Bu makale, 2008. Uluslararası Katılımlı Tıbbi Jeoloji Sempozyumu Kitabı (Editör: Dr. Eşref Atabey), ISBN: 978-975-7946-33-5, Sayfa: 63-68 yayımlanmıştır. Antropojenik kökenli radyasyon ve insan sağlığı Anthropogenic sources of radiation and their health effects H. Yeter GÖKSU GSF-Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit Institut für Strahlenschutz Ingolstädter Landstraße 1 D-85764 Neuherberg, GERMANY Öz Son 50 yılda tüm dünyada, özellikle sağlık nimetlerinin yaygınlaşması ile kullanıma giren radyolojik- tanı ve iyleştirme yöntemleri sayesinde bir insanın ortalama aldığı radyasyon dozunda kayda değer artmalar gözlenmiştir. Atmosferde yapılan nükleer denemeler ve Çernobil kazası sonununda ortaya çıkan ve küresel boyutta dağılan radyoaktif yağışların bu artışa katkısı olduysa da, sağlık nedeni ile alınan dozların yanında ihmal edilecek kadar azdır. Bu konuşmada, Nevada ve Semipalatinsk nükleer bomba test alanı etrafında (Rusya, Kazakistan), Çernobil kazasından etkilen Ukranya, Beyaz Rusya ve Rus Federasyonu toprakları içinde ve Techa nehrinin kıyısı boyunca sürdürülen toplam doz ölçüm sonuçları, doğal radyasyon düzeyleri ile karşılaştırılarak özetlenecek ve insan sağlığı üzerindeki yerel ve küresel etkileri etkileri bu günkü bilgilerimimizin ışığında değerlendirilecektir. Abstract Exposure of man to radiation has substantially increased due to advanced diagnostic and therapy techniques introduced in last 50 years. Global fallout due to nuclear weapon tests, accidents and releases from power production facilities resulted also substantial quantities of radioactive debris to the environment. The magnitude of the health effects has often been the topics of controversy, due to historical and political reasons. In this talk the radiation dose reconstruction studies conducted for population in Chernobyl effected areas, along the trace of nuclear bomb test sites (Semipalatinsk), and along the contaminated river bank (Techa river) due to Mayak Nuclear plant will be presented and the latest results of the known health effects of such studies will be presented. Giriş Nükleer enerjinin yaygın biçimde kullanıldığı ülkelerde çalışan 5 milyon radyasyon işcisinin her yıl aldığı radyasyon doz verilerine dayalı radyo-epidemiylojik araştırmalar, sağlık hizmetleri (tanı ve iyileştirme ) ve doğal radyasyon nedeni ile maruz kalınan radyasyon dozlarının ülkelere göre dağılımı, düzenli aralıklarla yayınlanır (1-3). Bu raporlara göre, bir insanın dünya genelinde ortalama aldığı radyasyon dozu 4 msv olup bunun yaklaşık % 30 u (1.5 msv) sağlık nedeni ile alınan radyasyon dozlarından kaynaklanır (Çizelge-1). Sağlık nedeni ile maruz kalınan dozlar o ülkedeki sağlık sistemlerinin yaygınlığına, toplumun ortalama yaşına ve radyoloji teknoljisinin gelişmişlik durumuna bağlıdır (Çizelge-2). Bunun ötesinde, bir insanın doğal çevresinden aldığı yıllık radyasyon dozu da, yaşadığı ortamın jeolojik yapısına, denizden yüksekliğine bağlı olarak oldukca geniş bir aralıkda değişim gösterir (yılda 0.4 ile 200 msv). Çizelge-1 de gösterildiği gibi doğal çevre radyasyon dozunun dünya yıllık ortalamsı 2.5 msv, atmosferde yapılan nükleer denemeler ve Çernobil kazasının küresel boyutta katkıları ise sırayla 0.02 ve 0.01 msv olduğu saptanmıştır [1]. Bu nedenle olaya küresel
açıdan bakıldığında gerek nükleer bomba testleri gerekse de Çernobil kazasından dolayı bir insanın maruz kadığı radyasyon dozu, doğal ve sağlık nedeni (tanı ve iyileştirme ) ile alınan radyasyon dozunun yanında ihmal edilebilecek kadar azdır. Nükleer bomba denemeleri ve etkileri Genel kanının aksine, tüm nükleer testlerin ve Çernobil kazasının insan sağlığı üzerinde gözlenebilir etkileri oldukça yerel ve bölgesel boyutlarda kalmıştır. 1945-1965 yılları arasında SSCB nin ve ABD nin atmosferde sürdürdüğü nükleer denemeler sonunda, bomba atış alanları civarındaki nüfus yoğunluğunun az olması ve son 50 yıllardır giderek artan iç göçler nedeni ile radyo-epidemiyolojik çalışmalardan da şimdiye kadar, insan sağlığına negatif etkisini kanıtlayacak, istatistiksel olarak anlamı bir sonuç elde edilmesi mümkün olmamıştır [4-6]. Nevada ve Semipatinsk bomba atış alanları etrafında radyo-epidemiyoloji ve geçmişe dönük doz çalışmaları son yıllarda yeniden hız kazandı [7-10 ]. Ancak kişi başına düşen ortalama dozun ve de etkilenen nüfus yoğunluğunun çok düşük olmasından dolayı anlamlı bir sonuç beklenmemelidir. Bu gün radyasyon dışında kalan nedenlerle, bir insanın kanserden ölme riskini % 20-25 olması nedeni ile en hassas radyo-epidemiyolojik araştırmalar bile 250 msv altındaki dozların neden olduğu kanser vakalarındaki artışın gözlenmesi mümkün değildir. ABD ve SSCB nin 1945-1965 yılları arasında atmosferde sürdürdüğü nükleer denemeler nedeni ile oldukça yüksek miktarlarda radyoaktif madde küresel olarak atmosfere dağıldı. Her ne kadar, Çernobil kazasının yaydığı radyoizotopların miktarı, nükleer bomba testlerinin yanında ihmal edilecek kadar az also da, Çernobil kazasının yerel etkileri, bomba testlerini etkisinden farklıdır ve pek çok radyo-epidemiyolojik arştırmaya konu olmuş ve de olmaya devam edecektir. Bu nedenle bazı önemli testler ve Çernobil kazası daha ayrıntılı olarak aşağıda özetlenecektir (11, 12 ). Radyasyonun insan sağlığı üzerinde ilk doğrudan etkisi 1954 yılında Marshall Adalarında yapılan deneme sonunda gözlenmiştir. Adalarda yapılan 65 nükleer bomba testinden, 1954 yılında yapılanı fizyon verimi ve rüzgar yönünün yanlış hesaplanması nedeni ile civardaki üç adada yaşıyan 400 kişinin ve oradan geçen Lucky Dragon adlı Japon balıkcı gemisindeki 23 balıkcının çok yüksek dozlara maruz kalmasına (3 Gy ) ve bunlardan birinin bir kaç gün sonra öldüğü saptanmıştır. 1954 yılından beri yapılan araştırmaların sonuçlarına göre Rogelap ve üç yakın adada yaşayan halkının aldığı dış doz 1.9 ile 0.1 Sv arasında değiştiği halde, tiroid bezlerinin aldığı dozun 1 ile 10 Sv arasında değiştiği hesaplanarak gösterilmiştir [5-6]. Adalarda yaşıyan halkta % 30 oranında tiroid kanserinde artış gözlenmiştir. Tiroid bezlerini etkileyen dozlardaki belirsizlik çok yüksek olduğundan, elde edilen bilgilerin radyasyon risk katsayılarının anlaşılması açısından fazla bir katkısı olmamıştır. Ancak ada halkının hayat boyu takip çalışmaları sonunda 1990 yılında Rongelap ve Ailinginaea adası sakini 86 kişiden 29 kişide tiroid yumruları (yani % 34 ) gözlenmiş olup bunlardan 6 tanesinin tiroid kanser olduğu tespit edilmiştir. Aynı şekilde Utrik adasında yaşıyan 167 kişiden 26 ( %16) tanesinde tiroid yumrusu gözlenmiştir. 1954 bomba denemesinden en fazla etkilenen üç ada ve civardaki diğer adaları da içine alan hayat boyu takip çalışmalarından bu üç adanın dışında radyasyona atfedilebilecek tiroid nodülüne ve kanser olayına rastlanmamıştır. Amerika Birleşik Devletleri, 1951 1962 yılları arasında Nevada daki test alanında 100 kadar nükleer dememe yaptı. Bu denemelerin küresel boyutta insan sağlıgına etkisi her ne kadar çok az olsa da lokal etkisi oldukça yüksek olmuştur [6]. Deneme alanları etrafındaki halkın aldığı tiroid dozu ortalama 0.12 Gy olup en yüksek dozların 1.4 Gy olduğu saptanmıştır. Sovyetler birliği de Semipalatinsk deneme alanında 1949-1962 yılları arasında atmosferde 100 e yakın deneme yapmıştır. Avrupa topluluğu, Japonya ve USA nın ortak yürüttügü radyoepidemiyoloji çalışmaları devam etmektedir. Nükleer yağış izleri boyunca, luminesans, kromozom (FISH) analizleri ve EPR yöntemleri kullanılarak retrospektiv doz çalışmalar tamamlanmış olup en fazla etkilenen 19 köyde dozların 0.05 ile 0.5 Sv arasında değiştiği saptanmıştır [7, 9, 10]. Nükleer santral kazaları Çernobil kazasından sonra 20 yıldır devam eden yoğun retrospektive doz tayini çalışmaları ve taranan insan sayısının çok yüksek olması nedeni ile radyasyonun uzun vadede etkilerinin
anlaşılması açısından çok önemli bir data temelini oluşturacaktır. Çernobil kazasın 2.5 km alanı içinde yaşıyan Pripjat şehri, sakinleri, gerekli önlemler hemen alındığı ve 48 saat içinde boşaltıldığı için (50.000 kişi) üzerinde yapılan takip çalışmalarında tiroid kanserinde bir artma gözlenmemiştir. Yapılan ölçüm ve modelleme çalışmaları sonunda [10-13], 350 km kadar uzanan alan içinde yapılan çalışmalar da yağış izi boyunca 20 yıllık toplam dozun 30 km alan dışında 10 mgy ile 200 mgy arasında değiştiği saptanmıştır. Kazadan hemen sonra toplam 237 nükleer reaktor işcisi hastanelik oldu. 134 tanesinde akut radyasyon sendromu gözlendi. 28 kişi hemen, 14 kişi ise 3 ay sonra öldü. Toplam 51 kişi kazadan direk etkilenerek hayatını kaybetti. Yaklaşık 700.000 kişi (yaşları 20-45) kurtarma ve temizleme işleminde çalıştı. Bunlardan 1986-87 yıllarında çalışan 200.000 kişi, ortalama 250 msv lik radyasyon dozu aldılar. Taranan 800, 000 kişide gözlenen 4000 tiroid kanserinin 1.800 ünün radyasyondan kaynaklandığı sonucuna varılmıştır (11). Bunların çoğu tedavi edilmiş olup 2005 yılına kadar toplam 9 kişinin tiroid kanserinden öldüğü tespit edilmiştir. Losemi ve başka cins kanser vakalarının arttığına dair henüz hiçbir bilimsel kanıt mevcut değildir. Çernobil'in muhtemel uzun vadeli etkileri ile ilgili olarak yapılan teorik tahminlerde 4.000 kişinin ileri yaşlarda kanserden öleceği varsayılıyor. Ancak başka nedenlerle kanser olacaklar içinde (130. 000 ) bu sayı % 3 den az olacağı için, radyoepidemiyolojik araştırmalarla artışın gözlenmesi mümkün olmayacaktır (11). Kazadan etkilenen alanlar içinde depresyon, akıl hastalıklarında artış gözlendiği gibi son yıllarda kadınlarda göğüs kanserinin arttığına dair yeni veriler gelmeye başladı. Uluslararası Radyasyondan Korunma Komitesi (ICRP), 1990 yılında bir insanın yapay nedenlerle (reaktor kazası veya bir nükleer reaktorun çalışması sırasında çevreye yayabileceği) maruz kalabileceği radyasyon doz limitini 5 msv den 1mSv e düşürülmesi sonunda Çernobil reaktörünün etrafındaki alan (30 km) tamamen yerleşime yasaklandı. Ancak, 30 km dışında kalan ve yıllık doz 1 msv i geçmediği alanlar da yeniden yerleşime açıldı. Sonuç İyonlayıcı radyasyonun sağlık üzerine etkileri ve kanser riski arasındaki bağlantı, bugün bilinen tüm kansorejen maddelerin etkilerinden daha iyi bilinmektedir (Çizelge-5). Radyasyon ve kanser riski arasındaki ilişki konusunda bilgilerimizin temelini, her yıl meslekleri nedeni ile yılda 20 msv den az radyasyon alan 5 milyon kişiyi kapsayan radyasyon doz verileri, Nagasaki ve Hiroshima bombalarına rağmen sağ kalanları kapsayan ve 60 yıldır süregelen ömür boyu takip çalışmalarına dayanmaktadır. Çizelge 4 de görüldüğü gibi Hiroshima, Nagasaki bombalarını yaşıyan ve o zamandan bu yana takibe alınan 86.611 kişinin ömür boyu takip çalışmaları sonuçlarına göre radyasyonun neden olduğu kanserli sayısı 470 iken radyasyon dışında nedenlerle kanser olanların sayısı 9.647 kişi olarak tespit edilmiştir [17]. Nükleer denemeler sonrası özellikle 1954 de Marshall adalarındaki denemeden sonra radyasyonun ani (birdenbire) etkileri gözlenmiş olsa da yeterli duyarlıkta doz değerlerinin bilinememesi sonucu radyasyon risk katsayıları konusunda önemli bir bilgi elde edilememiştir. Nevada deneme alanı çevresinde de sürdürülen radyoepidemiyolojik çalışmalar sonucunda çok az da olsa tiroid kanseri ve lösemi gözlenmiştir. Radyasyon dışındaki nedenlerle kanser riskinin yüksek olması, küresel serpintilerin etkileriyle ortaya çıkabilecek çok az sayıdaki kanser olaylarını bastırdığından, bunları bilimsel olarak kanıtlamak olanaksız olup sadece nümerik olarak hesaplamak mümkündür. Semipalatinsk deneme alanı çevresinde yapılan uluslararası bilimsel çalışmalardan, nüfus yoğunluğunun çok düşük olması nedeni ile önemli bir bilgi elde edilemedi. Yağışdan etkilenen bölgeler de 50 yıllık toplam dozun 500 mgy in üstüne çıkmadığı saptanmıştır [12]. Sovyetlerin 1949 yılında başlattıkları plütonyum üretim çabaları sonucunda, geniş alanların etkilendiği Güney Ural Dağları ve Techa Nehri boyunca yaşayan halkla ilgili çalışmalar son yıllarda yeniden hız kazandı. 2005 yılında ABD, AB ve Rusya nın da içinde bulunduğu çok kapsamlı bir radyo-epidemiyloji projesi başlatıldı. Özellikle bu kohortla ilgili araştırmalar, sürekli olarak radyasyondan etkilenme riskinin daha iyi anlaşılması açısından çok önemli bir veri tabanı oluşturacaktır (16). Bu nedenle, radyoaktif yağışlar küresel olarak ele alındığında gerek nükleer bomba denemeleri gerekse de Çernobil kazası sonucu bir insanın aldığı radyasyon dozu, doğal ve sağlık nedeniyle (tanı ve iyileştirme) alınan radysayon dozunun yanında ihmal edilecek kadar azdır.
Bunun dışında günümüzde, günlük hayatımızda, yapay kaynaklı radyoaktif madde içeren araç gereç bulunmaktadır. Bunlardan en çok bilineni, saat katranlarının luminesans ışığını veren radyum ve trityum içeren boyalar olup, üretilmesi ve kullanımı durdurulmuştur. Ancak uranyum oxid ihtiva eden portakal renkli fayanslar bugün Avrupada pek çok evin duvarını süslemektedir. Daha da önemlisi, Amerisyum 241 içeren yangın dedektörleri ve Toryum içeren gaz lambası gömlekleri ve fotoğraf makinası mercekleri bu gün yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Statik elektriğin nötralizasyonunu sağlıyan Polonyum- 210 ise yayagın bir biçimde matbaacılıkta kullanılmaktır. Ancak bunlardan yılda alınabilecek dozların 1 msv geçmemesi gerekmektedir. Her ne kadar düşük dozlarda radyasyonun faydalı etkileri olduğunu gösteren kesin araştırmalar mevcut ise de özellikle büyük halk kitlelerini etkiliyebilecek durumlarda ekonomik ve sosyal durumunu göz ardı etmeden, düşük dozlarda bile uluslaraarası konulmuş limitler içinde radyasyondan ve radyoaktif maddelerden korunma önlemlerinin alınması gerekmektedir (14). Not:Bu yazıdaki temel radyasyon kavramları, Sievert(Sv), Gray(Gy) gibi doz birimleri ve ilgili başka tanım ve ayrıntılar için Radyasyon Fizikçisi Fizik Y.Müh Dr. Yüksel Atakan tarafından hazırlanmış bulunan Bilim Teknik Dergisinin Nisan 2006 sayısının İyonlayıcı Radyasyon ekine bakılmasını öneririm. Çizelge-1 Dünya genelinde bir kişinin, doğal kaynaklardan dolayı maruz kaldığı ortalama yıllık radyasyon dozları Kaynak Yılık Doz Değişim aralığı Yer Kabuğundan yayılan fotonlar 0.4 0.3-0.6 Radon 1.4 0.2-10 Günlük tüketim (Yiyecek içecek) 0.3 0.2-0.8 Kosmik ışınlar 0.3 0.3-1.0 Toplam 2.4 msv 1-10mSv Çizelge-2 Dünya genelinde insan akiıvitesi ve teşhis nedeni ile kullanılan x- ışınlarından dolayı maruz kalınan radyasyon dozları ve değişim aralığı ( UNSCEAR 2000) Kaynak Yılık Doz Değişim aralığı Tıp (tanı) 0.4* 0.02-1.5 Atmosferdeki nükleer denemeler 0.005 1965 yılındaki en yüksek değeri: 0.15 msv Çernobil reaktor kazası 0.002 1986 yılındaki en yüksek değeri: 0.04m Sv Nükleer enerji üretimi 0.0002** Toplam 0.5 msv 1-10 msv *Bu sayı kişi başına düşen doktor sayısının 1000 ile 10.000 olduğu ülkeler için geçerlidir. ** Nükleer programların son yıllarda artmasına rağmen ortalam değer 1990 dan beri daha da azalmıştır. Çizelge-3 Dünya genelinde tanı nedeni ile kullanılan x- ışınlarından dolayı maruz kalınan radyasyon dozları ve değişim aralığı (UNSCEAR 2000) Organ Radyasyon dozu (msv) Akciğer O.1-0.3 Tomografi 2-8 Mamografi 0.1-0.3 Omurga 0.3-0.7
Kalp/Anjiyo 5-15 Tiroid 0.7-3.5 Kafatası 0.01-0.3 Tomografi 2-11 Baryum kontrast 1.5-7 Sipiral tomografi 3-10 Çizelge-4 Hiroshima Nagasaki kurbanlarını kapsayan hayat boyu takibe dayalı (1950-1990) nüfus çalışmaları sonuçlarına göre radyasyonun neden olduğu kanser ve lösemi vakalarının sayısı (Preston et al. 2004 ) Araştırmaya konu olan insan sayısı 86. 611 Radyasyon dışında nedenlerle kanserden ölen insan sayısı 9.647 Radyasyon nedeni ile kanser olan insan sayısı 479 Doğal nedenlerle lösemiden ölen insan sayısı 296 Radyasyonun neden olduğu lösemiden ölen insan sayısı 93 Çizelge-5 Değişik nedenlerle bir insanın hayatından kaybolan gün sayısı Zaman ( Gün) Günde 20 sigara 2370 % 20 (şişmanlık) 85 Tüm kazalar 435 Otomobil kazaları 200 Ev kazaları 95 Doğal Radyasyon (1-3 msv/y) 8 Teşhis de x ışını (USA) 6 30 yıl 10 msv /y 30 Çernobil sonrası içilen çay (1mSv) 0.01 Kaynaklar 1. UNSCEAR 1993 United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. Annex E: Medical radiation exposures. In Sources and Effects of Ionizing Radiation, p 249, 1993. New York, UN. 2. UNSCEAR (2000) United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. Sources and effects of ionizing radiation, Vol. 1: Sources. New York, NY: United Nations Publishing. 3. UNSCEAR 2001. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. Hereditary effects of Radiation, Report to General Assembly with Scientific Annex. 4. Bouville A, Simon SL, Miller CW, Beck HL, Anspaugh LR, Bennett BG. (2002) Estimates of doses from Global fallout. Health Phys. 82: 690-705. 5. Gilbert ES, Land CE, Simon SL. (2002) Health effects from fallout. Health Phys. 82: 726-735. 6. Simon SL, Bouville A. (2002) Radiation dose to local populations near nuclear test sites worldwide. Health Phys. 82: 706-725. 7. Simon SL, Baverstok KF, Lindholm C. (2003) A summary of evidence on radiation exposures received near to Semipalatinsk nuclear weapons test site in Kazakhstan. Health Phys. 84: 718-725. 8. Bailiff, I.K., Stepanenko, V.F., Göksu, H.Y., Jungner H., Balmukanov, S.B., Balmukanov, T.S., Khamidova, L. G., Kisilev, V.I, Kolyadao, I.B., Kolizshenkov, T.V. and Shoikhet Y.
N. (2004)The application of retrospective luminescence dosimetry in areas affected by fallout from the Semipalatinsk Nuclear Test Site: an evaluation of potential. Health Phys. 87, 625-641. 9. Göksu, H.Y., Stepanenko, V.F., Bailiff I.K. Bailiff and Junger, H. 2006. Intercomparison of luminescence measurements of bricks from Dolon village: Experimental methodology and results of Eurpean study group. J. Radiation Research 47 Suppl A-29-A-37 10. Göksu H.Y, Bailiff I.K. (2006) Dose reconstruction using building material and Personal objects Radiation Measurements, 11. UNSCEAR The Chernobyl Forum 2003-2005 Second Revised Version. Second revised version. http://www.iaea.org/publications/booklets/chernobyl/chernobyl.pdf 12. Bailiff I.K., Stepanenko V.F., Göksu H.Y., Boetter-Jensen L, Brodsky L., Chumack V., Correcher V., Delgado A., Golikov V., Jungner H., Khamidova L.G, Kolizshenkov T.V., Likhtarev I., Meckbach R., Petrov S. A, Sholom S. (2003) Comparison of retrospective luminescence dosimetry with computational modelling in two highly contaminated settlements down wind of the Chernobyl NPP. Health Phys. 86: 25-41. 13. Göksu, H.Y., Degteva, M.O., Bougrov, N.G., Haskell, E., Bailiff, I.K., Bøtter-Jensen, L., Jungner, H. and Jacob, P. First International intercomparison of luminescence techniques and validation of external dose assessment for the Muslyumovo-Techa river residence. Health Phys. 82, 94-101 (2002). 14. Atakan, Y. Bilim ve Teknik İyonlayıcı Radyasyon Eki Nisan 2006 15. Göksu, H.Y. Bilim ve Teknik Aralık 2005 16. Jacob, P., Göksu, H.Y., Taranenko, V., Meckbach, R., Bougrov, N.G., Degteva, M.O. and Vorobiova, M.I. On an evaluation of external dose values in the Techa River Dosimetry System (TRDS) 2000. Radiat. Environ. Biophys. 42, 169-174 (2003). 17. Preston et al., Effect of recent changes ın Atomıc Bom Survıovor Dosımetrz on cancer mortalıtz rısk estımates Rad.Res. 162, 377-389 (2004)