مخاطر التعرض للإشعاع في بيئة العمل

مقدمة حول مخاطر الاشعاع:

الإشعاع المؤين في كل مكان، يأتي من الفضاء الخارجي كأشعة كونية، كما إنه في الهواء كانبعاثات من غاز الرادون المشع ونسله، حيث تدخل النظائر المشعة الطبيعية وتبقى في جميع الكائنات الحية، لا مفر منه في الواقع، تطورت جميع الأنواع على هذا الكوكب في وجود الإشعاع المؤين، في حين أن البشر الذين تعرضوا لجرعات صغيرة من الإشعاع قد لا تظهر على الفور أي آثار بيولوجية واضحة، فلا شك في أن الإشعاع المؤين، عند إعطائه بكميات كافية، يمكن أن يسبب ضرراً هذه التأثيرات معروفة نوعاً ودرجة.

في حين أن الإشعاع المؤين يمكن أن يسبب ضرراً، إلا أن له أيضاً العديد من الاستخدامات المفيدة، حيث يولد اليورانيوم المشع الكهرباء في محطات الطاقة النووية في العديد من البلدان، في الطب تنتج الأشعة السينية صوراً شعاعية لتشخيص الإصابات والأمراض الداخلية، كما يستخدم أطباء الطب النووي المواد المشعة لتشكيل صور مفصلة للهياكل الداخلية ودراسة التمثيل الغذائي، كما وتتوفر الأدوية الإشعاعية العلاجية لعلاج اضطرابات مثل فرط نشاط الغدة الدرقية والسرطان، حيث يستخدم أطباء العلاج الإشعاعي أشعة جاما وأشعة بايون وأشعة الإلكترون والنيوترونات وأنواع أخرى من الإشعاع لعلاج السرطان، كما ويستخدم المهندسون المواد المشعة في عمليات تسجيل آبار النفط وفي مقاييس كثافة رطوبة التربة، ويستخدم مصورو الأشعة الصناعية الأشعة السينية في مراقبة الجودة لفحص الهياكل الداخلية للأجهزة المصنعة، تحتوي علامات الخروج في المباني والطائرات على التريتيوم المشع لجعلها تتوهج في الظلام في حالة انقطاع التيار الكهربائي، تحتوي العديد من أجهزة الكشف عن الدخان في المنازل والمباني التجارية على الأميريسيوم المشع.

هذه الاستخدامات العديدة للإشعاعات المؤينة والمواد المشعة تعزز نوعية الحياة وتساعد المجتمع في نواح كثيرة، حيث يجب دائماً مقارنة فوائد كل استخدام بالمخاطر، قد تكون المخاطر على العمال المشاركين مباشرة في تطبيق الإشعاع أو المواد المشعة أو على الجمهور أو على الأجيال القادمة أو على البيئة أو على أي مزيج من هذه، وبعيداً عن الاعتبارات السياسية والاقتصادية، يجب أن تفوق الفوائد دائماً المخاطر عندما يتعلق الأمر بالإشعاع المؤين.

الإشعاعات الأيونية:

يتكون الإشعاع المؤين من جسيمات، بما في ذلك الفوتونات، والتي تسبب فصل الإلكترونات عن الذرات والجزيئات، ومع ذلك فإن بعض أنواع الإشعاع ذات الطاقة المنخفضة نسبياً، مثل الأشعة فوق البنفسجية، يمكن أن تسبب التأين أيضاً في ظل ظروف معينة، وللتمييز بين هذه الأنواع من الإشعاع والإشعاع الذي يسبب التأين دائماً، يتم تحديد حد طاقة أقل تعسفياً للإشعاع المؤين حول 10 كيلو إلكترون فولت (keV).

يتكون الإشعاع المؤين المباشر من جزيئات مشحونة، تشتمل هذه الجسيمات على إلكترونات نشطة (تسمى أحياناً نيجاترونات) والبوزيترونات والبروتونات وجسيمات ألفا والميزونات المشحونة والميونات والأيونات الثقيلة (الذرات المتأينة)، حيث يتفاعل هذا النوع من الإشعاع المؤين مع المادة بشكل أساسي من خلال قوة كولوم، مما يؤدي إلى صد أو جذب الإلكترونات من الذرات والجزيئات بحكم شحناتها.

يتكون الإشعاع المؤين غير المباشر من جسيمات غير مشحونة، حيث يكون أكثر أنواع الإشعاع المؤين غير المباشر شيوعاً هي الفوتونات التي تزيد عن 10 كيلو إلكترون فولت (الأشعة السينية وأشعة جاما) وجميع النيوترونات.

التأثيرات البيولوجية للإشعاعات:

بعد اكتشافه من قبل رونتجن في عام 1895، تم إدخال الأشعة السينية بسرعة كبيرة في تشخيص الأمراض وعلاجها لدرجة أن الإصابات الناتجة عن التعرض المفرط للإشعاع بدأت في الظهور على الفور تقريباً في رواد الإشعاع للعاملين، والذين لم يكونوا قد أدركوا بعد المخاطر، حيث كانت أولى هذه الإصابات في الغالب ردود فعل جلدية على أيدي أولئك الذين يعملون مع معدات الإشعاع المبكر، ولكن في غضون عقد من الزمان، تم الإبلاغ أيضاً عن العديد من أنواع الإصابات الأخرى، بما في ذلك السرطانات الأولى المنسوبة إلى الإشعاع.

على مدار القرن منذ هذه الاكتشافات المبكرة، تلقت دراسة الآثار البيولوجية للإشعاع المؤين زخماً مستمراً من الاستخدامات المتزايدة للإشعاع في الطب والعلوم والصناعة، وكذلك من التطبيقات السلمية والعسكرية للطاقة الذرية، نتيجة لذلك تم التحقيق في الآثار البيولوجية للإشعاع بشكل أكثر شمولاً من تلك الناتجة عن أي عامل بيئي آخر تقريباً، لقد كان للمعرفة المتطورة بآثار الإشعاع تأثير في تشكيل تدابير حماية صحة الإنسان من العديد من الأخطار البيئية الأخرى، بالإضافة إلى الإشعاع.

طبيعة وآليات التأثيرات البيولوجية للإشعاع:

ترسب الطاقة على عكس أشكال الإشعاع الأخرى، فإن الإشعاع المؤين قادر على ترسيب طاقة محلية كافية لطرد الإلكترونات من الذرات التي تتفاعل معها، وهكذا عندما يصطدم الإشعاع عشوائياً بالذرات والجزيئات في المرور عبر الخلايا الحية، فإنه ينتج عنه أيونات وجذور حرة تكسر الروابط الكيميائية وتسبب تغيرات جزيئية أخرى تصيب الخلايا المصابة، كما ويعتمد التوزيع المكاني للأحداث المؤينة على عامل وزن الإشعاع.

التأثيرات على الحمض النووي، يمكن تغيير أي جزيء في الخلية عن طريق الإشعاع، ولكن الحمض النووي هو الهدف البيولوجي الأكثر أهمية بسبب التكرار المحدود للمعلومات الجينية التي يحتوي عليها،  والجرعة ممتصة من الإشعاع كبيرة بما يكفي لقتل متوسط الخلية المنقسمة – 2 غراي (Gy) – تكبل لإحداث مئات الآفات في جزيئات الحمض النووي الخاصة بها، حيث أن معظم هذه الآفات قابلة للإصلاح، لكن تلك التي تنتج عن إشعاع مؤين بكثافة، على سبيل المثال بروتون أو جسيم ألفا، وتكون عموماً أقل قابلية للإصلاح من تلك الناتجة عن إشعاع مؤين قليل، على سبيل المثال الأشعة السينية أو أشعة جاما، وبالتالي، فإن الإشعاعات المؤينة بكثافة (عالية LET) لها فعالية بيولوجية نسبية أعلى (RBE) من الإشعاعات قليلة التأين (منخفضة LET) لمعظم أشكال الإصابة (ICRP 1991).

التأثيرات على الجينات، يمكن التعبير عن الأضرار التي لحقت بالحمض النووي التي لا تزال غير قابلة للإصلاح أو التي تم إصلاحها بشكل خاطئ في شكل طفرات، ويبدو أن تواترها يزداد كدالة خطية غير عتبة للجرعة، تقريباً 10-5 إلى 10-6 لكل موضع لكل (Gy)، يتم تفسير حقيقة أن معدل الطفرة يبدو متناسباً مع الجرعة للدلالة على أن اجتياز الحمض النووي بواسطة جسيم مؤين واحد قد يكفي، ومن حيث المبدأ  لإحداث طفرة، وكما في ضحايا حادث تشيرنوبيل، فإن العلاقة بين الجرعة والاستجابة لطفرات الجليكوفرين في خلايا نخاع العظام تشبه إلى حد بعيد تلك التي لوحظت في الناجين من القنبلة الذرية.

التأثيرات المسرطنة:

الملامح العامة للتأثير المتوقع، بحيث يتم توثيق السرطنة للإشعاع المؤين، والذي ظهر لأول مرة في وقت مبكر من هذا القرن من خلال حدوث سرطانات الجلد وسرطان الدم في عمال الإشعاع الرواد، منذ ذلك الحين على نطاق واسع من خلال التجاوزات المعتمدة على الجرعة لأنواع كثيرة من الأورام في رسامي الاتصال الراديوم وعمال مناجم الصخور الصلبة تحت الأرض والناجون من القنبلة الذرية ومرضى العلاج الإشعاعي وحيوانات المختبر المشعة تجريبياً.

تستغرق الأورام الحميدة والخبيثة الناتجة عن التشعيع سنوات أو عقوداً لتظهر ولا تظهر أي سمات معروفة يمكن من خلالها تمييزها عن تلك الناتجة عن أسباب أخرى، مع استثناءات قليلة، وعلاوة على ذلك لم يكن تحريضها قابلاً للاكتشاف إلا بعد معادلات جرعة كبيرة نسبيًا (0.5 سيفرت)، وقد اختلف مع نوع الورم وكذلك عمر وجنس الأشخاص المعرضين.

الآليات لا تزال الآليات الجزيئية للتسرطن الإشعاعي بحاجة إلى توضيح بالتفصيل، ولكن في حيوانات المختبر والخلايا المستزرعة، لوحظ أن التأثيرات المسببة للسرطان للإشعاع تشمل بدء التأثيرات وتعزيز التأثيرات والتأثيرات على تطور الورم، اعتماداً على الظروف التجريبية في سؤال يبدو أن التأثيرات تشمل أيضاً تنشيط الجينات المسرطنة أو تعطيل أو فقدان الجينات الكابته للورم في العديد من الحالات، لذلك إن لم يكن كلها بالإضافة إلى ذلك، فإن التأثيرات المسببة للسرطان للإشعاع تشبه تأثيرات المواد الكيميائية المسرطنة في كونها قابلة للتعديل بالمثل بالهرمونات والمتغيرات الغذائية وعوامل التعديل الأخرى، ومن الجدير بالذكر، وعلاوة على ذلك، فإن تأثيرات الإشعاع قد تكون مضافة أو متآزرة أو معادية لبعضها البعض مع تأثيرات المواد الكيميائية المسرطنة، اعتماداً على المواد الكيميائية المحددة وظروف التعرض المعنية.

علاقة تأثير الجرعة، لا تكفي البيانات الحالية لوصف العلاقة بين الجرعة والوقوع بشكل لا لبس فيه لأي نوع من الأورام أو لتحديد المدة بعد التعرض للإشعاع، قد يظل خطر النمو مرتفعاً في السكان المعرضين، وبالتالي لا يمكن تقدير أي مخاطر تُعزى إلى مستوى الإشعاع المنخفض إلا عن طريق الاستقراء، لذلك وبناءً على النماذج التي تتضمن افتراضات حول هذه الدراسات، من بين نماذج تأثير الجرعة المختلفة التي تم استخدامها لتقدير مخاطر التعرض للإشعاع منخفض المستوى، فإن النموذج الذي تم الحكم عليه لتوفير أفضل ملاءمة للبيانات المتاحة.