Yaşamımız boyunca radyasyon/ışınım muhtemelen en çok korkulan ve en az anlaşılmış tehlikelerden biridir. Radyasyon görülmez, koklanmaz ve hatta hissedilmez. Ancak radyasyon ölçülebilir ve kontrol edilebilir bir tehlikedir. Radyasyon tehlikesi etrafımızdaki kimyasal maddeler, yangın çıkması ve fiziksel kazalardan daha az olasılıklıdır.
Radyasyon
Radyasyon basit olarak bir enerji türüdür. Enerji radyoaktif parçacıklar (δ ve x-ışınları) veya elektro-magnetik dalgalar (örneğin ışık, mikrodalga, laser, kızılötesi (IR), mor ötesi (UV), radyo ve televizyon dalgaları) şeklinde olabilir. Şekil 1 etrafımızdaki radyasyon kaynaklarının frekans aralıklarını, dalga boylarını, sınıflandırılması ve kullanım alanlarını göstermektedir.
Nerede ve ne şekilde yaşarsak yaşayalım, radyasyona günlük hayatımızda maruz kalmaktayız. Doğal radyasyon güneş, yıldızlar, kayalar, toprak, ağaçlar/odun, yapı malzemeleri ve yediğimiz besinlerden bile kaynaklanmaktadır. Saatlik doğal/çevre etkin radyasyon (background) sınırı insanlar için 0.2544 µSv ve yıllık ise 2.230 µSv’dir.
Doğal radyasyon dozajı küçüktür. Radyasyona maruziyette süre, radyasyon kaynağına olan mesafe ve radyasyondan korunma amaçlı kullanılan malzemeler önemlidir. Radyasyon bir çok birimle ölçülebilir. En yaygın kullanılanı mrem’dir. Buda radyasyonun biolojik hasarını ölçer. ABD’de doğal radyasyon yılda 200-400 mrem civarındadır.
Burada günlük hayatımızda çevremizde maruz kaldığımız yüksek frekanslı radyoaktif radyasyon ele alınacaktır. Radyoaktif radyasyonda elektromagnetik radyasyon spectrumunda dalga frekansı çok büyük ve dalga boyu çok küçük olan radyasyondur.
Tablo 1 ise bazı yıllık radyasyon maruziyetlerini göstermektedir (1). Çevremizde doğal kaynaklardan gelen radyasyon %82 ve insan yapımı kaynaklardan gelen radyasyon ise %18 paya sahiptir.
Tablo 1: Yıllık Radyasyon Maruziyet Sınır Değerleri.
Radyoaktivite
.
Radyoaktivite atom çekirdeğinin daha dengeli parçalara bozuşmasının hızının ölçümüdür. Nispi radyoaktiviteyi belirlemek oldukça karmaşıktır, çünkü nihai dengeli parçalara bölünmek için birçok dengesiz adımlardan geçmek gerekir. Atom numarası 84’ten yüksek olan elementlerin hepsi radyoaktiftir. Bu elementler dengeli izotoplara sahip değildir.
En radyoaktif element Polonyumdur (Po). Çünkü doğal olarak çok fazla enerji salar. Polonyum mavi renkte parlar. Bu renk gaz parçalarının radyasyonla uyarılmasıyla oluşur. 1 miligram polonyum 5 gram Radyuma eşdeğer alfa parçacığı yayar. 140 W/g hızla enerji yayarak bozuşur.
Dengesiz atom çekirdekleri ani olarak daha dengeli parçalara bozuşur. Bozuşma işlemine radyoaktivite denir. Bozuşma esnasında yayılan enerji ve parçalara ise radyasyon denir. Dengesiz çekirdek doğada bozuşursa bu prosese doğal radyoaktivite denir.
Eğer dengesiz çekirdek laboratuvar ortamında bozuşturulursa buna uyarılmış radyoaktivite denir. Alfa (α), beta (β ) ve gama (δ) radyasyonları vardır. Alfa parçacıkları ince bir kağıt, beta parçacıkları alüminyum levha ve gama parçacıkları ise kurşun veya beton duvar tarafından durdurulabilirler (Şekil 2) (2).
Şekil 2: Alfa, beta ve gama parçalarını durdurabilen maddeler.
Ölçümler
Radyoaktif besinlerden/malzemelerden doğal olarak bulunandan ne kadar fazla radyasyon yayıldığının ölçümü halk sağlığı açısından ülkelerin besin/gıda/ilaç/sağlık kurumları tarafından sürekli ölçülmeli ve takip edilmelidir. Nükleer reaktör kazalarından yayılan İyot-131 (I-131), Sezyum-134 (Cs-134) ve Sezyum-137 (Cs-137) önemli radyaaktif isotoplardır. Stronsyum-90 (St-90), Ruthenyum-103 (Ru-103) ve Ruthenyum-106 (Ru-106)’da diğer ölçülen radyoaktif parçalardır (3).
Avrupa Birliği ve Japonya’daki besinlerdeki radyasyon emniyet seviyeleri aynıdır. Cs-134+Cs-137 maruziyet sınırı içme sularında ve sütte AB ve Japonya’da 200 Bq/kg iken ABD’de 1200 Bq/kg’dır. Aynı zamanda sebzeler, baklagiller ve ette Japonya ve AB’de limit 500 Bq/kg iken ABD’de 1200 Bq/kg’dır. Tablo 2 Dünyadaki bazı ülkelerdeki I-131 ve Cs-134+Cs-137 sınır değerlerini karşılaştırmalı olarak göstermektedir. Gıdalardaki radyasyon ölçümleri çok özel aletler gerektirir (Şekil 3).
Amerika’nın Washington Eyaletinde Mart ayında alınan 25 süt numunesinde radyoaktif İyot-131’e raslanmıştır. Fakat oranı Amerikan İlaç Ajansının sınır değerlerinin 5000 kez altındadır (5). Bu radyasyonun sebebi olarak Japonya’daki Fukushima Dai-ichi nükleer reaktöründeki sızıntı olduğu düşünülmektedir. Amerikan EPA ve FDA’ya göre sütlerde ciddi sorun görülmemektedir. Amerika, Japonya’daki nükleer kazadan sonra aldığı tüm süt ve deniz ürünlerini radyasyon açısından sıkı denetlemektedir. ABD Japonya’dan ithal ettiği gıda ürünleri oranı %4 civarındadır (6).
Potasyum
Potasyum yumuşak, gümüş-beyazı renkte bir metaldir. Toprağın önemli bir bileşenidir. Doğada yaygın bir şekilde dağılmıştır ve tüm bitki ve hayvan dokularında bulunur. Potasyum-40 doğal olarak oluşan potasyum radyoaktif izotopudur. Potasyum-40 çevremizde hem dışsal hem de içsel sağlık tehlikesidir. İnsan ve hayvanlar için Potasyum-40 doğal radyoaktivitenin en büyük kaynağıdır.
Yarılanma ömrü çok uzundur (1.3 milyar yıldır). Potasyum-40 hücrelere zarar verir ve sonuçta kanser oluşumuna yol açabilir. Ergen bir insan vücudu 160 g potasyum içerir. Bunun 0.0187 gramı radyoaktif Potasyum-40’dır. Bu da insan vücudunda yaşanılan ömür boyunca saniyede yaklaşık 4400 kez sürekli bozuşur (Becquerels-Bq).
Potasyum tuzlu sularda, doğal minerallerde (Karnalit, Feldispat, Silvinit vs) ve tüm organik maddelerde bulunur. Potasyum verimli toprak için önemli bir bileşendir. Bitkilerin büyümesi ve insan diyetinde gerekli besin maddesidir.
Potasyum-40’ın spesifik ticari ve tıbbi kullanım alanı yoktur.
Doğal oluşan potasyumun %0.012’si Potasyum-40 olduğundan, yer kabuğundaki ortalama doğal konsantrasyonu 1.8mg/kg veya 13 pCi/g’dır. Potasyum toprağa bağlanır. Killi topraklar ortalama doğal konsantrasyonun 50 katı dozajda bulunabilir. Topraktaki Potasyum-40, bitki ve hayvan dokuları tarafından asimile edilir. Potasyum-40 insan dokuları ve birçok besinde bulunan radyoaktif bileşendir.
Örneğin süt yaklaşık 2,000pCi/L doğal Potasyum-40 içerir. Potasyum-40 vücuda içme suyu, besin yiyecekler ve solunan havadan alınabilir. Potasyum-40 insan vücudundan biyolojik yarılanma süresi olan 30 günde elimine edilebilir. Ergen bir erkek yaklaşık 0.1 mikrocurie veya 100,000 pCi Potasyum-40 sahiptir. Bu izotop yumuşak dokulara her yıl 18 milirem (mrem) ve kemiklere 14 mrem radyasyon yayar.
Yılda okul çocuklarının 20 milisievert dışsal radyasyona maruziyeti emin ve kabul edilebilir seviyedir (4). Besin yaşamımızın en önemli gereksinimlerinden biridir. Birçok gelişmiş ülke bugün taze, emin ve besleyici besin üretiminden vazgeçmiştir. Besinler içindeki mikrobik/bakteriolojik kirlilikler ve radyasyon bugün için gelişmiş ülkelerin bile önemli sorunudur.
Her gün sık sık yediğimiz besinden kullandığımız ürünlere kadar radyoaktiviteye maruz kalabiliriz. İşte her gün kullandığımız ürünler ve besinlerden radyasyona maruz kaldığımız şeyler. Bu ürünlerin bazıları sağlık risklerine bizleri maruz bırakmakta, fakat bazıları ise günlük çevremizde zararsız olmaktadır. Uçak seyahatlarında oldukça fazla radyasyon alınır. Televizyon seyrederken ve yapı malzemelerinden radyasyona maruz kalmaktayız. Günlük hayatımızda radyasyon kaynakları şunlardır (7):
1. Brazilya Kestanesi (Brazil Nuts):
Brazilya kestanesi yenilebilecek en radyoaktif besindir. 5,600 pCi/kg (picocuries/kilogram) Potasyum-40 ve 1,000-7,000 pCi/kg Radyum-226 içerir. Ancak radyum vücutta fazla kalmaz, kestaneler diğer besinlerden 1000 kat daha fazla radyoaktiftir. Radyoaktivite topraktaki radyoaktif çekirdekten değil ağacın çok fazal olan kök sisteminden gelir. G. Amerika’da her yıl yaklaşık 200 bin ton Brazilya kestanesi üretilir.
2. Bira (Beer)
Bira özellikle radyoaktif olmasa da, ortalama yaklaşık 390 pCi/kg Potasyum-40 izotopu içerir. Potasyum içeren tüm besinler bu izotopu içerebilir. Bu biranın besin kısmı kabul edilir. Listedeki besinlerden bira en az radyoaktif olanıdır.
3.Kedi Kumu (Cat Litter)
Kedi kumları uluslararası sınır kontrol noktalarında radyasyon alarmlarını başlatacak düzeyde radyoaktiftir. Kedi kumlarının yapıldığı kil veya bentonit radyasyonun kaynağıdır. Radyoaktif izotoplar doğal olarak killerde yaklaşık 4 pCi/g uranyum izotopu,3 pCi/g toryum izotopu ve 8 pCi/g potasyum-40 izotopu şeklinde bulunur. Oak Ridge Associate Üniversitesinden bir araştırmacının hesaplarına göre Amerikalı tüketiciler her yıl 50,000 pound uranyum ve 120,000 pound toryum’a kedi kumundan maruzdur. Bu dozajlar kedi ve insanlara fazla zarar vermez.
4. Muz (Bananas)
Muz doğal olarak potasyumca zengindir. Potasyum isotop karışımıdır ve Potasyum-40 izotopu radyoaktiftir. Buyüzden muzlar biraz radyoaktif olabilir. Ortalama muz yaklaşık saniyede 14 bozuşma yapar ve 450 mg potasyum içerir.
Bu fazla endişelenmeyi gerektirmese de fazla miktarda muzu bir sınırdan geçirmeye kalkarsanız sorun yaratabilir. Kedi kumu gibi muzlarda nükleer arama yapan radyasyon alarmlarını çalıştırabilir. Temel olarak Potasyum-40’ca zengin besinler (patates, havuç, lima fasulyesi, kırmızı et, fıstık ezmesi, papates jipsi) radyoaktiftir. Havuç, patates ve lima fasulyesi Radon-226 içerir. Bir çok radyoaktif besin yiyen insan ve hayvanlarda biraz radyoaktif olmaktadır.
5.Duman Dedektörleri (Smoke Detectors)
Standart duman dedektörlerinin yaklaşık %80’i alfa parçacıkları ve beta radyasyonu yayan az miktar radyoaktif Amerikanyum 241 içerir. Amerikanyum 242’nin yarılanma ömrü 432 yıl olduğundan ortadan çabuk ayrılmaz. Radyoaktif madde duman dedektörünün içindedir, Dedektör kırılmadıkca, yenmeyip, tenefüs edilmedikçe gerçek risk yoktur. Asıl önemli tehlike duman dedektörlerinin yok edilmesidir. Direk doğaya gömme şeklinde atılırsa toprakta birikebilir ve ciddi tehlike oluşturabilir.
6.Floresan Lambalar (Fluorescent Lights)
Florasan lamba başlatıcıları/starter 15 nanocurie Kripton-85 içeren silindir cam lamba içerir. Bu beta ve gama ışınları yayar ve yarılanma süresi 10.4 yıldır. Radyoaktif isotop lamba kırılmadığı sürece önemli değildir. Florasan lamba kırılınca radroaktiviteden daha tehlikeli toksik ağır metallerde (Hg) yayılır.
7. Mücevherler (Gemstones)
Zirkon gibi bazı mücevherler doğal radyoaktiftir. İlave olarak, birçok mücevher nötronlarla renklerini canlandırmak için (beril, turmalin ve topaz) ışınlanırlar. Metal oksitlerden suni elmas yapılır. Örneğin itriyum oksit radyoaktif toryum oksitle dengelenir. Bu işlemlerden geçen mücevherler çok parlak olurlar ve saatte 0.2 milirontgen ışınım yaparlar. Bu dozaj önemli değildir. Deriye ve gögüse takılıan bu mücevherler uzun sürede kalsa sorun yaratmaz.
8. Seramikler (Ceramics)
Her gün seramikten yapılma malzemeler kullanırız. Eğer eski radyoaktif çömlekten kap kacak kullanmıyorsanız, radyoaktivite yayan bazı seramikler kullanma olasalığınız fazladır. Bazı takma dişlerin daha beyaz ve daha yansıtıcı olması için uranyum içeren metal oksitlerle renklendirilmektedir.
Bu takma dişler ağızınıza yılda 1000 milirem radyasyon maruzuiyeti verir. Bu dozaj yıllık doğal tüm ortalama vücut maruziyetinin ve birkaç röntgen çekiminin iki buçuk katıdır. Taştan yapılan her şey radyoaktif olabilir. Örneğin seramik/granit yer/duvar karoları biraz radyoaktiftir. Betonda radyoaktiftir. Betondan yapılma zemin/bodrum katları daha fazla radyoaktiftir. Bodrum katlarında radon gazı havadan ağır olduğu için birikir ve radyasyona maruziyet yaratır ve bu gaz bodrumlarda birikir.
Sanat camları, emayelenmiş mücevherler ve sırlı çanak çömlekte tehlikeli olabilir. Çömlek ve mücevherlerden radyoaktif elementler asidik besinlerle çözünebilir ve bunlar sindirilebilir.
9. Geri Dönüştürülmüş Metaller (Recycled Metal)
Geri dönüşüm çevre koruma açısından gerekli ve yararlıdır. Neyi geri dönüştürdüğümüzü bildiğimiz sürece bu doğrudur. Atık metaller ayrılmadan toplu olarak geri dönüştürül-düğünde ve eğer içinde de radyoaktif maddeler varsa ciddi sorunlar yaratabilir. Geri dönüştürülmüş metallerden yapılan ev aletleri günlük yaşantımızı tehdit edebilir.
2008 yılında gama ışınımı yayan rendeler tespit edilmişti. Bu rendenin içinde radyoaktif Kobalt-60 bulunmuştu. ABD’de Kobalt-60 içeren metal masalar bir çok eyalette satılmıştı.
10. Işıldayan Maddeler (Glowing Items)
Muhtemelen eski radyum kol veya duvar saatiniz yoktur fakat trityum-ışıklı bazı objelere sahipsinizdir. Trityum (3H) radyoaktif hidrojen izotopudur. Trityum ışıldayan tabancalar, pusulalar, saat camaları, anahtarlıklar ve kendiliğinden enerjili ışıklar yapımında kullanılır.
11.Işınlanmış Besinler (Food Irradiation)
Besin saklamanın gelişen bir yoluda besinlerin ışınlanmasıdır. Besinlerin iyonlaşma enerjileri açığa çıkarılarak içindeki zararlı bakterileri, mantarları ve mikroorganizmaları azaltılır/elimine edilir/öldürülür, besin değeri değiştirilmez, besinler radyoaktif olmaz ve besinlerin raf ömrü artırılır.
Besin ışınlamaya elektronik/soğuk pastörüzasyon da denir. Bu esnada işlenen besinde az miktar ısı oluşur. Sütün ısıyla pastörüzasyonunda olduğu gibi besin ışınlamada et, piliç, deniz ürünleri, sebzeler, meyveler, balıklar, köklü bitkiler, mısırlar, kurutulmuş sebze/meyveler ve baharatlarda besin içindeki mikroorganizmalar öldürüldüğünden besin emniyeti artar. ABD, Japonya, AB’de 50 ülkede yıllardır kullanılmaktadır.
Besin ışınlama için besinler gama ışınları, x-ışınları veya elektron ışınları yayan Co-60 veya Cs-137 izotop kaynaklı cihazlardan geçerler. Bu ışınlar hastalıklara neden olan mikro-organizmaları öldürürken besine hiç zarar vermez ve besin ham haliyle kalır.
Işınlar birkaç saniyede besinleri etkiler iyonlaşma enerjisi çok az besinin içine girer. Besinin yapısını bozmaz ve bakterileri yokeder. Kullanılan iyonlaşma enerjisi dezenfeksiyon ve pathojenlerin azaltılması için düşük-orta 1-10 kGy (kiloGray) mertebesindedir. Bu ışınlama zararlı bakteri, böçek, kurt, sinek gibi zararlıları öldürür, ürün kalite ve besin değerine etki etmez.
Toplum sağlığı açısından besin ışınlamanın en önemli kazancı besin-kaynaklı hastalıkların (Salmonella, Koli basili, Staphilokkus Aureus, Listeria vs) yayılmasını önlemesidir. Işınlama mikroorganizmaların DNA yapılarını kırar (8).
12. Kalite Kontrol (Quality Control)
Besin ve içecek endüstrisinde kalite kontrol için x-ışınları makinaları kullanılmaktadır. Besinlerdeki safsızlıklar/kirleticiler ve ağırlık kontrolu x-ısınları ile yapılmaktadır.
13.Tıbbi Teşhis ve Tedavi Cihazları (Medical Diagnosis and Thraphy Equipment)
Lineer hızlandırıcılar (linac) radyoterapide tıp sektöründe kullanılmaktadır. Röntgen cihazları x-ışınları kullanmaktadır. Tıbbi amaçlı yılda 420 µSv radyasyon alımı normaldir. Hamilelerin x-ışınlarına maruziyeti çok risklidir.
14. Uçak Yolculuğu ve Güvenlik Kontrol Tarayıcıları (Flying and Security Scanners)
39000 feet yüksekte uçan bir uçakta saatte 5µSv’lik bir radyasyona maruz kalınır. Toplam 4 saatlik bir uçuş esnasında ise 20 µSv’lik radyasyon maruziyeti olur. Hava alanlarında güvenlik amaçlı yapılan tüm vücut taramalarında ise 24 µSv’lik bir radyasyona yaklaşık 15 saniye maruz kalındığında ise 0.1 µSv’lik bir radyasyon alınmış olur. Saatlik doğal etkin radyasyon sınırı 0.2544 µSv ve yıllık ise 2.230 µSv’dir. Yılda tıbbi amaçlı radyasyon alımlarıda dahil 2.650 µSv ‘den fazla radyasyona maruz kalınmamalıdır.
SONUÇLAR (Teknolojinin Bedeli)
Hayatın her alanında kullanılan teknoloji, yaşamı bir yandan kolaylaştırırken bir yandan da tehdit ediyor. Teknolojinin kullanımından vazgeçilemiyorsa, etkisi hakkında bilgi sahibi olmak ve zararlarını azaltmaya çalışmakta fayda vardır.
Endüstrileşme, teknoloji ve bilimin gelişimiyle radarlar, mikrodalga fırınlar, telsiz iletişim sistemleri, TV ve radyolar, cep telefonları hayatımıza yoğun bir şekilde girdiler. Baz istasyonlarının artmasıyla daha yoğun olarak maruz kaldığımız Radyo Frekans (RF) radyasyon kaynakları aynı zamanda tedavi amaçlı diatermi ve MR1 üniteleri gibi medikal sistemlerde de kullanıyoruz.
ELF (Extremely Low Frequency- Oldukça Düşük Frekanslı) alanlar ise evlerde ve ofislerde kullandığımız elektrikli cihazlar, trafolar ve Yüksek Gerilim Hatları (YGH) ile yaşamımızda giderek artan oranlarda yer alıyor. RF alanların değişik biyolojik etkilere neden olduğunu gösteren çok sayıda çalışma bulunuyor.
Bu çalışmalar çeşitli kanser türleri, lösemi ve lenfoma, kan beyin bariyeri geçirgenliği ile beyin sıcaklığının, hücre ve DMA sentezinin artması, üremede azalma, kromozomal bozulmalar, beyinin elektriksel aktivitesinin (EEG) değişmesi, kan basıncının artması, davranış bozukluğu, çocuklarda öğrenme güçlüğü gibi pek çok etkinin varlığına dikkat çekiyor. Son yıllarda yoğun görülen Alzheimer, Parkinson, MS, beyin tümörleri gibi beyin rahatsızlıklarının nedenlerinden birinin bu Radyasyon kaynakları olup olmadığı, 2000′li yılların önemli bilimsel araştırma konularından birini oluşturuyor (9).
Düşük frekanslı elektromanyetik alanlar çocuk lösemini iki kat arttırıyor. Hergün çevremizde maruz kalabileceğimiz ondört radyaaktif radyasyon kaynağı burada detaylı bir şekilde ele alınmıştır. Her gün sık sık yediğimiz besinden kullandığımız ürünlere kadar radyoaktiviteye maruz kalabiliriz. Uçak seyahatlerimizde, televizyon seyrederken, yapı malzemelerimizden, hastalıklarımıza çare ararken kullanılan cihazlardan radyasyonla iç içe bulunuyoruz. Buyüzden radyasyon ve radyoaktivite gibi konularda daha fazla bilinçlenmeliyiz.
Prof.Dr. Muammer Kaya, Eskişehir-Osmangazi Üniversitesi Teknoloji Araştırma Merkezi (TEKAM) Müdürü
eposta: mkaya@ogu.edu.tr
Kaynaklar:
(1) http://www.reed.edu/ehs/radiation_safety/ancillary_radiation_safety.html
(2) http://ionactive.co.uk/blog.html?page=2
(3) http://www.fda.gov/newsevents/publichealthfocus/ucm247403.htm#food
(4) http://www.globalresearch.ca/food-safety-addressing-radiation-in-japan-s-northeast-after-3-11/29657
(6) http://news.yahoo.com/s/ap/20110330/ap_on_re_us/us_japan_earthquake_us_milk
(7) http://chemistry.about.com/od/nuclearchemistry/tp/10-Radioactive-Products.htm?nl=1
(8) http://www.foodinsight.org/Content/6/irradiationbrochure.pdf
