Radioaktivní záření v ovzduší: Zdroje a vliv

25.11.2025

Ionizující záření patří k pozemskému životu neoddělitelně jako déšť či vítr. Vzduch, který dýcháme, jídlo a nápoje, které jíme, jsou mírně radioaktivní. Toto záření se nazývá přírodní (přírodní pozadí) a je tu od samého počátku světa. Nemá co dělat s aktivitami člověka.

V dávné minulosti byla úroveň radiace na Zemi dokonce podstatně vyšší než dnes, doprovázela celý vývoj života na Zemi a právě svojí schopností poškodit organické molekuly se významně podílela na evoluci.

Přirozené pozadí radiace pochází z vesmíru i pozemských zdrojů a jeho úroveň je v různých místech Země velmi rozdílná. Kosmické záření je částečně odstíněno magnetickým polem a atmosférou, a proto jeho intenzita roste s nadmořskou výškou tak, že ve výšce 3000 metrů nad mořem dosahuje celkové přirozené pozadí téměř dvojnásobku přímořské úrovně.

Všechny přírodní zdroje dohromady představují asi 83 % středního ročního dávkového ekvivalentu pro jednotlivce. Zbytek ročního dávkového ekvivalentu tvoří umělé zdroje, jako např. lékařské aplikace.

Vidíme, že mezi umělými zdroji jednoznačně dominují lékařské aplikace a radon uvolňovaný ze stavebních materiálů. Z tabulky je zřejmé, že vliv jaderných elektráren na radiační zatížení člověka je velmi malý. Mnohem větší význam má to, žijeme-li v nížině nebo na horách, v dřevěném nebo kamenném domě, či jak často létáme letadlem.

Čtěte také: Nakládání s radioaktivním odpadem

Podle vědeckého výboru OSN pro účinky atomového záření obdrží každý obyvatel naší planety v průměru roční radiační dávku 2,5 mSv. Za nízké dávky záření se považují dávky, které jsou stonásobně vyšší než průměrná radiační dávka, tj. až 250 mSv. První negativní zdravotní účinky se objevují až při dávkách kolem 1000 mSv.

V přírodě se můžeme setkat se stabilními nuklidy nebo radionuklidy, které podléhají radioaktivitě. Radioaktivita je schopnost některých jader vysílat záření. Přitom se jádro radionuklidu přeměňuje v jádro jiné nebo se alespoň sníží energie radionuklidu.

Radioaktivita může být přirozená (vzniká rozpadem radionuklidů běžně se vyskytujících v přírodě) a umělá (radionuklidy jsou vyrobené v laboratoři). Přirozená radioaktivita byla objevena v roce 1896 francouzským fyzikem A. H. Becquerelem.

Druhy radioaktivního záření

Postupně bylo zjištěno, že existuje několik druhů radioaktivního záření. Existují čtyři druhy radioaktivního záření. Záření α, β a γ jsou záření přírodní, záření neutronové je umělé záření.

Alfa záření (α)

Je tvořeno proudem jader atomů helia, které se skládají ze dvou protonů a dvou neutronů. Alfa záření je tedy ionizující záření. Vychyluje se v magnetickém i elektrickém poli a je poměrně málo pronikavé. Neprojde listem papíru, ve vzduchu urazí jen několik centimetrů a ve vodě méně než milimetr. Nebezpečné je však v případě, pokud dochází k α rozpadu přímo v těle.

Čtěte také: Úložiště Hostim: informace a fakta

Beta záření (β)

Je tvořeno proudem elektronů, tedy lehkých částic s energií v desetinách MeV. Jedná se o ionizující záření, při svém pohybu vysílá zároveň fotony a tak se energie beta částic postupně snižuje. V porovnání s alfa částicemi se však mnohem více rozptyluje do okolí. Vychyluje se v elektrickém a magnetickém poli, je pronikavější než α záření. Ve vzduchu proletí několik desítek metrů, ve vodě i několik centimetrů. Chránit se můžeme kovovou destičkou o tloušťce několika milimetrů. Záření β- je proud elektronů vylétávajících z jádra. V jádře se žádné elektrony nevyskytují, vznikají při beta přeměně z neutronů, které se mění na protony.

Gama záření (γ)

Je tvořeno proudem fotonů. Jedná se tedy o elektromagnetické záření velmi krátkých vlnových délek (méně než 300 pm). Toto záření obvykle doprovází α a β záření, tím dochází ke snižování přebytečné energie jader. Samotné γ záření pouze snižuje energii jádra, nemá tedy vliv na jeho složení. Toto záření nemá náboj, proto se nevychyluje v magnetickém ani v elektrickém poli. Je velmi pronikavé, ve vzduchu uletí stovky metrů, ve vodě několik desítek centimetrů, v kovech několik centimetrů. Odstínit ho lze silnější vrstvou těžkých kovů (olovo).

Neutronové záření

Je tvořené proudem neutronů, neutrony nemají náboj, proto se nejedná o ionizující záření. Neutrony se brzdí pouze vzájemnými srážkami s jinými atomy. Toto záření je velmi pronikavé a pro člověka nebezpečné. Neutronové záření lze vyvolat v jaderných reaktorech nebo při jaderné explozi.

V obrázku jsou zakresleny látky, které slouží k odstínění radioaktivního záření. Radionuklid se při radioaktivní přeměně nemusí rozpadnout na stabilní jádro, ale může vzniknout další radioaktivní jádro, které se dále rozpadá. Radionuklid se tedy může na stabilní nuklid přeměňovat postupně. V této souvislosti hovoříme o radioaktivních přeměnových řadách.

Existují celkem čtyři rozpadové řady, které bývá zvykem nazývat podle radionuklidu s nejdelším poločasem rozpadu. Všechny řady jsou zakončeny stabilním izotopem, většinou olova. Rozpadová řada se může větvit, radionuklid se může přeměnit na dva různé podle vnějších podmínek.

Čtěte také: Zdroje radioaktivního znečištění

Doba, za kterou se rozpadne právě polovina jader radionuklidu, se nazývá poločas rozpadu T. Poločas rozpadu je pro každý radionuklid konstantou, kterou nelze žádným způsobem změnit. Některé radionuklidy mají poločas rozpadu mnoho let, jiné zlomky sekund.

Aktivita zářiče A vyjadřuje počet radioaktivních přeměn za jednu sekundu. Aktivita zářiče je tím větší, čím vice nerozpadlých jader vzorek obsahuje. Po uplynutí poločasu rozpadu se aktivita vzorku zmenšuje vždy o polovinu. Stejně jako klesá aktivita vzorku, klesá i počet nerozpadlých jader.

Zákon radioaktivního rozpadu se dá využít například při zjišťování stáří organických zbytků (radiouhlíková metoda). Uhlík v živých organismech obsahuje stejný podíl radioaktivního uhlíku jako atmosféra. V okamžiku, kdy živý organizmus zemře, přestane výměna uhlíku s atmosférou, a protože radioaktivní uhlík se rozpadá, jeho množství v organizmu se zmenšuje. Zjistíme-li, jaká část radioaktivního uhlíku se rozpadla, víme také, jak dlouho je organizmus po smrti.

Vliv radioaktivního záření

Všechny druhy záření rychle při průchodu prostředím slábnou. Největším nebezpečím pro člověka jsou radionuklidy, které přijme tělo, a oni se v něm rozpadají. Zvláště nebezpečný je 131I s poločasem rozpadu 8 dní, který může poškodit štítnou žlázu. Stroncium 90Sr se ukládá v kostech místo vápníku a například cesium 137Cs nahrazuje v lidském těle draslík. Záření může poškodit genetickou informaci v buňkách a způsobit tak mutace i v dalších generacích.

Jestliže člověk přijme dávku 1 Gy, znamená to, že přijal energii 1 J na 1 kg hmotnosti. Těžší člověk tedy při stejné dávce absorbuje menší množství energie. Hraniční hodnota pro člověka je 5 mSv ročně, normální dávka 2 mSv a přirozené pozadí odpovídá 1 mSv.

Proč mají izotopy využívané v lékařství velmi krátký poločas rozpadu? Radioaktivní zamoření se podstatně liší od ostatních ničivých faktorů délkou svého trvání. Nebezpečí radioaktivního zamoření je způsobeno radioaktivním zářením vysílaným radioaktivními nuklidy vzniklými v důsledku výbuchu (indukovaná radioaktivita), štěpnými produkty a nezreagovanou štěpnou náplní. Na rozdíl od pronikavé radiace ohrožuje radioaktivní zamoření osoby nejen vnějším ozářením, ale i vniknutím do organismu.

Silné radioaktivní zamoření vznikne ve směru šíření radioaktivní stopy (v závislosti na směru větru).

Ochrana před radioaktivním zářením

Všechny druhy záření rychle při průchodu prostředím slábnou. Největším nebezpečím pro člověka jsou radionuklidy, které přijme tělo, a oni se v něm rozpadají. Zvláště citlivé na přítomnost radioaktivního záření jsou buňky, které se rychle množí (pohlavní buňky, plod, kostní dřeň).

Radioaktivní zamoření terénu závisí na mnoha faktorech: na ráži jaderné zbraně, druhu munice, druhu výbuchu atd. Zamoření terénu je způsobováno vypadáváním radioaktivních částic (prachu) z radioaktivního oblaku.

Ochranné faktory před ionizujícím zářením jsou:

čas - čím kratší bude expozice, tím menší bude dávka záření (lineárně),
vzdálenost - obdržená dávka klesá s druhou mocninou vzdálenosti,
stínění - závisí na tloušťce a materiálu stínidla.

Optimalizace radiační ochrany má za cíl snížení, nejlépe vyloučení, deterministických účinků ionizujícího záření za současného snížení pravděpodobnosti stochastických účinků záření.

Vedle toho stojí správné odůvodnění lékařského ozáření, tedy zvážení přínosu (upřesnění diagnózy, léčba onemocnění) a možného rizika (poškození radiační i neradiační) při použití ionizačního záření. Současně je potřeba ochránit i zdravotnický personál v oboru radiologie či nukleární medicíny. Pro tyto pracovníky platí radiační limit 20 mSv/rok (nebo 100 mSv za 5 let), pacient přesné limity nemá, jeho dávka je však určená diagnostickými referenčními úrovněmi.

V tabulce jsou uvedeny dávky z přirozených a některých umělých zdrojů (ozáření je až na dvě výjimky bráno jako celoroční).