Az ionizáló sugárzások mindenütt jelen vannak környezetünkben, így testünk folyamatos sugárzásnak van kitéve. Ennek az ún. természetes háttérsugárzásnak az intnzitása alacsony és helyről helyre változik, de függ pl. az időjárástól is. A földi élőlények szervezete az évmilliárdok során alkalmazkodott ehhez a háttérsugárzáshoz, így hatása (káros vagy hasznos) kimutathatatlan.
Magyarországon egy embert átlagosan 2,4 mSv/év effektív dózissal terhel a természetes háttérsugárzás. A testünket érő sugárzás származhat a világűrből, a talajból, növényekből, élelmiszerekből, környezetünk tárgyaiból vagy akár a saját testünkből is. Érdemes megjegyezni, hogy a radont bár földkérgi eredetű nagy súlya miatt általában külön forrásként szokták nyilvántartani. A háttérsugárzás a helytől és az időtől nagymértékben függ. Még Magyarországon belül is két-háromszoros különbségek lehetnek a háttérsugárzás mértékében a geológiai viszonyoktól, az időjárástól illetve a táplálkozási szokásoktól függően. Esőben például mivel a vízcseppek a földfelszínre mossák a légkörben magasan lebegő aeroszol radioaktív részecskéit a háttérsugárzás rendszerint a szokásos érték 2-2,5-szeresére növekszik. Bár a közepes és nagy dózisok élettani hatásairól meglehetősen sokat tudunk, az olyan alacsony dózisok hatása, mint a természetes háttérsugárzás, teljesen ismeretlen. Sem pozitív, sem negatív hatásairól nincsenek megbízható adataink. Determinisztikus (azaz előre látható, megjósolható) hatásai biztosan nincsenek, azonban véletlenszerű hatásai akár hasznosak, akár károsak lehetnek, bár kimutatni képtelenek vagyunk őket.
A természetes eredetű háttérsugárzáshoz hozzáadódik az emberi tevékenység nyomán bennünket érő sugárzás is. A mesterséges háttérsugárzás elenyésző részét képezi csak a fegyverkísérletekből, nukleáris balesetekből, nukleáris energiatermelésből származó sugárzás. A mesterséges sugárterhelés nagyobb része az orvosi diagnosztikából illetve sugárkezelésekből származik. Ennek mértéke ma személyenként 1,5 mSv/év körül van átlagosan, és a CT illetve PET vizsgálatok terjedésével folyamatosan növekszik. Az átlagérték ráadásul rettenetesen nagy szórást takar. Egyes betegeket illetve családtagjaikat alkalmanként 5-10 mSv effektív dózisú sugárzás is érhet.
A kozmikus sugárzás
Az elsődleges kozmikus sugárzást a Napból illetve galaktikus forrásból származó nagyenergiájú részecskék alkotják. Szerencsénkre a legtöbb töltött részecskét a Föld mágneses tere eltéríti, de egy részük lejut a felszínre. Útjuk során a légkör molekuláival ütközve másodlagos kozmikus sugarakat keltenek, illetve ionizálják a molekulákat. Az ionizáció eredményét sarki fényként élvezhetjük. A kozmikus sugárzás intrenzitása a tengerszint feletti magassággal növekszik, mivel a Föld légköre rendkívül hatásosan "szűri" a részecskéket. Ugyancsak növekszik a kozmikus sugárzás dózisa az Egyenlítőtől a sarkok felé haladva. A kozmikus sugárzás tengerszinten mindössze 0,27 mSv/év dózisterhelést okoz, 4000 méteres magasságban azonban már 2 mSv/év körüli a hozzájárulása a háttérsugárzáshoz. Egy 8 km magasságban megtett repülőút akár 3-4 µSv/óra dózisteljesítménnyel növelheti a testünk által abszorbeált sugárzási energiát. A kozmikus sugarak egy része magreakciót vált ki a légkör atomjaival ütközve. Kisebb-nagyobb mennyiségben számtalan radionuklid keletkezik hatásukra. Ezek közül a legjelentősebbek a 3H és a 14C. Ezek a nuklidok nagy mennyiségben keletkeznek, és hosszú felezési idejük valamint kémiai tulajdonságaik miatt beépülnek az élőlényekbe, így kozmikus eredetük ellenére belső sugárterhelést okoznak. A testünkbe épült 14C évi 12 µSv effektív dózissal járul hozzá a háttérsugárzáshoz.
A földkérgi eredetű háttérsugárzás
A földkéregből, az élőlényekből és környezetünk tárgyaiból származó sugárzásért döntő mértékben három nuklid felelős: a 238U, a 232Th és a 40K. Mindhárom nuklid rendkívül hosszú felezési idejű, és a Föld keletkezésekor épültek be a környezetbe. Eloszlásuknak, kémiai tulajdonságaiknak és élettani szerepüknek megfelelően különbözőképpen járulnak hozzá a háttérsugárzáshoz. A 40K bétabomlását gammasugárzás is kíséri. Így mind belső, mind külső forrásként része a háttérsugárzásnak. Külső forrásként természetesen csak a gammasugárzása miatt érdekes a 40K, de belső forrásként a bétasugárzása is fontos tényezője a természetes háttérsugárzásnak. Számtalan ásvány és kőzet tartalmaz káliumot (így természetesen 40K-ot is), sőt a tengervíz sótartalmának nagy része is KCl. A kálium élettani szerepe miatt az élőlények mindegyike tartalmaz több-kevesebb káliumot. Emiatt élelmiszereink és természetes építőanyagaink jelentős dózissal járulnak hozzá a háttérsugárzáshoz.
Bár az urán és a tórium nem tartozik a gyakori elemek közé a Földön, kis mennyiségben számtalan kőzetben és ásványban előfordulnak. Az agyagok vagy a vulkáni eredetű bazalt és andezit különösen nagy mennyiségben tartalmazzák ezeket az elemeket. Minthogy ezeket a kőzeteket és ásványokat építőanyagként alkalmazzuk, jelentős a hozzájárulásuk a természetes háttérsugárzáshoz. A 40K-mal ellentétben az urán-238 és a tórium-232 nem önmagukban növelik a háttérsugárzást. Mindkét nuklid meglehetősen hosszú bomlási sor anyaeleme, így velük együtt a bomlási sor összes tagja is megtalálható. A bomlási sorok egyes tagjai különbözőképpen bomlanak, így az urán és a tórium-sor tagjai az alfa-, a béta- és a gamma-háttérhez is hozzájárulnak. Bár az urán és leányelemei nem vesznek részt az élettani folyamatokban, egyes növények hajlamosak felhalmozni szervezetükben a bomlási sor egyes tagjait. Ezért van, hogy a gabonafélék és pl. a dohány 210Po-tartalmát rendszeresen ellenőrizni kell. Az urán- és tórium-sor elemei között kitüntetett szerepet tölt be a radon. Ez az elem nemesgáz, kérdéses izotópjai elegendően hosszú felezési idejűek (3 nap). Ennek következtében a radioaktív radon képes a kőzetekből, az építőanyagokból a környezetbe diffundálni. Zárt térben a radon és leányelemei feldúsúlhatnak. Mivel a modern ember meglehetősen sok időt tölt zárt térben, nem meglepő, hogy a bennünket érő háttérsugárzás nagy részéért a radon felelős. Egyes országokban kifejezetten a radon feldúsulását akadályozó építési szabványok vannak érvényben.
Mesterséges eredetű háttérsugárzás
Az 1960-as évekig légköri atomrobbantásokat végzett több ország is. Ezek során a bomlástermékek nagy területen szóródtak szét, gyakorlatilag a Föld teljes területét beterítették. Mára szerencsére már csak a hosszú felezési idejű nuklidok maradtak: a 90Sr, a 137Cs, a 241Am és a plutónium különböző izotópjai. Az atomerőművi és újrafeldolgozó üzemi baleseteknél (Windscale, Csernobil) ugyanezek a nuklidok szóródtak szét. Repülőgép- és tengeralattjáró-balesetekben néhány kisebb terület szennyeződött dúsított uránnal illetve plutóniummal. Hulladékkezelési hibák miatt néhány kisebb jelentőségű, bár kétségkívül tragikus kimenetelű, 60Co illetve 137Cs szennyezés is történt a világban. Mindezen szennyezések 0,07-0,08 mSv/év effektív dózisteljesítménnyel járulnak hozzá a háttérsugárzáshoz. Bár ez a hatás mindenütt kimutatható, jelentős mértékben csak a balesetek helyszínén illetve a fegyverkísérleti telepeken növeli a természetes radioaktív hátteret. A kísérleti és baleseti maradványoknál jóval nagyobb sugárterhelést jelentenek az orvosi diagnosztikában és a terápiában vagy a tudományos kutatásban alkalmazott radionuklidok illetve röntgenberendezések. Átlagosan 1,5 mSv/évvel növelik az egyes embert érő háttérsugárzást.
Forrás: ELTE Kémiai Intézet
