חשיפת שתלי צמחים צעירים למנת קרינה מייננת נמוכה מאיצה את קצב גידולם; אך מנת יתר מאיטה את קצב גידולם.
אלקטרונים, קרני גמא, ויונים אטומיים נמצאים בשימוש רדיותרפיה עבור טיפול בגידולים סרטניים. ליתר פירוט ראו בערכים: רדיותרפיה, טלתרפיה וברכיתרפיה.
קרינת רקע טבעית.
קרינת הרקע הטבעית באה בעיקר מארבעה מקורות: קרינה קוסמית, קרינת השמש, קרינה ממקורות טבעיים ורדון.
קרינה קוסמית.
כדור הארץ, וכל החיים עליו, עומדים תחת קרינה מתמדת שמקורה מחוץ למערכת השמש שלנו. קרינה זאת עשויה בעיקר מיונים חיוביים, מפרוטונים בודדים עד גרעינים כבדים כגון ברזל. האנרגיה של חלקיקים אלו גדולה בהרבה מהאנרגיה של חלקיק שעובר תאוצה במאיצים הגדולים שיש בעולם. כשחלקיק כזה פוגע באטמוספירה של כדור הארץ, הוא מייצר את הקרינה המשנית שמגיעה עד האדמה עצמה; 'גשם' של קרני-X, מיואונים, פרוטונים, קרני אלפא, פיונים, אלקטרונים ונייטרונים.
מנת הקרינה מקרינה זאת באה בעיקר ממיואונים, נייטרונים ואלקטרונים, וקצב המנה (קצב צבירת מנה מקרינה מייננת) משתנה על פני כדור הארץ, בהתאם לעוצמת השדה המגנטי, הגובה והמקום במחזור של השמש. קצב המנה במטוס כל כך גבוה שעל פי דו"ח האו"ם (UNSCEAR) משנת 2000, צוותי אוויר נחשפים למנה הכי גבוהה בין כל העובדים במשק, כולל עובדי קרינה והעובדים בכורים הגרעיניים.
קרינת השמש.
אף על פי שרוב קרינת השמש הוא בתחום של אור נראה (היינו קרינה לא מייננת), השמש גם פולטת חלקיקים בעלי אנרגיה גבוהה. רמת הקרינה על כדור הארץ מחלקיקים אלו תלויה במיקום היחסי של כדור הארץ במסלולו השנתי מסביב לשמש. רוב הקרינה היא בצורת פרוטונים בעלי אנרגיה יחסית נמוכה (לעומת הקרינה הקוסמית), בתחום האנרגיה בין 10 עד 100 KeV.
עוצמת הקרינה וגם הספקטרום שלה אינם קבועים - עוצמתה גדלה לאחרי solar flare בו בזמן שעוצמת הקרינה הקוסמית יורדת קצת. ההסבר לתופעות הוא שכתוצאה מ'רוח השמש' (solar wind), השדה המגנטי של השמש מתארך ומסכך את כדור הארץ יותר טוב מפני הקרינה הקוסמית.
החלק המיינן של קרינת השמש זניח לעומת מקורות טבעיים אחרים של קרינה מייננת.
מקורות קרינה ארציים טבעיים.
הרבה חומרים על כדור הארץ מכילים אטומים רדיואקטיביים, לפעמים בכמויות מזעריות. רוב המנה ממקורות ארציים בא ממקורות פולטי גמא שנמצאים בקירות וברצפות הבית, ומאדמה וסלעים מחוץ לבית. המקורות העיקריים (ביחס למנה הטבעית) הם אשלגן, אורניום ותוריום. היות שמקורות אלו הם רדיואקטיביים, עוצמתם נחלשת כל הזמן (מאז יצירת כדור הארץ) - כיום קיים רק ½ מכמות האיזוטופ הרדיואקטיבי K40 לעומת הכמות שהייתה קיימת בזמן יצירת החיים על פני כדור הארץ.
רדון.
האיזוטופ הרדיואקטיבי של רדון, 222Rn, נוצר על ידי הדעיכה הרדיואקטיבית של רדיום 226Ra, שהוא עצמו נוצר מדעיכה רדיואקטיבית של אורניום 238U. היות שרדון הוא גז בטמפרטורות רגילות, הרדון שנמצא בסלעים מכילי אורניום משתחרר בדיפוזיה והגז מצטבר בבתים שמבודדים היטב מן הסביבה החיצונית (בעיקר במרתפים). לפעמים, גז רדון הוא הגורם העיקרי למנה הטבעית של קרינה מייננת. עוצמת קרינה זאת משתנה בהרבה ממקום למקום. יש המשערים שגז הרדון הוא הגורם השני בחשיבותו לסרטן ריאות בארצות הברית.
מקורות קרינה מלאכותיים.
ביחס לנזקי קרינה יש השפעה זהה בין מקורות קרינה טבעיים לבין מקורות קרינה שנוצרו על ידי בני אדם. הוועדה לוויסות הגרעין () בארצות הברית מחייבת את בעלי רישיון מטעמה להגביל את חשיפת עובדיהם המבוגרים למנה פחות מ-50 מיליסיורט לשנה. החשיפה הממוצעת לו חשוף האדם על פני כדור הארץ היא 2–3 מיליסיורט לשנה. החשיפה הממוצעת בארצות הברית היא 3.6 מיליסיורט לשנה; כ-80% מזה נובע מחשיפה למקורות טבעיים והשאר נובע ממקורות מעשה ידי אדם כגון קרני רנטגן רפואיים וסריקות טומוגרפיה ממוחשבת. החשיפה הממוצעת בבריטניה יותר נמוכה - רק 2.2 מיליסייורט. כאמור, חלק ניכר מן החשיפה ממקורות טבעיים בא מגז רדון, שיוצא מסלעי היסוד של בניינים ומצטבר ביסודות של בתים שאנם מאווררים היטב.
רמת קרינת הרקע משתנה בהרבה ממקום למקום - מ-1.5 מיליסיורט לשנה במקומות מסוימים עד יותר מ-100 מיליסיורט לשנה במקומות אחרים. בחלקים מן העיר רמסר שבצפון איראן המנה מקרינת הרקע מגיעה ל-260 מיליסיורט לשנה. אף על פי שאנשים גרים באזור זה דור אחרי דור, לא רואים בהם שום סימן לשינויים גנטיים לעומת עמיתיהם שגרים במקומות עם רמות קרינה נמוכות יותר. עובדה זאת מובילה למסקנה שרמות קרינה גבוהות אבל יציבות גורמות לפחות נזק בבני אדם מהתפרצויות פתאומיות של קרינה.
חלק מן המקורות האל-טבעיים גורמים נזק לגוף האדם על ידי קרינה ישירה; אחרים גורמים לזיהום רדיואקטיבי שנכנס לגוף ומקרין את הגוף מבפנים.
פרוצדורות רפואיות כגון רנטגן אבחנתי, רפואה גרעינית ורדיותרפיה הם המקורות העיקריים בהם הציבור נחשף לקרינה מייננת. המקורות העיקריות בשימוש ברפואה גרעינית הם:
Ir192 (אירידיום), Co60 (קובלט), Tc99 (טכנציום),
I131 (יוד), ו-Cs137 (צסיום).
היות שצוות בית החולים נזהר מאוד עם החומרים אלו, מעט מאוד מן החומר הזה נכנס לסביבה הציבורית. הציבור הרחב נחשף לקרינה ממוצרי צריכה כגון טבק (שכולל Po210) חומרי בניין, דלקים (גז ופחם) זכוכית למשקפיים, צגי טלוויזיות, שעונים עם טריטיום, מכונות שיקוף בנמלי תעופה, גלאי עשן, חומרי בניין בכביש, שפופרות אלקטרון, ומציתים למנורות פלואורסצנטיות.
ברמה נמוכה יותר, הציבור חשוף במידת מה לקרינה מכל אורך המסלול של תחנות כוח גרעיניות - מן החפירה של הדלק הגרעיני ועיבודו עד הטיפול בקורות הגרעיניות המשומשות. בדרך כלל, החשיפה שנובע ממקורות אלו כל כך נמוכה שהדוגלים בשימוש בתחנות כוח גרעיניות משווים את סכנתם לסיכון שנובע מלבישת מכנסיים לשתי דקות (החום הנוסף מגדיל בצורה קטנה מאוד את הסיכוי לגרימת מוטציה בתא). מצד שני, מתנגדי תחנות כוח גרעיניות מתבססים על מודל סרטן אחר (יותר קונסרבטיבי) וטוענים ששימוש בדלק גרעיני גורם עוד כמה מאות מקרים של סרטן בשנה.
בנשק גרעיני, קרני הגמא שנוצרים בפיצוץ הם הגורם העיקרי למקרי מוות. במרחק קרוב למרכז הפיצוץ, קצב החשיפה עשוי להיות יותר מ-300 גריי לשעה. לקנה מידה, מנה של כ-4 גריי (בערך פי 15,000 מהמנה השנתית הממוצעת) גורם למוות של יותר מ-50% מהאנשים שנחשפים לה שלא מקבלים טיפול רפואי.
אנשים שעשויים להיות חשופים לקרינה במהלך עבודתם מנטרים את כמות חשיפתם על ידי חיישנים קטנים, בגודל של כיס, עט או טבעת, שנקראים 'דוסימטרים' (dosimeters). התעשיות שבהן יש סכנת חשיפה לקרינה מייננת כוללות:
השפעות ביולוגיות של קרינה מייננת.
ברמות קרינה נמוכות, השפעת קרינה מייננת יכולה להיות כל כך מזערית עד שכמעט בלתי אפשרי לגלותה על ידי מחקרים אפידמיולוגיים. עוד מחסום שמקשה על הזיהוי של נזקי קרינה הוא מנגנוני הגוף שמתקנים נזקים אלו. ההשפעה הביולוגית של קרינה על תאים חיים יכולה להתרחש בכמה מסלולים, כולל:
קרינה מייננת עלולה להזיק מאחר שהיא גורמת ליינון ברקמות שנחשפות לקרינה. יינון זה עלול לפגוע במולקולות שעוברות יינון. נזק נוסף יכול להגרם כתוצאה מהרדיקלים החופשיים שנוצרים, שתוקפים תאים באזור. ההשפעה הכוללת היא שמולקולות ביולוגיות סובלות מהפרעה שמשפיעות על תפקודם. לרוב, הגוף יודע לתקן נזקים אלה בעצמו. לעיתים, כמות הנזק עולה על יכולת הגוף לתקנו, מה שעלול לגרום גם למוטציות בתאים בתהליך הרבייה.
שני מחקרים גדולים שניסו למדוד את השפעתן של מנות גבוהות של קרינה מייננת הם: מחקר על שורדי ההתקפה האטומית ביפן בשנת 1945 ומחקר על עובדי שירותי ההצלה שנכחו בתאונה באסון צ'רנוביל בשנת 1986. בתאונה זו, 134 עובדי המכון וכבאים נחשפו לרמות קרינה גבוהות של 700 עד 3,400 מיליסייורט (70,000-340,000 מילירם) וסבלו ממחלת קרינה חריפה. מתוכם, 28 אנשים מתו כתוצאה מהקרינה. נחקרו גם התוצאות של תאונה זו לטווח הארוך. נמצא קשר מובהק בין אסון צ'רנוביל למספר המוגדל של מקרי סרטן בלוטת התריס, בעיקר בילדים, שנכחו באזורים הנגועים - תוספת של בערך ;1,800 מקרים של סרטן.
בחלק מן המקרים הסרטן הוביל למותם של האנשים. ישנו ויכוח האם היו השפעות נוספות באזורים הנגועים.
ברמת הרקמה נצפו תופעות נוספות, מסובכות יותר. תופעות אלה כוללות:
הורמזיס.
על פי תיאורית ההורמזיס (hormesis), או הורמזיס קרינתי, חשיפה לרמת קרינה מייננת נמוכה (הקרובה לרמת הרקע הטבעית) עוזרת לתאים לחסן את עצמם מפני נזק אפשרי ל-DNA שלהם. נזק כזה יכול להיגרם מגורמים אחרים, כגון רדיקלים חופשיים או מנות גדולות של קרינה מייננת. על כן, חשיפה כזו מקטינה למעשה את הסיכון לחלות בסרטן.
לתאוריה זו מספר הסברים. על פי הנפוץ בהם, הקרינה החלשה מעודדת את המנגנונים הפנימיים הטבעיים של הגוף לתקן את הדנא שלו, על ידי יצירת רמות גבוהות מן הרגיל של חלבונים המתקנים את הדנא שניזוק. תופעת ההורמזיס נפוצה במקומות רבים בטבע, כאשר צריכת כמות קטנה של חומר מסוים (למשל תרופה) עשויה להביא לריפוי, ואילו צריכת כמות גדולה שלו עלולה לגרום לנזק.
עדות להורמזיס קרינתי היא קרינת השמש: חשיפה ארוכה לקרינת השמש עלולה לגרום לנזקים (החל בכוויות וכלה בסרטן), ואילו חוסר חשיפה לשמש עלול לגרום נזק (החל ממחסור בוויטמין D וכלה ברככת). עם זאת, מאחר שמדובר בהשפעה של רמות קרינה נמוכות מאוד, אין שום אפשרות מעשית למדוד את השפעתן לטווח הרחוק.
מאחר שקשה עד בלתי אפשרי להוכיח תאוריה זו, רוב הגופים בעולם, העוסקים בבטיחות קרינה, לא אימצו אותה.
ליניארי ללא ערך סף.