylko masowego zniszczenia materiału genetycznego wielu tkanek, rozpadu komórek w całym ciele i zaburzeń podziałów komórkowych. W pewnym sensie można powiedzieć, że w ciągu tygodni i miesięcy organizm starzeje się tak, jak normalnie działoby się to przez kilka dekad życia, a do tego tempo i nagłość skutkują mnóstwem dodatkowych problemów.

Promieniowanie jonizujące doprowadza do wybicia elektronu w atomach wody (i nie tylko) w komórkach, co zapoczątkowuje spontaniczną i „złośliwą" eksplozję wolnych rodników uszkadzających DNA, RNA, białka i tłuszcze. Dotknięta tym procesem komórka o wiele szybciej się starzeje, a jej materiał genetyczny mutuje i niszczeje. To, jak bardzo szkodliwie promieniowanie jonizujące zadziała na komórkę zależy też od typu tkanki, np. jej gęstości. Rodzaj tkanki i komórki narażonej na promieniowanie jonizujące jest istotny również dlatego, że pomiędzy poszczególnymi tkankami i komórkami istnieć może różnica w stężeniu i aktywności enzymów naprawczych oraz w stężeniu cząsteczek przywracających równowagę, które mają działanie przciwutleniające (przeciwwolnorodnikowe).

W tym kontekście dobrze jest dodać, że istnieją dyskusje naukowców i prowadzone są badania nad tym, na ile obecność promieniowania jonizującego w niskich, powszechnych dawkach, oraz brak nadmiaru zewnętrznych antyoksydantów, wpływa na jakość egzogennych – czyli produkowanych przez człowieka – czynników przeciwutleniających. Na przykład biochemik Nick Lane w książce pt. „Tlen. Cząsteczka która stworzyła świat" tłumaczy, że suplementowanie się antyoksydantami – tak usilnie promowane w reklamach – może w efekcie prowadzić do słabszej produkcji endogennych przeciwutleniaczy, które są o wiele skuteczniejsze, silniejsze i zdrowsze od tych z pożywienia. To by tłumaczyło wyniki licznych badań pokazujących, że zażywanie suplementów z antyutleniaczami nieszczególnie poprawia stan zdrowia i niezbyt chroni przed chorobami. Innym wyjaśnieniem tej zagawozdki może być fakt, że osoby suplementujące niejednokrotnie gorzej się odżywiają, a o ile w tabletce mamy wyizolowany jeden lub kilka pożytecznych substancji, to w pokarmie, choć w mniejszych dawkach, jest ich znacznie, znacznie więcej.

Wpływ promieniowania jonizującego na zdrowie

Efekt oddziaływania promieniowania jonizującego na materiał genetyczny, a w następnych fazach na rozwój nowotworów, jest w świetle powyższych danych oczywisty. Do rodzajów nowotworów wywoływanych przez promieniowanie jonizujące, nawet wiele lat po narażeniu na niezdrową dawkę, należą m.in. białaczki, chłoniaki czy czerniaki. Zarazem trzeba podkreślić, że spora część tych chorób wywoływana jest nie przez promieniowanie, lecz inne przyczyny mutacji, bądź też mutacje odziedziczone po rodzicach. To jednak nie wszystko, bo mutacje powstałe przez promieniowanie mogą też być powodem niepłodności (tymczasowej utraty płodności, a w skrajnych przypadkach całkowitej bezpłodności).

Reaktywne formy tlenu powstające na skutek działania promieniowania jonizującego na komórki i tkanki prowadzą także do uszkodzeń oka, szybszego starzenia się skóry, patologii w układzie sercowo-naczyniowym czy wzmożonego starzenia się mózgu, a co za tym idzie, wyrazistego pogarszania jakości funkcji poznawczych. Wreszcie, jednym z fundamentalnych zagrożeń jest teratogenne działanie promieniowania, a więc zaburzanie rozwoju osobniczego w okresie prenatalnym – przed narodzinami.

Jednostką stosowaną do określenia przyjętej dawki promieniowania przez organizm jest Grej (ang.gray), a także Siwert i Rem. Natychmiastowe przyjęcie od jednego do dwóch Grejów może skutkować wymiotami i bólem głowy. Gdy dawka wzrasta do od dwóch do sześciu Grejów efekty mogą być znacznie poważniejsze, w tym: biegunka, silniejszy ból głowy, gorączka i zaburzenia poznawcze umysłu. Im większa dawka, tym gorsze skutki, w skrajnych przypadkach mogące objawiać się drgawkami, bardzo wysoką gorączką, niezwykle ciężkim bólem głowy, długotrwałym zaburzeniem procesów poznawczych. Dawka powyżej 30 Grejów otrzymana w bardzo krótkim czasie grozi śmiercią w ciągu kilkudziesięciu godzin. Ludzie, którzy przyjęli większe dawki – zwłaszcza 2-6 lub więcej Grejów i szczególnie, gdy nie otrzymali opieki medycznej – zaczynają przewlekle chorować. Na przykład mogą ich nękać krwotoki, szybko rozwijające się nowotwory, zaburzenia gospodarki kwasowo-zasadowej. Śmierć w perspektywie kilku tygodni też nie jest w takich okolicznościach zaskakująca.

Dawki promieniowania w środowisku człowieka

Jak podaje Kanadyjska Komisja Bezpieczeństwa Nuklearnego, przeciętna roczna dawka promieniowania przyjęta przez osobę mieszkającą w okolicy elektrowni jądrowej wynosi 0,001 mikroSiwerta, a dawka przyjęta podczas lotu przez Kanadę to 0,02 mikroSiwerta. Prześwietlenie klatki piersiowej Rentgenem wiąże się z dawką 0,1 mikroSiwerta, a tomografią komputerową – 7 mikroSiwiertów. Roczna górna dawka dla pracownika kanadyjskiej elektrowni jądrowej to 50 mikroSiwiertów a dla pracownika Międzynarodowej Stacji Kosmicznej 150 mikroSiwiertów. Dawka, która może poskutkować wystąpieniem choroby popromiennej wynosi zaś 1000 mikroSiviertów otrzymanych jednorazowo bądź w krótkim czasie.

Porównanie tych danych pokazuje dość jednoznacznie, że dla przeciętnego mieszkańca okolic elektrowni jądrowej przyjęte promieniowanie jest bezpieczne. Lot nad Kanadą, podobnie jak loty w innych rejonach świata, może być groźniejszy dla zdrowia niż jedzenie, bieganie, spanie i ogółem życie niedaleko współczesnej elektrowni jądrowej.