Poznaj atom

O wszechobecnym promieniowaniu, oponach i zmianach ewolucyjnych

Poniedziałek 25 czerwca 2012

Techniki jądrowe znalazły pokojowe zastosowanie w różnych dziedzinach życia, zaczynając od gospodarki, medycyny, czy rolnictwa, na ochronie środowiska kończąc. Aby wyrobić sobie opinię na temat korzyści i zagrożeń z tym związanych, najlepiej jest jako punkt odniesienia przyjąć wielkość dawek promieniowania, jaką otrzymujemy ze środowiska naturalnego. Dawki te są bardzo różne, w różnych miejscach na Ziemi. W skrajnym przypadku w Ramsar w Iranie, są one około sto razy większe niż w Polsce. Przenosząc się jednak na polskie „podwórko”, mieszkaniec Wrocławia narażony jest na dwukrotnie mniejszą dawkę promieniowania niż góral z Zakopanego. Te różnice promieniowania nie wpływają jednak w żaden sposób na plany wakacyjne Polaków.
 

Głównym źródłem naturalnego promieniowania jest w pierwszej kolejności Ziemia. Znajduje się w niej 29 radionuklidów utworzonych przy formowaniu się Układu Słonecznego o okresie połowicznego zaniku porównywalnym z wiekiem Ziemi (4,5 mld lat). Najważniejsze z nich to: potas K-40, rubid Rb-87, tor Th-232, uran U-238 i 235. Kolejnych 43 radionuklidów pochodzi z naturalnych szeregów promieniotwórczych, do tego jest jeszcze 25 nuklidów, wytwarzanych w oddziaływaniu pierwotnego promieniowania kosmicznego z atmosferą. Tak powstają m.in. izotopy: węgla C-14, trytu H-3, berylu Be-7 i in. Śladowe ilości tych izotopów przychodzą wprost z Kosmosu. Tak, więc można powiedzieć, że Ziemia jest gigantycznym składowiskiem pierwiastków promieniotwórczych. W działce gruntu o powierzchni 20 m na 20 m i głębokości 1 m znajduje się przeciętnie2 kg uranu, 6 kg toru i 0,8 kg potasu. Największy udział w dawce promieniowania, jaką otrzymujemy każdego dnia ze źródeł zewnętrznych jest radon 222. Narażenie na promieniowanie zwiększa się znacznie, kiedy przebywamy w zamkniętych pomieszczeniach, a zwłaszcza w piwnicach. Sami również jesteśmy źródłem promieniowania a aktywność naszego organizmu jest oceniana na 120 Bq na każdy kilogram ciała. Tak, więc człowiek o masie 80 kg promieniuje z aktywnością 9600 Bq. Warto o tym pamiętać oceniając zagrożenie związane ze skażeniem grzybów czy mleka. Informacja, że aktywność wody czy żywności wzrosła dwukrotnie np. ze 150 Bq/kg do 300 Bq/kg nie powinna wzbudzać paniki, ponieważ jest w dalszym ciągu na poziomie radioaktywności nas samych.

Istotnym składnikiem tła naturalnego jest również promieniowanie kosmiczne, w skład którego wchodzą głównie protony, cząstki alfa, jądra innych, lekkich pierwiastków oraz bardzo niewielka ilość jąder pierwiastków o średnich masach; obserwuje się także pierwotne elektrony, fotony i znikomą ilość cząstek neutralnych. Do ziemi dociera jednak głównie promieniowanie wtórne powstające w wyniki oddziaływania promieniowania pierwotnego z atmosferą (70% to miony, 30% miękka składowa elektronowo – fotonowa). Atmosfera działa jak swego rodzaju osłona, którą można porównać do kilku metrowej betonowej ściany. Kosmonauci, czy nawet pasażerowie samolotów wychodząc z tego betonowego „bunkra” są w znacznie większym stopniu narażeni na działanie promieniowania kosmicznego.

Jak widać, czy nam się to podoba, czy też nie, jesteśmy w pewnym sensie zanurzeni w promieniowaniu jonizującym. Dociera ono do nas z kosmosu i z Ziemi. Źródłem promieniowania są ściany budynków, żywność, woda, dym papierosowy a także inni ludzie. Należy jednak pamiętać, że promieniowanie towarzyszy nam od początku powstania życia. Jednak organizmy żywe na fali zmian ewolucyjnych, nauczyły się żyć w takich warunkach, a nawet wypracowały mechanizmy obronne, które świetnie sobie radzą z małymi dawkami promieniowania. Mechanizmy tego rodzaju bronią nas przed szkodliwym działaniem wielu innych czynników naturalnych w naszym otoczeniu. Promieniowanie jonizujące środowiska jest jednym z czynników powodujących mutacje w genach organizmów żywych, czyli jednym z czynników ewolucyjnych, którym zawdzięczamy różnorodność fauny i flory. Wiele wskazuje na to, że dzięki promieniowaniu jonizującemu możliwe było powstanie życia na Ziemi.

Obecności radionuklidów w Ziemi, a ściślej mówiąc efektowi termicznemu ich rozpadu, zawdzięczamy to, że jest ona nadal wewnątrz gorąca. Energetyka geotermalna w istocie wykorzystuje, więc energię jądrową.

Promieniowanie jonizujące tła naturalnego pozostawia ślad w postaci trwałych wolnych rodników w kościach i szkliwie zęba. Liczbę wolnych rodników można, obecnie określić za pomocą metod analitycznych (EPR – elektronowy rezonans paramagnetyczny). W ten sposób określamy wiek wykopalisk archeologicznych ewentualnie wielkości dawek, jakie otrzymujemy w wyniki zabiegów medycznych. Gdybyśmy dysponowali np. fragmentami kości Marii Skłodowskiej – Curie pochowanej razem z mężem we francuskim Panteonie można byłoby spróbować oszacować jak duże dawki otrzymała uczona pracując z pierwiastkami promieniotwórczymi i promieniowaniem rentgenowskim. Pomysł wykonania takich badań został zgłoszony w zeszłym roku w amerykańskim czasopiśmie Analytical, Bioanalytical and Chemistry (2011).

Promieniowanie jonizujące znajduje obecnie zastosowanie niemal w każdej dziedzinie życia. Nie wszyscy wiedzą zapewne, że np. wiele opon samochodowych jest produkowana z zastosowaniem technik radiacyjnych. Dla formalności warto dodać, że nie ma to nic wspólnego z radialnością opony. W Polsce na skalę przemysłową radiacyjnie wyjaławia się wyroby medyczne, farmaceutyki i kosmetyki. Utrwala się również radiacyjnie zioła, grzyby i przyprawy ziołowe. W niektórych krajach, wykorzystuje się promieniowanie jonizujące do barwienia kamieni półszlachetnych i szkła a także do konserwacji dzieł sztuki. W artykule, który cytowany jest powyżej, opisano historię wyjaławiania radiacyjnego dziecka mamuta sprzed 50 tysięcy lat, znalezionego w wiecznej zmarzlinie na Syberii.

Jak więc spostrzec można, nie jesteśmy w stanie uciec od promieniowania. Na drodze ewolucji nauczyliśmy się z nim żyć, a nawet z niego korzystać w pożyteczny sposób. Promieniowanie jest wszędzie i choć rzadko zdajemy sobie z niego sprawę, często zawdzięczamy mu także zdrowie.

dr inż. Wojciech Głuszewski

Więcej o autorze

Zapraszamy do zapoznania się z jedną z wybranych wypowiedzi naszego eksperta

Zapraszamy również do obejrzenia materiału poświęconego napromieniowywaniu żywności w celu ich lepszego przechowywania (film poniżej).

Facebook