3.6
Ionizující a neionizující záření
Koncentrace iontů ve vzduchu je určena rovnováhou mezi vznikem nových iontů a destrukčními ději, při kterých ionty zanikají. Vyšší koncentrace je v horních vrstvách ovzduší či v některých profesních prostředích (sváření elektrickým obloukem, práce s RTG paprsky a další). V ovzduší velkých aglomerací, hlavně na sídlištích či v průmyslových oblastech, se nachází nižší koncentrace lehkých iontů, zatímco v okolí vodopádů je jejich koncentrace vysoká. S koncentrací těžkých iontů je tomu přesně naopak. Obsah iontů v ovzduší závisí i na ročním období, v létě je jejich koncentrace vyšší, v zimě naopak nižší.
Souhrn
Indikátorů změn ionizace v ovzduší je několik:
  • míra aktivity řasinkového epitelu v dýchacích cestách,
  • tvorba hlenu,
  • změny na EEG (elektroencefalogram, záznam elektrické aktivity mozku),
  • změny krevního tlaku,
  • pH krve,
  • hladina bazálního metabolismu,
  • hladina produkce hormonů,
  • rychlost dýchání,
  • tělesná teplota,
  • subjektivní pocity únavy nebo naopak čilosti.
Předpokládá se, že lehké záporné ionty navozují pocit svěžesti či pokles únavy a zlepšují výkon. K navození tohoto pozitivního vlivu záporných iontů byly vyvinuty ionizátory ovzduší. Pracují na třech různých principech – využití tzv. tichého korónového výboje se vznikem ozónu a oxidů dusíku, dále využití některé vhodné radioaktivní látky a rozprašování vody. U nás se nejčastěji využívají ionizátory na principu korónového výboje.
Definice
Ionizující záření je takové záření, které předáním své vlastní energie hmotě způsobí v této hmotě tvorbu iontových párů – ionizaci. Má tedy větší energii, než je minimální ionizační energie této hmoty.
Mezi zdroje ionizujícího záření patří radioaktivní přeměny atomových jader nebo urychlené elektrony či ionty. Ionizující záření může být korpuskulární (vyzařované hmotnými částicemi – α částicemi, neutrony, elektrony) a elektromagnetické (fotony – záření X či γ). Nabité částice tvoří podél své dráhy značné množství iontových párů, naopak nenabité částice mají schopnost ionizace atomů hmoty jen pomocí interakce s nabitými částicemi hmoty.
Dle vlastní intenzity ionizace se rozlišuje ionizující záření na:
  • hustě ionizující (α, nº, p+),
  • řídce ionizující (X, γ, β-, β+).
Zdroje ionizujícího záření dělíme na:
  • přírodní,
  • umělé.
Přírodní zdroj ionizujícího záření je takový, který se přirozeně vyskytuje v přírodě bez působení člověka a jeho činnosti. Patří sem radon (43 % z celkového ozáření obyvatelstva), kosmické záření (14 %) a příjem záření lidským organismem ingescí a inhalací (11 %). Záření vytvořené člověkem, jinak nazýváno umělé ionizující záření, je lékařské záření např. při terapii nádorových onemocnění (14 %). Zbytek tvoří globální energetika (1 %) a globální spad (1 %). To vše je doplněno haváriemi, které jsou spojeny s únikem záření (např. výbuch jaderné elektrárny v Černobylu). Ve zdravotnictví se se zdroji ionizujícího záření setkávají obory radiologie (rentgenové záření X), nukleární medicína (γ záření, protonová emisní tomografie (PET) s emisí β+ (pozitronové zářiče)) a radioterapie (využívající záření γ s uzavřenými radionuklidovými zářiči / z lineárních urychlovačů jako zdroje elektronů β- / brzdné záření).
Zajímavost
Základní jednotkou absorbované dávky ionizujícího záření je 1 Gy (gray) – to je energie záření o velikosti 1 J (joulu), která je absorbovaná 1 kg ozářené látky. Dávkový ekvivalent či ekvivalentní dávka určuje biologický účinek absorbované dávky určitého druhu ionizujícího záření – jednotkou je 1 Sv (sievert = J·kg-1).
Účinky ionizujícího záření rozlišujeme:
  • deterministické (předpokládané),
  • stochastické (pravděpodobnostní).
Deterministické účinky ionizujícího záření se projevují až při dosažení či překročení dávkového prahu, který je individuální dle charakteru dané tkáně. Dalo by se říci, že čím je větší dávka záření, tím dochází k masivnějšímu poškození buněk, po dosažení prahu se dávka záření znázorňuje na esovité křivce. Nadměrná dávka tohoto záření se projevuje charakteristickými symptomy. Pro deterministické účinky jsou charakteristické časné projevy záření. Mezi důsledky poškození deterministickými účinky záření patří tzv. radiační poškození kůže, které je součástí nemoci z ozáření.
  • Při dávce 3–8 Gy dochází k devastaci bílých krvinek (tzv. krevní stupeň).
  • Střevní stupeň je dávka kolem 10 Gy, při které dochází k poškození střevního epitelu.
  • Jako nervový stupeň se označuje celotělová dávka několika desítek Gy, která končí kómatem či smrtí.
Stochastické účinky nemají jasně definovaný dávkový práh, k projevům poškození dochází lineárně při působení jakékoliv dávky. Jedná se tedy o jakousi zvyšující se pravděpodobnost vzniku poškození organismu. Stochastické účinky mají charakteristicky pozdní projevy. Důsledkem je vznik nádorového bujení (při poškození somatických buněk) či genetického poškození (při ozáření gametických neboli pohlavních buněk). Dalo by se říci, že pravděpodobnost vzniku nádorového onemocnění se stochastickými účinky záření zvyšuje o 20–25 %. Jde o přidané riziko k přirozené incidenci, nedá se však jistě říci, zda k poškození dochází právě důsledkem záření či jiných nox (škodlivin). Vzhledem k tomu, že stochastické účinky záření na rozdíl od deterministických účinků nejsou závislé na dávce, nelze hovořit o přímé souvislosti mezi dávkou záření, závažností poškození a průběhem onemocnění, jde jen o pravděpodobnost vzniku tohoto onemocnění.
Teorie účinku ionizujícího záření jsou:
  • zásahová teorie,
  • radikálová teorie.
Zásahová teorie (či teorie přímého účinku) nám říká, že při účinku ionizujícího záření na lidský organismus je důležitý mechanismus působení, tedy skutečnost, zda záření zasáhne přímo určitou cílovou strukturu, kde přímo v zasažených buňkách dojde k poškození DNA. Naproti tomu tzv. radikálová teorie vypovídá o ionizaci molekuly vody H₂O (radiolýze), kdy se uvolní iont H+ a volný škodlivý radikál OH-, který poškodí DNA chemicky.
Poznámka
Ochranné faktory před ionizujícím zářením jsou:
  • čas – čím kratší bude expozice, tím menší bude dávka záření (lineárně),
  • vzdálenost – obdržená dávka klesá s druhou mocninou vzdálenosti,
  • stínění – závisí na tloušťce a materiálu stínidla.
Optimalizace radiační ochrany má za cíl snížení, nejlépe vyloučení, deterministických účinků ionizujícího záření za současného snížení pravděpodobnosti stochastických účinků záření.
Vedle toho stojí správné odůvodnění lékařského ozáření, tedy zvážení přínosu (upřesnění diagnózy, léčba onemocnění) a možného rizika (poškození radiační i neradiační) při použití ionizačního záření. Současně je potřeba ochránit i zdravotnický personál v oboru radiologie či nukleární medicíny. Pro tyto pracovníky platí radiační limit 20 mSv/rok (nebo 100 mSv za 5 let), pacient přesné limity nemá, jeho dávka je však určená diagnostickými referenčními úrovněmi.
Definice
Neionizující záření je druh elektromagnetického záření, které na rozdíl od ionizujícího záření ve hmotě nezpůsobí vznik iontových párů (ionizaci).
Účinky neionizujícího záření dělíme na:
  • tepelné,
  • netepelné neboli specifické.
Tepelné účinky neionizujícího záření jsou vyvolané třením při pohybu jednotlivých atomů, molekul či celých buněk. Druhým typem jsou netepelné účinky ovlivňující přímo funkci buněk. Jedná se o účinky dvojího typu – měnící stav na membránách či metabolismus těchto buněk. Neionizující záření vstupuje do buněk a ovlivňuje děje v nich buď absorpcí, při které se projevují tepelné účinky, nebo indukcí, kdy se záření dostane do buněk podél vodivých drah (podél cév či nervových drah). Celkově se dá říci, že lidský organismus (tzv. trojvrstva – kůže, tuk, svalová vrstva) absorbuje až 70–75 % záření, zbylých 25–30 % se odrazí. Další clonou je oděv, který je schopný odstínit až 25 % dopadajícího záření. Prevencí před poškozením kvůli škodlivému účinku laserového paprsku hlavně na oko jsou brýle se spektrálním filtrem pro danou vlnovou délku.
Koncentrace vzdušných iontů je dána:
Mezi lékařské obory, kde se nesetkáme se zdroji ionizujícího záření, patří:
Základní jednotkou absorbované dávky ionizujícího záření je:
Pro deterministické účinky ionizujícího záření neplatí:
Koncentrace lehkých iontů je:
Koncentrace těžkých iontů je:
Koncentrace iontů v ovzduší:
Mezi zdroje ionizujícího záření patří:
Mezi účinky ionizujícího záření patří: