1.6.1. Khái niệm chung
Phóng xạ là hiện tượng một số hạt nhân nguyên tử không bền tự biến đổi và phát ra các bức xạ hạt nhân (thường được gọi là các tia phóng xạ). Các ngun tử có tính phóng xạ gọi là các đồng vị phóng xạ, cịn các ngun tử khơng phóng xạ gọi là các đồng vị bền. Các nguyên tố hóa học chỉ gồm các đồng vị phóng xạ (khơng có đồng vị bền) gọi là nguyên tố phóng xạ. Các tia phóng xạ có từ tự nhiên có thể bị chặn bởi các tầng khí quyển của Trái Đất.
Tia phóng xạ có thể là chùm các hạt mang điện dương như hạt anpha, hạt proton; mang điện âm như chùm electron (phóng xạ beta); khơng mang điện như hạt nơtron, tia gamma (có bản chất giống như ánh sáng nhưng năng lượng lớn hơn nhiều). Sự tự biến đổi như vậy của hạt nhân nguyên tử, thường được gọi là sự phân rã phóng xạ hay phân rã hạt nhân.
Tự phân hạch là quá trình hạt nhân của các nguyên tử phóng xạ có số khối lớn. Ví dụ uranium tự vỡ ra thành các mảnh hạt nhân kèm theo sự thoát ra nơtron và một số hạt cơ bản khác, cũng là một dạng của sự phân rã hạt nhân.
1.6.2. Ảnh hưởng của phóng xạ đến sinh vật
Bức xạ tương tác với vật chất, gây ra sự ion hóa, kích thích hoặc phá hủy các ngun tử và phân tử của vật chất. Sự tương tác với các tế bào (các hợp chất hữu cơ phức tạp, gồm protit, các axit...) dần đến sự phá hủy cấu trúc của chúng và tạo thành các vật chất và hợp chất mới khơng thích ứng với cơ thể. Q trình đó là kết quả tương tác trực tiếp của bức xạ ion hóa. Ngồi ra, bức xạ ion hóa cịn gây ra tác dụng không trực tiếp đối với cấu trúc của tế bào, mà gây ra tác dụng thứ cấp, liên quan với sự tạo ra các gốc tự do từ nước.
H2O → H+ + OH-
Những gốc tự do đó có hoạt tính hóa học mạnh và tương tác với các phân tử của protit, các axit amin, gây ra sự phá hủy các protit, axitamin...
Các tác dụng trực tiếp và gián tiếp dẫn đến sự phá hủy hoạt động sống của các tế bào, mô và các cơ quan của cơ thể sống nói chung. Sự nguy hiểm của sự tương tác bức xạ ion hóa đối với cơ thể người được tăng thêm bởi đặc điểm của mối liên hệ của nó với bức xạ: các giác quan của con người không cảm nhận được các bức xạ như là chúng nguy hiểm đối với sức khỏe và thậm chí sinh mạng của mình [4].
Người ta chia ra hai dạng tổn hại do các bức xạ ion hóa gây ra, hiệu ứng “tất định”, liên quan với tác động lên cá thể hoặc thế hệ đã cho, và hiệu ứng có tính di truyền với sự di truyền các sự biến đổi di truyền phát sinh dưới tác dụng của các bức xạ ion hóa cho thế hệ tiếp theo - con, cháu, chắt. Đặc trưng của các tổn thương “tất định” được xác định bởi độ lớn của liều tương đương: liều càng cao thì tổn thương bức xạ càng mạnh. Ngồi ra ảnh hưởng của liều được xác định bởi điều, liều đó tác dụng lên tồn bộ cơ thể hay là chỉ tác dụng lên các cơ quan riêng và tầm quan trọng của các cơ quan này trong hoạt động sống nói chung của cơ thể.
Sự chiếu xạ nguy hiểm nhất đối với cơ thể người là các cơ quan tạo máu (tủy xương), cơ quan sinh dục. Sự chiếu xạ ít nguy hiểm hơn là da và xương [4].
Mức độ tổn thương bức xạ phụ thuộc vào thời gian tác dụng: khi chiếu xạ một lần mạnh và chiếu xạ bị chia nhỏ nhiều lần với cùng một giá trị liều tương đương thì tổn thương sẽ khác nhau. Điều này liên quan với khả năng của cơ thể hồi phục khỏi các hậu quả của sự chiếu xạ do tác dụng của các quá trình hồi phục. Bởi
vậy nếu như sự chiếu xạ con người được tiến hành bởi các liều bị chia nhỏ kéo dài theo thời gian, thì nó sẽ chịu được sự tác dụng của liều tương đương lớn hơn, so với khi tác dụng một lần. Ngày nay theo các quan sát trên các động vật, cũng như bằng cách tổng quan các tài liệu về tình hình sức khỏe của những người chịu chiếu xạ trong quá trình hoạt động nghề nghiệp (các chuyên viên X quang, các công nhân các xí nghiệp mỏ urani...) đã tích lũy được tài liệu lớn cho phép đánh giá sự nguy hiểm phụ thuộc vào liều chiếu xạ nhận được:
- Khi chiếu xạ một lần toàn bộ cơ thể bởi kiều 0,25 Sv không quan sát thấy sự sai lệch đáng kể trong hoạt động sống của cơ thể khi khám bệnh bình thường
- Chiếu xạ liều từ 0,25- 0,5 Sv dẫn đến sự biến đổi nhanh không đáng kể trong máu.
- Khi liều từ 0,8- 1,2 Sv xuất hiện các dấu hiệu đầu trên của bệnh phóng xạ (đau đầu, sự suy nhược, buồn nôn, ăn không ngon miệng, giảm khả năng công tác và sức mạnh cơ bắp), không bị tử vong.
- Bệnh phóng xạ mạnh phát triển khi chiếu xạ một lần với các liều từ 2,5 - 3 Sv, khả năng tử vong 20% trường hợp.
- Tử vong tới 50% trường hợp bắt đầu khi liều từ 4,00- 5,00 Sv; khi liều từ 5,5 - 7,00 Sv tử vong gần 100%. Nguyên nhân tử vong thường là sự tổn thương không hồi phục của tủy sống. Các tài liệu được đưa ra trong trường hợp khi khơng có điều trị: sự điều trị kịp thời nhờ các thiết bị hiện đại cho phép giảm đáng kể tổn thương bức xạ.
Khi chiếu xạ định xứ, tức là chiếu xạ các bộ phận riêng của cơ thể (thường là tay) với các giá trị liều lớn người ta quan sát được các vết bỏng phóng xạ, kèm theo sự bong da và các vết thâm da, sự xuất hiện các vết loét và rụng móng tay...
Hậu quả của sự bình phục khơng hồn tồn sau khi có sự tổn thương phóng xạ mạnh đã trải qua có thể bị bệnh phóng xạ mãn, bệnh đó có thể phát triển và dưới ảnh hưởng tác dụng lâu dài (mãn tính) lên cơ thể với liều không lớn. Sự phát triển của tổn thương mạn tính xảy ra chậm hơn so với tổn thương cấp tính. Trong đa số các trường hợp trong cơ thể mang bệnh phóng xạ cấp tính hoặc mạn tính, qua nhiều năm có thể phát triển các q trình bệnh khác nhau: các khối u ác tính, sự giảm khả năng sinh đẻ, tổn thương bào thai, già sớm, giảm tuổi thọ... [4]
Các tổn thương gen hoặc di truyền, sẽ phát triển ở các thế hệ sau của con người đã chịu sự chiếu xạ là mối nguy hiểm nhất. Các thế hệ sau bị tổn thương do sự tổn thương của cha mẹ trước khi thụ thai. Liều lượng bức xạ gây ra các tổn thương di truyền nhỏ hơn nhiều so với liều gây ra các tác dụng “tất định” ở cha mẹ.
Các tổn thương di truyền có thể biểu hiện ở sự làm giảm khả năng sinh đẻ ở các thế hệ sau, sự giảm tuổi thọ trung bình, cũng như làm xấu đi trạng thái trí tuệ và thể lực của họ.
Các tổn thương này của các thế hệ tương lai phụ thuộc vào nhiều yếu tố: liều chiếu đối với các người riêng lẻ và nhóm cư dân thế hệ cha mẹ, sự gián đoạn chiếu xạ, tuổi của đối tượng bị chiếu, trạng thái sức khỏe của người bị chiếu xạ, nếp sống của họ...
Về cơ bản, sự chiếu xạ với liều không lớn lắm đối với một số lượng lớn người sẽ gây ra hiệu ứng di truyền lớn hơn đáng kể so với sự chiếu xạ một số người riêng lẻ với liều lượng lớn. Ngồi ra, sự biến đổi di truyền khơng có ngưỡng và tăng tỷ lệ với liều chiếu.
Khả năng bức xạ ion hóa gây ra các biển đối di truyền và “tất định” không là nguyên nhân để từ bỏ việc sử dụng các chất phóng xạ và các nguồn bức xạ ion hóa. Điều này được giải thích bởi hàng loạt các yếu tố thực tế khách quan.
Bất cứ người nào cũng chọn sự chiếu xạ của phông tự nhiên, do sự chiếu xạ đó, liều tổng cộng tồn thân nhận được đối với đa số cư dân của quả đất khoảng chừng 1mSv/năm, còn đối với một số vùng nó tăng lên đến 8mSv/năm - 28Sv/năm (các bang Kepall và Magpac ấn Độ). Như vậy trong thời gian sống (chừng 70 năm) con người trung bình nhận liều tự nhiên chừng 70mSv (cịn trong một số trường hợp đến 2Sv). Chính vì suất liều phơng bức xạ tự nhiên khơng thay đổi đáng kể trong vài chục nghìn năm nên tất nhiên là trong thời gian đó con người đã quen với liều tương ứng và liều đó khơng nguy hiểm đối với con người. Bằng chứng điều này là sự tăng không ngừng của dân số Trái đất, kèm theo các thay đổi có ích về chất - sự phát triển tốt hơn về trí tuệ và thể lực của họ. Hơn nữa các quan sát những người sống trong các điều kiện phông bức xạ cao, chứng minh rằng các sai lệch di truyền ở họ không thấy thường xảy ra hơn so với những người sống trong các điều kiện phông bức xạ tự nhiên bình thư