ASPress - czasopisma pedagogiczne


ARCHIWUM WYDAŃ CYFROWYCH
       
Język Niemiecki



Wydania z lat 2009-2016 dostepne są w wersji elektronicznej jako pliki PDF. Są one identyczne z wersjami drukowanymi. Jednakże nie zawierają materiałów, które były na płytach CD/DVD dołączanych do niektórych wydań drukowanych.
W wersji drukowanej dostepne jest tylko jedno wydanie - 3/2016.
Więcej


Zbiór 52 felietonów poświęconych współczesnej Polsce, Polakom, polityce, roli telewizji i mediów we współczesnym świecie, globalizacji i konsekwencji wynikającej z naszego otwarcia na świat.
Wydanie w postaci pliku PDF
Cena 10 zł.
Zamów


Książka o podróżach, poznawaniu, odkrywaniu i podbijaniu świata, o pokonywaniu kolejnych horyzontów ludzkiego rozwoju. Ludzie wędrują od wieków, zawsze chcieli zobaczyć, co jest za kolejną rzeką, górą, morzem, za nowym horyzontem. Ta wędrówka pozwoliła najpierw poznać naszą planetę, a dziś już zaprowadziła człowieka poza granice Układu Słonecznego. Kim są ci, którzy zmieniają historię świata? Dlaczego Krzysztof Kolumb odkrył Amerykę, a Mikołaj Kopernik „poruszył” Ziemię?
Wydanie w postaci pliku PDF.
Cena 10 zł.
Zamów

Wydanie drukowane



Historia powstania  * Dane techniczne * Słynne rajdy * Rozwiązania konstrukcyjne

Pierwszy pojazd z napędem na obie osie skonstruowano w 1824 r. a więc ponad pól wieku wcześniej od samochódu. Jednak dopiero wojskowi amerykańskiej armii jako pierwsi chcieli mieć pojazd, który pojedzie każdą drogą, pokona głębokie rowy  i wyposażony będzie we wciągarkę, tak by mógł poruszać się w każdym terenie.
Cena 10 zł.
Zamów

Wydania specjalne "Geografii w Szkole"

2011

2010

2009

2008


Cena kompletu wydań 50 zł
Cena jednego wydania 10 zł
Zamów



Nowość!


Więcej

Człowiek a promieniowanie jonizujące



Tomasz Kubiak


Wprawdzie badania nad zjawiskiem promieniotwórczości trwają nieprzerwanie od końca XIX stulecia, to jednak powszechna wiedza o oddziaływaniu promieniowania jonizującego z materią ożywioną wciąż jest niewielka.

 

Promieniowanie jonizujące wokół nas

 

Wiele osób zapewne nie zdaje sobie sprawy z faktu, że wokół nas znajduje się mnóstwo źródeł promieniowania jonizującego (rys. 1). Jeśli zapytamy uczniów czy studentów o przykłady, w większości wskażą na reaktory jądrowe bądź izotopy stosowane w medycynie. Mało kto wspomni jednak o źródłach naturalnych. A przecież nuklidy promieniotwórcze znajdują się wszędzie, także w naszym ciele, którego aktywność właściwa wynosi około 130 Bq/kg. W organizmie występują m.in. 40K (≈ 62 Bq/kg), 14C (≈ 38 Bq/kg), 87Rb (≈ 9 Bq/kg). Radioizotopy obecne są również w żywności. Jej aktywność właściwa zazwyczaj zawiera się w przedziale 80 - 1000 Bq/kg. Przykładowo litr mleka to 80 Bq, natomiast kilogram kawy 1000 Bq.[1]

Wiele nuklidów promieniotwórczych znajduje się w skorupie ziemskiej. Są to przede wszystkim ciężkie pierwiastki ujęte w trzech naturalnych szeregach promieniotwórczych, a dodatkowo izotopy, które ze względu na bardzo długi czas połowicznego rozpadu, nie zaniknęły jeszcze od początku istnienia Ziemi. Do tych ostatnich zaliczamy m.in. 40K (T½ ≈ 1,251∙109 lat), 87Rb (T½ ≈ 4,924∙1010 lat) czy 115In (T½ ≈ 4,4∙1014 lat) (…)

Radioizotopy, które wnoszą przyczynek do napromienienia wewnętrznego dostają się do naszego ciała nie tylko poprzez układ pokarmowy, ale również poprzez drogi oddechowe. Czytelnikom „Fizyki w Szkole” na pewno doskonale znany jest radon 222Rn (T½ ≈ 3,82 dnia), który powstaje naturalnie w wyniku rozpadu alfa radu 226Ra (…)

Radon to cięższy od powietrza, bezwonny gaz szlachetny (α emiter), który gromadzi się w słabo wentylowanych pomieszczeniach, szczególnie w piwnicach, dokąd przedostaje się z gleby i materiałów budowlanych. Wprawdzie na otwartej przestrzeni przy powierzchni ziemi aktywność właściwa 222Rn zazwyczaj zawiera się w przedziale 0,1-15 Bq/m3, to wewnątrz pomieszczeń może nawet przekraczać 400 Bq/m3. (…)

Materiały budowlane, stosowane do wznoszenia obiektów, w których przebywają ludzie lub zwierzęta hodowlane podlegają kontroli na zawartość naturalnych radionuklidów, w szczególności 40K, 226Ra oraz 228Th. Na podstawie wyników pomiarów, przeprowadzanych z wykorzystaniem spektrometru promieniowania gamma, oblicza się wskaźniki aktywności wg wzorów ujętych w rozporządzeniu Rady Ministrów i porównuje z obowiązującymi normami.[2]

Z reguły najmniejszą aktywność właściwą (w zakresie promieniowania gamma) wykazują silikaty (bloczki wapienno-piaskowe), nieco większą beton, a największą materiały ceramiczne wypalane z gliny, żużlobeton oraz beton komórkowy wytwarzany na bazie popiołów. Radioizotopy znajdują się też w materiałach wykorzystywanych w przemyśle kamieniarskim, przede wszystkim w czerwonych granitach. Zawierają one 40K (1565 Bq/kg); uran i produkty jego rozpadu, np. 214Bi (62 Bq/kg) oraz tor i produkty jego rozpadu, np. 208Tl (49 Bq/kg).

W kwestii promieniotwórczości naturalnej należy prześledzić również, co dzieje się w atmosferze. Do górnych jej warstw dociera bowiem pierwotne promieniowanie kosmiczne, w którego skład wchodzą protony, cząstki α, ciężkie jony oraz elektrony.[3] Cząstki te, oddziałując z jądrami atomów, jakie wchodzą w skład gazów atmosferycznych, generują promieniowanie wtórne, czyli fotony, elektrony, miony, mezony i neutrony. (…)

Stali czytelnicy „Fizyki w Szkole” pamiętają zapewne, że 14C bierze udział w globalnym cyklu obiegu węgla, wbudowując się najpierw w tkanki roślinne, a potem zwierzęce czy ludzkie. Dzięki temu możemy później wyznaczać wiek obiektów pochodzenia organicznego techniką datowania radiowęglowego.[4]

W kwestiach promieniotwórczości atmosferycznej warto dodać, że moc dawki efektywnej zależy od szerokości geograficznej (wpływ geomagnetyzmu ziemskiego). Ponadto rośnie wraz z wysokością, osiągając maksimum 25 km n.p.m. Mieszkańcy terenów górskich oraz podróżujący samolotami są zatem narażeni na większe dawki. Przykładowo pasażer lotu z Chicago do Warszawy w latach 2000-2002 (maksimum słoneczne) otrzymywał dawkę od 27,4-69,2 μSv przy typowej wysokości przelotowej 10-12 km (w okresie minimum słonecznego moc dawki byłaby o kilkadziesiąt procent większa, gdyż wiatr słoneczny nie osłabiałby w takim stopniu galaktycznej składowej promieniowania).[5] Członkowie załogi samolotów w ciągu roku mogą zatem otrzymać dawkę efektywną rzędu 2-6 mSv, czyli większą niż np. fizycy medyczni pracujący na co dzień z promieniowaniem.

W Polsce roczna dawka skuteczna jaką otrzymuje przeciętny człowiek od promieniowania kosmicznego to 0,39 mSv, a łączna dawka ze wszystkich źródeł naturalnych to około 2,43 mSv.[6] Koniecznie trzeba jednak wspomnieć, że na świecie istnieją obszary o tzw. anomalnej promieniotwórczości, gdzie maksymalne dawki roczne są kilkadziesiąt a nawet kilkaset razy większe. Słynne jest m.in. miasto Ramsar w Iranie (260 mSv/rok), posiadające źródła gorącej wody z zawartością 226Ra. Turystów przyciągają plaże w Guarapari w Brazylii, gdzie za podwyższony poziom promieniowania (nawet 175 mSv/rok) odpowiadają pokłady monacytu (minerał ten zawiera m.in. ditlenek toru oraz oktatlenek triuranu). Podobna sytuacja ma miejsce w Karunagappally w prowincji Kerala w Indiach (35 mSv/rok). Co ciekawe, naturalne promieniowanie nie wywołuje żadnych emocji w społeczeństwie, w przeciwieństwie do promieniowania emitowanego w wyniku działalności człowieka.

 

 

Radiofobia

 

Wiele osób boi się promieniowania jonizującego. Zazwyczaj strach ten jest zupełnie irracjonalny, a w skrajnych przypadkach może prowadzić nawet do nieodpowiedzialnych zachowań, np. unikania badań profilaktycznych czy leczenia onkologicznego. Paniczny lęk przed promieniowaniem jonizującym określany jest mianem radiofobii. Radiofobię potęgują, niestety, nierzetelne artykuły publikowane regularnie w prasie popularnej oraz internecie. Ich autorami są zazwyczaj osoby, które nie dysponują nawet elementarną wiedzą o promieniowaniu jonizującym, a jedynym ich celem jest wywołanie strachu w społeczeństwie.

Przykłady można mnożyć, ale jednym z najbardziej skrajnych przypadków wydaje się sytuacja z grudnia 2014 roku, kiedy to niesprawdzone doniesienia medialne oraz krążące plotki o rzekomej „radioaktywnej chmurze” nadciągającej z ukraińskiego Zaporoża wywołały absurdalne zachowania wśród ludzi. Co ciekawe, panice ulegli nawet dyrektorzy wielu placówek oświatowych, którzy zakazywali dzieciom otwierania okien i wychodzenia na przerwy. Oczywiście Państwowa Agencja Atomistyki szybko zdementowała fałszywe pogłoski. Sytuacja ta pokazuje, jak ważna jest edukacja oraz umiejętność sprawnej weryfikacji informacji czerpanych ze źródeł internetowych.

Jeśli zagłębimy się nieco w historię, szybko zauważymy, że podsycanie lęku przed promieniowaniem, zaczęło się już po 1945 roku. Zdarzało się, że szczytny cel, jakim miało być ograniczenie zbrojeń jądrowych, usprawiedliwiał nierzetelne przekazy kierowane do społeczeństwa. Ważnym przyczynkiem do rozwoju radiofobii były m.in. prace kontrowersyjnego noblisty Hermanna J. Mullera (nagrodzony w 1946 r. w dziedzinie fizjologii lub medycyny). Badał on wpływ dużych dawek promieniowania jonizującego na rozwój komórek rozrodczych muszki owocówki. Swoje wyniki ekstrapolował na obszary dawek małych, nie weryfikując tego eksperymentalnie.

Współcześni krytycy wskazują, że noblista w trakcie swej kariery cytował tylko prace, które potwierdzały jego teorię, a świadomie zatajał wyniki jej przeczące. Istnieją również przesłanki wskazujące, że najważniejsza praca w jego życiu mogła nawet nie zostać zrecenzowana.[7] Pewne jest natomiast, że Muller uznawany jest za ojca hipotezy liniowej bezprogowej, znanej szerzej pod skrótem LNT (ang. Linear No-Threshold Theory). Już sama nazwa sugeruje, że hipoteza ta zakłada liniową zależność dawka - skutek i wskazuje, że nie istnieje żaden próg, poniżej którego przestają występować wypadkowe negatywne efekty oddziaływania promieniowania jonizującego na organizmy żywe. Gdy w roku 1959 Międzynarodowa Komisja Ochrony Radiologicznej uznała LNT za obowiązującą, ograniczono publikowanie artykułów zaprzeczających szkodliwości małych dawek promieniowania i sukcesywnie zwiększano środki na ochronę radiologiczną. Dopiero w latach 90-tych XX w. pojawiły się liczne artykuły naukowe krytykujące hipotezę LNT, strach w społeczeństwie jednak pozostał.

Nie możemy zapominać również o katastrofie w Czarnobylu, która wzbudziła w społeczeństwie ogromny lęk przed energetyką jądrową. Wielu ludzi nie zdaje sobie sprawy, że podczas normalnej pracy elektrowni jądrowej emisja promieniowania jest znacznie mniejsza niż naturalne promieniowanie tła. Nawet dla osób mieszkających w pobliżu elektrowni jądrowej średnia roczna efektywna dawka indywidualna nie przekracza 0,02 mSv, czyli jest znacznie mniejsza od wspomnianej już średniej światowej rocznej dawki ze źródeł naturalnych ≈ 2,4 mSv.

W tym miejscu warto również wspomnieć, jak niewielka jest średnia roczna globalna dawka pochodząca od radionuklidów rozproszonych w wyniku wypadku w Czarnobylu, wynosząca około 0,002 mSv (w 1986 roku na półkuli północnej było to średnio 0,04 mSv).[8] Mimo to, wielu ludzi wciąż wierzy w czarnobylskie mity. Przykładowo powszechnie znana jest legenda miejska o rzekomo silnie radioaktywnych grzybach rosnących w Polskich a także Europejskich lasach, co oczywiście ma być skutkiem wspomnianej katastrofy.

Aby falsyfikować tego rodzaju pozornie prawdopodobne historie, najlepiej jest posłużyć się danymi doświadczalnymi. Autor niniejszego artykułu w 2012 r. brał udział w eksperymencie, który, dzięki zastosowaniu detektora germanowego, pozwolił wyznaczyć aktywność promieniotwórczą 137Cs w próbkach grzybów pochodzących z Borów Tucholskich. Ustalono, że, aby otrzymać dawkę skuteczną rzędu 1 mSv, należałoby zjeść np. około 440 kg borowików szlachetnych albo 523 kg maślaków.[9] Grzyby zatem możemy bezpiecznie spożywać, a w mity po prostu nie należy wierzyć.

Kiedy zatem naprawdę należy bać się promieniowania? Odpowiedź na to pytanie ułatwi na pewno przyjrzenie się mechanizmom interakcji poszczególnych rodzajów promieniowania z materią ożywioną.

 

Więcej przeczytacie w artykule Tomasza Kubiaka „Od naturalnej promieniotwórczości do medycyny nuklearnej. Człowiek a promieniowanie jonizujące” w najnowszym wydaniu (5/2020) „Fizyki w Szkole”.

 



[1] Wartości aktywności promieniotwórczej na podstawie: G. Jezierski, Energia jądrowa wczoraj i dziś, Warszawa 2005, s. 513 oraz Zarys nukleoniki pod red. L. Dobrzyńskiego, PWN, NCBJ, Otwock 2017, s. 195.

[2] Rozporządzenie Rady Ministrów z 2.01.2007, Dz.U. 2007 nr 4 poz. 29, http://isap.sejm.gov.pl/isap.nsf/DocDetails.xsp?id=WDU20070040029 (dostęp z 15.07.2020).

[3] Maksymalne energie cząstek wchodzących w skład promieniowania kosmicznego mogą dochodzić do 108 TeV.

[4] Szczegółowe informacje czytelnicy znaleźć mogą w artykule: T. Kubiak, Od dendrochronologii do datowania radiowęglowego, czyli fizyka na tropie śladów przeszłości, Fizyka w Szkole z Astronomią, nr 2 (2019), s. 4-10.

[5] Moce dawki na podstawie P. Bilski i inni, Nukleonika, 49(2), 2004, 77 - 83.

[6] Na podstawie: Raport roczny. Działalność Prezesa Państwowej Agencji Atomistyki oraz ocena stanu bezpieczeństwa jądrowego i ochrony radiologicznej w Polsce w 2018 roku, Warszawa 2019, s. 48. (https://www.paa.gov.pl/strona-156-raport_roczny_prezesa.html, dostęp z 15.07.2020).

[7] Zainteresowanym tematem polecam m.in. artykuł E. J. Calabrese, Was Muller’s 1946 Nobel Prize research for radiation-induced gene mutations peer-reviewed?, Philos. Ethics Humanit. Med. 13(1), 2018.

[8] Dane na podstawie raportu UNSCEAR 2008 (United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation), Sources and effects of ionizing radiation, New York, 2010, table 1, pp. 5 (https://www.unscear.org/docs/publications/2008/UNSCEAR_2008_GA-Report-CORR.pdf), dostęp 15.07.2020.

[9] Dane na podstawie: T. Kubiak, A. Cesur, A. A. Velazquez, A. Trzcińska, Measurements of activity of biological samples. Low-background γ ray spectroscopy, ŚLCJ, Warszawa 2012 (raport z eksperymentu).