فیزیک بهداشت قسمتی از بهداشت از محیطی - شغلی است که موضوعات اثرات تشعشع بر روی سیستمهای بیولوژیکی فرآیندهای پرتوگیری در مقابل تشعشع و روشهای حفاظتی پرسنلی که با تشعشع سر و کار داشته و یا در نزدیکی آن یا مواد رادیواکتیو بسر می‌برند را مورد بررسی قرار می‌دهد. دامنه و عمق زیاد مبحث فیزیک بهداشت به سختی در یک کتاب جای می‌گیرد.

زمینه انتظامی فیزیک بهداشت

با توجه به طبیعت بهداشت ، این رشته یک زمینه انتظامی است. مسئول فیزیک بهداشت باید با فرآیندهای فروپاشی رادیواکتیو آشنا بوده ، چگونگی برهمکنشهای تشعشع با ماده مخصوصا با سیستمهای بیولوژیکی را بداند و قادر به استفاده از دستگاههای مختلف هسته‌ای باشد. اطلاع از دزیمتری تشعشع ، پیچیدگیهای محاسبات میزان دز و قوانین حکومتی در رابطه با حفاظت از تشعشع نیز برای وی اساسی است.

کمیتها و واحدهای تشعشع

در امر بهداشت و زمینه‌های وابسته که اثرات تشعشع بر نمونه یا ماده‌ای دارای اهمیت است، دانش ساده‌ای از اندازه اکتیویته یک چشمه رادیواکتیو ، اطلاعات کافی برای ارزیابی سلامتی را ارائه نمی‌کند. اکتیویته عبارت است از تعداد پدیده‌های فروپاشی که در یک فاصله زمانی معین رخ می‌دهند. با وجود این ، اطلاعاتی درباره مقدار تشعشع که در حقیقت بوسیله ماده جذب کننده دریافت گردیده ، یا درباره پتانسیل اثرات معکوس در ماده مورد نیاز است. بنابراین به واحدهای مختلفی که بتوانند این اثرات تشعشع را توضیح دهند، احتیاج می‌باشد.

وجه تمایز بین پرتوگیری تشعشع و دز تشعشع وجود دارد. پرتوگیری (X) اصطلاحی است که برای نسبت دادن کل بار الکتریکی (یونیزاسیون) تولید شده در یک جرم (یا حجم) معین از هوا بکار می‌رود: که در آن Q بار و m جرم می‌باشد. در واحدهای SI پرتوگیری بر حسب کولومب بر کیلوگرم () اندازه گیری می‌شود. دز به کمیتی از انرژی اطلاق می‌شود که در حقیقت بوسیله تشعشع ورودی ، به یک ماده منتقل می‌گردد. در واحدهای SI دز برحسب ژول بر کیلوگرم () است. واژه دز غالبا به همراه بعضی از واژه‌های دیگر که آن را کاملتر توضیح می‌دهد، بکار می‌رود، مثلا دز موثر یا دز کشنده.

اثرات بیولوژیکی تشعشع

خطرات تشعشع برای سلامتی انسان از اولین سالهای تحقیق در این پدیده درک شده بود، ولی کار کمی در رابطه با توصیه چگونگی کار با مواد رادیواکتیو انجام پذیرفته بود. محققین زیادی متحمل سوختگیهای ناشی از تشعشع شده ، سرانجام با سرطانهای بوجود آمده از آن جان باختند. Eve Curie در خاطرات خود در مورد مادرش و گرد آمدن دوستان وی برای جشن دکترای مادام کوری مطالبی را می‌نویسد. او گوشزد می‌کند که در این مراسم یک لوله پوشیده از حاوی محلول غلیظ رادیوم برای جلب نظر افراد در آنجا گذاشته شده بود. محلول در تاریکی می‌درخشید، ولی سوختگی دستهای پیرکوری به دلیل تشعشعات حاصل از آنجا قابل مشاهده بود.

پیرکوری قبل از پیری در یک سانحه خیابانی کشته شد، ولی مرگ مادام در سال 1934 به دلیل یک نوع بیماری مغز استخوان به نام کم خونی بی‌شکل که در اثر کار مداوم و طولانی مدت وی با تشعشع عارض شده بود، بوده است. تشعشع با مواد بیولوژیکی همانند سایر انواع مواد برهمکنش می‌دهد. یونیزاسیون و برانگیختگی اتمی مهمترین این پدیده‌هاست. در ارگانیزمهای زنده که در آنها توابع فیزیولوژیکی مناسب غالبا برای تصحیح ساختمان شیمیایی کاملا حساس می‌باشد، تغییرات ایجاد شده در مولکولها بوسیله تشعشع تقریبا همیشه زیان آور است. اثرات تشعشع بر روی سیستمهای بیولوژیکی را می‌توان به دو دسته تقسیم کرد: ضمنی و غیر ضمنی.

منابع پرتوگیری تشعشعی

تشعشعی که ما در زندگی روزمره در معرض آن قرار می‌گیریم، هم از منابع طبیعی و هم از منابع مصنوعی ایجاد می‌شود.

منابع طبیعی تشعشع

فراوانترین منبع تشعشع که مردم از آن پرتوگیری می‌کنند، از زمینه‌های طبیعی است، که شامل تشعشع کیهانی ، مواد رادیواکتیو طبیعی موجود در زمین ، اتمسفر و بدن خودمان است. مقدار میانگین این تشعشع طبیعی تقریبا 2.4 mSv یا 240 mrem بر سال است. محل در مقدار پرتوگیری طبیعی مهم بوده و بسته به آن مقدار پرتوگیری طبیعی 1.6 تا 6 mSv در سال تغییر می‌کند. اشعه کیهانی در فضای خارجی جو بوجود آمده و اساسا شامل پروتونهای با انرژی بالاست.

زمانی که این ذرات با اتمسفر زمین برخورد می‌کنند، موجب بوجود آمدن واکنشهای هسته‌ای می‌گردند که در نتیجه رگباری از دیگر ذرات جزء اتمی مخصوصا الکترونها ، مزونها، نوترونها ، نوترینوها و فوتونها بوجود می‌آید. مردمی که در شهرهای مرتفع زندگی می‌کنند، دز بیشتری از اشعه کیهانی در سال دریافت می‌کنند (به نسبت کسانی که در سطح دریا زندگی می‌کنند). زمین حاوی عناصر رادیواکتیو زیادی است که مهمترین آنها در رابطه با تولید دز عبارتند از: ⁴⁰K ، ⁸⁷Rb ، ²³²Th ، ²³⁵U ، ²³⁸U و دخترهای رادیواکتیو زیادی زنجیره‌های فروپاشی طبیعی U و Th.

قله‌های داغ متعددی وجود دارد که در برزیل ، هند ، ایران و کشورهای دیگر شناسایی شده‌اند. بسیاری از این مناطق ، محوطه‌هایی هستند که سنگهایی حاوی توریوم غنی دارند. همچنین مردم ، بطور دائم از اتمهای رادیواکتیو در بدنهای خود و در غذا و آب خورده شده پرتوگیری می‌کنند. پتاسیم یک عنصر حیاتی برای زندگی است و ایزوتروپ ⁴⁰K رادیواکتیو بوده و با نیمه عمر بلند فروپاشی می‌کند. در فردی به وزن 70 Kg ، اکتیویته حاصل از ⁴⁰K در حدود 105 dpm است، که سالانه تولید 18 mrem دز می‌کند.

همچنین مقادیر قابل ملاحظه‌ای از ¹⁴C و ³H در بدن وجود دارد، ولی اینها در ایجاد دز نقش کمی دارند، چرا که از خود تشعشع بتای با انرژی پایین منتشر می‌کنند. هوایی که ما تنفس می‌کنیم، حاوی گازهای رادیواکتیو ، مخصوصا گاز بی‌اثر رادون است. غذا و آبی که مصرف می‌کنیم، دارای ⁴⁰K و ²²⁶Ra و محصولات مختلفی از فروپاشی U و Th می‌باشد. کلیه این چشمه‌ها در سال تقریبا معادل 40 mrem دز اضافی ایجاد می‌کنند.

منابع مصنوعی تشعشع

مابقی تشعشعاتی که ما دریافت می‌کنیم، از چشمه‌های مصنوعی است. این مقدار تنها یک سوم مقداری است که از منابع طبیعی حاصل می‌شود. تاکنون بیشترین مقدار پرتو گیری تشعشع از چشمه‌های مصنوعی ، مربوط به عملیات پزشکی بوده است. مقدار کمی از این عملیات منجر به دزهای بسیار بالا می‌شود که اغلب مربوط به درمانهای امراض بوسیله تشعشع می‌باشد. با وجود این، پرتوگیری که اکثرا مردم می‌کنند از رادیولوژیهای پزشکی و دندانپزشکی اشعه ایکس است. دز دریافت شده از یک کار اشعه X متفاوت بوده و بستگی به قسمتی از بدن که تحت آزمایش قرار گرفته و نوع عملیات اجرایی اشعه X دارد. یک عکسبرداری اشعه ایکس از سینه دزی در حدود 50 mrem می‌دهد.

دز دریافت شده از کلیه چشمه‌های مصنوعی دیگر بسیار کوچکتر از چشمه‌های طبیعی یا عملیات پزشکی است. دز حاصل از انجام آزمایشات بر روی سلاحهای هسته‌ای بطور قابل ملاحظه‌ای در سالهای پس از معاهده منع آزمایشات هسته‌ای کاهش یافته است. دز ارائه شده به مردم مجاور نیروگاهها ، حداکثر چند درصد دز دریافت شده از منابع طبیعی است. احتمالا مردم از دزهای بالقوه بالایی که می‌تواند در یک حادثه (مانند چرنوبیل) منتشر گردد، بیشتر می‌ترسند تا دزهای پایینتر حاصل از عملیات روزمره نیروگاهها.

کنترل و حفاظت در مقابل تشعشع

با پیشرفت فهم و درک اثرات تشعشع روی ارگانیزمها ، تلاشهایی برای کنترل تشعشعات ناخواسته انجام گرفته است. امر تعیین حدود در مقادیر تشعشع که ممکن است مردم در هنگام کار یا در محیط عادی پرتو گیری نمایند، هنوز با مشکلاتی روبرو بوده و علم غیر دقیقی است. دلایل بر این امر ، شامل مشکل ارزیابی دقیق اثرات تشعشع با اندازه پایین و تعریف چگونگی مخاطرات قابل قبول است.

مباحث مرتبط با عنوان

• آثار بیولوژیکی اشعه
• اثرات ضمنی و غیر ضمنی تشعشع
• چشمه‌های رادیواکتیو
• حفاظت در برابر پرتوها
• رادیو اکتیویته
• رادیو شیمی
• رادیولوژی
• رادیو بیولوژی
• زوال رادیو اکتیو
• شیمی هسته‌ای
• شیمی تابش
• فیزیک پزشکی
• فیزیک محیط زیست
• فیزیک هسته‌ای
• مواد رادیواکتیو