A sugárzás biológiai hatásai

 Az sugárzások szervezetet károsító hatásai igen korán ismertté váltak. 1901-ben Becquerel egy cikket írt arról, hogy a mellényzsebébe tett rádiumminta égési sebet keltett a testén. Az 1900-as évek elejétõl a röntgensugárzás alkalmazása mindinkább elterjedt az orvostudományban, a sugárzást alkalmazó orvosok, asszisztensek körében igen hamar megjelentek a sugárbetegségek jellegzetes tünetei: bõrgyulladás, fekélyesedés, hajhullás, szemfájdalmak, fehérvérûség, rosszindulatú daganatok. A hosszú évtizedeken át megfelelõ sugárvédelem nélkül végzett röntgen vizsgálatok világszerte sok száz halálos áldozatot követeltek. Mindezek a betegségek külsõ sugárterhelés hatására következtek be.
  A XX. század elsõ felében, a radioaktív izotópok felhasználásának elterjedésével megjelentek az elsõ olyan megbetegedések is, melyek belsõ sugárterhelés hatására alakultak ki. Jó példa erre egy amerikai óragyárban megtörtént eset. Az itt dolgozó munkásnõk rádiumtartalmú festékkel festették meg az órák számlapjait, s az ecsetet nyelvükkel hegyesítették. Az elsõ elváltozásokra a fogorvosok figyeltek fel. A munkásnõk között megszaporodtak a fog és szájbetegségek. Késõbb a munkásnõk körében nagy számban észleltek fehérvérûséget, és a halálozási arány erõsen megnõtt. 1957-ben hazánkban is észleltek ilyen esetet. Ezek az esetek is arra mutatnak rá, hogy számolnunk kell a belsõ sugárterhelés veszélyeivel is.

A fizikai hatások során a sugárzásból energia nyelõdik el a szervezetben. Az elnyelt energia a biológiai rendszerekben különbözõ elváltozásokat okoz. Ilyen elváltozások a fehérjék kicsapódása, a sejtmembrán áteresztõképességének megváltozása, kromoszómatörés, gének mutációja. Ha a genetikai kódokat tartalmazó DNS sérül meg, a genetikai kód megváltozik, és mutáns sejtek jelennek meg. Ha ez az elváltozás az ivarsejtekben lévõ kromoszómákon  történik, a mutáns gén hatása az utódokon  jelentkezik.

A besugárzott egyedeken jelentkezõ biológiai elváltozásokat szomatikus hatásnak, az utódokon jelentkezõ biológiai elváltozásokat genetikai hatásnak nevezzük.

Az sugárzások genetikai hatását egy sor állatkísérlet igazolja. Muller 1926-ban muslicákon mutatta ki elõször. Az emberek esetén genetikai hatást a statisztikák nem tudtak kimutatni. A vizsgálatokat Japánban végezték, az atombomba robbanását túlélt emberek utódain. A vizsgálat szerint a besugárzás után fogant magzatokon nem lehetett az örökölt rendellenességek arányának megnövekedését kimutatni, még akkor sem, ha a szülõkön kimutatható volt a kromoszómakárosodás. Kutatók szerint a fogamzáskor és az azt követõ rövid idõszakban sokkal erõsebb szelekciós mechanizmusok mûködnek, mint az állatoknál, s ezért a sérült petesejtek és hímivarsejtek nem képesek magzatot létrehozni. Mégis sok gyermek született a bomba ledobása után súlyos születési rendellenességgel. Azonban ezek a gyerekek még a besugárzás elõtt fogantak meg, és az anyaméhben érte õket a sugárzás. Ez azonban már nem genetikai, hanem szomatikus hatás, mert a sugárzás a már megfogant gyorsan fejlõdõ embriót érte, és a fiatal gyorsan szaporodó sejtek a sugárzásra különösen érzékenyek.

Állatra kifejtett hatás

A halak sugárterheléses vizsgálata során kiderült, hogy az embrionális fejlődési szakaszban, röntgenbesugárzás után, a szervdifferenciálódás akadályozott, a szívműködés rendszertelen, pigmenthiány jelentkezik, a fejlődés vontatott, a szem károsodik. Ami rovarok lárváira nézve már halálos, a felnőtt egyedekre azonban csak sterilizáló hatással van, így a rovarok a legkevésbé érzékenyek a sugárterhelésre, a leginkább veszélyeztetettek pedig az emlősök.

Növényre kifejtett hatás

Általános hatásai az ionizáló sugárzásnak: specifikus növekedésgátlás, hozamcsökkenés, elhalás.

• A szervezet egészének, vagy nagy hányadának egyszerre, vagy rövid idõ alatt történõ, nagy dózisú besugárzása heveny sugárbetegség kialakulásához vezet. A sugárbetegség lefolyása:

Későbbi hatások:

Ha az emberi szervezetet kisebb dózishatás éri, ennek következménye lehet mutációk létrejötte, fehérvérûség, rosszindulatú daganatok kialakulása, az életkor rövidülése.

·  Determinisztikus hatás

• A determinisztikus hatások lényeges sajátossága a küszöbdózis létezése. Minden szervre, szövetre, egésztestre létezik egy olyan érték, amelynél kisebb dózisú besugárzás esetén ilyen hatás nem lép fel. A küszöbdózist átlépve a károsodás súlyossága a dózissal monoton növekszik, míg el nem éri a maximumát, a halállal végzõdõ károsodást.

A determinisztikus hatás Kűkis dózisteljesítményû, de hosszan tartó sugárzás következményeként léphet fel. Sugárzás okozta bõrgyulladást évtizedeken át  tapasztaltak világszerte a betegek röntgenvizsgálatát végzõ orvosok kezén. Ezek az orvosok a vizsgálat során rendszeresen nyúltak védekezés nélkül a sugárnyalábba. Kezükön a bõr kiszáradt, elvékonyodott, kifekélyesedett.

A dózis és a biológiai hatásosság szorzata az ekvivalens dózis, aminek a mértékegysége a sievert (Sv).

A dózis a sugárzásból 1 kg anyag által elnyelt energia mennyisége. Mértékegysége a Gray (1 Gy = 1 J/kg). A régi mértékegység a rad (1 rad = 0,01 Gy).

Néhány jellemző károsodás

A vérképzés kifejezetten sugárérzékeny (megszűnhet). Dózistól függően a regenerációs folyamat 10-14 nap múlva megkezdődhet. A lép összezsugorodik. Újjáépülése 5-6 nap múlva kezdődik meg. A nyiroksejtek eltűnnek, 5 nap múlva jelennek meg ismét. A pajzsmirigy is igen sugárérzékeny, rákos szövetburjánzása indul meg. A tüdőből a radioaktív por köhögéssel nem képes kiürülni (tüdőrák). A mellben - elsősorban a nőknél - a tejmirigyekben felhalmozódó cézium és ruténium 10-20 éven belül rákot okoz. Hasonló a helyzet, a céziumot raktározó májban és a vesében, felezési ideje ugyanis 30 év. Gyomorba, bélbe kerülve rosszullétet, hányást, vagy a teljes emésztőcső bevérzését okozhatja. Az ivarmirigyek is jelentősen károsodhatnak: nemzőképtelenség következik be, mivel a herék csírasejttermelése megszűnik (fontos azonban, hogy az érett ondósejtek kevésbé érzékenyek). A petefészek tömege csökken, a tüszők zsugorodnak, roncsolódnak az öröklődési anyagok. Így torzszülöttek jönnek világra, akár több nemzedéken keresztül is. A csontok rendkívüli sugárérzékenysége a vérkép megváltozásával magyarázható. A bőrön okozott elváltozások: gyulladás, pigmentáció, szőrzet kihullása. Az egyszerre elszenvedett nagyobb dózis biológiai hatása mindig nagyobb, a szervezet teljes mértékben soha nem épül újjá. Egyes kismértékű sugáradagok hatásai sem állíthatók helyre: ilyenek pl. a genetikai károsodások, vagy a rosszindulatú daganatok.

Magyarországon kozmikus sugárzásból az ember évente átlagosan 0,3 mSv mennyiségű sugárdózist kap; a földkéreg gamma-sugárzásából 0,4 mSv; belégzéssel a szervezetbe kerül 0,7 mSv, táplálkozással pedig 0,35 mSv. Ez összesen 1,75 mSv. (A csernobili robbanás utáni sugárdózis-többlet csak +0,5 mSv/felnőtt, ill. 1,0 mSv/gyerek volt.)