Bức xạ tự nhiên – liệu có gây hại đến con người

Bức xạ tự nhiên là nguồn bức xạ ion hóa tiếp xúc chính đến con người và thành phần đóng góp lớn nhất vào liều hiệu dụng đó phát sinh từ khí radon (222Rn) và các đồng vị đời sau của nó. Mặc dù những thông tin và hiểu biết về rủi ro bức xạ đến nay đã có thể thu được thông qua điều tra dịch tễ học, nhưng các tác động đến sức khỏe từ phơi nhiễm bức xạ trong tự nhiên vẫn chưa được rõ ràng. Phần lớn thông tin đó đều về các nguy cơ liên quan đến phông nền bức xạ tự nhiên cao (HNBR) như các bệnh chứng về radon và ung thư phổi, cung cấp bằng chứng thuyết phục về mối liên quan giữa phơi nhiễm bức xạ kéo dài từ môi trường và tỷ lệ mắc bệnh.

Bức xạ có an toàn không?

Bức xạ tự nhiên từ môi trường là một trong những nguồn quan trọng nhất ảnh hưởng đến liều bức xạ mà con người nhận được. Mặc dù có rất nhiều nguồn để tạo ra bức xạ, chẳng hạn như các cuộc thử nghiệm vũ khí và sử dụng đồng vị phóng xạ trong y tế hoặc nông nghiệp, bức xạ tự nhiên là một trong những yếu tố góp phần chính vào liều lượng hấp thụ của con người. Bức xạ tự nhiên đến từ các nguồn xung quanh chúng ta (không gian, không khí, đất, nước…), thậm chí từ trong cơ thể của chúng ta. Các nguyên tố phóng xạ tự nhiên trong xương chiếu xạ chúng ta trung bình 5000 lần mỗi giây. Bởi thế, đôi khi nằm ngủ cạnh người khác cũng mang lại cho chúng ta liều lượng bức xạ cao hơn nhiều so với việc sống gần một nhà máy điện hạt nhân, tức liều bức xạ đó là vô hại. Bản thân sự sống đã xuất hiện vào thời điểm mà trái đất có mức độ phóng xạ cao hơn nhiều so với ngày nay và tất cả các sinh vật sống đã tiến hóa theo nhiều cách để có thể cùng tồn tại với bức xạ.

Bức xạ ion hóa trong tự nhiên đến từ hai nguồn chính khác nhau. Một số được tạo ra bởi chất phóng xạ tự nhiên như 238U, 232Th, 222Ra và 40K đến từ các suối nước nóng, núi lửa và các mỏ travertine với hàm lượng thori cao. Khi các hạt vũ trụ sơ cấp (chủ yếu là proton) đi vào khí quyển, chúng tạo ra các meson năng lượng cao, electron và các hạt khác sau khi tương tác với các thành phần của khí quyển, đây là các bức xạ vũ trụ thứ cấp. Bức xạ trên mặt đất chủ yếu là kết quả của các hạt nhân phóng xạ phát tia gamma tự nhiên và bức xạ từ các nguồn nhân tạo. Ở bề mặt Trái đất, độ cao và vĩ độ ảnh hưởng đến suất liều từ bức xạ vũ trụ. Việc tăng độ cao làm tăng nồng độ nơtron cũng như tỷ lệ liều lượng. Ngoài độ cao, nồng độ của các hạt nhân phóng xạ cũng phụ thuộc vào các yếu tố địa lý, địa chất và thay đổi tùy theo từng nơi. Do đó, đặc điểm địa lý có vai trò quyết định đến sự phân bố bức xạ tự nhiên. Bức xạ tự nhiên góp phần 94% phơi nhiễm ở một số nước đang phát triển như Iran hay những khu vực khác trên thế giới chẳng hạn như Kerala ở Ấn Độ, Guarapari ở Brazil, Dương Giang ở Trung Quốc và biển đỏ Costal ở Ai Cập. Chiếu xạ tự nhiên tạo ra những rủi ro tiềm tàng, chẳng hạn như tăng xác suất mắc bệnh ung thư; do đó, cơ sở dữ liệu về bức xạ tự nhiên là một trong những yếu tố quan trọng và cần thiết để kiểm soát tỷ lệ mắc bệnh ung thư, phương pháp điều trị trong tương lai. Các loại vật liệu khác nhau có thể được sử dụng để xây dựng các tòa nhà với tường ngăn bức xạ ngoài trời.

Nhiều người cảm thấy bức xạ đáng sợ, đặc biệt là khi nói tới một nhà máy điện hạt nhân, dù thực tế là không có sự khác biệt giữa bức xạ tự nhiên và bức xạ “nhân tạo”. Con người lo ngại bức xạ vì không thể nhìn thấy, chạm được hay ngửi thấy bức xạ. Và thực tế đến nay, con người dựa vào các cách giải thích và mô tả khác nhau về bức xạ để hiểu và định hình cách nhìn nhận về bức xạ. Cho đến nay, khoa học đã chứng minh được bức xạ tuy có khả năng gây tổn thương đến cơ thể sống, nhưng lại có nhiều ứng dụng trong y tế và trong nhiều lĩnh vực sản xuất khác.

Bức xạ xung quanh chúng ta

Trung bình mỗi người đều nhận được từ 2 đến 3 miliverts (mSv) bức xạ mỗi năm, nhưng điều này có sự thay đổi đáng kể theo từng khu vực do các yếu tố như độ cao và thành phần của đất. Ví dụ, liều bức xạ ở Thượng Hải nằm ở mực nước biển, thấp hơn ở Denver, nằm ở độ cao 1.610m. Điều này là do bầu khí quyển làm giảm lượng bức xạ từ không gian mà chúng ta tiếp xúc. Denver ở độ cao lớn hơn, nhận được nhiều bức xạ hơn do bầu khí quyển mỏng hơn. Tương tự, việc di chuyển bằng máy bay khiến chúng ta chịu liều lượng bức xạ cao hơn vì bầu khí quyển mỏng hơn đáng kể ở độ cao 12.000 mét so với mặt biển. Địa chất nền đá cũng đóng vai trò quan trọng trong mức bức xạ nền.

Liều bức xạ tiếp xúc trung bình đối với con người

Mức bức xạ phông nền cao được biết đến là ở các bang Kerala và Madras ở Ấn Độ, nơi có khoảng 140.000 người, nhận liều trung bình trên 15 mSv mỗi năm. Ở Brazil và Sudan, mức phơi nhiễm trung bình lên đến khoảng 40 mSv/năm, cao gấp 10 – 20 lần mức trung bình toàn cầu. Một số nơi được biết đến ở Iran, Ấn Độ và Châu Âu, nơi bức xạ phông tự nhiên cho liều lượng hàng năm nhiều hơn 100 mSv và lên đến 260 mSv (tại Ramsar ở Iran, nơi có khoảng 200.000 người nhận hơn 10 mSv/năm), gấp khoảng 100 lần mức trung bình toàn cầu do các nguyên tố phóng xạ có trong tự nhiên. Tuy nhiên, không có bằng chứng nào cho thấy sự ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người ở các khu vực đó.

Hàng triệu công nhân làm việc tại các cơ sở bức xạ và hạt nhân được theo dõi liều hấp thụ trong 50 năm không có tỷ lệ tử vong do ung thư cao hơn người dân số nói chung dù đã nhận liều lượng bức xạ trung bình gấp 10 lần. Những người sống ở Colorado và Wyoming có liều hàng năm gấp đôi so với những người ở Los Angeles, nhưng có tỷ lệ ung thư thấp hơn. Suối nước nóng Misasa ở phía tây Honshu, một Di sản của Nhật Bản, thu hút nhiều người do có hàm lượng radi cao (lên tới 550 Bq/L, có ảnh hưởng đến sức khỏe) và trong nghiên cứu năm 1992, tỷ lệ tử vong do ung thư của cư dân khu vực này chỉ bằng một nửa mức trung bình của Nhật Bản. Một nghiên cứu khác trên 3000 cư dân sống trong một khu vực có radon 60 Bq/m³ (khoảng 10 lần mức trung bình bình thường) cho thấy không có sự khác biệt nào về sức khỏe. Nhiều khu vực trong số này thực sự có mức phóng xạ cao hơn nhiều lần các khu vực xung quanh Chernobyl và Fukushima. Trên thực tế, hầu hết các khu vực thuộc khu vực sơ tán Chernobyl và Fukushima đều có mức phóng xạ không cao hơn mức nền tự nhiên.

Các nguồn sinh bức xạ

Radon là một loại khí phóng xạ tự nhiên sinh ra từ sự phân hủy của uranium-238, tập trung trong các không gian kín như các tòa nhà và mỏ dưới lòng đất, đặc biệt là trong các mỏ uranium thời kỳ đầu. Radon có các sản phẩm phân rã là chất phát ra alpha tồn tại trong thời gian ngắn và lắng đọng trên các bề mặt đường hô hấp trong quá trình hít thở. Mức radon cao có thể làm tăng nguy cơ ung thư phổi, đặc biệt là đối với những người hút thuốc. Tuy nhiên, một nghiên cứu đã chỉ ra rằng tỷ lệ tử vong do ung thư phổi cao nhất là ở nơi có mức radon bình thường và tỷ lệ thấp nhất là ở nơi có nồng độ radon trong nhà cao nhất.

Liều cơ bản của một người cũng phụ thuộc vào lối sống cá nhân người đó (ví dụ: số lượng chuyến bay hoặc đi thăm khám tại bệnh viện). Bệnh nhân ung thư thường nhận liều bức xạ cực cao, trong một số trường hợp là 40-60 Sievert trong khoảng thời gian vài tuần, để điều trị bệnh. Các phương pháp điều trị ung thư tập trung được nhắm mục tiêu cụ thể, trong khi nếu liều lượng đó chiếu trên toàn bộ cơ thể sẽ gây tử vong. Nhiều tòa nhà làm từ đá granit có tính phóng xạ, do đá granit có chứa uranium.

Bức xạ và sức khỏe con người

Ảnh hưởng tiêu cực chính đến sức khỏe liên quan đến việc tiếp xúc với bức xạ là ung thư. Nhiều người nghĩ rằng chỉ cần một lần tiếp xúc với bức xạ là có thể phát triển ung thư, nhưng điều này là không đúng. Bởi vì, môi trường sống của con người vốn đã tồn tại bức xạ, nên cơ thể con người đã phát triển các cơ chế bảo vệ tinh vi chống lại các tác động của bức xạ. Mối quan hệ giữa tiếp xúc với bức xạ và ung thư đã được nghiên cứu rộng rãi trong hơn 100 năm và người ta đã chứng minh rằng bức xạ chỉ là một chất gây ung thư yếu hay nói cách khác, cần một lượng bức xạ rất lớn mới có thể làm tăng chỉ một chút nguy cơ bị ung thư.

Tiếp xúc với bức xạ là mối quan tâm chính của công chúng trong các trường hợp xảy ra sự cố hạt nhân. Vụ tai nạn hạt nhân tồi tệ nhất trong lịch sử xảy ra tại Chernobyl, đã khiến nhiều nhân viên cấp cứu bị nhiễm phóng xạ chết người. Nhiều người trong số họ nhận được liều trên 10 Sievert (10.000 mSv) trong vòng vài phút hoặc vài giờ. Kể từ vụ tai nạn Chernobyl năm 1986, khoảng 6500 ca bệnh về tuyến giáp được phát hiện. Cho đến nay, những trường hợp này đã khiến 15 người tử vong. Trong khi đó, ô nhiễm không khí do sử dụng than đá giết chết tới khoảng 80 người mỗi giờ, chỉ tính riêng ở Trung Quốc. Cả hai vụ tai nạn tại Three Mile Island và Fukushima Daiichi đều không dẫn đến bất kỳ ảnh hưởng nào do bức xạ gây ra đối với sức khỏe.

Liều lượng bức xạ tự nhiên ở một số quốc gia

Đã có nhiều nghiên cứu về ung thư do tiếp xúc với bức xạ. Bằng chứng khoa học cho thấy, nguy cơ phát triển ung thư tăng lên xảy ra ở mức độ phơi nhiễm bức xạ từ 100 mSv trở lên. Tuy nhiên, điều đáng chú ý là ngoài các phương pháp điều trị bằng bức xạ, tức là sử dụng bức xạ có mục tiêu để tiêu diệt tế bào ung thư, thì nguy cơ phải tiếp xúc với liều lượng bức xạ từ 100 mSv trở lên là cực kỳ thấp, đặc biệt là trong tự nhiên thì gần như rất hiếm. Điều này là do có lượng rất hạn chế các nguồn phóng xạ tồn tại trong tự nhiên có thể gây liều lượng bức xạ ở mức này. Đối với phơi nhiễm bức xạ dưới 100 mSv, nguy cơ phát triển ung thư do bức xạ là rất nhỏ so với tỷ lệ mắc ung thư từ các nguồn khác.

Nguy cơ ảnh hưởng sức khỏe con người theo liều lượng bức xạ phơi nhiễm

Một số nghiên cứu dịch tễ học được thực hiện trong 25 năm qua để đánh giá tác động sức khỏe của việc tiếp xúc với nền bức xạ tự nhiên cao. Các nghiên cứu mô tả ở các khu vực có nền bức xạ tự nhiên cao của Brazil, Ấn Độ, Iran và Trung Quốc, cũng như các nghiên cứu phân tích, chủ yếu là các nghiên cứu bệnh chứng về nguy cơ ung thư phổi liên quan đến việc tiếp xúc với radon trong nhà. Ngoài ra, các nghiên cứu di truyền tế bào, tập trung vào sự sai lệch nhiễm sắc thể trong các tế bào lympho máu ngoại vi (PBL), đã được thực hiện ở các khu vực nền bức xạ tự nhiên cao.

Bức xạ cứu sống con người

Y học hạt nhân giúp các bác sĩ chẩn đoán và điều trị cho hàng chục triệu người mỗi năm. Sử dụng bức xạ, như tia X, có thể chẩn đoán nhanh chóng, chính xác và không xâm phạm đến các cơ quan khác của bệnh nhân. Đồng vị phóng xạ, được sản xuất bởi các lò phản ứng hạt nhân và máy gia tốc sử dụng làm “chất đánh dấu” trong xạ hình PET, đã được chứng minh là phương tiện phát hiện và đánh giá chính xác nhất hầu hết các bệnh ung thư. Bức xạ cũng có thể được sử dụng như một phương pháp thay thế không xâm lấn cho phẫu thuật não.

Bức xạ cũng có thể chữa khỏi bệnh ung thư và các bệnh đe dọa tính mạng khác. Có rất nhiều lựa chọn điều trị khác nhau, sử dụng bức xạ bên ngoài hoặc bên trong, với mục đích kiểm soát hoặc loại bỏ ung thư bằng cách chiếu xạ, như liệu pháp brachytherapy, trong đó các nguồn bức xạ nhỏ được đặt bên trong cơ thể, bên trong hoặc gần khu vực cần điều trị. Nó được sử dụng để điều trị nhiều loại ung thư khác nhau, bao gồm ung thư vú, tuyến tiền liệt và phổi.