1. Efectul Radiaţiilor Asupra Organismelor Vii
Efectul radiaţiilor
asupra
organismelor vii
Iscru Stefan
cls. a XII-a C

2. i
Efectul Radiaţiilor Asupra Organismelor Vii
Efectul radiaţiilor
asupra
organismelor vii
„Viaţa pe Pământ s-a dezvoltat în pe pământ. Ne putem referi la acest tip de
prezenţa radiaţiilor de fundal. Nu este radiaţii ca fiind radiaţii ionizante. Ele pot
nimic nou, inventat de om.” cauza stricăciuni materialelor, în special
Eric J. Hall materiei vii. La doze mari sunt într-adevăr
profesor de radiologie Universitatea Columbia periculoase, deci este necesar controlul
timpului de expunere.
Radiaţia este energia care călăto- Fiinţele vii au evoluat într-un mediu
reşte prin spaţiu. Razele solare sunt una care a avut doze semnificative de radiaţii
dintre cele mai cunoscute forme de radiaţie. ionizante. Mai mult, mulţi dintre noi datorăm
Ele ne furnizează lumină, căldură şi bronz. viaţa şi sănătatea noastră acestor radiaţii
Noi controlăm efectele sale cu ochelari de produse artificial. Razele X folosite în
soare, aer condiţionat şi haine. medicină găsesc probleme ascunse. Cu toţii
beneficiem de o multitudine de
produse şi servicii care au
devenit posibile datorită folosirii
atente a radiaţiilor.
Radiaţiile de fundal sunt
acele radiaţii care sunt
prezente în mediu în stare
naturală în mod inevitabil.
lumina infra-
Oamenii care locuiesc în zone
ultra- micro-
cosmice gama raze x vizibilă roşii radio
violete unde
cu mult granit sau cu mult nisip
F
Frecvenţe Frecvenţe
joase sunt iradiaţi mai mult decât alţii,
Spectrul energetic
pe când cei care locuiesc la
altitudini înalte primesc doze mult mai mari
Nu ar fi viaţă pe Pământ fără razele
de radiaţii cosmice. Mare parte din radiaţiile
soarelui, dar recunoaştem că prea mult soare
la care suntem expuşi se datorează
nu este un lucru bun. De fapt poate fi
radonului, un gaz care se infiltrează din Pământ
periculos, deci controlăm timpul cât ne
şi este prezent în aerul pe care-l respirăm.
expunem. Razele solare se compun din
Radiaţiile provin de la atomi,
radiaţii într-o gamă de lungimi de undă de la
elementul fundamental al materiei. Cei mai
razele infraroşii care au lungime de undă
mulţi atomi sunt stabili; atomul de C12 rămâne
mare până la lumina ultravioletă care are
C12 pentru totdeauna. Anumiţi atomi se pot
lungime de undă scurtă.
dezintegra într-un atom în totalitate nou.
În spatele ultravioletelor sunt energii
Aceşti atomi se numesc „instabili” sau
mari de radiaţii care se folosesc în medicină
„radioactivi”. Un atom instabil are un exces
şi care există în doze mici în spaţiu, în aer şi

3. Efectul Radiaţiilor Asupra Organismelor Vii
de energie internă cu rezultatul că nucleul măsură a radioactivităţii este dată în becquerel
se poate transforma spontan într-o formă mai (Bq), o unitate de măsură care ne ajută să
comparăm radioactivitatea tipică a
8
câtorva materiale. Un Bq reprezintă
numărul dezintegrărilor atomice pe
7
secundă.
6
Cu ajutorul acestei unităţi de
5
măsură s-au măsurat radioacti-
vităţile câtorva materiale naturale
4
sau artificiale: un adult (100 Bq/kg)
3
7.000Bq, aerul în 100 m² de sol
australian - 3.000 Bq, aerul în 100
2
m² de sol european - 30.000 Bq,
1
radioizotopii pentru diagnosticare
în medicină 70 mil. Bq, 1 kg uraniu
0
Finlanda
Olanda
Belgia
Franţa
Spania
Elveţia
Italia
Irlanda
Norvegia
Portugalia
Suedia
Austria
Danemarca
Germania
Australia
Luxemburg
Marea Britanie
25 mil. Bq. Atomii dintr-o substanţă
radioactivă se dezintegrază alea-
toriu dar cu o rată carac-teristică.
Durata, numărul de paşi ceruţi şi
tipul radiaţiilor rezultate sunt bine
Radiaţii cosmice Radiaţii gamma din natură
cunoscute. Timpul de înjumătăţire
este timpul necesar pentru jumă-
Radiaţii gamma în case Radon
tate din atomii substanţei radioac-tive de a se
stabilă. Aceasta o numim dezintegrare
dezintegra.
atomică. Fiecare element poate avea atomi
cu diferite dimensiuni ale nucleului numite
izotopi. Izotopii instabili (cei radioactivi) se
numesc radioizotopi. Câteva elemente, de
uraniu-238 4,47 mld. ani
exemplu uraniul nu au izotopi stabili. Când un
α
atom al unui radioizotop se dezintegrează el toriu-234 24,1 zile
β
cedează din excesul său de energie ca
protactiniu-234m 1,17 min.
radiaţii sub formă de raze gamma sau
β
particule subatomice. Dacă se dezintegrează uraniu-234 245.000 ani
cu emisie de particule alfa sau beta, se va α
toriu-230 8.000 ani
forma un nou element. Se poate descrie
α
emisia de radiaţii gamma, beta şi alfa. Tot radiu-226 1.600 ani
timpul atomul este în progres făcând unul α
radon-222 3.823 zile
sau doi paşi spre starea stabilă unde nu mai
α
sunt radiaţii radioactive. poloniu-218 3,05 min.
O altă sursă de radioactivitate este α
plumb-214 26,8 min.
atunci când un radioizotop se transformă într-
β
o altă formă sau izomer eliberând raze
bismut-214 19,7 min.
gamma în proces. Această formă este notată β
poloniu-214 0,000164 sec.
cu „m” (meta) în numărul atomic; de exemplu
α
techneţiu-99m (Tc-99m) se dezintegrează la
plumb-210 22,3 ani
Tc-99. Razele gamma sunt emise uneori cu
β
radiaţii alfa sau beta după cum nucleul se bismut-210 5,01 zile
β
dezin-tegrează până la nivele mai mici de
poloniu-210 138,4 zile
energie. Timpul de înjumătăţire poate varia de la o
α
Spre deosebire de clasicele unităţi de milionime de secundă până la milioane de
plumb-206 stabil
măsură pentru masă şi volum, unitatea de ani în funcţie de elementul ales. După o

4. Efectul Radiaţiilor Asupra Organismelor Vii
înjumătăţire radioactivitatea elementului se corpului, din cauză că cedează energie într-un
înjumătăţeşte, după două se reduce la sfert timp destul de scurt, particulele α pot crea
ş.a.m.d. Toţi atomii de uraniu sunt radioactivi. daune mai severe decât alte radiaţii.
În figura de mai sus s-a prezentat Particulele β sunt electroni aruncaţi din
descompunerea atomului de uraniu-238 în nucleul atomilor. Aceste particule sunt mai
diferiţi radioizotopi proveniţi prin descom- mici decât particulele α şi pot penetra peste 1 – 2
punere, tipul de radiaţii apărut la fiecare pas cm în apă sau ţesut uman. Particulele β sunt
şi timpul de înjumătăţire până la atomul emise de mai multe elemente radioactive. Ele
stabil, neradioactiv plumb-206. Radioizotopul pot fi stopate de o foaie de aluminiu de o
cu cel mai mic timp de înjumătăţire emite cele grosime de câţiva milimetri.
mai multe radiaţii la unitatea de masă. Mare Radiaţiile cosmice se compun din
parte din radioactivitatea naturală din stânci şi particule cu un nivel foarte ridicat de energie,
sol provine de la acest lanţ de dezintegrare.
Radiaţiile ionizante din nucleul
atomic sunt îngrijorătoare. Ele apar în două
forme: raze şi particule
la frecvenţe înalte. Ra-
diaţiile ionizante produc
particule încărcate elec-
tric numite ioni în mate-
rialele pe care le lovesc.
Acest proces se numeşte
ionizare. În moleculele mari din care sunt
alcătuite organismele vii, schimbările biolo-
gice cauzate pot fi importante.
Razele X şi razele γ, ca şi lumina, incluzând protonii care bombardează
reprezintă energia transmisă fără deplasarea Pământul din spaţiu. Ele sunt mult mai intense
materialului, la fel ca şi căldura şi lumina la altitudini înalte decât la nivelul mării, unde
soarelui care călătoreşte prin spaţiu. Razele atmosfera este mai densă şi oferă o protecţie
X şi γ sunt virtual identice, exceptând faptul mai mare.
că razele X sunt produse artificial. Razele X Neutronii sunt particule de asemenea
şi γ au mare putere de penetrare a corpului foarte penetrante. Pe Pământ ele provin mai
omenesc. Ca protecţie ales din dezintegrarea sau fisiunea anumitor
împotriva acestor raze atomi în nucleul reactoarelor. Apa şi betonul
se folosesc bariere de sunt scuturile cel mai des utilizate împotriva
beton, plumb sau apă. radiaţilor din miezul reactoarelor nucleare.
Particulele α se compun Este important de înţeles că radiaţiile
din doi protoni şi doi α, β, γ şi X nu generează radioactivitatea
neutroni formând nucleul corpului. Oricum cele mai multe materiale în
atomic. Ei au încărcătură stare naturală (incluzând ţesutul viu) conţin
electrică pozitivă şi sunt emişi de către cantităţi măsurabile de radioactivitate.
elementele grele cum ar fi uraniul şi radiul la Simţurile omeneşti nu pot detecta
fel cu elementele produse de om. Din cauza radiaţiile sau discerne care material este
dimensiunilor relativ mari, particulele α se radioactiv. Oricum o varietate de instrumente
ciocnesc uşor cu materia şi îşi pierd foarte pot măsura cu acurateţe nivelul radiaţiilor.
repede energia. Cantitatea de radiaţii ionizante sau
„doza” primită de o persoană este măsurată
Cu toate că, dacă surse de particule
în funcţie de energia absorbită de ţesut şi
α sunt introduse în organism prin inhalarea
este exprimată în gray. Un gray (Gy)
sau ingerarea prafului radioactiv, particulele α
reprezintă un joule depozitat pe kilogramul de
pot afecta celulele organismului. În interiorul

5. Efectul Radiaţiilor Asupra Organismelor Vii
masă. Expunerea egală la diferite tipuri de Doze mari, acumulate de radiaţii pot
radiaţii nu produce în mod necesar efecte produce cancer, care ar fi observat peste
biologice identice. Un Gy de radiaţii α va câţiva (până la 20) ani de la expunere. Acest
avea un efect mai mare decât un Gy de decalaj face imposibil de precizat cu certitudine
radiaţii β. Când vorbim despre efectul care din mulţimea de posibili agenţi au cauzat
radiaţiilor atunci exprimăm radiaţia ca doză cancerul respectiv. În ţările occidentale
efectivă, într-o unitate numită sievert (Sv). aproximativ un sfert din populaţie moare
Raportat la tipul de radiaţie un Sv de radiaţie datorită cancerului, având fumatul, factorii
produce acelaşi efect biologic. Cantităţile se dietetici, genetici şi puternica expunere la
exprimă în milisievert sau microsievert. Se lumina solară ca principale cauze. Radiaţiile
utilizează, în mod frecvent mSv. sunt un factor cancerigen slab, dar la
Se ştie de mai mulţi ani că doze expuneri îndelungate cu siguranţă cresc
mari de radiaţii ionizante, mult mai mari decât riscurile asupra sănătăţii.
radiaţiile de fundal pot cauza cancer şi
leucemie la mai mulţi ani de la expunere. Se
presupune, datorită experimentelor pe plante
şi animale, că radiaţiile ionizante pot provoca
mutaţii genetice care afectează generaţiile
descendente, cu toate că nu există dovezi în
legătură cu radiaţii care provoacă mutaţii la
om. La nivele foarte mari de radiaţii, ele pot
provoca stări de disconfort şi moartea la Organismul are mecanisme de
săptămâni de la expunere. apărare împotriva pagubelor produse de
Nivelul efectelor cauzate de radiaţii radiaţii, la fel şi împotriva altor factori
depind de mai mulţi factori: doza, frecvenţa cancerigeni. Aceştia pot fi stimulaţi prin
dozării, tipul radiaţiei, organul expus, vârsta expuneri la doze mici de radiaţii sau
şi sănătatea. De exemplu, embrionul uman dimpotrivă la doze foarte mari.
este deosebit de sensibil la radiaţii. Pe de altă parte, doze mari de
radiaţii direcţionate spre o tumoare sunt
folosite în terapii de iradiere împotriva
celulelor canceroase şi prin urmare, deseori
se salvează vieţi omeneşti. Adesea se
foloseşte împreună cu chimioterapia şi
operaţia. Doze mult mai mari sunt folosite
pentru înlăturarea bacteriilor dăunătoare din
mâncăruri, pentru sterilizarea pansamentelor
şi a altor echipamente medicale.
Zeci de mii de oameni din ţările
dezvoltate lucrează în medii în care pot fi
expuşi la doze mari de radiaţii (mai mari
Dar care sunt şansele de apariţie al
decât nivelul radiaţiilor de fundal). Prin
cancerului de la doze mici de iradiere?
urmare ei poartă ecusoane care
„Teoria” cu cea mai largă răspândire este că
monitorizează nivelul radiaţiilor la care sunt
orice doză de iradiere cât de mică presupune
expuşi. Fişele medicale ale acestor categorii
riscuri asupra sănătăţii omului. Cu toate
de angajaţi arată că ei au o rată mai mică de
acestea, nu există dovezi ştiinţifice în
mortalitate datorită cancerului sau altor cauze
legătură cu riscul dozelor sub 50 mSv pe o
decât restul populaţiei şi în unele cazuri, rate
durată scurtă de aproximativ 100 mSv pe an,
mai mici decât angajaţii care lucrează în
cercetările arată că efectele benefice sunt la
medii similare fără a fi expuşi la radiaţii. Ce
fel de posibile ca şi cele adverse.
cantitate de radiaţii ionizante prezintă pericol?

6. INDIA
EUROPA
Efectul Radiaţiilor Asupra Organismelor Vii
• gardul unei centrale nucleare (doza
10.000 mSv (10 Sv) pe durată scurtă
reală este mult mai mică).
asupra întregului corp ar cauza stări
Radiaţiile de fundal care apar în mod
de vomă şi scăderea bruscă a celu-
natural sunt principala sursă de expunere
lelor albe din sânge şi moartea în
pentru cei mai mulţi oameni. Nivelele osci-
câteva săptămâni; între 2 şi 10 Sv pe
lează între 1,5 şi 3,5 mSv/an, dar poate
durată scurtă ar cauza boli de iradiere
depăşi 50 mSv/an. Cel mai mare nivel de
cu posibilitatea crescută că doza ar
expunere la radiaţii de fundal care a afectat
putea fi fatală;
un număr mare de oameni a avut loc în
• 1.000 mSv (1 Sv) pe o durată scurtă
Kerala şi statul Madras (India) unde,
este chiar deasupra limitei de a cauza
boli de iradiere imediate la o persoană
cu un fizic mediu, dar cu siguranţă nu
ar provoca moartea; dacă o doză mai
mare de 1.000 mSv acţionează o
perioadă mai lungă de timp, nu există
posibilitatea unor probleme medicale
imediate, dar creează cu certitudine
posibilitatea apariţiei cancerului în anii
care vor urma;
• peste 100 mSv probabilitatea apariţiei
cancerului (în contrast cu severitatea
bolilor de iradiere) creşte direct
proporţional cu doza;
• 50 mSv este limita minimă la care
există dovezi că produce cancer la aproximativ 140.000 oameni au fost expuşi la
adulţi, este de asemenea cea mai o doză de peste 15 mSv/an de radiaţii γ pe
mare doză permisă prin lege într-un lângă o cantitate similară datorită radonului.
an de expunere la locul de muncă; Nivele comparabile s-au măsurat în Brazilia
• 20 mSv/an timp de 5 ani reprezintă şi Sudan cu o expunere medie de până la 40
limita angajaţilor la radiologie, mSv/an. În mai multe locuri din India, Iran şi
industria nucleară, extracţia uraniului; Europa nivelul radiaţiilor de fundal depăşeşte
• 10 mSv/an reprezintă doza maximă la
care este supus un miner din minele
de uraniu din Australia;
• 3 mSv/an este doza tipică (mai mare
decât cea de fundal) naturală la care
este expusă populaţia în America de
Nord, inclusiv o medie de 2 mSv/an
datorită radonului din aer;
• 2 mSv/an reprezintă radiaţia de fundal
din surse naturale. Aceasta este
aproape de doza minimă la care este
expus orice om, oriunde pe planetă;
• 50 mSv, până la 260 mSv (în Ramsar, în
0,3-0,6 mSv/an este intervalul tipic al
Iran). Dozele acumulate de-a lungul vieţii
dozelor de la surse artificiale, cum ar fi
datorate radiaţiilor de fundal ajung la mii de
cele medicale;
mSv. Cu toate acestea, nu există dovezi că
• 0,05 mSv/an este o fracţiune mică a
ar exista probleme de sănătate datorate
radiaţiei de fundal care este ţinta
nivelului ridicat de radiaţii.
pentru nivelul maxim de radiaţie la

7. Efectul Radiaţiilor Asupra Organismelor Vii
Radiaţiile ionizante sunt generate de
industrie şi de medicină. Cea mai cunoscută
sursă de radiaţii sunt aparatele de radio-
grafie, folosite în medicină. Radiaţiile din
surse naturale contribuie cu aproximativ 88%
din doza anuală asupra oamenilor, pe când
procedurile medicale cu 12%. Efectele
radiaţiilor naturale nu diferă de cele artificiale.
Pentru că expunerea la un nivel
ridicat de radiaţii ionizante produce un anumit
risc, ar trebui să încercăm să le evităm în
întregime? Chiar dacă am vrea, acest lucru 4. depozitare: materialele radioactive
este imposibil. Radiaţiile au fost întotdeauna sunt izolate şi ţinute în afara mediului.
prezente în mediul şi în corpul nostru. Cu Izotopii radioactivi (de ex. cei pentru
toate acestea, putem şi ar trebui să medicină) sunt eliminaţi în încăperi
minimalizăm doza de expunere care nu ne închise, în timp ce reactoarele nucleare
este necesară. funcţionează într-un sistem cu bariere
Radiaţiile sunt foarte uşor de multiple care împiedică scurgerile de
detectat. Există o varietate de instrumente material radioactiv. Camerele au o
simple, sensibile, capabile să detecteze mici presiune atmosferică scăzută, astfel
cantităţi de radiaţii naturale sau artificiale. încât orice scurgere ar avea loc nu ar
Există patru căi prin care oamenii se pot ieşi din încăpere.
proteja de sursele cunoscute de radiaţii. Standardele de protecţie împotriva
1. limitarea duratei expunerii: pentru radiaţiilor sunt bazate pe mentalitatea con-
oamenii care sunt expuşi la radiaţii pe servativă că riscul este direct proporţional cu
lângă cele de fundal datorită naturii doza, chiar şi la nivele mici, cu toate că nu
muncii lor, doza este micşorată şi există dovezi despre riscurile la nivele mici.
riscul îmbolnăvirii în principiu eliminat Această presupunere, numită „ipoteză liniară
prin limitarea duratei expunerii; nelimitată” (linear no-threshold hypothesis)
2. distanţa: la fel cum căldura unui foc este recomandată ca protecţie împotriva
este mai mică cu creşterea distanţei, radiaţiilor, propusă pentru stabilirea nivelelor
şi intensitatea radiaţiilor descreşte direct admise de expunere la radiaţii a peroanelor.
proporţional cu distanţa de la sursă; Această teorie presupune că jumătate dintr-o
3. bariere: barierele de plumb, beton sau doză mare (unde efectele au fost observate)
apă oferă o protecţie bună împotriva va cauza efecte de două ori mai mici,
radiaţiilor penetrante cum ar fi ş.a.m.d. Aceasta duce în eroare dacă este
radiaţiile γ. Prin urmare, materialele aplicată unui număr mare de oameni expuşi
radioactive sunt adesea depozitate unei doze mari de radiaţii ar putea duce la
sau mânuite în apă sau cu ajutorul măsuri inadecvate împotriva iradierii.
roboţilor în camere construite din beton Cele mai multe dovezi care au condus la
gros sau cu pereţi îmbrăcaţi în plumb; standardele de azi provin de la supravieţuitorii
bombei atomice din 1945 care au fost expuşi la
doze foarte mari pe o durată scurtă de timp. Pentru
stabilirea riscului estimativ, s-a presupus că
organismul uman poate vindeca efectele expunerii
la doze mici, dar pentru nivele mici de iradiere,
gradul de protecţie este indiscutabil conservativ.
Cele mai multe ţări au propriul sistem
de protecţie radiologică care deseori se bazează

8. Efectul Radiaţiilor Asupra Organismelor Vii
pe recomandările comisiei internaţionale cu privire • limitarea: expunerea indivizilor nu trebuie
la protecţia radiologică (ICRP). Cele trei capitole să depăşească limitele recomandate;
din recomandările ICRP sunt: Protecţia împotriva radiaţiilor este
• justificarea: nici o activitate nu trebuie bazată pe recomandările ICRP atât pentru
adoptată decât dacă produce un categoriile ocupaţionale şi cele publice.
beneficiu pozitiv; Expunerea maximă nu trebuie să
• optimizarea: toate expunerile trebuie depăşească 1 mSv/an, în medie, timp de 5 ani.
menţinute la un nivel cât mai mic,
acceptabil;
BIBLIOGRAFIE
Uranium Information Center Ltd.
Radiation and Life
Eric J Hall, profesor Universitatea Columbia
www.google.com
www.images.google.com
www.uic.com.au
Pentru o vizualizare cât mai fidelă
a documentului vă recomand
Office 2003 sau XP.