Promieniowanie możemy podzielić ogólnie na dwie grupy: promieniowanie elektromagnetyczne (falowe) oraz promieniowanie korpuskularne. Promieniowanie elektromagnetyczne to pole elektryczne i pole magnetyczne rozchodzące się w przestrzeni z określoną szybkością. W próżni prędkość ta jest równa prędkości światła (światło to również zbiór fal elektromagnetycznych). Pola elektryczne i magnetyczne są od siebie zależne, matematycznie można je określić jako drgania harmoniczne prostopadłych do siebie wektorów natężenia pola magnetycznego i elektrycznego w kierunku prostopadłym do kierunku rozchodzenia się fali. Pojedyncze zaburzenie przestrzeni, tzn. fala elektromagnetyczna, jest określana jako foton. Promieniowanie ogólnie możemy podzielić na zakresy, w zależności od tego, jak dużą energię niesie:

  • promieniowanie radiowe: długie, krótkie, ultrakrótkie
  • promieniowanie mikrofalowe
  • promieniowanie podczerwone: daleka podczerwień, środkowa podczerwień, bliska podczerwień. Jest to promieniowanie termiczne, odkryte w 1800 roku przez F.N. Herschela, emitowane przez rozgrzane ciała, niewidzialne dla człowieka, z zakresu długości fal 2000 mm - 769 nm. Promieniowanie to ma liczne zastosowania, głównie w chemii w badaniach strukturalnych (spektroskopia oscylacyjna, spektroskopia Ramana), w medycynie (leczenie diatermii) oraz w noktowizorach (detektorach promieniowania podczerwonego).
  • promieniowanie widzialne
  • promieniowanie ultrafioletowe, UV (nadfiolet) - promieniowanie o długości fali pomiędzy 390 nm a 190 nm (bliski nadfiolet) oraz 190 nm a 10 nm (daleki nadfiolet). Promieniowanie ultrafioletowe ma silne właściwości fotochemiczne - jest mało przenikliwe, jednak już przy energii 300 nm ma silne właściwości jonizujące. Z tego powodu jest niebezpieczne dla organizmów żywych, w tym dla człowieka (szczególnie dla skóry i oczu). Promieniowanie ultrafioletowe jest także emitowane przez Słońce, jednak jest ono zatrzymywane przed dotarciem do Ziemi przez warstwę ozonową w atmosferze.
  • promieniowanie X (rentgenowskie) - odkryte w 1895 roku przez W.C. Roentgena, to wysokoenergetyczne promieniowanie, o długości fali od 50 nm do 0,1 pm. Wysokoenergetyczne promieniowanie X pokrywa się z niskoenergetyczną częścią promieniowania g. Fale rentgenowskie powstają w wyniku przejść elektronowych w atomach. W przeciwieństwie do przejść niskoenergetycznych, które są przejściami elektronów powłok zewnętrznych, przejścia rentgenowskie następują z najbardziej wewnętrznych powłok elektronowych. W zależności od tego, jak zachodzą przejścia, możemy mieć promieniowanie rentgenowskie charakterystyczne (widmo liniowe) oraz promieniowanie hamowania (widmo ciągłe). Przykładem promieniowania hamowania jest lampa rentgenowska, w której wysyła się w kierunku materiału wiązkę elektronów. Wiązka, zderzając się z metalem, zostaje wyhamowana, w wyniku czego z metalu jest emitowane promieniowanie. Należy zaznaczyć, iż widmo ciągłe również zawiera promieniowanie charakterystyczne, jednak jest ono zagłuszone przez tło. Za pomocą monochromatorów można jej jednak wyodrębnić. Promieniowanie X, ze względu na jego dużą przenikliwość, wykorzystuje się w wielu dziedzinach, między innymi do obrazowania medycznego, do prześwietlania bagażu na lotniskach a także do badań struktury oraz składu chemicznego związków chemicznych.
  • promieniowanie g - to najbardziej energetyczne promieniowanie ze wszystkich, jakie znamy. Powstaje ono w wyniku uwalniania nadmiaru energii przez atomy, które uległy rozpadowi promieniotwórczemu. Emisji promieniowania g nie towarzyszy przemiana jądrowa, dlatego atom nie zmienia swojej liczby atomowej ani masowej. Promieniowanie g jest najbardziej przenikliwe ze wszystkich rodzajów promieniowania, jest również bardzo silnie jonizujące (jednak nie tak jak a).

Najmniejszą częstość, a więc i najmniejszą energię, ma promieniowanie radiowe, natomiast największą - promieniowanie g.

Promieniowanie korpuskularne (cząstkowe) to strumień wysokoenergetycznych cząstek, na przykład elektronów, atomów, jonów, cząsteczek itp. Z promieniowaniem korpuskularnym, ze względu na zasadę dualizmu korpuskularno - falowego, związane są oczywiście również fale elektromagnetyczne. Jak wykazały doświadczenia, w zależności od sytuacji promieniowanie to zachowuje się jak fala elektromagnetyczna lub jak pojedyncze cząstki. Najważniejsze typy promieniowania korpuskularnego:

  • promieniowanie a - strumień jąder helu 4He (dwa protony + 2 neutrony), lecący z pewną szybkością. Promieniowanie to powstaje głównie podczas reakcji rozpadu jądrowego ciężkich atomów. Po wyemitowaniu cząstki a rozpadający się atom traci dwa protony, a więc jego liczba atomowa zmniejsza się o 2, np. 94Pu rozpada się na 92U oraz cząstkę a. Promieniowanie a jest mało energetyczne, jednak jest najsilniej jonizującym promieniowaniem, o czym będzie mowa później.
  • promieniowanie b - to strumień wysokoenergetycznych elektronów, powstający podobnie jak promieniowanie a w wyniku rozpadu promieniotwórczego neutronów. Dodatkowo, podczas rozpadu b powstają zazwyczaj proton oraz neutrino, w związku z czym atom, który ulega przemianie, zwiększa swoją liczbę atomową. Przykładem jest 92U, który w wyniku rozpadu b przekształca się w 93Np.

Powyższy podział na promieniowanie falowe i cząstkowe uwzględnia charakter fizyczny promieniowania. Innym podziałem jest podział ze względu na właściwości promieniowania na promieniowanie jonizujące oraz niejonizujące. Do promieniowania jonizującego zaliczamy:

  • promieniowanie a
  • promieniowanie b
  • promieniowanie X
  • promieniowanie g

Jonizacja polega na przenikaniu wysokoenergetycznego promieniowania do materii i oddziaływaniu z cząsteczkami lub atomami, w wyniku którego zostają z nich wybite elektrony. Powstają w ten sposób jony dodatnio naładowane. Jonizacja może spowodować rozpad cząsteczki, dlatego jest bardzo niebezpieczna dla organizmów żywych. Spośród wymienionych rodzajów promieniowania najbardziej jonizujące jest a, jednak jest ono jednocześnie najmniej przenikliwe. Promieniowanie niejonizujące to pozostałe rodzaje promieniowania.

Wymienione podziały promieniowania są najbardziej istotne. Promieniowanie możemy jeszcze podzielić ze względu na to, gdzie występuje, to znaczy, jakie jest jego źródło. Można tu rozróżnić

  • promieniowanie termiczne (cieplne)
  • promieniowanie kosmiczne
  • promieniowanie reliktowe
  • promieniowanie hamowania
  • promieniowanie charakterystyczne.

Promieniowanie termiczne to promieniowanie emitowane przez rozgrzane ciała. Wbrew powszechnej opinii, nie jest to jedynie promieniowanie podczerwone. Zależnie od temperatury ciała największa intensywność promieniowania może przypadać na zakres mikrofalowy (ciała o temperaturze bliskiej 0K) lub nawet zakres g (Wszechświat we wczesnym stadium powstawania). Ciała o temperaturach występujących na Ziemi mają maksimum promieniowania termicznego w zakresie podczerwieni, światła widzialnego lub nadfioletu. Należy zaznaczyć, iż zakres promieniowania emitowanego przez rozgrzane ciało jest dość szeroki, na przykład, jeśli maksimum natężenia przypada na światło widzialne (np. zielone), to oprócz niego emitowane są fale z innych zakresów: podczerwone oraz z bliskiego ultrafioletu. Fale te mają jednak niewielką intensywność. Zakres całkowitego natężenia promieniowania od temperatury opisuje prawo Stefana - Boltzmanna, natomiast rozkład długości fali w zależności od temperatury jest opisywany przez prawo Plancka. Przybliżoną długość fali o maksymalnym natężeniu wyznacza się z prawa Wiena. Wszystkie te zależności sprawiają, iż promieniowanie termiczne wykorzystuje się do pomiarów obiektów o bardzo wysokich temperaturach, na przykład gwiazd.

Promieniowanie kosmiczne to strumień wysokoenergetycznych cząstek oraz promieniowania g, pochodzący z czarnych dziur, z otoczek gwiazd supernowych (mgławic międzyplanetarnych), obiektów pozagalaktycznych, z wybuchów gwiazd, a także ze Słońca. Odkrycia promieniowania kosmicznego dokonał w 1910 roku francuski fizyk i jezuita, Teodor Wulf. Głównymi badaczami tego zjawiska byli V. Hess oraz R.A. Millikan, a także W. Kolhörster i inni. Badania prowadzono za pomocą eksperymentów balonowych, a także, w erze podboju kosmosu, za pomocą satelitów. Zaowocowało to odkryciem wielu cząstek elementarnych: pozytonu, hiperonów, mezonów p oraz K, mionów i wielu innych.

Promieniowanie kosmiczne dzielimy na pierwotne: jądra atomowe, neutrony oraz fotony g, oraz promieniowanie wtórne: inne cząstki, powstające w wyniku zderzeń promieniowania kosmicznego z jądrami atomów gazów atmosferycznych. Promieniowanie wtórne to głównie cząstki elementarne: lawiny hadronowe (hadrony) oraz lawiny elektromagnetyczne (fotony g, elektrony i pozytony), oraz tzw. kosmogenne izotopy promieniotwórcze: 14C, 7Be, 10Be, 22Na i inne. Promieniowanie kosmiczne niesie ze sobą ogromną energię, średnia energia cząstek promieniowania pierwotnego wynosi 10 GeV, ale zdarzają się cząstki o energii miliard razy większej. Gęstość cząstek promieniowania wynosi około 1400/m2 na sekundę i na steradian. Największą część cząstek stanowią protony (93%). Przed ogromnymi szkodami, jakie mogłoby wyrządzić naszej planecie wysokoenergetyczne promieniowanie kosmiczne, chroni nas ziemskie pole magnetyczne. W polu magnetycznym szybko poruszające się naładowane cząstki są odchylane w kierunku biegunów lub wypychane z pola, zależności od ładunku i kierunku poruszania się. Obecność pola magnetycznego oraz atmosfery sprawia, iż na różnych szerokościach geograficznych i na różnych wysokościach obserwujemy różny skład promieniowania kosmicznego. Do powierzchni Ziemi dociera ono głównie w postaci mionów. Roczna dawka promieniowania kosmicznego otrzymywana przez człowieka wynosi średnio 0,37 mSv.

Promieniowanie reliktowe to mikrofalowe promieniowanie tła - promieniowanie termiczne Wszechświata. Jest ono pozostałością po promieniowaniu termicznym wczesnego Wszechświata, którego maksimum przypadało na zakres promieniowania g. W wyniku poszerzania się Wszechświata malała jego temperatura, a maksimum promieniowania termicznego przesunęło się na zakres mikrofal. Obecnie wynosi ono 0,1 cm, i odpowiada promieniowaniu ciała doskonale czarnego o temperaturze 2,7 K. Promieniowanie reliktowe zostało teoretycznie przewidziane przez G.A. Gamowa oraz R.H. Dicke i P.J. Peebles'a s Uniwersytetu w Princeton. Przypadkowego odkrycia dokonali w 1965 roku A. Penzias i R.W. Wilson, którzy otrzymali za to nagrodę Nobla w 1978 roku. Dokładne zbadanie promieniowania reliktowego umożliwiła era satelitów. Szczegółowe badania wykonał satelita amerykański COBE (Cosmic Background Explorer). Dokładne zbadanie równomierności promieniowania reliktowego może dać nam informacje o powstawaniu i ewolucji Wszechświata.

Promieniowanie hamowania to promieniowanie elektromagnetyczne powstające w wyniku hamowania rozpędzonych cząstek naładowanych (na przykład elektronów) przez materię. Cząstka naładowana, zderzając się z materią, oddziałuje z polami elektrycznymi jej jąder i elektronów. Powstające promieniowanie ma zakres X lub g. Jest ono wykorzystywane w lampach rentgenowskich, gdyż umożliwia otrzymywanie intensywnych wiązek promieniowania. Promieniowanie hamowania może także tworzyć się w lampach kineskopowych (telewizory, monitory), jednak jego natężenie jest na tyle małe, że nie jest bardzo szkodliwe dla człowieka.

Promieniowanie charakterystyczne to promieniowanie rentgenowskie wysyłane przez atomy każdego pierwiastka, które ma ściśle określone energie, związane z układem poziomów energetycznych elektronów: emisja fotonu X to promieniste przejście wysokoenergetycznego elektronu na powłokę najbardziej wewnętrzną. Energia promieniowania charakterystycznego zależy od różnicy między energią początkowego poziomu energetycznego, a energią poziomu końcowego. Nazwa promieniowania wzięła się stąd, iż promieniowanie to jest charakterystyczne dla każdego pierwiastka, przez co można go łatwo zidentyfikować. Jest to wykorzystywane w analizie chemicznej, a także do określania składu chemicznego gwiazd i obiektów kosmicznych.

Każdy rodzaj promieniowania ma jakiś wpływ na organizmy żywe. Ludzie są wrażliwi zarówno na działanie promieniowania jonizującego, jak i niejonizującego. Skutki oddziaływania promieniowania są zależne od jego rodzaju, natężenia oraz czasu ekspozycji. Szkodliwe działanie promieniowania jonizującego polega na wybijaniu elektronów z cząsteczek organizmu i tworzeniu jonów dodatnich. Powoduje to zaburzenia czynności życiowych oraz zmiany morfologiczne DNA, które zmieniają jego funkcjonowanie. Zmiany mogą być obserwowane natychmiast lub dopiero po dłuższym czasie (mówimy wtedy o zmianach późnych). Ogólnie zmiany w organizmie wywołane promieniowaniem jonizującym dzielimy na somatyczne i genetyczne. Zmiany somatyczne występują bezpośrednio po napromieniowaniu, skutkują białaczką, złośliwymi nowotworami kości i skóry, zaćmą, zaburzeniami układu pokarmowego oraz bezpłodnością. Zmiany genetyczne (mutacje w obrębie materiału genetycznego) powstają w wyniku oddziaływania z małymi dawkami promieniowania. Ujawniają się dopiero w następnych pokoleniach w postaci nieprawidłowości w budowie zewnętrznej i wewnętrznej. Silne dawki promieniowania jonizującego są zwykle zabójcze, śmierć następuje w okresie kilku - kilkunastu tygodni, czasem nawet miesięcy.

Poniżej zamieszczono tabelę, w której podano objawy napromieniowania promieniowaniem jonizującym w zależności od dawki promieniowania:

Dawka [Sv]

Skutki napromieniowania

0,25

Brak

0,25 - 0,50

Zmiany we krwi

0,5 - 1

Mdłości, osłabienie

1 - 2

Mdłości, osłabienie, wymioty, biegunka

2 - 4

Mdłości, wymioty, niezdolność do pracy, czasem śmierć

4 - 6

Z prawdopodobieństwem 50% zgon w ciągu 2 - 6 tygodni

6 - …

Około 100% zgonów w ciągu 2 tygodni

Bardzo szkodliwy, choć niedoceniany, wpływ na ludzki organizm, mają fale elektromagnetyczne określane jako niejonizujące. Są one określane jako jedno z najpoważniejszych zanieczyszczeń środowiska, gdyż występują praktycznie wszędzie i są emitowane przez każde działające urządzenie elektryczne w domu i pracy, przez urządzenia elektromedyczne stosowane w diagnostyce i fizykoterapii, przez przekaźniki radiowe, telewizyjne i telekomunikacyjne, przez urządzenia energetyczne, komputery, telefony komórkowe, radia oraz wiele, wiele innych, które trudno wymienić. Tak duża ilość promieniowania nie pozostaje bez wpływu na organizmy żywe. Wpływ ten określa się mianem efektu termicznego, który może prowadzić do zmian właściwości koloidalnych białek, a nawet doprowadzić do śmierci. Pola elektromagnetyczne wpływają niekorzystnie na procesy życiowe człowieka, powodują zaburzenia ośrodkowego układu nerwowego, układu rozrodczego, hormonalnego, krwionośnego, mogą prowadzić do osłabienia słuchu i wzroku. Zespół objawów, związanych z przebywaniem w obszarze działania silnych pól elektromagnetycznych, określa się jako chorobę radiofalową (mikrofalową). Główne spośród tych objawów to:

  • pieczenie powiek, łzawienie oczu
  • silne i częste bóle głowy
  • stres i podwyższona nerwowość
  • łysienie
  • wysuszanie skóry
  • oczopląs
  • kłopoty z potencją
  • zawroty głowy
  • arytmia serca.

Pola elektromagnetyczne wpływają nie tylko na człowieka, ale także inne organizmy żywe, dla których jest to zjawisko nienaturalne. Powoduje opóźnienie wzrostu roślin, zmiany morfologiczne, zaburzenia neurologiczne oraz układu krążenia u zwierząt, a także nieprawidłowości wzrostu, żywotności i płodności organizmów żywych.

Osobnym tematem jest oddziaływanie na człowieka promieniowania ultrafioletowego. Nie jest ono zaliczane do promieniowania jonizującego, jednak jego działanie jest dla nas bardzo szkodliwe. Skutki jego działania na nasz organizm mogą pojawiać się zarówno bezpośrednio po naświetleniu, jak i po pewnym czasie. Bezpośrednie efekty wystawienia się na działanie promieni ultrafioletowych to silny rumień, opalenizna, zgrubienie i pomarszczenie skóry. Najbardziej charakterystyczny objaw, rumień, to nic innego jak oparzenie skóry, zjawisko bardzo szkodliwe i prowadzące do poważnych chorób, w tym groźnego nowotworu, czerniaka. Pośrednie, odległe w czasie efekty naświetlania promieniowaniem UV polegają głównie na przyspieszeniu procesu starzenia się skóry (łuszczenie) oraz powstawaniu nowotworów. Proces starzenia się skóry pod wpływem promieniowania UV ("photoaging") polega na powstawaniu w skórze niekorzystnych zmian strukturalnych i funkcyjnych. Powoduje to zmiany wyglądu skóry: staje się ona szorstka, nieelastyczna, pogrubiała, tworzą się na niej głębokie bruzdy oraz silne zmarszczki i przebarwienia. Efekt ten jest bardzo dobrze widoczny u osób, które podczas pracy są długotrwale wystawione na działanie Słońca (rolników, marynarzy), na najmniej chronionej części ich ciała - karku.

Promieniowanie UV docierające do Ziemi pochodzi głównie ze Słońca, które emituje fale w zakresie podczerwieni, widzialnym oraz nadfioletu. Zależnie od efektu biologicznego promieniowanie UV dzielimy na:

  • UVA - fale o długości 400 - 320 nm, najniżej energetyczne spośród fal ultrafioletowych;
  • UVB - fale o długości 320 - 290 nm;
  • UVC - fale o długości poniżej 290 nm, o najwyższej energii.

Działanie fal UVA, UVB oraz UVC na organizmy ludzkie jest różne. Najbardziej szkodliwe jest UVC, które wywołuje silny rumień. Na szczęście dla nas, promieniowanie to niemal w całości jest pochłaniane przez warstwę ozonową i w normalnych warunkach nie zagraża ludziom. UVB również powoduje powstawanie silnego rumienia, w warunkach normalnych jest najważniejszą przyczyną powstawania oparzenia. Reakcją ochronną organizmu na jego działanie jest produkcja odpowiedniego barwnika skóry (opalenizna). Promieniowanie UVB odpowiada także za oparzenia skóry i szybkie starzenie się ("photoaging"). Najliczniej docierające do Ziemi promieniowanie UVA jest znacznie mniej rumieniotwórcze, jednak silnie wzmaga działanie UVB oraz powoduje szybszą syntezę ochronnych barwników skóry. Długie wystawienie na działanie promieniowania UVA ma podobne efekty jak działanie promieni UVB. Dawniej uważano, iż za starzenie się skóry odpowiada głównie UVB, jednak ostatnie badania wykazały, iż UVA, która oddziałuje nie tylko na komórki naskórka, ale także skóry właściwej, powoduje silne i niekontrolowane modyfikacje naskórka oraz niszczy włókna kolagenowe skóry właściwej. Powoduje także osłabienie jej odporności.

Oprócz wzmagania procesu starzenia się skóry, innym opóźnionym działaniem promieniowania UV jest rozwijanie się złośliwych nowotworów skóry. Jest to wynik mutagennego wpływu promieni ultrafioletowych na komórki naskórka i skóry właściwej, oraz faktu, iż UV powoduje powstawanie bardzo wielu wolnych rodników. To właśnie one są odpowiedzialne za niszczenie materiału genetycznego, a więc powstawanie mutacji DNA i rozwój nowotworów. W ostatnich latach prowadzono badania mające na celu stwierdzenie, czy za powstawanie nowotworów w większym stopniu odpowiedzialne są silne jednorazowe dawki promieniowania, powodujące oparzenia, czy długotrwałe nasłonecznienie. Wyniki wykazały, iż najwięcej przypadków powstania złośliwych nowotworów miało miejsce w okolicach znamion na ciele: pieprzyków, piegów itp. Również oparzenia we wczesnym dzieciństwie są czynnikiem zwiększającym prawdopodobieństwo rozwoju raka skóry.

Zagrożenie promieniowaniem UV zależne jest od położenia geograficznego oraz pory roku i dnia. Zależne jest również od poziomu stężenia ozonu w atmosferze, które zmienia się w zależności od zanieczyszczenia powietrza. W ostatnich latach, kiedy warstwa ozonowa Ziemi została poważnie uszczuplona przez zgromadzone w atmosferze freony, należy szczególnie ostrożnie obchodzić się ze Słońcem, gdyż do Ziemi docierają znacznie większe dawki promieniowania UVA oraz UVB.

Poniżej zamieszczono tabelę, w której umieszczono krótką charakterystykę różnych rodzajów promieniowania oraz ich wpływ na środowisko.

Promieniowanie

Charakterystyka

Wpływ na środowisko

Ochrona

a

Promieniowanie korpuskularne, strumień jąder helu. Wytwarzane w rozpadach promieniotwórczych, np. uranu i radu

Mała przenikliwość, bardzo duża zdolność jonizacji. Niezwykle niebezpieczne, gdy jego źródło dostanie się do organizmu

Kartka papieru

b

Promieniowanie korpuskularne, strumień szybkich elektronów emitowanych przez niektóre izotopy

Bardziej przenikliwe niż a jednak nie tak silnie jonizujące. Powoduje oparzenia, raka skóry

Szkło, cienka warstwa aluminium

g

Promieniowanie elektromagnetyczne, bardzo duża energia i częstość. Powstaje w procesach rozszczepienia jąder atomowych

Bardzo przenikliwe i silnie jonizujące, wywołuje mutacje DNA i chromosomów, jest także przyczyną białaczki, licznych nowotworów skóry i kości

Bardzo grube tarcze z metali ciężkich, głównie ołowiu

X

Fale elektromagnetyczne. Rozróżniamy promieniowanie X miękkie (mniej przenikliwe) oraz twarde (bardziej przenikliwe)

Promieniowanie silnie jonizujące, powoduje zaburzenia pracy organizmu, narządów płciowych, może powodować białaczkę

Szkła ołowiowe, grube warstwy ołowiu lub żelaza

UV

Fale elektromagnetyczne o wysokiej energii, niewidzialne dla oka ludzkiego. Powstaje na przykład na Słońcu w wyniku osłabiania promieniowania g

Silnie jonizujące promieniowanie, mało przenikliwe, działa szkodliwe głównie skórę i oczy. Niewielkie dawki są pożyteczne, zabijają bakterie oraz inicjują syntezę witaminy D

Filtry UV

Widzialne (Vis)

Fale elektromagnetyczne o długości 350 - 750 nm, rejestrowane przez oko ludzkie.

To najważniejsze dla życia na Ziemi promieniowanie, jest niezbędne roślinom do fotosyntezy, ogrzewa naszą planetę oraz pozwala nam żyć

Filtry o odpowiednim zakresie

IR

Fale elektromagnetyczne, jeden ze składników promieniowania słonecznego. Jest emitowane przez większość ciał jako promieniowanie termiczne

Promieniowanie IR emitowane przez Ziemię jest przyczyną powstawania efektu cieplarnianego

Filtry o odpowiednim zakresie

Radiowe i mikrofalowe

Niewyczuwalne przez człowieka promieniowanie elektromagnetyczne, emitowane przez urządzenia elektrotechniczne: radia, telewizory itp.

Efekt termiczny wywoływany u komórek, choroba radiofalowa

Blachy żelazne, warstwa albuminy o grubości 0,5 mm, gęste siatki miedziane lub mosiężne

Organizm ludzki codziennie przyjmuje pewną dawkę promieniowania jonizującego, pochodzącego z przestrzeni kosmicznej. Zdarzają się jednak wypadki zaistnienia silnego źródła promieniowania, takie jak wybuchy bomb atomowych w Hiroszimie czy Nagasaki oraz awarie reaktorów jądrowych. W przypadku zrzucenia bomb jądrowych a Japonii, ogromne ilości osób były narażone na długie działanie olbrzymich dawek promieniowania. Aby zbadać jego wpływ na ludzi, w latach 1950 - 1990 przeprowadzono badania na grupie 86572 osób, narażonych na działanie promieniowania z Nagasaki. Wyniki tych badań porównano z badaną równocześnie grupą kontrolną. Jak się okazało, spośród badanych na guzy nowotworowe zmarło 7578 osób. Jednocześnie porównanie z grupą kontrolną wykazuje, iż jedynie 334 zgony są wynikiem działania promieniowania jądrowego. Podobne wyniki zanotowano wśród osób chorych na białaczkę - jedynie 87 z 249 przypadków tej choroby można było przypisać napromieniowaniu. Wynikałoby z tego, iż jedynie 1% wszystkich zgonów pochodzi od promieniowania. Jest to możliwe, zważywszy, iż większość osób, które były narażone na największe dawki promieniowania, do 1950 roku zmarła na chorobę popromienną. Dlatego badane osoby były narażone na znacznie mniejsze zagrożenie. Jednocześnie należy pamiętać, iż nowotwory to nie jedyny efekt napromieniowania. Wiele zmian w organizmie, zwłaszcza mutacji genetycznych, ujawnia się dopiero w następnych pokoleniach, pomimo iż napromieniowane osoby żyją długo i sprawiają wrażenie zdrowych. Niewielkie dawki promieniowania mogą wydawać się nawet zdrowe, gdyż zwiększają żywotność pewnych grup osób, jednak należałoby zbadać wpływ promieniowania na następne pokolenia, aby mieć pewność, że jest ono bezpieczne.

Biorąc pod uwagę, iż większość badań na ofiarach z Hiroszimy i Nagasaki była prowadzona przez Amerykanów, należy spodziewać się, iż podane wyniki są propagandowe i miały na celu zaniżenie skutków zrzucenia bomb atomowych.

Dotychczas omówiono wpływ różnego rodzaju promieniowania na organizmy ludzkie. Promieniowanie nie jest jednak bez wpływu na inne organizmy żywe: zwierzęta i rośliny. Niewielkie dawki promieniowania, podobnie jak u ludzi, nie wyrządzają szkody organizmom zwierzęcym i roślinnym. Mimo wielokrotnie powtarzanych badań, nie stwierdzono ujemnego wpływu małych dawek promieniowania. Zwierzęta i rośliny, które podobnie jak my są narażone na działanie promieniowania kosmicznego, nauczyły się z nim radzić, dlatego niewielkie dawki nie wyrządzają im szkody. Zauważono natomiast, iż w wielu wypadkach naświetlanie spowodowało zmniejszenie liczby zachorowań na nowotwory oraz wydłużenie średniego czasu życia, a także przyspieszenie wzrostu i przyrostu masy ciała. Zwiększały się także możliwości reprodukcyjne i zmniejszała liczba mutacji.

Powyższe obserwacje są zgodne z naturalnym zjawiskiem. Jak wiadomo, w przyrodzie występuje pewna ilość naturalnych izotopów promieniotwórczych, która jest pochłaniana z pokarmem. Promieniowanie emitowane przez radioizotopy ma działanie dobroczynne, o ile jego natężenie jest niewielkie (zbliżone do naturalnego). Duże stężenia izotopów w organizmie stają się silnie toksyczne i niebezpieczne. Dobroczynny wpływ promieniowania jonizującego na zwierzęta odkrył pod koniec XIX wieku amerykański badacz W. Shrader, który naświetlał zakażone pałeczkami defterytu świnki morskie promieniowaniem X. Świnki, które zostały napromieniowane, przeżywały, natomiast nie naświetlone zwierzęta zdychały w ciągu 24 godzin.

Podobne badania przeprowadzano także na myszach. Podzielone na kilka grup osobniki płci męskiej naświetlano codziennie różnymi dawkami promieniowania o różnej mocy. Porównywano ich żywotność ze zwierzętami nie naświetlanymi. Okazało się, iż naświetlane myszy miały znacznie większą żywotność. Już przy najniższej zastosowanej dawce - 7 mGy/dzień (800 razy większa dawka niż dopuszczalna dla ludzi), żywotność myszy znacznie się zwiększyła. Najwięcej (ponad 83%) przeżyło myszy, które naświetlano codziennie dawką 6,3 Gy. W jednakowym czasie przeżyło jedynie 50% nie naświetlanych myszy.

Inne badania, przeprowadzone na łososiach, wykazały znaczne przyrosty masy oraz szybkości wzrostu. Zaobserwowano także większą średnią masę ciała ich potomstwa. Podobne wyniki otrzymano naświetlając kurze jaja niewielkimi dawkami promieniowania. Wyklute z tych jaj pisklęta szybciej rosły oraz osiągały większe rozmiary. Wyniki przeprowadzane na innych gatunkach zwierząt wykazały podobne rezultaty. Nie stwierdzono natomiast żadnych skutków ubocznych. Należy jednak pamiętać, że zjawiska te nie są naturalne, i w organizmach zwierząt na pewno powstają jakieś szkodliwe zmiany, których nie potrafimy wykryć.

Bardzo ważną obserwacją, dotyczącą wpływu promieniowania jonizującego na zwierzęta, był fakt hamowania rozwoju nowotworów pod wpływem naświetlania, pomimo iż według wielu naukowców, nawet niewielkie dawki promieniowania są szkodliwe dla organizmu. Przeprowadzane na myszach badania wykazały, iż wprowadzane komórki rakowe ustępowały pod wpływem promieniowania jonizującego. Co ciekawe, naświetlanie samych komórek rakowych, przed wszczepieniem ich do organizmu myszy, nie powodowało takiego efektu. Oznacza to, iż naświetlanie powoduje jakieś zmiany w organizmie, nie w komórkach nowotworu. Poniżej zamieszczono tabelę, w której podane są procentowe współczynniki ryzyka zachorowania na śmiertelny nowotwór, w wyniku działania małych dawek promieniowania (www.ipj.gov.pl/szkolenia):

Tkanka lub narząd

Współczynnik ryzyka [%]

Pęcherz

0,30

Szpik kostny (białaczka)

0,50

Powierzchnia kości

0,05

Gruczoły piersiowe

0,20

Jelito grube

0,85

Wątroba

0,15

Płuca

0,85

Przełyk

0,30

Jajniki

0,10

Skóra

0,02

Żołądek

1,10

Tarczyca

0,08

Inne

0,50

Razem

5,00

Również dla organizmów roślinnych niewielkie dawki promieniowania jonizującego mają dobroczynny wpływ. Stymuluje ono rozwój nasion i kiełków, zwiększa możliwości reprodukcji, zwiększa przyrost. Doświadczenia wykonywane z niedoborem promieniowania wykazały natomiast, iż wywołuje on osłabienie rozwoju mikroorganizmów, roślin i bezkręgowców. Działanie to jest podobne do niedoboru pożywienia, witamin i makroelementów.

Niewielkie dawki promieniowania jonizującego okazują się być jednym z koniecznych elementów do funkcjonowania życia. Mimo to wielu naukowców uważa, iż nawet małe ilości promieniowania są dla organizmu szkodliwe. Jest to tzw. hipoteza liniowa, według której szkodliwość promieniowania rośli liniowo z jego natężeniem. Jednak, jak wykazano, zerowe dawki promieniowania są szkodliwe dla organizmów żywych. Dawki zbliżone do tła promieniotwórczego (promieniowanie kosmiczne + naturalne izotopy) są konieczne dla prawidłowego rozwoju życia. Po raz kolejny okazuje się, iż świat jest tak skonstruowany, że każdy czynnik ma swoją określoną rolę i jest niezbędny w skomplikowanym procesie życia. Wszelkie ingerencje w naturalny układ czynników sprawiają, iż zostaje zachwiana idealna równowaga, która przez miliony lat ustalała się, aby stworzyć coś tak cudownego jak życie. Śmiało można powiedzieć, iż każdy element natury jest absolutnie konieczny do tego, aby życie istniało. Wszelkie "udoskonalanie" natury przez człowieka może tylko sprawić, iż życie na Ziemi przestanie istnieć.

Bardzo trudno jest wyjaśnić, z komórkowego i cząsteczkowego punktu widzenia, jakie zjawiska zachodzą w komórkach pod wpływem działania promieniowania jonizującego. Badania na komórkach wykazały, iż małe dawki promieniowania nie uszkadzają materiału genetycznego, a więc nie wywołują chorób nowotworowych. Komórki mają zdolność adaptacji do promieniowania, dzięki swoim mechanizmom immunologicznym. Promieniowanie jonizujące w niskich dawkach powoduje nawet stymulację mechanizmów obronnych komórki, dzięki czemu staje się ona bardziej odporna na działanie różnych czynników zewnętrznych. Nadmierne ilości promieniowania jonizującego powodują jednak znaczne osłabienie układu odpornościowego, a w efekcie zniszczenie komórki.

Efekt napromieniowania zależy od wielu czynników: od rodzaju ekspozycji (typu promieniowania, mocy dawki, czasu naświetlania), od typu napromieniowanej tkanki, a także od indywidualnych cech organizmu. Jednym z najbardziej niebezpiecznych zakażeń jest pochłonięcie przez organizm dużych dawek izotopów promieniotwórczych. Gromadzą się one w określonych tkankach, gdzie stanowią bardzo silne źródło promieniowania, Szczególnie niebezpieczne pod tym względem są radioizotopy a - promieniotwórcze, gdyż ten rodzaj promieniowania jest niezwykle silnie jonizujący. Inny rodzaj ekspozycji tkanek i komórek na działanie promieniowania jonizującego to bezpośrednie wystawienie na działanie dużych dawek promieniowania. Niekiedy zdarza się, iż obydwa rodzaje zagrożenia występują jednocześnie.

Ilość pochłoniętego przez daną tkankę promieniowania określa się mianem dawki pochłoniętej. Mierzy się ją za pomocą pomiarów dawki ekspozycyjnej licznikami Geigera - Mullera. Osłabienie dawki ekspozycyjnej to dawka pochłonięta. Niekiedy, aby bardziej precyzyjnie móc określić wpływ promieniowania na określone tkanki, stosuje się przeliczniki dawki pochłoniętej w zależności od rodzajów tkanki czy narządów. Pewne dawki promieniowania są przez organizm stale przyjmowane, pochodzą one z promieniowania kosmicznego (promieniowania tła). Jak już powiedziano, organizm potrafi sobie radzić z takimi dawkami, a nawet powodują one stymulację wielu jego czynności. Jednak w wypadku, gdy do organizmu dostaje się większa dawka pochłonięta, powstają liczne powikłania i choroby, prowadzące często do śmierci.

W radiologii określa się pewną dawkę promieniowania jako śmiertelną. Oczywiście, zależnie od cech osobniczych, w jednej grupie mogą znajdować się osobniki, dla których zarówno mniejsze, jak i znacznie większe dawki będą śmiertelne. Dlatego określenie "dawka śmiertelna" jest całkowicie statystyczne, i określa dawkę, przy której następuje śmierć 50% badanej populacji. Dawka ta oznaczana jest jako LD50 ("50% lethal dose", jest to ogólne oznaczenie stosowane dla dawek śmiertelnych różnych substancji). Jest ona zależna od wielkości ciała osobników (większe osobniki mogą zaabsorbować większe dawki), od cech immunologicznych oraz od wielu innych. Dawka LD100 (100% lethal dose) to dawka, w wyniku której, w ciągu 30 dni od napromieniowania, umierają wszystkie badane osobniki.

Choroby związane z napromieniowaniem zewnętrznym znacznie różnią się w zależności od dawki promieniowania oraz cech osobniczych. Ogólnie, jak wcześniej powiedziano, można podzielić je na somatyczne i genetyczne. Somatyczne skutki napromieniowania to natychmiastowe lub bardzo szybkie zmiany organizmu, powstałe w wyniku działania bardzo silnych dawek promieniowania jonizującego. Pierwszym przypadkiem, który umożliwił zbadania takich skutków, było zrzucenie przez Amerykanów bomby atomowej na Hiroszimę 6 sierpnia 1945 roku. Najczęstsze skutki somatyczne to silne poparzenia, choroba popromienna (charakteryzująca się szeregiem objawów, bardzo często prowadząca do śmierci), białaczka oraz liczne nowotwory, a także rozkład tkanki kostnej. Zdarzają się jednak przypadki występowania całkiem innych skutków somatycznych.

Genetyczne skutki promieniowania zazwyczaj towarzyszą skutkom somatycznym, jednak mogą powstawać także w wyniku naświetlania słabszymi dawkami promieniowania. Choroby genetyczne powstają, ponieważ promieniowanie jonizujące powoduje defekty chromosomów, które biorą udział w syntezie DNA. Z uszkodzonych chromosomów powstaje, po podziale kariokinetycznym, uszkodzony materiał genetyczny. Ponieważ jest on matrycą w syntezie materiału biologicznego, powoduje różne defekty tego materiału, które mogą trwać przez wiele pokoleń. Niekiedy zdarza się, iż skutkiem defektów genetycznych jest powstawanie nowotworów, jednak nie jest to regułą.

W celu zbadania dokładnego wpływu promieniowania na tkankę okrywającą ciała, podczas prób nuklearnych w Związku Radzieckim wystawiano na promieniowanie, w różnych odległościach od źródła, grupy zwierząt, a następnie badano skutki, jaki wywarło na nich napromieniowanie. Reakcje tkanki na promieniowanie były różne, najczęściej jednak występowały znaczne uszkodzenia i obumierania. Dodatkowo występowały objawy choroby w postaci wahań ciśnienia krwi i temperatury ciała, a także liczne, inne objawy. Większość osobników nie przeżywała testu i zdychała po krótkim czasie.

Jeśli chodzi o skutki wewnętrznego skażenia izotopami promieniotwórczymi, to są one znacznie bardziej drastyczne. Nawet niewielka ilość radioizotopów ponad normę stanowi duże zagrożenie dla organizmu. W wyniku specyficzności procesów zachodzących w organizmach żywych, określone substancje mają tendencję do gromadzenia się w określonych miejscach. W przypadku wprowadzenia promieniotwórczych izotopów do organizmu, nie rozprzestrzenią się one po całym organizmie równomiernie, ale będą się gromadzić w pewnych ściśle określonych miejscach: tkankach, gruczołach itp. radioizotopy do organizmu mogą się dostać z wdychanym powietrzem (pył radioaktywny, aerozol), a także z pokarmem, który zaabsorbował osiadły opad promieniotwórczy. Duże ilości izotopów powstają głównie w wyniku wybuchów nuklearnych, a także awarii reaktorów czy rozkładu odpadów promieniotwórczych. Dostają się one głównie do atmosfery oraz do wód powierzchniowych, przez co mogą być przenoszone na znaczne odległości i opadać w postaci opadu radioaktywnego. Powoduje to, iż wchodzą one do środowiska i rozprzestrzeniają się w nim zgodnie z łańcuchem pokarmowym. W wyniku gromadzenia się izotopów w poszczególnych tkankach, następuje silne skażenie lokalne, które może prowadzić do groźnych powikłań i nowotworów. Poniżej zamieszczono tabelę, w której przedstawiono izotopy promieniotwórcze stanowiące potencjalne zagrożenie dla poszczególnych elementów ciała (www.zb.eco.pl):

Kości

Mięśnie

Płuca

Tarczyca

Wątroba

Rad 226

Potas 40

Rad 222

Jod 131

Kobalt 60

Stront 90

Cez 137

Uran 233

Fosfor 32

Pluton 239

Węgiel 14

Krypton 85

Opisany powyżej wpływ promieniowania jonizującego na organizmy żywe nie jest jedynym efektem, jaki wywołuje ten rodzaj promieniowania. Ma ono także wpływ na klimat, jaki panuje na naszej planecie. Promieniowanie jonizujące stale bombarduje naszą atmosferę, zderzając się z zawartymi w niej gazami. Gdyby nie pole magnetyczne Ziemi, nasza atmosfera została by zniszczona i planeta stała by się podobna do Marsa. Jednak nawet ta ilość promieniowania, która dociera do atmosfery, ma wpływ na zmiany klimatu. Szczególnie bada się jego wpływ na zjawisko globalnego ocieplenia. Jak do tej pory nie ma jednoznacznej odpowiedzi, czy zjawisko takie rzeczywiście istnieje, ponieważ zarejestrowane zmiany średniej temperatury dotyczą jedynie warstw bliskich powierzchni Ziemi. Badania prowadzone w atmosferze nie wykazały jednak żadnych zmian temperatury. Zjawisko to próbowano wyjaśnić na wiele sposobów, jednak kolejne hipotezy nie dawały jednoznacznej odpowiedzi. Po pewnym czasie pojawiła się teoria, iż na zachowanie się chmur w naszej atmosferze może mieć wpływ promieniowanie kosmiczne. Zaobserwowano bowiem zmiany zachowania się chmur w zależności od wysokości nad poziomem morza oraz od natężenia strumienia cząstek promieniowania kosmicznego. Promieniowanie kosmiczne zmienia tempo tworzenia się zarówno niskich warstw chmur, które odpowiedzialne są za efekt cieplarniany ("odbijają" wyemitowane przez Ziemię promieniowanie termiczne z powrotem w jej kierunku, przez co uniemożliwiają jej chłodzenie), jak i chmur wysokich, które zatrzymują część promieniowania słonecznego, zapobiegając nadmiernemu nagrzewaniu się powierzchni Ziemi. Dzięki osiągnięciom techniki możliwe stało się przeprowadzenie dokładnych badań satelitarnych, które ostatecznie wykazały związek tworzenia się poszczególnych warstw chmur z natężeniem promieniowania kosmicznego: im większe natężenie, tym większy obszar Ziemi jest pokryty niskimi chmurami, zatrzymującymi ciepło. Dzieje się tak dlatego, że w wyniku zderzeń cząstek naładowanych oraz fotonów z cząsteczkami gazów atmosferycznych powstają jony. Sprzyja to tworzeniu się gęstych, niskich chmur. Dodatkowo duża emisja gazów cieplarnianych, głównie dwutlenku węgla, potęguje powstawania niskich chmur.

Promieniowanie jonizujące, ze względu na swoje unikalne cechy i - w ograniczonym zakresie - dobroczynny wpływ na układ odpornościowy organizmu, jest stosowane w medycynie.

Zdecydowanie najważniejszym zastosowaniem medycznym promieniowania jonizującego jest obrazowanie rentgenowskie. Zdjęcia organizmu wykonane lampą rentgenowską ukazują przede wszystkim układ kostny, a także narządy wewnętrzne i inne części ciała, które w pewien sposób zatrzymują promieniowanie. Prześwietlenia rentgenowskie są teraz, obok magnetycznego rezonansu jądrowego, podstawą obrazowania medycznego.

Innym bardzo ważnym zastosowaniem promieniowania jonizującego w medycynie jest radioterapia nowotworowa. W terapii tej wykonuje się regularne napromieniowanie chorego dawkami promieniowania o małym natężeniu. Źródła promieniowania stosowanego w radioterapii to betatrony, akceleratory wysokonapięciowe Van der Graaffa (praktycznie wycofane z użycia) oraz liniowe akceleratory wysokiej częstości (najczęściej stosowane). Pod wpływem działania promieniowania w tkankach, które zostały naświetlone, następuje jonizacja. Jonizację określa się jednostką rad (1 rad = 100 erg na 1 g substancji). Aby doprowadzić do likwidacji komórek, należy je naświetlać dawkami 20 - 30 krad. Jest to bardzo duża dawka, już przy znacznie mniejszych może nastąpić zagrożenie dla zdrowia: w tkankach mogą wystąpić gwałtowne zmiany, a rany przestają się goić. Dawką śmiertelną jest 700 - 1000 rad, przy których następuje porażenie szpiku kostnego (zaburzenia w wytwarzaniu krwinek), uszkodzenie błony śluzowej jelit oraz uszkodzenie mózgu. Śmierć w wyniku napromieniowania takimi dawkami następuje po 2 - 3 tygodniach, niekiedy nawet po kilku dniach.

Ze względu na duże niebezpieczeństwo zniszczenia organizmu, w radioterapii nowotworowej stosuje się znacznie mniejsze dawki. Aby zniszczyć komórki nowotworowe, potrzebne są natężenia rzędu 200 - 500 rad, emitowane przez długi czas. Ponieważ komórki mają zdolność regeneracji po napromieniowaniu, między kolejnymi cyklami stosuje się dłuższe przerwy, aby zdrowe tkanki zdążyły się zregenerować. Tkanki nowotworowe mają znacznie mniejszą zdolność regeneracji, przez co możliwe jest ich usunięcie po długotrwałym leczeniu.

Bardzo użytecznym zastosowaniem promieniowania jonizującego jest wykorzystanie go do sterylizacji narzędzi medycznych. Rozwój tego rodzaju metody został spowodowany wprowadzeniem narzędzi jednorazowych oraz sterylnych opatrunków, które muszą spełniać bardzo surowe normy sterylności. Ponieważ wiele z nich nie jest w stanie znieść sterylizacji w wysokich temperaturach, konieczne stało się opracowanie metody umożliwiającej sterylizację "na zimno", najlepiej już po zapakowaniu produktu (dzięki czemu fazy produkcyjne nie muszą przebiegać w warunkach sterylnych). Idealnie do tego celu nadają się wysokoenergetyczne, przenikliwe wiązki elektronów oraz fotonów g. Sterylizacja radiacyjna jest zawsze ostatnim etapem produkcji, przeprowadza się ją na zapakowanym wyrobie. Natężenie wiązek promieniowania, które stosuje się do sterylizacji, różnią się w zależności od rodzaju opakowania oraz gęstości produktu. Brana jest także pod uwagę większa odporność mikroorganizmów na promieniowanie jonizujące, dlatego dawki muszą być odpowiednio duże. Opracowanie metody sterylizacji radiacyjnej znacznie uprościło i obniżyło koszty produkcji farmaceutyków oraz jednorazowych narzędzi medycznych.

Oprócz wymienionych zastosowań należy także wspomnieć o wykorzystaniu krótkożyjących izotopów promieniotwórczych do badania czynności gruczołów tarczycy, wątroby, nerek, do badania chorób i zaburzeń układu krążenia a także do śledzenia wielu procesów zachodzących w organizmie, na przykład metabolizmu. W zastosowaniach tych bierze się pod uwagę jedynie izotopy, których okres półtrwania jest z zakresu kilkunastu sekund do kilku dni. Zmniejsza to narażenie pacjenta na duże dawki promieniowania w wyniku kumulowania się izotopów w komórkach. Najczęściej stosuje się izotopy, które w rozpadzie emitują promieniowanie X oraz g, tak, aby można je było wykryć na zewnątrz organizmu.

Od kiedy człowiek nauczył się korzystać z promieniowania jonizującego oraz wykorzystywać do swoich celów reakcje jądrowe, miało miejsce wiele katastrof, w wyniku których ogromne obszary przyrody zostały zagrożone przez substancje radioaktywne oraz bezpośrednio przez promieniowanie. Bardzo dużym zagrożeniem są próby nuklearne, które dawniej były wykonywane na powierzchni Ziemi bez obawy o to, iż olbrzymie ilości substancji radioaktywnych zostają wyemitowane do atmosfery w postaci pyłu. Jednak nawet przeprowadzanie prób jądrowych pod wodą, na odległych, odciętych od świata wysepkach, powoduje powstanie silnego skażenia.

Dużym potencjalnym źródłem zagrożenia są także elektrownie jądrowe. Wiele z nich nie spełnia stawianych im wymagań (zwłaszcza te w państwach byłego Związku Radzieckiego), przez co grożą im katastrofy. Mogą one być szczególnie niebezpieczne, gdyż elektrownie, zwłaszcza w Europie, znajdują się niedaleko od gęsto zaludnionych terenów. Każda awaria czy wyciek spowoduje tysiące, jeśli nie miliony, ofiar. Poważnym problemem jest także składowanie odpadów radioaktywnych. Ze względu na dużą przenikliwość promieniowania, należy je przetrzymywać w szczelnych pojemnikach, w głębokich zbiornikach wodnych, a najlepiej w bardzo głębokich szczelinach skalnych. Niestety, jest to bardzo kosztowne i jedynie najbogatsze kraje mogą sobie pozwolić na całkowicie bezpieczne składowanie odpadów radioaktywnych.

Obecnie ludzie są coraz bardziej świadomi zagrożenia, jakie niesie promieniowanie jonizujące. Aby jednak mogli to sobie uświadomić, potrzebne było wiele katastrof, które poniosły za sobą liczne ofiary oraz zniszczenia w środowisku naturalnym. Największe spośród katastrof to:

  • 1951, Detroit w Stanach Zjednoczonych - awarii uległ reaktor powielający EBR - 1
  • 1957, Windscale w Wielkiej Brytanii - w wyniku zapalenia się bloków grafitu wybuchł pożar powielającego reaktora atomowego
  • 1958, Chalk River w Kanadzie - nastąpił wyciek ciężkiej wody (zanieczyszczonej substancjami radioaktywnymi)
  • 1961, Idaho Falls w Stanach Zjednoczonych - z elektrowni jądrowej nastąpiła silna emisja substancji radioaktywnych
  • 1969, Lingen w Niemczech - nastąpiła silne emisja substancji promieniotwórczych
  • 1972, Chalk River - nastąpił ponowny wyciek ciężkiej wody
  • 1975, Gundremmingen w Niemczech - nastąpiła emisja par radioaktywnych
  • 1979, Harrisburg w Stanach Zjednoczonych - w wyniku awarii w elektrowni "Three Mile Island" nastąpił wyciek ciężkiej wody oraz emisja gazów radioaktywnych. W wyniku tego zagrożone skażeniem zostały okoliczne obszary. W odległości 4 km od elektrowni znajdowało się duże miasto - Harrisburg - które również zostało zagrożone skażeniem. Na szczęście, dzięki sprawnej pracy specjalistów, uniknięto większych konsekwencji oraz usunięto większą część skażeń.
  • 1981, Tsuruga w Japonii - w wyniku awarii zbiornik wodny został zanieczyszczony substancjami radioaktywnymi
  • 1986, Sellafield w Wielkiej Brytanii - w wyniku awarii nastąpił wyciek paliwa radioaktywnego

Zdecydowanie najbardziej tragiczną w skutkach była jednak awaria reaktora jądrowego w Czarnobylu na Ukrainie, w 1986 roku. W wyniku pożaru nastąpiło zniszczenie reaktora oraz zanieczyszczenie olbrzymiego obszaru radioaktywnymi substancjami. Do atmosfery dostały się olbrzymie ilości promieniotwórczych pierwiastków, które rozprzestrzeniły się nad niemal całą Europą. Dzięki korzystnym warunkom atmosferycznym największe skażenie nie dotarło do Polski, zanieczyszczone powietrze dotarło nad nasz kraj dopiero około 30 godzin po awarii. Największym produktem, powstałym podczas awarii w Czarnobylu, był promieniotwórczy cez. Spowodował on skażenie atmosfery, gleby oraz wód w Polsce. Na szczęście, w niedługim czasie środowisko się oczyściło i w większości kraju stężenie tego pierwiastka jest niewielkie.