1. Co to jest promieniowanie?

Promieniowanie jest to zjawisko polegające na emisji cząstki przez jądro atomowe. Emisja ta jest skutkiem różnic energetycznych pomiędzy dwoma stanami jądra. W wyniku promieniowania, jądro przechodzi do nowego stanu o niższej energii. Najczęściej zmienia się w jądro innego pierwiastka, lub nawet dzieli się na dwa różne pierwiastki. Promieniowanie jest zjawiskiem charakterystycznym dla pierwiastków promieniotwórczych, które w wyniku emisji innych cząstek zamieniają się w inne pierwiastki. Promieniowanie może być szkodliwe dla człowieka.

2. Główne rodzaje promieniowanie.

a) Promieniowanie alfa.

Promieniowanie alfa to emisja cząstek alfa, czyli jąder helu. Składają się one z dwóch protonów i dwóch neutronów. Emisja promieniowania alfa przez dany pierwiastek, wiąże się z oderwaniem od niego 2 protonów i 2 neutronów, przez co taki pierwiastek staje się lżejszy i spada w hierarchii układu okresowego. Jest to promieniowanie mało przenikliwe, czyli takie, które ma krótki zasięg. W przypadku jego rozchodzenia się w powietrzu, nie przebywa ono więcej niż kilka centymetrów, a w przypadku stosunkowo niewielkich energii cząstek alfa, może być zablokowane poprzez zwykłą kartkę papieru.

b) Promieniowanie elektromagnetyczne

Jest to fala elektromagnetyczna, zaburzenie pola elektrycznego rozchodzące się w próżni z prędkością światła (światło to też promieniowanie elektromagnetyczne). Promieniowanie to jest złożone z dwóch falowych zaburzeń, drgającego wektora natężenia pola elektrycznego i magnetycznego, których kierunek oscylacji jest prostopadły do siebie. Stosuje się tutaj opis także korpuskularny, w którym promieniowanie to jest strumieniem fotonów, cząstek pozbawionych masy. Zjawisko tego dwuznacznego opisu jest nazywane dualizmem korpuskularno - falowym. Promieniowanie elektromagnetyczne podzielono na szereg innych promieniowań, ze względu na ich właściwości i na to jaką długość fali, czyli także energię posiadają.

c) Promieniowanie gamma.

Promieniowanie gamma to emisja fotonów. Powstają one w przypadku kiedy, atom przechodzi do stanu o niższej energii. Nadwyżka energii, jest wówczas emitowana w postaci kwantu promieniowania gamma, czyli fotonu. Fotony to cząstki bezmasowe, które także mogą być opisywane jako fala elektromagnetyczna, ta dwuznaczność jest określana mianem dualizmu korpuskularno - falowego. Jako, że jądro przy emisji takiego promieniowania, przechodzi do stanu o niższej energii, nie zmienia ono swego położenia w układzie okresowym i samo nie przekształca się w inny rodzaj pierwiastka. Promieniowanie gamma jest promieniowaniem bardzo przenikliwym i aby je zablokować należy stosować, grube ołowiane osłony, tym grubsze im większą energię posiadają emitowane fotony.

d) Promieniowanie Beta

Promieniowanie beta to emisja wysokoenergetycznych elektronów. Powstaje wtedy, gdy neutron wchodzący w skład jądra atomowego rozpada się, na proton, elektron z równoczesną emisją neutrina. W tym wypadku atom przechodzi do stanu o wyższym ładunku - większa liczba atomowa - Z+1, czyli awansuje w hierarchii układu okresowego.

3. Inne rodzaje promieniowania

a) Promieniowanie Rentgena.

Promieniowanie rentgenowskie, także określane jako promieniowanie X. Jest to promieniowanie elektromagnetyczne, wysokoenergetyczne o długości fali z zakresu 0,1 pm do ok. 50 nm. Zakres ten mieści się pomiędzy promieniowaniem ultrafioletowym a promieniowaniem gamma, które po części pokrywa się z dolną granicą promieniowania rentgenowskiego. Skoro promieniowanie gamma to też promieniowanie elektromagnetyczne, to na czym polega różnica pomiędzy nimi. Otóż promieniowanie gamma, jak już wspomniano wynika z przejść energetycznych jądra atomowego. Natomiast promieniowanie rentgenowskie wynika z przejść elektronów pomiędzy powłokami - zmiany energetycznych stanów elektronów, a konkretniej przechodzeniu elektronów do niższych poziomów energetycznych. W wyniku takich przejść następuje emisja powstałej nadwyżki energii w postaci promieniowania elektromagnetycznego - fotonów. Jeśli chodzi o widmo energetyczne takiego promieniowania, to może mieć ono charakter ciągły, oraz dyskretny. Rozkład dyskretny energii promieniowania rentgenowskiego, wynika ze ściśle określonych poziomów energetycznych, a co za tym idzie ściśle określonych energii emitowanych fotonów:

hω= E­i - Ef

gdzie h oznacza stałą Plancka, ω oznacza częstość promieniowania emitowanego, a E­i , Ef odpowiednio energię poziomu energetycznego wyższego, oraz energię poziomu energetycznego niższego, pomiędzy którymi elektron przechodzi. Natomiast ciągłe widmo energetyczne powstaje na skutek promieniowania hamowania.

Promieniowanie X znalazło ogromne zastosowanie w medycynie przy diagnostyce, a także w badaniach strukturalnych, oraz do określania składu pierwiastkowego związków.

b) Promieniowanie termiczne - cieplne.

Jest to także rodzaj promieniowania elektromagnetycznego, wysyłane przez każde ciało, które tylko posiada temperaturę wyższą od zera bezwzględnego. Od temperatury ciała, zależy to jakiej długości jest emitowane promieniowanie. Zazwyczaj w życiu codziennym spotykamy się z temperaturami, które powodują emisję promieniowania podczerwonego, lub promieniowanie w postaci światła widzialnego. Do opisu właściwości emisyjnych i absorpcyjnych promieniowania termicznego służą prawa Kirchoffa, a do opisu natężenia promieniowania w zależności od temperatury ciała, używa się prawa Stefana - Boltzmana. Natomiast rozkład długości fal promieniowania termicznego (w przypadku ciała doskonale czarnego o określonej temperaturze) opisuje rozkład Plancka.

c) Promieniowanie hamowania

Jest to rodzaj promieniowania, które jest emitowane w przypadku kiedy cząstka jest hamowana, musi ona wtedy wytracić swoją energię kinetyczną i odbywa się to w postaci emisji promieniowania. Promieniowanie hamowania powstaje, w wyniku oddziaływania pola elektrycznego z naładowaną cząstką. Promieniowanie hamowania, może być użyte w medycynie, jako promieniowanie rentgenowskie, lub wykorzystując je w lampach rentgenowskich. Jest ono obecne także w zwykłym telewizorze, kiedy to rozpędzone elektrony zostają wyhamowane na wewnętrznej stronie kineskopu, jednak natężenie takiego promieniowania jest bardzo małe przez co zupełnie nieszkodliwe dla naszego organizmu.

d) Promieniowanie ultrafioletowe

Jest to rodzaj promieniowania elektromagnetycznego, tylko o długościach fal z zakresu pomiędzy światłem widzialnym, a promieniowaniem rentgenowskim, czyli od ok. 390 nm. do 10 nm. Z kolei w tym zakresie, możemy wyróżnić tzw. promieniowanie ultrafioletowe dalekie od 10 nm. do 190, oraz bliskie od 190 do 390 nm. Jest to promieniowanie nie widzialne dla ludzkiego oka, ale posiadające bardzo wyraźne właściwości fotochemiczne, przez co, gdy ma za wysoką energię może być niebezpieczne dla naszego zdrowia. W przypadku ultrafioletu bliskiego, gdy promieniowanie to posiada długość fali powyżej 300 nm., powodować może jonizację materii, czyli być śmiertelnie niebezpiecznym dla organizmów żywych. Słońce emituje promieniowanie ultrafioletowe w całym zakresie, jednak nasza planeta jest otoczona grubą warstwą atmosfery, w której znajduje się ozon pochłaniający szkodliwy ultrafiolet o falach długości mniejszej niż 285 nm. Pozostałe promieniowanie - pozostała część ultrafioletu bliskiego, oraz cały ultrafiolet daleki, pochłaniane jest bezpośrednio przez powietrze.

e) Promieniowanie podczerwone

To także rodzaj promieniowania elektromagnetycznego, jednak o falach o długości mniejszej niż w przypadku światła widzialnego. Jego długości fal leżą w zakresie od 760 nm. do ok. 2000 nm. Każde ciało posiadające pewną temperaturę, jest emiterem takiego promieniowania. Przez swoje właściwości, jest wykorzystywane w wielu dziedzinach, min. w lecznictwie, w biologii, w czujnikach ciepła spełniających ważny element systemów alarmowych, a także w urządzeniach umożliwiających widzenie w ciemnościach - noktowizory.

f) Promieniowanie reliktowe

Zwane także jako promieniowanie tła. Jest to promieniowanie powstałe po Wielkim Wybuchu i wypełniające całą przestrzeń kosmiczną w sposób jednorodny. We wczesnych stadiach rozwoju Wszechświata było to promieniowanie bardzo gorące, jednak w dzisiejszych czasach jest już znacznie chłodniejsze, ponieważ jego temperatura wynosi ok. 2,7 K. Samo istnienie promieniowania tła stało się podstawowym dowodem dla potwierdzenia teorii Wielkiego Wybuchu. Jako pierwsi przewidzieli istnienie takiego promieniowania G. A. Gamow, Dicke i Peebles, a natomiast zostało przypadkowo odkryte (przy okazji prac nad odbiornikiem fal elektromagnetycznych znajdującym się w satelicie) przez Penziasa i Wilsona. Promieniowanie reliktowe zostało szczegółowo zbadane przez satelitę COBE - COsmic Background Explorer, którego wyniki potwierdziły, że jest to promieniowanie izotropowe i jednorodne, z niewielkimi wyjątkami, które jednak teoria Wielkiego Wybuchu także przewidziała. Jego dalsze badanie pozwolą na coraz lepsze zrozumienie ewolucji Wszechświata i poznanie jego natury.

g) Promieniowanie kosmiczne.

Jest to promieniowanie które dochodzi do Ziemi z przestrzeni kosmicznej. W jego skład wchodzą różnego rodzaju jądra atomowe, atomy, cząstki elementarne, fotony, a także neutrina. Jest to tzw. promieniowanie pierwotne, jednak te wszystkie cząstki mogą także wchodzić w reakcję ze składnikami atmosfery, przez co powstają produkty takich reakcji - tzw. promieniowanie kosmiczne wtórne. Energia takiego promieniowania średnio wynosi ok. 10 GeV, jednak zdarzają się także cząstki o energiach miliardy razy większych. Wielkość strumienia promieniowania kosmicznego pierwotnego wynosi ok. 1400 cząstek na m2*s*steradian. Głównym składnikiem są protony, które stanowią ponad 90% wszystkich cząstek. Składniki promieniowania kosmicznego pierwotnego biorą się z różnych źródeł. Są to min. centra galaktyk, mgławice, inne obiekty znajdujące się w przestrzeni kosmicznej, a także nasze Słońce. W przypadku promieniowania kosmicznego wtórnego, wskutek reakcji promieniowania pierwotnego z atmosferą powstaje cały wachlarz cząstek elementarnych. Powstałe w ten sposób cząstki mogą w dalszych etapach doprowadzić do tzw. kaskad elektromagnetycznych (lawinowego tworzenia się fotonów, elektronów i pozytonów) oraz kaskad hadronowych (lawinowe powstawanie hadronów). Natężenie promieniowania kosmicznego zmienia się wraz z wysokością nad poziomem morza, a także razem z szerokością geograficzną. Do Ziemi docierają głównie miony. Większość pozostałych cząstek jest absorbowana w atmosferze, miony natomiast bardzo rzadko oddziałują z materią. Człowiek w wyniku poddania działania promieniowania kosmicznego w ciągu roku przyjmuje dawkę promieniowania wynoszącą 0,37 mSv. Promieniowanie kosmiczne przyczyniło się w latach 1925-1965 do odkrycia wielu nowych cząstek elementarnych i zupełnie nowego spojrzenia na fizykę.

h) Promieniowanie korpuskularne

Jest to promieniowanie składające się z różnego rodzaju cząstek. Mogą to być jądra atomowe, atomy, jony czy elementarne cząstki. Możemy tutaj zaliczyć promieniowanie alfa, czy promieniowanie beta. Samo określenie promieniowania korpuskularnego istnieje już tylko ze względów historycznych, bo jak wiadomo istnieje dualizm korpuskularno - falowy, w wyniku którego z każdej cząstce można przypisać określoną falę.

i) Promieniowanie charakterystyczne.

Jest to promieniowanie elektromagnetyczne, którego zakres energii pokrywa się z zakresem promieniowania rentgenowskiego. Powstaje w wyniku pobudzenia pierwiastka do emisji promieniowania rentgenowskiego, co z kolei prowadzi do emisji przez tenże pierwiastek kwantu promieniowania X, o ściśle określonej, zależnej od rodzaju pierwiastka energii. Efekt ten został wytłumaczony poprzez promieniste przechodzenie elektronów na najniżej położone poziomy energetyczne. Promieniowanie to jest wykorzystywane w analizach chemicznych.

j) Promieniowanie jonizujące

Promieniowanie to może być strumieniem fotonów, ale także jonów, cząstek elementarnych, lub innych cząstek naładowanych, jednak o energiach na tyle wysokich, że jego działanie może prowadzić do jonizacji atomów danego ośrodka. Jonizacja odbywa się poprzez przekaz energii cząstek promieniowania elektronom atomów ośrodka, przez co mogą on uwolnić się z takiego atomu.

3. Działanie promieniowania na organizm człowieka.

Skutki napromieniowania w zależności od dawki jakie przyjęło ludzkie ciało:

Dawka [Sv]

Skutki

0,25

Nie wykrywa się żadnych skutków

0,25-0,50

Zmiany w obrazie krwi

0,50-1,00

Uczucie zmęczenia, mdłości

1,00-2,00

Mdłości, wymioty, biegunka, poczucie wyczerpania. Powoduje także krótszy czas życia

2,00-4,00

Także mdłości i wymioty, oraz nie możliwość wykonywania żadnej pracy. Może spowodować śmierć człowieka.

4,00-6,00

W połowie przypadków powoduje śmierć u człowieka po upływie od 2 do 6 tygodni.

6,00 i więcej

Śmierć człowieka.

a) Wpływ promieniowania jonizującego.

Oddziałuje na komórki organizmów żywych, także na człowieka. To jakie skutki może spowodować, zależy głównie od takich czynników jak: rodzaj promieniowania jonizującego, jego natężenie, oraz jak długo działa ono na organizm żywy.

Szkodliwość działania takiego promieniowania wynika z tego, że oddziałując na atomy tworzące komórki, może doprowadzić do jonizacji tychże jonów, a to z kolei może spowodować błędne funkcjonowanie komórek, a nawet ich zniszczenie. Przy czym nie są to zmiany natychmiast obserwowalne, najczęściej objawy pojawiają się po dłuższym czasie. Pod względem zmian jakie może spowodować promieniowanie jonizujące u człowieka, wyróżniono dwie kategorie skutków jego działania:

- somatyczne - są to skutki występują bezpośrednio po napromieniowaniu, a także te występujące później, czyli nowotwory, bezpłodność, zaćma, białaczka i inne.

- genetyczne - kiedy w wyniku napromieniowania zostaje uszkodzony materiał genetyczny. Ich efekty widać w postaci mutacji u kolejnych pokoleń, które zrodziły się z materiału genetycznego osoby napromieniowanej. W tym przypadku wystarczą już niewielkie dawki takiego promieniowania.

b) Promieniowanie niejonizujące.

W przypadku tego rodzaju promieniowania mamy do czynienia z produktami pracy różnego rodzaju urządzeń wykorzystujących energię elektryczną. Głównie chodzi tutaj o stacje nadawcze, urządzenia telekomunikacyjne, nawigacyjne, czy radiolokacyjne. Obecnie tego promieniowania jest tak dużo wokół nas, że zostaje ono już traktowane jako zanieczyszczenie środowiska. Jest to promieniowanie elektromagnetyczne niosące ze sobą energię, jego negatywny wpływ na człowieka przejawia się poprzez tzw. efekt termiczny. Efekt ren może doprowadzić do zmian w funkcjonowaniu tkanek w organizmie, a także może doprowadzić do śmierci. Istnienie pola elektromagnetycznego wpływa negatywnie na działanie człowieka, na przebieg procesów zachodzących w jego ciele. Może powodować nieprawidłowości w działaniu takich układów jak układ nerwowy, hormonalny, narzędzia zmysłów, a także na układ rozrodczy i krwionośny. W przypadku długotrwałego narażenia człowieka na działanie pola elektromagnetycznego, może on zachorować na tzw. chorobę radiofalową, która to charakteryzuje się następującymi objawami:

- powoduje pieczenie i łzawienie oczu

- silne bóle głowy

- powoduje wypadanie włosów

- może doprowadzić do impotencji i zmniejszenia popędu płciowego

- człowiek staje się bardziej drażliwy

- człowiek popada w nerwicę

- wysuszona skóra

- oczopląs

- zaburzenia ośrodka równowagi - błędnika

- nieregularna praca serca - arytmia

Nie tylko człowiek cierpi w wyniku działania pola elektromagnetycznego. Także natura doznaje szkodliwego jego działania. W przypadku roślin, objawia się to poprzez wolniejszy ich wzrost, a także powstawaniem zmian w ich wewnętrznej budowie. Jeśli natomiast chodzi o zwierzęta, to doznają one zaburzeń układu nerwowego, i krwionośnego, wolniej rosną, oraz mogą stać się bezpłodne.

Przeglądowa charakterystyka podstawowych typów promieniowania:

Typ promieniowania

Charakterystyczne właściwości

Wpływ na środowisko

Minimalna tarcza potrzebna do zablokowania

Promieniowanie alfa

Strumień cząstek alfa. Emitowane przez cząstki w wyniku rozpadu których powstają jądra helu.

Może być niebezpieczne w przypadku gdy jego źródło znajdzie się we wnętrzu organizmu

Zwykła kartka papieru

Promieniowanie Beta

Strumień elektronów lub pozytonów. Powstaje w wyniku emisji przez określone pierwiastki promieniotwórcze.

Może być niebezpieczne w przypadku gdy jego źródło znajdzie się we wnętrzu organizmu

Cienka warstwa aluminium, lub szkło.

Promieniowanie gamma

Promieniowanie elektromagnetyczne o wysokiej energii. Bardziej przenikliwe niż promieniowanie alfa, czy beta. Powstaje w wyniku emisji przez określone pierwiastki promieniotwórcze.

Bardzo groźne dla człowieka. Może doprowadzić do zmian w strukturze DNA. Może doprowadzić do powstania nowotworu.

Ciężkie tarcze z ołowiu, lub innych metali ciężkich.

Promieniowanie X

Promieniowanie elektromagnetyczne. Strumień wysokoenergetycznych fotonów. Może być bardziej (twarde promieniowanie) lub mniej przenikliwe (miękkie promieniowanie)

Może być wykorzystane przez człowieka w medycynie, ale także w większych dawkach może doprowadzić do powstania białaczki.

Tarcza w postaci blachy z żelaza, lub grube szkło ołowiane.

Promieniowanie ultrafioletowe

Promieniowanie elektromagnetyczne o długościach fal krótszych niż światło widzialne. Niewidzialne dla oka ludzkiego. Emitowane przez Słońce, ale w większości pochłaniane przez warstwę ozonową w atmosferze.

W rozsądnych dawkach może działać pozytywnie, zabijając mikroby roznoszące choroby, także poprzez inicjację syntezy witaminy D u ptaków, jak i ssaków. W nadmiernych dawkach może doprowadzić do powstania rak skóry.

Wystarczy odpowiedni filtr pochłaniający taki zakres promieniowania - tzw. filtr UV.

Promieniowanie podczerwone

Promieniowanie elektromagnetyczne o długościach fal dłuższych niż światło widzialne. Emitowane przez każde ciało obdarzone temperaturą. Niewidzialne dla oka ludzkiego.

Jest odpowiedzialne za istnienie efektu cieplarnianego. Także przyśpiesza przebieg procesów biologicznych.

Wystarczy odpowiedni filtr pochłaniający taki zakres promieniowania - tzw. filtr IR.

Promieniowanie widzialne

Promieniowanie elektromagnetyczne widzialne przez oko ludzkie jako światło. Emitowane przez Słońce.

Bez niego nie istniałoby życie na Ziemi. Podstawowy składnik procesu fotosyntezy. W decydujący sposób wpływa na przebieg procesów życiowych u organizmów.

Filtry, a także każde ciało.

Promieniowanie długofalowe

Promieniowanie elektromagnetyczne emitowane przez różnego rodzaju nadajniki radiowe i innego rodzaju urządzenia telekomunikacyjne.

Powoduje powstanie efektu termicznego, szkodliwego dla organizmów żywych.

Metalowe blachy, których grubość powinna przekraczać 0,5 mm. Może za tarcze także posłużyć gęsta miedziana siatka.

4. Działanie promieniowania ultrafioletowego na skórę człowieka.

Słońce emituje promieniowanie elektromagnetyczne. Promieniowanie to, to tak naprawdę trzy rodzaje promieniowania: promieniowanie podczerwone, promieniowanie widzialne i promieniowanie ultrafioletowe. Ultrafiolet spośród tych trzech rodzajów posiada najkrótsze długości fali, a co za tym idzie najwyższe energie. Dzieli się on z kolei na 3 typy promieniowania ultrafioletowego: UVA, UVB i UVC.

Najkrótszą długość fali spośród tych trzech typów posiada UVC - poniżej 290 nm. Równoważnie można powiedzieć że ma najwyższą energię. Promieniowanie to jest silnie rumieniotwórcze, jednak na szczęście jest w całości pochłaniane przez ozon znajdujący się w atmosferze, dzięki czemu nie jesteśmy narażeni na jego działanie.

Następnym typem o mniejszej już energii jest UVB. Długości fali w tym wypadku znajdują się w zakresie od 290 nm. do 320 nm. Jest to także promieniowanie silnie rumieniotwórcze, jednak w tym wypadku dociera już do powierzchni Ziemi i jest odpowiedzialne za tworzenia się opalenizny, a także za powstawanie oparzeń skóry.

Ultrafiolet o najniższej energii to UVA. Jego zakres długości fali to od 320 nm. do 400nm. Jest promieniowaniem słabiej rumieniotwórczym, niż w przypadku promieniowania UVB, ale powoduje większą syntezę barwnika skóry. Jest też słabiej pochłaniane przez atmosferę w wyniku, czego większa jego ilość dochodzi do powierzchni Ziemi.

W przypadku działania promieniowania ultrafioletowego na skórę człowieka, bardzo ważnym czynnikami są: położenie geograficzne, jakie w tym miejscu jest zanieczyszczenie powietrza, a głównie jak wpływa ono na grubość warstwy ozonowej, a także oczywiście, czy jest dzień czy też noc i jaka pora roku aktualnie panuje. To jakie efekty spowoduje promieniowanie ultrafioletowe, także zależy od trybu życia człowieka, od jego sposobu ubioru, a nawet od jego diety. Jego działanie może spowodować szereg skutków, które mogą być natychmiast obserwowalne, lub też pojawić się dopiero po pewnym dłuższym czasie.

Skóra reaguje na działanie promieniowania ultrafioletowego, poprzez wytworzenie rumieńców, czy opalenizny. Najbardziej znanym i rozpowszechnionym skutkiem działania promieniowania ultrafioletowego na skórę jest powstanie tzw. rumienia posłonecznego. Jednak wszelkie zmiany spowodowane przez działanie ultrafioletu, to tak naprawdę oparzenia, czyli zjawiska negatywnie wpływające na skórę. Powstanie rumienia słonecznego to głównie wynik działania promieniowania UVB.

W przypadku długotrwałego narażenia skóry na działanie promieniowania ultrafioletowego, skóra zacznie się szybciej starzeć, a także mogą wystąpić bardzo niebezpieczne nowotwory skóry. Skóra może stać się szorstka i nieestetycznie wyglądająca - jest to proces zwany jako "photoaging", który jest niczym innym jak tylko przyśpieszonym procesem starzenia się skóry. Długotrwałe działanie ultrafioletu powoduje także zgrubienie skóry, powstanie bruzd i zmarszczek, utratę elastyczności, a także powstanie różnych przebarwień. Takie efekty można wyraźnie zaobserwować u ludzi którzy w wyniku wykonywanej pracy, narażeni są nieustannie na działanie promieniowania ultrafioletowego, tak jak jest to w przypadku marynarzy, czy rolników. Widać te zmiany wtedy na skórze w okolicach karku. Początkowo sądzono, iż za przyśpieszenie procesu starzenia się skóry odpowiada promieniowanie UVB, jednak ostatnie badania wykazują, że istotny wkład ma także promieniowanie UVA, które nie tylko oddziałuje na komórki naskórka, ale także może wnikać głębiej, w ten sposób uszkadzając wewnętrzną strukturę skóry.

Promieniowanie ultrafioletowe może także prowadzić do powstania nowotworów skóry. Jest ono najsilniejszym czynnikiem aktywującym wolne rodniki. Jego niebezpieczne działanie objawia się poprzez niszczenie materiału genetycznego w komórkach. To z kolei może doprowadzić do mutacji komórek i powstania nowotworów. Nie jest do końca wiadome, czy bardziej szkodliwe w tym wypadku, jest ostre nasłonecznienie skóry, czy też długotrwałe wystawieni skóry na działanie promieni słonecznych. Natomiast wiadome jest to, że ostre nasłonecznienie skóry, może spowodować powstanie w niej silnych przebarwień w postaci znamion. Z kolei te znamiona są czynnikiem zwiększającym prawdopodobieństwo powstania i rozwoju czerniaka złośliwego. Ostatnimi czasy coraz częściej ludzkość rasy białej dostaje czerniaka złośliwego i powszechnym jest pogląd że powstaje on w wyniku poparzeń słonecznych.

5. Wpływ promieniowania na człowieka.

Podczas II wojny światowej dokonano zrzutu bomby atomowej. W wyniku jej wybuchu zostały uwolnione olbrzymie ilości promieniowania. Oprócz ogromnej liczby ludzi, którzy zginęli bezpośrednio w momencie wybuchu bomby, pozostała ludność była narażona na działanie promieniowania. Jednak przeprowadzone badania pokazały, że tylko ok. 1% ludności poniosła śmierć w wyniku działania promieniowania. Fakt ten jest w sprzeczności z powszechnymi poglądami dotyczącymi wpływu promieniowania na organizm człowieka, wiążącymi napromieniowanie z nieuchronnym powstaniem nowotworu i w końcu śmiercią.

Wybuchy bomb atomowych w Nagasaki i Hiroszimie dostarczyły danych co do wpływu ostrego napromieniowania na organizm człowieka, co pozwoliło na ocenienie stopnia ryzyka powstania nowotworu w wyniku działania promieniowania. Otóż biorąc pod uwagę to jaka jest śmiertelność w wyniku działania nowotworów w określonej grupie kontrolnej, okazało się że prawdopodobieństwo zgonu w wyniku napromieniowania wynosi ok. 11%. Prawdopodobieństwo to zależy od płci i wieku człowieka, a także od rodzaju nowotworu. W przypadku mężczyzn poziom ryzyka wynosi 9%, a w przypadku kobiet 13%. Natomiast w przypadku białaczki ryzyko to jest ok. 10 razy mniejsze, a dodatkowo po upływie dłuższego czasu zmniejsza się. Ryzyko to także jest mniejsze w przypadku nowotworów litych i także zmniejsza się wraz z upływem czasu. Wszelkie te dane odnoszą się do przypadków ostrego napromieniowania. Jeśli chodzi o dawki małe o niewielkiej mocy, ryzyko to staje się jeszcze dwa razy mniejsze. W przypadku Nagasaki badania doprowadziły do ciekawych wniosków. W przypadku kobiet w wieku powyżej 55 lat, które w czasie tragedii w Nagasaki zostały napromieniowane niewielkimi ilościami promieniowania, obserwuje się niższą śmiertelność niż w przypadku kobiet nie napromieniowanych. Prowadzi to do wniosku, że promieniowanie w niewielkich dawkach, może stać się czynnikiem wspomagającym działanie organizmu. Ten efekt jest szeroko znany jako hormeza radiacyjna.

6. Działanie promieniowania na środowisko naturalne.

Przeprowadzone badania doprowadziły do wniosków, że w przypadku niewielkich dawek promieniowania, nie obserwuje się żadnych skutków ubocznych u organizmów, a czasami skutki te jak najbardziej pozytywnie wpływają na zdrowie organizmów. Natomiast nie udowodniono w żaden przekonujący sposób, że promieniowanie w małych dawkach może prowadzić do powstania negatywnych skutków. Wyniki tych badań, w oczywisty sposób zaprzeczają ogólnemu poglądowi na zjawisko napromieniowania. Pozytywne skutki które zaobserwowano to:

- zmniejszeni liczby nowotworów występujących

- zwiększony czas życia

- zwiększone tempo wzrostu

- zwiększenie wagi ciała

- polepszenie się zdolności do reprodukcji

- zwiększenie płodności

- mniejsza liczba mutacji

Przypadki, w których nie stwierdzono, w ogóle występowania żadnych efektów, odnosiły się do zwierząt, które posiadały mniejszą odporność, niż pozostałe, a także badania te przeprowadzano w sterylnych warunkach. Okazało się, że zwierzęta i rośliny reagowały na małe dawki promieniowania w zupełnie ten sam sposób, jak w przypadku działania naturalnych pierwiastków promieniotwórczych, których ilości znajdują się w glebie i powietrzu, a które dostają się do tychże organizmów wraz z pożywieniem i wdychanym powietrzem. Jednak w większych ilościach te substancje stają się dla organizmów toksyczne. Jednak dobroczynny wpływ promieniowania na organizmy zaobserwowano już wcześniej, bo już w 1896 roku prof. W. Shrader badał wpływ promieniowania X na świnki morskie. Działaniu promieniowania X poddał dwie grupy świnek, jedna była zaszczepiona pałeczkami dryfrytu, natomiast druga nie. Okazało się, że w wyniku naświetlenia pierwsza grupa świnek przetrwała, podczas gdy druga umarła w ciągu doby. Prowadzono także inne badania. W innym przypadku wykorzystano myszy płci męskiej i także tutaj dokonano podziału na dwie grupy, każda licząca po 4000 osobników. Myszy te poddawano napromieniowaniu każdego dnia, różnymi dawkami, o różnej mocy. Okazało się, że w porównaniu z grupą kontrolną, myszy naświetlone charakteryzowały się wyższą żywotnością. Gdy połowa myszy z grupy kontrolnej umarła, to wśród myszy z grupy naświetlonej, które otrzymywały dawkę 6,3 Gy/dzień, zmarło dopiero 17%. Najniższe stosowane dawki, które wynosiły 7mGy/dzień powodowały wydłużenie życia, a jednak są to dawki 800 razy większe niż przewidują wszelkie normy dopuszczalnych dawek dla człowieka. Podobne badania przeprowadzono także na łososiach, które poddawano działaniu promieniowania w ilości 5,4 mGy/dzień. Efektem także była zwiększona żywotność, a także zwiększenie rozmiarów ciała. Nawet potomstwo napromieniowanych łososi odznaczało się szybszym wzrostem. Poddane jaja kur działaniu dawki w wysokości 6,4 Gy także pokazały dobroczynny wpływ promieniowania. Wyklute z nich kurczęta charakteryzowały się szybszym wzrostem, niż kurczęta wyklute ze zwykłych jaj.

Odkryto także inne dobroczynne skutki działania promieniowania na ssaki, takie jak szybsze uczenie się, większa aktywność nerwowo - mięśniowa, łatwość zapamiętywania informacji. Natomiast nie stwierdzono dostatecznie wiarygodnie negatywnego wpływu promieniowania na organizmy, o ile są to stosunkowo niewielkie dawki.

Dalsze badania wpływu promieniowania, także dały ciekawe wyniki w zakresie walki z nowotworami. Okazało się że poddając myszy zarażone nowotworami, promieniowaniu w ilościach 150 - 600 mGy spowodowało zahamowanie rozwoju nowotworów. Z tym, że sprawdzono, iż efekt taki nie występuje w przypadku uprzedniego naświetlenia komórek rakowych, a następnie wszczepieniu ich myszom.

Mimo tego, że już od 1896 roku ogromna ilość badań wykazywała dobroczynny wpływ promieniowania na organizmy przy stosowaniu małych dawek, to wyniki tych badań są skutecznie ignorowane. Co więcej badania te były silnie ograniczane, a czasami nawet do nich nie dopuszczano. A według tych przeprowadzonych badań, stosowanie małych dawek promieniowania, w swoim działaniu przypomina działanie witamin i minerałów, które tak jak wiemy ulepszają działanie organizmu człowieka.

Od dawna są także znane pozytywne skutki działania promieniowania na nasiona i kiełki, służące do reprodukcji roślin. Już w 1888 roku zauważono dobroczynny wpływ niewielkich dawek substancji trujących. Tak też jest w przypadku każdego czynnika, który w nadmiarze może być szkodliwy, jednak jeśli dozuje się go w niewielkich dawkach, może naprawdę bardzo pozytywnie wpływać na organizm. Tak jest w przypadku promieniowania, ciepła, zimna, nawet bakterie szybciej rosną jeśli podda się je działaniu niewielkiej ilości antybiotyku. Efekt ten działa także w drugą stronę. Wszystkie organizmy są poddane nieustannie działaniu naturalnego promieniowania, które jest obecne w przyrodzie. Gdy organizmy te odizoluje się od tego promieniowania spowoduje to negatywne skutki w ich funkcjonowaniu. Pokazano to stosunkowo nie dawno bo w 1987 roku i wykazano wtedy, że naturalne promieniowanie jest jak codzienna dawka witamin i minerałów, bez której organizmy nie osiągają pełni sprawności. Według uczonych, którzy przeprowadzają podobne badania, promieniowanie jest podstawowym czynnikiem stymulującym życie, a jeśli tak rzeczywiście jest, to wszystkie organizmy żyją w warunkach niedostatecznego doboru promieniowania.

Nie można zaprzeczyć istnieniu takich efektów i im podobnych. Ich działanie zostało udowodnione na szeregu organizmach, czy to mniej złożonych, czy bardziej. Jeśli chodzi o dalsze informacje to warto zajrzeć do dzieła panów Baldwina i Calabrese'a. Dokonali oni zebrania wszelkich informacji dotyczących badań w tym zakresie, a także próbują odpowiedzieć na pytanie, dlaczego fakty te są nadal mało znane, a dlaczego wręcz celowo nie rozpowszechnia się ich. Opisują oni w swej książce względy historyczne i społeczne, które od początku kształtowały to zjawisko. Warto zajrzeć do ich dzieła, aby zobaczyć jakie były losy osiągnięć naukowych w tej dziedzinie, czy je akceptowano, czy odrzucano i dlaczego. Czasami powody takich decyzji miały niewiele wspólnego z dobrem ludzi.

6. Działanie promieniowania na komórki i cząsteczki.

Wielu naukowców w swoich badaniach wykazało, że proces powstawania nowotworu w organizmie jest dosyć złożony, a sam jego przebieg z różnych biologicznych względów jest sprzeczny z istnieniem hipotezy LNT. Według modelu LNT, samo przejście cząstki jonizującej pochodzącej z promieniowania, może uszkodzić materiał genetyczny komórki, co może doprowadzić do powstania nowotworu. Jednak jak biologowie udowodnili, proces ten jest o wiele bardziej skomplikowany i złożony, wobec czego sama hipoteza LNT jest w tym wypadku raczej wątpliwa. Okazuje się, że komórki, a nawet ich całe kolonie potrafią się przystosować do działającego promieniowania, jeśli one same działają w sposób prawidłowy. Zdaniem innych naukowców samo promieniowanie nie wpływa bezpośrednio na procesy biologiczne poprzez tworzenie mutacji DNA, ale w ten sposób, że oddziałuje na procesy obronne. Przy małych dawkach stymuluje te procesy, natomiast przy zbyt wysokich niszczy je.

7. Promieniowanie a efekt cieplarniany

Promieniowanie kosmiczne które przychodzi z przestrzeni i nieustannie bombarduje naszą atmosferę, a także powierzchnię Ziemi, może mieć znaczący wpływ na przebieg procesów klimatycznych na naszej planecie.

Naukowcy przez długi okres czasu zastanawiali się nad problemem, różnic temperatury pomiędzy temperaturą powierzchni Ziemi, a temperaturą atmosfery. Otóż obserwowano, że podczas gdy temperatura powierzchni Ziemi zwiększała się w sposób ciągły, to temperatura atmosfery pozostawała cały czas taka sama. Stąd też wielu naukowców wyciągało wnioski, że hipoteza efektu cieplarnianego, to kolejna niepotwierdzona hipoteza.

Próbowano ten problem rozwiązać na kilka sposobów, min. formułując nowe hipotezy próbujące wyjaśnić ten efekt. Jedną z nich była hipoteza zakładająca, że pokrywa chmur w atmosferze podlega nieustannym zmianom, jednak hipoteza ta nie była w stanie poradzić sobie z przewidywaniem tej zmienności.

Jednak ostatnia hipoteza jaka została przedstawiona w "Journal of Geophysical Research-Space Physics" przez Fangqun Yu, wydaj się dosyć prawdopodobna i pozwala na nowo spojrzeć na istniejący problem. Otóż autor próbuje przekonać czytelników, że zmienność pokrywy chmur jest bezpośrednio związana z promieniowaniem kosmicznym. Według niego pokrywa chmur zmienia się wraz ze strumieniem padających cząstek promieniowania kosmicznego, a także wraz ze zmianą odległości nad poziomem morza. Otóż pokrywa chmur ma decydujące znaczenie, jeśli chodzi o panującą temperaturę na naszej planecie. Podczas gdy górne warstwy chmur odbijają dochodzące promieniowanie słoneczne i zapobiegają zbytniemu nagrzewaniu się Ziemi, to dolne warstwy chmur z kolei odbijają promieniowanie emitowane przez Ziemie, zapobiegając w ten sposób zbytniemu jej ochładzaniu się. Także ostatnie badania przeprowadzone za pomocą satelitów, wydają się potwierdzać hipotezę wpływu promieniowania kosmicznego na formowanie się warstw chmur. Badanie te wykazały zależność pomiędzy natężeniem strumienia promieniowania, a powierzchnią zakrytą przez niskie warstwy chmur. Autor hipotezy twierdzi, że promieniowanie kosmiczne w wyniku zderzeń jego składników z atomami atmosfery, powoduje przyrost chmur w niskich warstwach, które z kolei blokują skuteczniej promieniowanie cieplne Ziemi. Efekt ten jest dodatkowo potęgowany przez emisję gazów cieplarnianych przez nas samych.

8. Wykorzystanie promieniowania w medycynie, radioterapii i radiobiologii.

a) Radioterapia

W przypadkach wykorzystywania promieniowania w celach radioterapeutycznych, potrzebne jest wytworzenie wiązki takiego promieniowania. Wymagane tutaj jest zastosowanie akceleratorów. Typy akceleratorów, które znalazły w tym zakresie ogromne zastosowanie, to akcelerator Van der Graffa, a także batatron i liniowe akceleratory o wysokiej częstotliwości. W przypadku akceleratora Van der Graffa, jest on już coraz rzadziej używany, natomiast coraz częściej wykorzystywane są akceleratory liniowe.

Skutki biologiczne działania promieniowania określa się korzystając ze stopnia procesu jonizacji jaki zachodzi w tkankach, przy czym wykorzystuje się tutaj pojęcie dawki promieniowania, której jednostką jest 1 rad. Jeden rad odpowiada dawce promieniowania, gdy 1 gram substancji wchłonie energię w ilości 100 ergów. Z teoretycznego punktu widzenia, zmniejszenie żywotności komórek następuje dopiero przy dawkach wynoszących 20 - 30 tysięcy radów. Jednak w praktyce znacznie wcześniej, tzn. znacznie mniejsze dawki stanowią już zagrożenie dla życia. Zaabsorbowanie dawki promieniowania w wysokości 15 radów może już powodować niebezpieczne zmiany w funkcjonowaniu organizmu. W przypadku zaabsorbowania dawki wynoszącej 700 radów, może dojść już do śmierci w wyniku zaprzestania produkcji krwi przez szpik kostny. Śmierć w takim wypadku następuje po 2 - 3 tygodniach od momentu napromieniowania. Natomiast gdy mamy do czynienia z dawkami rzędu tysięcy radów, to śmierć wtedy następuje już po kilku dniach, a wynika głównie z uszkodzeń jakie zachodzą w mózgu.

Jednak dawka promieniowania wyrażana w radach, mówi nam tylko o fizycznej ilości promieniowania którą wchłonął organizm. To jednak nie daje ogólnego spojrzenia, ponieważ w dużej mierze to jakie zniszczenia spowoduje promieniowanie zależy także od tego w jaki sposób pada ono na tkanki. Otóż jeśli cząstki promieniowania jonizującego padają na obszar organiczny w jednym ściśle określonym miejscu to spowodują one większe zniszczenia, niż w przypadku gdyby były rozrzucone po całej powierzchni. Tak więc to w jaki sposób promieniowanie oddziałuje z materią biologiczną także zależy od jego koncentracji. Biorąc ten czynnik pod uwagę definiuje się tzw. liniowy współczynnik przekazywania energii - WLPE, który wyraża ilość energii jaką cząstka promieniowania deponuje na określonej drodze. Wielkość WLPE wyraża się w keV/μm. I tak dla przykładu współczynnik WLPE dla promieniowania rentgenowskiego wynosi 3 keV/μm, a natomiast dla promieniowania pochodzącego z rozszczepienia jądrowego - 30-50 keV/μm.

To nie jedyny czynnik decydujący o biologicznym wpływie promieniowania. Ważne są także parametry czasowe określające działanie promieniowania. Ważne jest to z tego względu, gdyż w przypadku działania promieniowania w odstępach czasu równych kilku dniom, to organizm nadąży z reprodukcją uszkodzonych tkanek. Przy czym to w jakim tempie dana tkanka jest regenerowana zależy od jej rodzaju. Dla przykładu tkanka mięśniowa i tworząca skórę stosunkowo szybko się regeneruje, w przeciwieństwie do tkanki nerwowej która niestety praktycznie nie zostaje odbudowana. Dzięki tym zdolnościom promieniowania, można je wykorzystać do niszczenia tkanek nowotworowych. W tym wypadku stosuje się dawki promieniowania wynoszące 200 - 500 radów. Stosuje się je na tyle długo, aż dany chory obszar tkanki zostanie całkowicie zniszczony.

b) Radiacyjna sterylizacja

Jak wiadomo w medycynie istotną sprawą jest sterylność używanych narzędzi. Także w tym wypadku zastosowanie znalazło użycie promieniowania, które wykorzystuje się do niszczenia wszelkich mikroorganizmów i zarazków które pozostały na narzędziach. Jest to o tyle wygodny proces, bo jest przeprowadzany "na zimno" i jest bardzo przydatny w przypadku przyrządów które nie mogą być narażane na wysokie temperatury. Co więcej to proces takiej sterylizacji za pomocą promieniowania można także przeprowadzać wtedy kiedy wyrób jest zapakowany w opakowaniu, ponieważ promieniowanie gamma, czy inne jest na tyle przenikliwe że przejdzie przez opakowanie. W zastosowaniach technologicznych, gdzie produkcja przebiega w sposób seryjny, proces takiej sterylizacji przebiega w sposób ciągły i jest ona ostatnim etapem produkcji. To także znosi wymogi dotyczące sterylności wszystkich etapów produkcji. Oczywiście z popularnością tej metody wiążą się także względy finansowe, ponieważ sterylizacja radiacyjna jest czasami nawet kilkakrotnie tańsza niż tradycyjna.

W przypadku mikroorganizmów ich odporność na działanie promieniowania jest wyższa niż w przypadku organizmów o bardziej skomplikowanej budowie. Dlatego też aby opisać skuteczność działania promieniowania definiuje się w tym wypadku tzw. współczynnik inaktywacji, który jest stosunkiem liczby mikrobów które zdołały przeżyć działanie promieniowania do początkowej liczby mikroorganizmów.

To jakie jest stosowane promieniowanie do sterylizacji zależy głównie od tego jaka jest wymagana jego przenikliwość, aby przeniknąć opakowanie, a także od tego jaka jest gęstość materiału z którego są wykonane narzędzia.

c) Produkcja materiałów promieniotwórczych.

Aby wykorzystać promieniowanie do określonych celów potrzebne jest posiadanie odpowiedniego źródła. Najczęściej źródłami promieniowania są izotopy określonych pierwiastków. W przypadku zastosowań medycznych, są to najczęściej izotopy o krótkich czasach życia. Są one stosowane w odpowiednich oddziałach izotopowych, gdzie dzięki nim przeprowadza się badania nerek, wątroby, tarczycy, a także poddaje się diagnostyce układ krążenia i sprawdza się gospodarkę wodną organizmu. Izotopy stosowane w tym celu charakteryzują się czasami połowicznego rozpadu od kilku sekund od kilku dni, dzięki temu pacjent jest narażony na promieniowanie tylko w minimalnym stopniu. A rodzaje promieniowania jakie się w tych wypadkach stosuje to promieniowanie rentgenowskie i promieniowanie gamma, a ich energie zawierają się w zakresie od kilkunastu do nawet kilkuset keV.

9) Absorpcja promieniowania przez zwierzęta i rośliny

Jeśli jest obecne promieniowanie w środowisku to każdy organizm żyjący jest narażony na skutki jego działania. Tym jak promieniowanie działa na zwierzęta i rośliny zajmuje się radiosozologia. Nie zajmuje się jednak tym jaka jest dokładna dawka promieniowania jaką wchłonęły organizmy żywe, ale raczej szacowaniem tych wielkości i określaniem charakteru promieniowania. W tym przypadku liczy się czas działania, ponieważ należy szybko działać, aby w jak najlepszym stopniu zapewnić ochronę środowisku naturalnemu przed działaniem promieniowania. Negatywne skutki działania promieniowania na organizmy żywe mogą mieć dwojaką naturę. Może to być przypadek gdy organizm zostaje napromieniowany w wyniku ekspozycji jego tkanek na działanie zewnętrznego źródła promieniotwórczego, a może to też być przypadek, kiedy źródło promieniowania trafia do wnętrza organizmu. Ten drugi przypadek jest najgroźniejszy, który może doprowadzić do drastycznego pogorszenia zdrowia, a nawet do śmierci. Zdarzają się też takie przypadki, że oba rodzaje ekspozycji. Jednak bez względu na to jaki to był rodzaj ekspozycji, o tym jak bardzo niszczące dla organizmu będą skutki jego działania, decydują różne czynniki charakteryzujące to promieniowanie, a także jego źródło.

W przypadku gdy dana część ciała organizmu, bądź fragment tkanki zostaje napromieniowany, mówi się, że przyjął określoną dawkę promieniowania, lub pochłonął dawkę promieniowania. Terminem tym określa się dawkę ekspozycyjną. Można ją dokładnie zmierzyć używając do tego celu tzw. liczników Geigera - Muellera. Dziedziną nauki, która zajmuje się dawkami promieniowania i ich wpływem na człowieka jest dozymetria. W dozymetrii używa się także innych oznaczeń dawek, których wielkości liczy się także na podstawie wrażliwości poszczególnych narządów, czy tkanek. W środowisku naturalnym cały czas jest obecne promieniowanie, zwane promieniowaniem tła. Jednak jest to promieniowanie o na tyle niewielkim natężeniu, że nie powoduje uszczerbku na naszym zdrowiu. W przypadku gdy organizm zostaje narażony na działanie promieniowania o większych natężeniach, które to przekraczają dopuszczalne dawki promieniowania, należy się liczyć z możliwościami wystąpienia poważnych chorób.

Negatywne działanie promieniowania może powodować przykre skutki. Skutki te ze względu na ich charakter podzielono na dwa rodzaje:

Skutki somatyczne - są to skutki które powstają w przypadku bardzo silnego napromieniowania. Medycyna dobrze poznała takie przypadki, gdy dokonano zrzutu bomby atomowej na Hiroszimę i Nagasaki. Skutki te charakteryzują się wyraźnymi poparzeniami, występowaniem choroby tzw. popromiennej, zapadaniem na białaczkę i niszczeniem materiału kostnego. Jednak czasami skutki somatyczne także objawiają się w zupełnie inny sposób. Swego czasu w czasie wyścigu zbrojeń Związek Radziecki testował działanie bomby atomowej na organizmy żywe. Także sprawdzał jakie skutki na nie wywiera działanie fali uderzeniowej. Zwierzęta poddane takiemu działaniu dostarczyły drastycznych wyników. Otóż organizm narażony na tak wysokie natężenie promieniowania zaczyna zachowywać się w sposób chaotyczny. Obserowano wyraźne wahania ciśnienia krwi, temperatury, czy tętna. Jednak jak do tej pory znacznie lepiej są zbadane skutki somatyczne powstałe w skutek radiologiczny. Ale i one nie dostarczają nam wystarczającej wiedzy na temat zmian jakie zachodzą w roślinach i zwierzętach w wyniku działania promieniowania.

Gdy dany organizm zostaje narażony na działanie promieniowania, które charakteryzuje wysokie natężenie i wysoka moc, może dojść do skutku śmiertelnego. Jednak to jaka dawka spowoduje śmierć u osobnika, ściśle zależy od stanu jego samego. W przypadku organizmu silniejszego dawka ta będzie większa, a w przypadku organizmu słabszego mniejsza. Aby jednak w pewien sposób ujednolicić taką dawkę wprowadzono wielkość nazwaną dawką śmiertelną LD 50, która to określa wielkość dawki jaka przy pochłonięciu powoduje śmierć połowy populacji danego gatunku. Wielkość tej dawki uzależniona jest od rozmiarów osobników, a dokładniej od powierzchni ich ciała. Bowiem gdy powierzchnia ta jest większa, to i pochłonięta dawka będzie odpowiednio większa.

Skutki genetyczne - są to skutki które powodują zmiany w materiale genetycznym. Istotnym tutaj aspektem jest to, że zmiany takie mogą zachodzić już przy stosunkowo niewielkich dawkach promieniowania. Skutki genetyczne zazwyczaj towarzyszą pojawieniu się skutków somatycznych. Zmiany genetyczne zachodzą w wyniku działania cząstek jonizujących na chromosomy, powodując w ten sposób ich defekt. W dalszej kolejności następuje podział kariokinetyczny chromosomu, który prowadzi dalej do uszkodzenia helisy kwasu dezoksyrybonukleinowego. To w połączeniu z faktem, że cząsteczka DNA stanowi pewien wzorzec dla całej produkcji materiału organicznego, może doprowadzić do wytworzenia się nowotworu. Tak, więc zmiany genetyczne mogą spowodować defekty u kolejnych pokoleń. Jednak istnieje nadzieja nieprzesądzająca tak fatalnego obrotu sprawy. Do tego momentu opisywano skutki negatywne, jakie działanie promieniowania może wyrządzić pojedynczym osobnikom, a nawet całej populacji. Jednak do opisu skutków wchłaniania przez organizmy dawek promieniowania, obecnie stosuje się dwie teorie. Według pierwszej z nich, która jest powszechnie znana, każda ilość promieniowania jest niebezpieczna dla zdrowia i idealną sytuacją byłaby taka gdyby organizm wchłaniał zerową ilość promieniowania. Jednak ostatnio przyjęta teoria hormezy radiacyjnej wydaje się całkowicie zaprzeczać temu poglądowi. A co więcej stwierdza wręcz, że zerowa dawka promieniowania byłaby jak najbardziej niekorzystna dla organizmu. Wszystkie organizmy na naszej planecie do prawidłowego funkcjonowania potrzebują odpowiednich dawek promieniowania jonizującego, to nawet wynika z ich przystosowania ewolucyjnego, gdyż naturalne promieniowanie od zawsze było obecne na naszej planecie. O zagrożeniu dla zdrowia organizmu możemy mówić jedynie wtedy, gdy te dawki promieniowania przekraczają bardzo znacznie dopuszczalne normy. Ale to i tak wtedy skutki powstałe nie zależą liniowo od dawki promieniowania.

Jednakże bez względu na to którą hipotezę uznamy za bardziej wiarygodną, nie należy lekceważyć wyników badań radiobiologii. Wybranie jednej z tych teorii, a skreślenie definitywnie drugiej w tym momencie nie byłoby zbyt słuszne. O ile niektórzy głoszą teorię, że niewielkie dawki promieniowania mogą powodować dobroczynne skutki, to także oni przyznają rację, że gdy takie dawki dostaną się do wnętrza organizmu mogą spowodować bardzo poważne zniszczenia w narządach, co prowadzi do drastycznego uszczerbku na zdrowiu. W historii kilka razy zdarzyły się katastrofalne awarie reaktorów jądrowych, w wyniku, których do biosfery zostały uwolnione ogromne ilości substancji promieniotwórczych. Izotopy promieniotwórcze są emitowane do atmosfery najczęściej w postaci drobnych pyłów zwanych aerozolami. Zostają one wchłonięte przez cały ekosystem i stają się częścią każdego jego obiegu. W ten sposób może dojść do skażenia różnych obszarów, poprzez transport szkodliwych radioizotopów przez wiatr, czy wodę. Najgroźniejszym aspektem takiego obiegu, jest to, że bardzo łatwo takie substancje mogą zostać wchłonięte przez organizmy żywe, kumulując się w ich wnętrzu. Koncentracja takich radioizotopów wzrasta wraz z wyższym położeniem danego organizmu w łańcuchu pokarmowym. Gdy takie substancje znajdą się we wnętrzu organizmu, mogą spowodować znacznie większe zniszczenia, niż w przypadku ekspozycji na działanie zewnętrznego źródła promieniowania.

Człowiek nie powinien zapominać, że żyje tylko dzięki wykorzystaniu dobrodziejstw natury i że jest jej integralnym składnikiem. Pobiera z przyrody energię i materiały do tworzenia swojego świata i życia w nim. On sam naraża się na niebezpieczeństwo poprzez wprowadzanie substancji promieniotwórczych do środowiska naturalnego. To może doprowadzić, że nie tylko przyroda stanie się ofiarą jego błędów, ale także on sam.

10. Katastrofy nuklearne

Coraz szersze wykorzystywanie pierwiastków promieniotwórczych w przemyśle cywilnym i militarnym to potencjalne coraz większe niebezpieczeństwo dla środowiska naturalnego. Gdy dochodzi do pewnych awarii elektrownii jądrowych zdarza się, że uwalniane do atmosfery są znaczne ilości materiału promieniotwórczego jonizującego. Takie pyły nie tylko stanowią zagrożenie dla terenów położonych w pobliżu elektrowni, ale także w wyniku tego, że mogą zostać porwane przez wiatr stanowią także zagrożenie globalne. Skutki takich awarii mogą być katastrofalne i w poważny sposób mogą spowodować skażenie ekosystemu. Zanim zaczęto coraz baczniej zwracać uwagę na bezpieczeństwo pracy urządzeń wykorzystujących materiał promieniotwórczy, w przeszłości doszło do wielu katastrof nuklearnych:

Detroit - USA - 1951 r. - awaria reaktora powielającego typu EBR-1,

Windscale - Wielka Brytania - 1957 r. - zapalenie się reaktora jądrowego

Chalk River - Kanada - 1958 r. - wyciek ciężkiej wody zawierającej substancje promieniotwórcze,

Idaho Falls - USA - 1961 r. - wyciek substancji radioaktywnych,

Lingen - Niemcy - 1969 r. - poważny wyciek substancji radioaktywnych,

Chalk River - Kanada - 1972 r. - emisja wody radioaktywnej,

Gundremmingen - Niemcy - 1975 r. - wyciek pary radioaktywnej,

Harrisburg - USA - 1979 r. - wyciek radioaktywnej wody połączony z emisją gazów promieniotwórczych,

Tsuruga - Japonia - 1981 r. - zanieczyszczenie akwenu wodą radioaktywną,

Sellafield - Wielka Brytania - 1986 r. - wyciek paliwa radioaktywnego,

Czarnobyl - Ukraina - 1986 r. - wybuch reaktora jądrowego, skażenie promieniotwórcze olbrzymiego obszaru.

Spośród wszystkich tu przedstawionych katastrof ostatnia z nich była największa. Jej skutkiem było skażenie promieniotwórcze prawie całej Europy. Spowodowało to powstanie u mieszkańców wystąpienie różnego rodzaju powikłań zdrowotnych. W przypadku naszego kraju mieliśmy dużo szczęścia. Warunki pogodowe spowodowały, że w ciągu pierwszej doby po awarii, skażone powietrze omijało nasz kraj skutecznie. Dopiero następnego dnia wpłynęło na obszar Podlasia, po czym powędrowało nad wschodnią część Mazowsza. Dalej w wyniku kolejnych zmian pogodowych przemieściło się w kierunku Czech i Niemiec. Gdy dokonano pomiaru skażenia w dniu 1 maja w regionie Opolszczyzny, licznik wskazały skażenie w wysokości 100 kilobekereli na 1 metr kwadratowy, co było przekroczeniem normy w znaczącym stopniu. Pierwiastkiem promieniotwórczym, który wówczas spowodował w największym stopniu skażenie był Cez. Jego opad spowodował ogólne skażenie ekosystemu: gleby wody i powietrza. Jednak według dzisiejszych badań jego koncentracja jest stosunkowo niska i wynosi 4,7 kBq/m2.

To była ostatnia tak poważna awaria elektrowni jądrowej. W dzisiejszych czasach stosuje się tak rygorystyczne względy bezpieczeństwa, że prawdopodobieństwo awarii jest praktycznie równe zeru. To w zestawieniu z coraz szybciej kurczącymi się zasobami paliw kopalnych spowoduje, że w przyszłości powstanie znacznie więcej elektrowni jądrowych.