Czy zaszkodzi nam promieniowanie przy normalnej pracy elektrowni jądrowych?

Napromieniowanie rodziców małymi dawkami nie ma wpływu na potomstwo

Badania dzieci z Hiroszimy i Nagasaki, które przeżyły wybuch bomb atomowych jako płody i otrzymały dawki powyżej 0,01 Sv (średnia dawka 0,309 Sv), nie wykazały wzrostu zachorowań na nowotwory, a żadne z nich nie umarło na białaczkę. Tym bardziej nie ma zagrożenia dla dzieci w sąsiedztwie elektrowni jądrowych, gdzie roczne dawki na płocie elektrowni wynoszą około 0,00001 Sv. 

Po zbadaniu 36 000 dzieci w ciągu 30 lat i analizie danych 120 000 pracowników narażonych na promieniowanie Urząd Ochrony Radiologicznej Wielkiej Brytanii (NRPB) oznajmił w listopadzie 1999 roku, że: „Wyniki nowego wielkiego studium epidemiologicznego nie zgadzają się z tezą, że narażenie rodziców na promieniowanie przed poczęciem dziecka jest przyczyną białaczki i chłoniaka (non-Hodgkin lymphoma) u dzieci”.

Nie wykryto też związku między napromieniowaniem przed poczęciem dziecka a innymi kategoriami nowotworów u dzieci⁸⁵. Raporty brytyjskiego komitetu ds. Aspektów Medycznych Promieniowania w Środowisku COMARE, zarówno raport sprzed 15 lat (z 1994 r⁸⁶) jak i najnowszy raport⁸⁷, w którym użyto najbardziej czułych metod statystycznych i matematycznych, potwierdziły, że „nic nie wskazuje na zwiększenie zachorowalności na jakiekolwiek dziecięce choroby nowotworowe w promieniu 25 km od elektrowni jądrowych”.

Nie ma też zagrożenia związanego z przerobem wypalonego paliwa jądrowego. Badania przeprowadzone wśród 17 000 osób mieszkających w jednej z miejscowości graniczących z terenem zakładów przerobu materiałów jądrowych w Pennsylwanii potwierdziły, że „nie można wiązać żadnego ryzyka wzrostu zachorowań na nowotwory z zamieszkiwaniem w pobliżu tych zakładów”⁸⁸, a obszerne studia prowadzone na zlecenie francuskiego ministerstwa zdrowia i ochrony środowiska wykazały, że zakłady przerobu paliwa wypalonego w La Hague też nie powodują zagrożenia radiacyjnego⁸⁹.

Nowe osiągnięcia w badaniach procesów biologicznych po napromieniowaniu ludzi 

Analizy procesów zachodzących w organizmie ssaków wykazują, że normalny metabolizm powoduje powstawanie dziennie w każdej komórce około miliarda uszkodzeń DNA. Metabolizm powoduje setki milionów razy więcej uszkodzeń DNA (naprawianych i nienaprawianych) niż promieniowanie naturalne⁹⁰.

Aby organizm przeżył, musi posiadać bardzo skuteczne metody usuwania wolnych rodników oraz naprawy i eliminowania uszkodzeń DNA. Te same układy, które chronią go przed skutkami metabolizmu tlenu, działają obronnie również w przypadku promieniowania jonizującego. 

Ostatnie dziesięciolecie przyniosło ogromny postęp w zrozumieniu procesów biologicznych, które zapewniają obronę komórek i organizmu człowieka przed zagrożeniem radiacyjnym. Okazało się, że charakter procesów obronnych jest zróżnicowany i zależny od wielkości dawki. Poprzednio twierdzono, że zarówno małe jak i duże dawki powodują podobne uszkodzenia DNA, a procesy naprawcze mogą czasami prowadzić do błędów i zapoczątkowywać procesy rakotwórcze. Obecnie Francuska Akademia Nauk i Francuska Akademia Medycyny podkreślają, że chociaż uszkodzenia DNA w komórce przebiegają jednakowo niezależnie od mocy dawki, to charakter procesów obronnych na poziomie komórki, tkanki i całego organizmu jest odmienny w zależności od mocy i wielkości dawki.

W szczególności przy małych dawkach (rzędu kilku mSv) aktywacja procesów obronnych przez promieniowanie powoduje zwiększenie odporności organizmu na inne zagrożenia, występujące w normalnych procesach metabolicznych. Rośnie na przykład skuteczność usuwania toksyn, takich jak aktywne utleniacze, co chroni DNA przed uszkodzeniem. Podczas gdy liczba uszkodzeń DNA wskutek procesów metabolicznych sięga miliarda dziennie w każdej komórce, liczba uszkodzeń radiacyjnych w komórce przy małych mocach dawki promieniowania, np. 1 mSv/rok, wynosi około 0,005 na dzień⁹¹. Podobnie jak uszkodzenia powodowane metabolizmem, uszkodzenia radiacyjne są usuwane lub naprawiane, tak że liczba mutacji pozostających po procesach naprawy biologicznej redukowana jest do około jednej na dziesięć milionów na komórkę na dzień, a więc jest tryliony razy mniejsza niż z powodu procesów metabolicznych.

Promieniowanie jonizujące częściej powoduje uszkodzenia polegające na zerwaniu obu nici DNA, co zwiększa niebezpieczeństwo błędnej naprawy i zainicjowania procesów rakotwórczych. Występują także kompleksy uszkodzeń, które są typowe dla promieniowania jonizującego a znacznie mniej dla procesów metabolicznych. Pomimo to, prawdopodobieństwo uszkodzenia podwójnego powodowanego przez promieniowanie o małej mocy jest tysiąc razy mniejsze niż wskutek procesów metabolicznych. Ponadto, napromieniowanie małymi dawkami pobudza w organizmie biologiczne mechanizmy obronne, które chronią nas zarówno przed uszkodzeniami komórek wskutek promieniowania, jak i wskutek procesów metabolicznych. Ma to skutki wielokrotnie przewyższające minimalny wzrost liczby uszkodzeń DNA przez małe dawki promieniowania.

Przy bardzo małych mocach dawki nie dostrzega się żadnych ujemnych skutków napromieniowania tkanki, ponieważ uszkodzone komórki nie są naprawiane, lecz eliminowane drogą apoptozy, czyli zaprogramowanej śmierci tych komórek, w których występują nienaprawione uszkodzenia DNA. Z punktu widzenia organizmu (przy bardzo małej frakcji uszkodzonych komórek) jest to najbezpieczniejsze rozwiązanie. Wg raportu obu akademii francuskich, „Eliminacja tych uszkodzonych komórek zabezpiecza organizm przed potencjalnymi złośliwymi nowotworami”⁹². Tak więc małe dawki promieniowania nie dają znaczącego wkładu w procesy kancerogenne, a raczej odwrotnie, prowadzą do ich hamowania.

Przy dawkach powyżej kilku mSv, ale poniżej około 100 mSv, aktywowane są mechanizmy obronne, tak że komórki uszkodzone wskutek wszystkich przyczyn są eliminowane lub naprawiane przez procesy o wysokiej efektywności^93,94. Procesy te rozwinęły się wraz z powstaniem życia na Ziemi, a przede wszystkim wraz z powstaniem atmosfery tlenowej, największej katastrofy ekologicznej w historii planety, która wyeliminowała większość dominujących przez miliard lat organizmów beztlenowych. Gdyby nie powstały mechanizmy obrony przeciwrodnikowej, żaden organizm nie przetrzymałby milionów uszkodzeń DNA zachodzących codziennie w każdej komórce naszego ciała. Skuteczność pobudzania tych procesów obronnych rośnie z dawką, tak że w zakresie kilkunastu i kilkudziesięciu mSv może występować efekt hormezy⁹⁵ – zmniejszanie liczby uszkodzeń komórki wywołanych procesami metabolicznymi gra znacznie większą rolę niż możliwe niedoskonałości w procesach naprawczych. Faktem jest, że wskutek promieniowania powstaje większa frakcja uszkodzeń podwójnych nici DNA niż przy procesach metabolicznych, co utrudnia naprawę nici DNA. Jednak według opinii akademii francuskich liczba uszkodzeń wskutek procesów metabolicznych jest tak ogromna, że zwiększenie skuteczności ich napraw wskutek promieniowania przy małych dawkach może w sumie wpływać pozytywnie na zdrowie pomimo owej większej frakcji uszkodzeń podwójnych.

Przy większych dawkach, w przedziale 100-200 mSv, koncentracja uszkodzeń w komórkach rośnie i procesy naprawcze DNA mogą przebiegać z błędami, których prawdopodobieństwo rośnie z mocą dawki. Błędy w naprawie DNA mogą prowadzić do utrwalenia mutacji i zapoczątkowania procesu nowotworowego. 

Powyżej 500 mSv tempo rozmnażania komórek rośnie, by zrekompensować utratę komórek uszkodzonych przez promieniowanie. Szybkie dzielenie komórek przeszkadza w procesach naprawczych i rośnie prawdopodobieństwo błędnej naprawy i rozwoju nowotworu. 

Te różnice w procesach naprawczych tłumaczą, czemu przy małych dawkach wpływ promieniowania może być pozytywny dla zdrowia, chociaż przy dużych dawkach jest on negatywny. Badania i oceny procesów naprawy biologicznej są bardzo trudne i wciąż nie znamy w pełni ich uwarunkowań. Dlatego ICRP i UNSCEAR nadal podtrzymują hipotezę LNT i stanowi ona podstawę przepisów o ochronie przed promieniowaniem a także analiz porównawczych, chociaż według zgodnej opinii Francuskiej Akademii Nauk i Francuskiej Akademii Medycyny obecny stan wiedzy wskazuje, że bardzo małe dawki nie są groźne.

Francuska Akademia Medycyny podkreśla, że najnowsze dane biologiczne wskazują na złożoność i różnorodność procesów molekularnych i komórkowych decydujących o przeżyciu lub mutagenezie komórki w zależności od wielkości i mocy dawki. Zarówno Akademia Medycyny jak i Akademia Nauk Francji, podobnie jak wielu uczonych – np. w Polsce prof. Z. Jaworowski, wieloletni przewodniczący Rady Naukowej Centralnego Laboratorium Ochrony Radiologicznej i były przewodniczący UNSCEAR – uważają, że do opisu procesów zachodzących po napromieniowaniu ludzi małymi dawkami należy stosować model uwzględniający zjawisko hormezy. W ciągu ubiegłych kilkudziesięciu lat opublikowano około 6000 prac potwierdzających istnienie zjawiska hormezy zarówno w przypadku promieniowania jonizującego jak i wielu innych czynników fizycznych i chemicznych, które w dużych dawkach są szkodliwe, a w małych dobroczynne. Jest to zjawisko występujące powszechnie w świecie biologicznym i badane intensywnie w wielu dziedzinach nauki. Doprowadziło to ostatnio do konieczności ujednolicenia terminologii i definicji uzywanych w hadaniach hormezy⁹⁶. 

Jak pisał prof. Hrynkiewicz w książce „Człowiek i promieniowanie jonizujące” wydanej w 2001 r. przez PWN, „powszechne uznanie hipotezy hormezy radiacyjnej będzie miało poważne konsekwencje społeczne i ekonomiczne (...) nakłady finansowe związane z zabezpieczaniem ludności przed najmniejszymi nawet dawkami będą mogły być użyte w innych dziedzinach zdrowia społeczeństwa (...) a informacje o dawkach kolektywnych będą miały jedynie (...) orientacyjne znaczenie.”⁹⁷ 

Obecnie trwają w różnych krajach prace zmierzające do zastąpienia hipotezy liniowej bezprogowej modelem, który uwzględniałby pobudzanie układu immunologicznego przez promieniowanie. Francuska Akademia Nauk i Francuska Akademia Medycyny przyjęły w maju 2005 roku jednogłośnie uchwałę stwierdzającą, że hipoteza liniowa bezprogowa nie ma podstaw naukowych i że w analizach porównawczych należy uwzględniać możliwy dobroczynny wpływ promieniowania. Oznacza to zdecydowane zmniejszenie szacowanych zagrożeń ze strony małych dawek działających przez wiele pokoleń.

Dotychczas we wszelkich analizach porównawczych stosowano model liniowy bezprogowy (LNT) i uwzględniano dawki kolektywne powodowane przez bardzo małe zagrożenia. Przeciw temu modelowi oraz używaniu dawki kolektywnej (pochodnej LNT) wypowiedziało się amerykańskie Towarzystwo Fizyki Medycznej w oświadczeniu stwierdzającym, że brak jest podstaw do przyjęcia, że ryzyko radiacyjne występuje poniżej mocy dawki 50 mSv/rok lub 100 mSv w ciągu całego życia⁹⁸.

W 2001 r. ICRP zgodziła się z twierdzeniami uczonych przedstawianymi w różnych pracach⁹⁹, że liczenie dawki kolektywnej całkowanej przez wiele pokoleń jest niewłaściwe i prowadzi do mylących wniosków. Zdaniem ICRP należy tylko zapewnić, że przyszłe pokolenia będą równie bezpieczne jak pokolenie obecne, a nie obliczać wątpliwe nawet matematycznie straty zdrowia wynikające z mnożenia zaniedbywalnie małych dawek przez ogromne liczby ludności na ziemi i ogromne przedziały czasu. Wobec tego, że nawet przy uwzględnianiu owych hipotetycznych ujemnych skutków promieniowania przez bardzo długie okresy czasu wyniki porównań przemawiały zdecydowanie na korzyść energii jądrowej, obecnie proponowane podejście da jeszcze wyraźniejszą przewagę energii jądrowej.

Podsumowanie

Długoletnie badania w wielu rejonach świata i wśród różnych populacji wykazały dobitnie, że działanie małych dawek promieniowania, porównywalnych z wielkością tła naturalnego, nie spowodowało żadnych negatywnych skutków zdrowotnych ani wśród populacji dorosłej, ani wśród dzieci lub potomstwa osób narażonych na promieniowanie. 

Tym niemniej, w analizach porównawczych przyjmowano dotychczas, że każda dawka promieniowania wiąże się z ryzykiem proporcjonalnie do wielkości dawki. Jak dotąd, takie podejście – przy którym zakłada się możliwie najbardziej pesymistycznie skutki zagrożenia ze strony energii jądrowej – nadal formalnie obowiązuje.

UNSCEAR i ICRP podtrzymują stosowanie hipotezy LNT. Przytaczają one wyniki wielu prac wykazujących wzrost zachorowań przy średnich dawkach, co zdaniem zwolenników hipotezy LNT daje podstawy, by wnioskować o możliwych ujemnych skutkach działania małych dawek. Jednakże przytoczone wyżej wyniki badań w populacjach narażonych na działanie promieniowania o wielkościach zbliżonych do tła naturalnego wykazują, że negatywnych skutków działania małych dawek nie widać, natomiast widać pozytywne. Tak więc nie ma powodu obawiać się małych dawek promieniowania, porównywalnych z wielkością promieniowania naturalnego.

Czy dawki powodowane przez elektrownie jądrowe są naprawdę małe, przedyskutujemy w następnym rozdziale. 

[85] NRPB, NATIONAL RADIOLOGICAL PROTECTION BOARD, „Cancer in the offspring of radiation workers: a record linkage study”, NRPB-R298, Nov. 1997
[86] COMARE, Committee on Medical Aspects of Radiation in the Environment, „Fourth Report, The incidence of cancer and leukaemia in young people in the vicinity of Sellafield site” (1994)
[87] COMARE, Committee on Medical Aspects of Radiation in the Environment, „Tenth Report, The incidence of childhood cancer around nuclear installations in Great Britain (2005) www.comare.org.uk
[88] Boice D.J. et al.: Cancer Incidence in Municipalities near Two Former Nuclear Materials Processing Facilities in Pennsylvania, Health Physics, Vol. 85, No c6, pp. 691-699, 2003
[89] GROUPE RADIOECOLOGIE NORD CONTENTIN „Estimation des niveaux d‘exposition aux rayonnements ionisants et des risques de leucemies associes de populations du Nord-Contentin, Synthese”, (July 1999)
[90] POLLYCOVE M, FEINENDEGEN LE. Radiation-induced versus endogenous DNA damage: possible effects of inducible protective responses in mitigating endogenous damage. Human Exp Toxicol 2003, 22, 290-306.
[91] POLLYCOVE M, FEINENDEGEN LE. Radiation-induced versus endogenous DNA damage: possible effects of inducible protective responses in mitigating endogenous damage. Human Exp Toxicol 2003, 22, 290-306
[92] Académie Nationale de Médecine , Institut De France, Académie Des Sciences -: Doseeffect relationships and estimation of the carcinogenic effects of low doses of ionizing radiation, March 30, 2005
[93] JAWOROWSKI Z. Radiation risk and ethics, Physics Today (1999) 52(9) 24-29.
[94] UNSCEAR Report to the General Assembly, Annex B: Adaptive Response, United Nations, New York, 1994
[95] Hormeza zjawisko polegające na tym, że czynnik występujący w przyrodzie, szkodliwy dla organizmu w większych dawkach, w małych dawkach działa nań korzystnie. Już w XVI wieku szwajcarski lekarz Paracelsus stwierdził, że to dawka (a nie substancja) czyni truciznę. Hormeza radiacyjna – hipotetyczny korzystny wpływ małych dawek promieniowania jonizującego na żywe organizmy, polegający m.in. na zmniejszeniu prawdopodobieństwa zachorowania na nowotwory złośliwe i inne choroby o podłożu genetycznym.
[96] Calabrese I inni: 2007. Biological stress response terminology: Integrating the concepts of adaptive response and preconditioning stress within a hormetic dose-response framework. Toxicology and Applied Pharmacology 222: 122-128
[97] Człowiek i promieniowanie jonizujące, Praca zbiorowa pod redakcją A. Hrynkiewicza, PWN, Warszawa 2001
[98] Mossman KL, Goldman M, Masse F, Mills WA, Schaiger KJ, and Vetter RL. 1996. Radiation Risk in Perspective – Health Physics Society Position Statement, March, 1996. http://www.physics.isu.edu/radinf/hprisk.htm.
[99] JAWOROWSKI Z. Radiation risk and ethics, Physics Today (1999) 52(9) 24-29.