Promieniowanie jonizujące i jego wpływ na organizmy żywe

Before you start, answer the questions.

• What is radiationradiationradiation?

• What sources of radiation are present in our environmentenvironmentenvironment?

Ionisation

If the incident energy is low, then the atom absorbs it and gets excitedexcitedexcited. When the atom comes back to the ground state, nonionizing radiation is emitted. Nonionizing radiation comes in the form of light, radio waves, microwaves and radar waves. These forms of radiation usually are not dangerous for human tissues, quite opposite to the ionizing radiation.

In living organisms exposed to radiation which energy is sufficient to induce ionisationionisationionisation the chemical bonds can be affected. Living organisms are able to correct damages caused by small amounts of radiation. But in case, when the radiation amount is large, the damages are huge and can lead to genetic defects, cancer or, in the worst case, to radiation sickness.

Sources of ionising radiationradiationradiation

The origin of ionising radiation can be natural or artificial, caused through human activity. The effects of both kinds of ionisation are the same.

Natural sources of ionizing radiation

RvbZanCnwH3Im

Górna część rysunku przedstawia naturalne źródła promieniowania, podpisane Natural sources of ionizing radiation: od lewej strony – radon, podpisane Radon (narysowany jest dom, a w stronę jego fundamentów skierowane są strzałki symbolizujące kierunek promieniowania), promieniowanie kosmiczne, podpisane Cosmic radiation (narysowane jest słońce i kula ziemska, a promieniowanie zaznaczone jest w postaci chmury plusów i minusów), naturalne promieniowanie z gleby, podpisane Natural radioactivity in soils (narysowane jest drzewo, a od podłoża w stronę jego korzeni strzałki wskazujące kierunek promieniowania), toron, podpisane Thoron (narysowany jest budynek oraz strzałki skierowane od ścian do jego wnętrza), żywność, podpisane Natural radioactivity in food (narysowane są różne owoce i warzywa). Dolna część rysunku to sztuczne źródła promieniowania, podpisane Artificial sources of ionizing radiation: od lewej strony – promieniowanie używane w medycynie, podpisane Medical radiation (narysowany jest szkielet, a nad nim chmura plusów i minusów), promieniowanie występujące w miejscu pracy, podpisane Workplace radiation (narysowana jest lekarka, a nad nią chmura plusów i minusów), promieniowanie występujące w środowisku naturalnym, podpisane Radioactivity in the environment (narysowana jest kula ziemska, a nad nią chmura plusów i minusów).

Artificial sources of ionizing radiation

Radiation quantities and units

There are different units and quantities for measuring radioactivity and its effects.

• Radioactivity (A) refers to the amount of ionizing radiation released by a radioactive material. This represents how many atoms in the material decay in a given time period.
  The SI unit is becquerel (Bq).

  $A=\frac{N}{t}$

  where:
  - N - is a number of decays,
  - t - time.

  $1Bq=\frac{1decay}{1s}$

• Exposure describes the amount of radiation travelling through the air.
  The unit is $\frac{coulomb}{kilogram}$$\left(\frac{{\displaystyle C}}{{\displaystyle kg}}\right)$.

• Absorbed dosedosedose (D) refers to the amount of radiation absorbed by an object or person.
  The SI unit is gray (Gy).

  $D=\frac{E}{m}$

  where:
  - E - energy of radiation absorbed by the body,
  - m - mass of the body.

  $1Gy=\frac{1J}{1kg}$

Historical unit of absorbed dose is rad, 1 Gy = 100 rad.

• Effective dose describes the amount of radiationradiationradiation absorbed by human tissues and organs. It takes into account the type and energy of radiation and its impact on particular organs.
  The SI unit is sievert (Sv).

R19jbUyowXwh1

W lewej części rysunku w pionie wymienione są źródła promieniowania naturalnego, podpis Natural radiation i ich dawka w mSv. Od góry do dołu: niezwykle wysoka dawka promieniowania naturalnego w Guarapari w Brazylii, podpis Unusually high natural radiation dose in downtown Guarapari, Brazil, ikona ciągnika (10), przeciętna roczna dawka przypadająca na załogę latającą powyżej 800 godzin w ciągu roku, podpis Average annual dose to aircrew flying 800 hours per year, ikona samolotu (5), roczna dawka naturalnego promieniowania, podpis Annual natural background radiation, na którą składa się jedzenie/napoje, podpis Food/drinks, ikona noża i widelca, promienowanie radonowe z podłoża, podpis Radon gas from ground, ikona domu, promieniowanie kosmiczne, podpis Cosmic rays, ikona dwie przecinające się elipsy z kropką w środku oraz promieniowanie z budynków/podłoża, podpis Buildings/soil, ikona bloku (2,4). Po prawej stronie rysunku pokazane są źródła promieniowania wytworzone przez człowieka, podpis Man-made radiation: od góry do dołu – roczna dawka przypadająca na pracownika mającego do czynienia z promieniowaniem, podpis Annual dose limit for radiation worker, ikona głowy i ramion człowieka ze stetoskopem (20), średnia efektywna dawka z badań tomograficznych, podpis Average effective dose from CT scan, ikona głowy i ramion leżącego człowieka wewnątrz okręgu (6,6), limit rocznej dawki przypadającej na osobę (za wyłączeniem ekspozycji w zabiegach medycznych), podpis Annual dose limit for general public (except medical exposure), ikona trzech głów (1,0), przeciętna dawka roczna pochodząca z ekspozycji organów wewnętrznych na promieniowanie rentgenowskie, podpis Average effective dose from single abdominal x-ray, ikona człowieka z ekranem na wysokości klatki piersiowej, w którym widać kości (0,6), efektywna roczna dawka spowodowana przez mammografię, podpis Average effective dose from mammogram, ikona pani z podniesioną ręką (0,13), roczna dawka przypadająca na rentgenowskie prześwietlenia płuc, podpis Average effective dose from single chest x-ray, ikona człowieka z ekranem na wysokości klatki piersiowej, w którym widać kości (0,05). W środku rysunku zaznaczony jest równoramienny trójkąt skierowany wierzchołkiem do dołu, podpis Effective dose [mSv], na którym zaznaczone są jednostki skali dawki efektywnej podanej w mSv (od 10 do 0,01).

Remember

• There are two types of radiationradiationradiation: ionising and non‑ionising.

• Non‑ionising radiation is usually harmless to living organisms while an exposure to ionising radiation can lead to severe damages in tissues.

Exercises

Glossary

Keywords

ionisationionisationionisation

radiationradiationradiation

nuclearnuclearnuclear

dosedosedose

emissionemissionemission