Source: http://docplayer.fi/17956595-Annoskakku-2004-suomalaisten-keskimaarai-nen-efektiivinen-annos.html
Timestamp: 2018-11-16 10:38:55+00:00
Document Index: 20065755

Matched Legal Cases: ['kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ']

ANNOSKAKKU SUOMALAISTEN KESKIMÄÄRÄI- NEN EFEKTIIVINEN ANNOS - PDF
ANNOSKAKKU SUOMALAISTEN KESKIMÄÄRÄI- NEN EFEKTIIVINEN ANNOS
Download "ANNOSKAKKU 2004 - SUOMALAISTEN KESKIMÄÄRÄI- NEN EFEKTIIVINEN ANNOS"
1 / SYYSKUU 2005 ANNOSKAKKU SUOMALAISTEN KESKIMÄÄRÄI- NEN EFEKTIIVINEN ANNOS M.Muikku, H.Arvela, H.Järvinen, H.Korpela, E.Kostiainen, I.Mäkeläinen, E.Vartiainen, K.Vesterbacka STUK SÄTEILYTURVAKESKUS STRÅLSÄKERHETSCENTRALEN RADIATION AND NUCLEAR SAFETY AUTHORITY Osoite/Address Laippatie 4, Helsinki Postiosoite / Postal address PL / P.O.Box 14, FIN Helsinki, FINLAND Puh./Tel Fax
2 Tässä raporttisarjassa esitetyt johtopäätökset ovat tekijöiden johtopäätöksiä, eivätkä ne välttämättä edusta Säteilyturvakeskuksen virallista kantaa. ISBN (nid.) ISBN x (pdf) ISSN Dark Oy, Vantaa, 2005 Myynti: STUK Säteilyturvakeskus PL14, Helsinki Puh. (09) Faksi (09)
3 MUIKKU Maarit, ARVELA Hannu, JÄRVINEN Hannu, KORPELA Helinä, KOSTIAINEN Eila, MÄKELAINEN Ilona, VARTIAINEN Eija, VESTERBACKA Kaj. Annoskakku Suomalaisten keskimääräinen efektiivinen annos. STUK- A211. Helsinki 2005, 63 s. Avainsanat Efektiivinen annos, väestö, ionisoiva säteily Tiivistelmä Suomalaiset altistuvat niin luonnollisista kuin keinotekoisista lähteistä peräisin olevalle ionisoivalle säteilylle. Tässä raportissa päivitetään tiedot suomalaisten vuosittain saamasta keskimääräisestä efektiivisestä annoksesta. Raportissa on myös selvitetty, miten efektiivinen annos on arvioitu sekä ilmoitettu eri tekijöiden aiheuttamien annosten vaihteluvälit. Vuonna 2004 suomalaisten saama keskimääräinen efektiivinen annos oli 3,7 millisievertiä (msv). Yli puolet tästä säteilyannoksesta, 2,0 msv on peräisin huoneilman radonista. Annosmääritys perustuu suomalaisten asuntojen keskimääräiseen radonpitoisuuteen, joka vuosina suoritetun otantatutkimuksen mukaan on 120 Bq/m 3. Korkeimmat huoneilman radonin yksittäiselle ihmiselle aiheuttamat annokset voivat nousta jopa muutamaan sataan millisievertiin vuodessa. Runsas neljännes suomalaisten vuotuisesta efektiivisestä annoksesta, 1,1 msv aiheutuu luonnon taustasäteilystä. Kehoon nielemällä tai hengittämällä joutuneet luonnolliset radioaktiiviset aineet aiheuttavat tästä 0,36 millisievertin annoksen. Ulkoisesta taustasäteilystä aiheutuva annos tulee maaperästä sekä rakennusmateriaaleista ja on keskimäärin 0,45 msv/a. Ulkoisen säteilyn annosnopeus sisällä asunnoissa selvitettiin asuntojen keskimääräisen radonpitoisuuden määrityksen yhteydessä Ulkoisen säteilyn annosnopeuden määritys ulkona perustuu vuosina suoritettuihin gammamittauksiin. Luonnon taustasäteilyyn kuuluu myös avaruudesta peräisin oleva kosminen säteily, josta suomalaiset saavat noin 0,33 msv:n annoksen vuodessa. Säteilyn lääketieteellinen käyttö aiheuttaa suurimman keinotekoisista lähteistä peräisin olevan annoksen. Isotooppitutkimuksista aiheutuva keskimääräinen annos suomalaista kohti oli 0,03 msv vuonna Uusi arvio perustuu Säteilyturvakeskuksen vuonna 2003 tekemään selvitykseen radiolääkkeiden käytöstä Suomessa. Röntgentutkimuksista suomalaisille vuosittain aiheutuva efektiivinen annos on viimeksi määritetty 1990-luvun puolivälissä. Tällöin keskimääräiseksi annokseksi saatiin noin 0,5 msv vuodessa. 3
4 Tshernobylin onnettomuutta seuranneesta laskeumasta aiheutuva keskimääräinen annos oli 0,02 msv vuonna 2004 eli alle prosentti suomalaisten vuosittain saamasta efektiivisestä annoksesta. Suurin osa sekä ulkoisen että sisäisen säteilyn annoksesta aiheutuu pitkäikäisestä radioaktiivisesta cesium-isotoopista 137 Cs. Noin neljäsosa vuotuisesta annoksesta aiheutuu ruuan mukana nautitusta 137 Cs:sta ja loput ulkoisesta säteilystä. Arvio ulkoisen säteilyn aiheuttamasta annoksesta perustuu vuosina ajoneuvoon sijoitetuilla jatkuvasti toimivilla Geiger-Mueller -mittarilla ja gammaspektrometrillä suoritettuihin mittauksiin. Sisäisen säteilyn aiheuttama annos arvioidaan sekä suorien ihmismittausten perusteella että elintarvikkeiden aktiivisuuspitoisuuksien avulla. Vuonna 2004 korkeimmat 137 Cs-määrät mitattiin paljon luonnontuotteita (järvikala, riista, metsämarjat, sienet) nauttivista keskisuomalaisista. 4
5 MUIKKU Maarit, ARVELA Hannu, JÄRVINEN Hannu, KORPELA Helinä, KOSTIAINEN Eila, MÄKELAINEN Ilona, VARTIAINEN Eija, VESTERBACKA Kaj. The mean effective dose for Finns - Review 2004 (abstract in English). STUK-A211. Helsinki 2005, 63 pp. Keywords effective dose, population, ionising radiation Abstract The Finnish population is exposed to ionising radiation from number of sources, both natural and man-made. In this report the updated mean annual effective dose for Finnish people is presented together with the methods used in the dose estimation. The minimum and maximum values of the doses from different sources of ionising radiation are also reported. In 2004, the mean effective dose for a Finn was 3.7 millisievert (msv). More than half of the dose, 2.0 msv, is from indoor radon exposure. The dose from indoor radon is estimated using the mean radon concentration in Finnish dwellings (120 Bq/m 3 ) determined in a random sampling study in Individual annual doses from radon may reach a few hundred millisieverts. Roughly one fourth of the annual effective dose, 1.1 msv, is caused by the natural background radiation. The internal dose from ingestion and inhalation of terrestrial radionuclides is 0.36 msv. The estimated annual effective dose due to external radiation from the ground and materials of construction is 0.45 msv. The dose rate inside Finnish dwellings was determined in , at the same time as the mean radon concentration The dose outdoors is based on the gamma-ray measurements done in Cosmic radiation also contributes to the natural background radiation which causes annually an effective dose of 0.33 msv in Finland. Medical uses of radiation account for the largest man-made contribution to the overall total. The estimated mean dose to a Finn from diagnostic nuclear medicine procedures was 0.03 msv in The new estimation is based on the study of the usage of diagnostic nuclear medicine in Finland done by the Radiation and Nuclear Safety Authority in The mean annual effective dose from medical x-rays has been determined the previous time in the middle of 1990s. The result of the review was 0.5 msv/a. 5
6 The mean annual dose from the Chernobyl fallout was estimated to be 0.02 msv in This is less than one percent of the total annual dose for a Finn. Most of both external and internal dose is due to the long-lived radionuclide 137 Cs. About one fourth of the dose is caused by ingested 137 Cs and the rest by external radiation. The annual dose from the external radiation was estimated using the results of the measurements done in with a Geiger-Mueller counter and gamma-spectrometer placed in a mobile vehicle. Internal dose was estimated using both the results of whole-body measurements and average radionuclide concentrations of foodstuffs. The highest 137 Cs contents were measured from the people who consume much foodstuff of wild origin (fresh water fish, game, forest berries, mushroom) in the central Finland. 6
7 Sisällysluettelo Tiivistelmä 3 Abstract 5 1 Johdanto 8 2 Luonnolliset säteilylähteet Sisäilman radon Ulkoinen taustasäteily Maaperän ja rakennusmateriaalien radioaktiiviset aineet Kosminen säteily Sisäinen säteilyaltistus Kalium Uraani- ja toriumsarjan nuklidit elintarvikkeissa Uraani- ja toriumsarjan nuklidit talousvedessä 26 3 Säteilyn lääketieteellinen käyttö Sosiaali- ja terveysministeriön asetus säteilyn lääketieteellisestä käytöstä Röntgentutkimukset Isotooppitutkimukset 33 4 Tshernobyl ja ydinasekokeet Ulkoisen säteilyn aiheuttama annos Sisäisen säteilyn aiheuttama annos Sisäisen säteilyn aiheuttama annos suorien ihmismittausten avulla Sisäisen säteilyn aiheuttama annos arvioituna ravinnon kautta 43 5 Johtopäätökset 46 LIITE 1 Annosmäärityksessä käytettävät suureet ja termit 50 LIITE 2 Sisäisen säteilyn aiheuttaman annoksen määritys 53 LIITE 3 Tshernobylin onnettomuudesta suomalaisille aiheutunut vuosittainen annos 58 LÄHDELUETTELO 59 7
8 1 Johdanto Ihminen altistuu elämänsä aikana sekä luonnollisista että keinotekoisista lähteistä peräisin olevalle ionisoivalle säteilylle. Tätä altistumista kuvataan efektiivisellä annoksella. Efektiivinen annos kuvaa ionisoivan säteilyn ihmisen terveydelle aiheuttamaa haittaa. Säteilyn haittavaikutukset voidaan jakaa kahteen ryhmään: deterministisiin ja stokastisiin. Deterministisiä vaikutuksia voi syntyä vakavissa säteilyonnettomuuksissa tai sädehoidon yhteydessä, ja ne ovat seurausta hyvin suuresta kerta-annoksesta. Deterministisiä vaikutuksia voivat olla mm. säteilysairaus, säteilypalovamma ja sikiövaurio. Stokastiset vaikutukset taas voivat aiheutua miten pienestä annoksesta tahansa. Annosta kertyy koko elämän ajan, ja vaikutuksen todennäköisyys kasvaa annoksen mukana. Parhaiten tunnetaan säteilyn aiheuttama syöpäriski. Tietomme riskin suuruudesta perustuvat epidemiologisiin tutkimuksiin, joista tärkein on Hiroshiman ja Nagasakin atomipommien räjäytyksessä eloonjääneiden seurantatutkimus. Näissä kaupungeissa pommien putoamisen aikana olleiden henkilöiden annokset on voitu arvioida sen perusteella, mikä oli heidän sijaintipaikkansa etäisyys pommin putoamispaikkaan. Joukossa on sekä suuren että suhteellisen pienen annoksen saaneita. Perinnölliset haitat tunnetaan paljon huonommin, mutta niidenkin aiheuttamille haitoille voidaan esittää yläarvio. Suomalaisten vuosittain saama keskimääräinen efektiivinen annos esitetään raportissa annoskakkuna ja se auttaa suhteuttamaan ionisoivan säteilyn terveyshaittoja muiden tekijöiden aiheuttamiin haittoihin. Efektiivinen annos on melko karkea mitta eikä sen perusteella voida arvioida yksittäisen henkilön riskiä, joka on tyypillisesti hyvin pieni. Suuren ihmisjoukon saamat annokset voidaan kuitenkin laskea yhteen, jolloin saadaan kyseisen väestön kollektiivinen annos. Sen avulla voidaan arvioida syöpään sairastuvien määrää. Se on laskennallinen suure eikä säteilystä aiheutuneita syöpätapauksia voida millään keinolla erottaa muista syöpätapauksista. Suurin osa suomalaisten vuosittain saamasta efektiivisestä annoksesta aiheutuu luonnollisista säteilylähteistä. Ne voidaan jakaa karkeasti neljään ryhmään: kosminen säteily, maaperän ja rakennusmateriaalien radionuklideista aiheutuva ulkoinen säteily, ihmisen sisään ruuan, juoman ja hengitysilman mukana joutuneet radionuklidit sekä sisäilman radon. Näistä kahta ensimmäistä voidaan pitää luonnon taustasäteilynä. Kosmisesta säteilystä ja maaperän radionuklideista saatuun annokseen ei juuri voi vaikuttaa. Sisätiloissa ja talousvedessä esiintyvien luonnon radionuklidien aiheuttamaan annokseen sen sijaan voidaan vaikuttaa. Radon aiheuttaa ylivoimaisesti suurimman luon- 8
9 nollisen säteilyaltistuksen niin Suomessa kuin yleensä maailmassa. Ihmisen toiminnoissa syntyviä tai käytettäviä radioaktiivisia aineita kutsutaan keinotekoisiksi radioaktiivisiksi aineiksi riippumatta siitä, ovatko ne alun perin olleet luonnon radionuklideja vai ydinreaktion tai muun toiminnan avulla syntyneitä. Keinotekoisia radioaktiivisia aineita on vapautunut ympäristöön ja pieniä määriä niitä vapautuu edelleenkin. Suomalaisten kannalta keinotekoisista säteilyn lähteistä - säteilyn lääketieteellinen käyttö pois lukien - eniten säteilyaltistusta ovat aiheuttaneet ydinasekokeet sekä vuonna 1986 tapahtunut Tshernobylin onnettomuus. Radioaktiivisia aineita ja ionisoivaa säteilyä käytetään hyväksi lääketieteessä sekä diagnostisissa tutkimuksissa että sädehoidoissa. Tutkimuksissa käytetään röntgensäteilyä sekä sisäisesti annettavia radioaktiivisia aineita. Käytettäessä säteilyä lääketieteessä ihminen altistetaan säteilylle, koska hänen katsotaan hyötyvän siitä terveydellisesti. Tähän raporttiin on koottu tietoa suomalaisten vuosittain saamaan efektiiviseen annokseen vaikuttavista tekijöistä. Raportissa on myös selvitetty, miten efektiivinen annos on arvioitu sekä ilmoitettu eri tekijöiden aiheuttamien annosten vaihteluvälit. 9
10 2 Luonnolliset säteilylähteet 2.1 Sisäilman radon Huoneilman radonista aiheutuvan annoksen määritys perustuu vuosina suoritettuun yksinkertaiseen väestöotantaan pohjautuvaan tutkimukseen (Arvela et al. 1993, Arvela 2002). Tutkimuksessa oli mukana 3074 asuntoa, joista 2071 oli pientaloja (rivi- ja omakotitalot) ja 903 kerrostaloja. Radonpitoisuus vuoden aikana selvitettiin kahdella puolen vuoden mittauksella. Puolen vuoden mittausaikaa käytettiin toisaalta tarvittavien mittausten määrän pienentämiseksi ja toisaalta, jotta saatiin tietoa myös lämmityskauden ja kesäajan radonpitoisuuksien vaihtelusta. Mittaukset suoritettiin STUKin alfajälkimenetelmään perustuvaa radonmittauspurkkia käyttäen. Suomessa on noin asuntoa, joista on pientaloja (erillispientaloja ja rivitaloasuntoja ) ja kerrostaloasuntoa (vuoden 2003 tilastojen mukaan). Vaikka kerrostaloasuntojen määrä on 44% kaikista asunnoista, väestöstä asuu kerrostaloissa vain noin kolmannes. Tilanne ei ole oleellisesti muuttunut otannan suoritusajankohdan jälkeen. Tulostenkäsittelyssä kesä- ja talvimittauksista laskettiin kunkin asunnon radonpitoisuuden vuosikeskiarvo painottamalla mittausaikojen pituudella. Läänikohtaisia ja valtakunnallisia tuloksia laskettaessa tuloksia painotettiin kerrostaloissa ja pientaloissa asuvan väestön määrillä. Tällöin saatiin korjattua kerrostaloasukkaiden huomattavasti alhaisemman osallistumisaktiivisuuden vaikutus. Kaikkien pientaloissa tehtyjen mittausten keskiarvo oli 145 Bq/m 3 ja kerrostaloissa tehtyjen 82 Bq/m 3. Huoneilman radonpitoisuuden asukaskohtaiseksi keskiarvoksi saatiin 120 Bq/m 3. Keskeiset tulokset on esitetty taulukoissa 1-3. Tulosten perusteella 5 %:ssa pientaloista radonpitoisuus ylitti suosituksen 400 Bq/m 3. Kuva 1 esittää radonin aiheuttaman annoksen jakaumaa pien- ja kerrostaloisissa asuvalle väestölle. Taulukko 4 esittää radonpitoisuuden otantatutkimuksen antamia radonpitoisuuden keskiarvoja eri lääneissä (vanha läänijako). Kuva 2 esittää radonpitoisuuden keskiarvoja Suomen kunnissa. Aineisto ei ole täysin edustava ja yliarvioi kuntakeskiarvoa siellä, missä mittaukset ovat keskittyneet korkeimman radonpitoisuuden alueille. 10
11 Kuva 1. Sisäilman radonin aiheuttaman annoksen jakauma pien- ja kerrostaloissa asuvalle väestölle 11
12 Kuva 2. Radonpitoisuuden keskiarvo Suomen kunnissa, Säteilyturvakeskuksen radontietokanta 12
13 Taulukko 1. Asuntojen sisäilman radonpitoisuuden otantatutkimus. Radonpitoisuus asunnoissa. Asuntotyyppi Radonpitoisuus Bq/m 3 Radonpitoisuutta vastaava vuosiannos msv Pientalot min - max ,2-89 ka 145 2,5 Kerrostalot min - max ,2-113 ka 82 1,4 Kaikki asunnot 120 2,0 Taulukko 2. Asuntojen sisäilman radonpitoisuuden otantatutkimus. Radonpitoisuuden enimmäisarvon ylitykset. Asuntotyyppi Enimmäisarvon 200 Bq/m 3 ylitykset, % Enimmäisarvon 400 Bq/m 3 ylitykset, % Enimmäisarvon 800 Bq/m 3 ylitykset, % Pientalot 17,9 5,0 1,4 Kerrostalot 1,6 0,8 0,3 Kaikki asunnot 12,3 3,6 1,0 13
14 Taulukko 3. Sisäilman radonin sekä sisällä ja ulkona saatavan gammasäteilyn aiheuttama säteilyannos. Annosrajojen 0,5, 1 ja 10 msv ylittävän väestönosa prosentteina. Säteilylähde ja väestöryhmä Annos msv Ylittävän väestönosan osuus % Keskiarvo min max 0,5 msv 1,0 msv 10 msv Sisäilman radon - kerrostalot - pientalot - kaikki 1,3 2,5 2,0 0,2 0,2 0, ) <0,5 3 2 Gammasäteily, luonnon lähteet - kerrostalot - pientalot - kaikki 0,58 0,37 0,45 0,29 0,17 0,17 1,0 0,83 1, , Tshernobyl gamma 1994, koko väestö 0,025 0,001 0, ) Talvimittaus Bq/m 3, arvioitu vuosikeskiarvo Bq/m 3. 14
15 Taulukko 4. Sisäilman radonpitoisuus pien- ja kerrostaloasunnoissa Suomen lääneissä (1993). Lääni (vanha läänijako) Pientalot Radon ka Kerrostalot Radon ka Bq/m 3 Bq/m 3 Ahvenanmaa Uusimaa Länsi Uusimaa Itä + Kymi Länsi Turku Kymi Itä Häme Mikkeli Keski-Suomi Kuopio Pohjois-Karjala Vaasa Oulu Lappi Koko maa
16 Arvioitaessa sisäilman radonin suomalaisille vuosittain aiheuttamaa efektiivistä annosta käytettiin raportissa ICRP-65 olevaa kerrointa 3,88 msv/wlm (WLM=working level month) (ICRP 65, 1993). Kansainvälisen säteilysuojelutoimikunnan, ICRP:n (International Commission on Radiological Protection) käyttämä annoskerroin perustuu epidemiologisiin tutkimuksiin, joiden antamaa riskiä on käytetty hyväksi annosta arvioitaessa. Asunnon huoneilman radonpitoisuuden ja WLM-yksikön välinen yhteys on 6, WLM per (Bqhm -3 ). Tasapainosuhteen on oletettu olevan 0,4. Kotona oleskelun ajaksi oletettiin 7000 h/vuosi.tällöin keskimääräiseksi vuosittaiseksi efektiiviseksi annokseksi saatiin 3, 88 / , /( 3 ) 7000 / = 2, 0 / msv WLM Bq m WML Bqhm h a msv a (1) Taulukot 1 ja 3 esittävät eri asuntotyypeissä saatavaa annosta sekä annokset 0,5, 1 ja 10 msv ylittävän väestömäärän osuutta. Otantatutkimuksen aineiston perusteella suurin annos oli 113 msv. Suomen radonkartastossa (Voutilainen et al. 1997) ilmoitettujen pientalojen radonpitoisuuksien perusteella maksimiannokseksi saadaan 350 msv/a. Kyseessä on harjulla sijaitsevassa asunnossa talvella mitattu pitoisuus Bq/m 3. Kohteessa arvioitu vuosikeskiarvo on Bq/m 3. Uusi otantatutkimus toteutetaan vuosina , jonka jälkeen uusi annosarvio on saatavilla. 2.2 Ulkoinen taustasäteily Ihmiseen kohdistuu jatkuvasti ionisoivaa ulkoista säteilyä, jonka lähteinä ovat maaperässä ja rakennusmateriaaleissa olevat radioaktiiviset aineet tai säteilyä, joka on peräisin avaruudesta. Ulkoisen säteilyn kannalta ympäristössä esiintyvät luonnollista alkuperää olevat radionuklidit voidaan jakaa kahteen ryhmään: 1. Maaperän alkuperäiset eli primordiaaliset radionuklidit. Niiden puoliintumisaika on niin pitkä, että ne sekä niiden radioaktiiviset tytärnuklidit ovat edelleen havaittavissa. 2. Kosmisen säteilyn kautta syntyvät radionuklidit. Nämä eivät vaikuta merkittävästi ulkoiseen säteilyyn maan pinnalla (ks. luku Kosminen säteily) Maaperän ja rakennusmateriaalien radioaktiiviset aineet Tärkeimmät luonnon ulkoisen gammasäteilyn lähteet ovat alkuperäisnuklidit 40 K (kalium), 232 Th (torium) ja 238 U (uraani), joita esiintyy kaikissa maalajeissa. Näiden kolmen nuklidin puoliintumisajat ovat miljardeja vuosia, minkä vuoksi 16
17 niitä on vielä jäljellä näinkin kauan maapallon syntymisen jälkeen. Uraani ja torium hajoavat monen vaiheen kautta stabiileiksi alkuaineiksi. Niillä on useita gammasäteilyä lähettäviä tytärnuklideja, joista merkittävimpiä ovat 238 U-sarjan lyhytikäiset nuklidit 214 Bi ja 214 Pb. Luonnon taustasäteily voi vaihdella paikallisesti melkoisesti, mutta vaihtelua esiintyy myös ajallisesti. Selvästi havaittava vuodenaikaisvaihtelu on pääosin seurausta maanpintaa talvisin peittävän veden, lumen ja jään maaperästä tulevaa säteilyä vaimentavasta vaikutuksesta (Kuva 3). Ulkoisen säteilyn voimakkuuteen vaikuttaa myös vähäisessä määrin radonin hajoamistuotteiden aktiivisuuspitoisuuden vaihtelu maaperässä ja ilmassa. Sateet voivat aiheuttaa voimakkaan muutoksen ulkoisen säteilyn annosnopeuteen, sillä sade huuhtoo radonin hajoamistuotteita maan pinnalle. Sateen aiheuttamat lyhytaikaiset vaihtelut ovat suuruudeltaan alle 0,1 msv/h. µsv/h 0,30 Annosnopeus Kotkassa ,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 tammi 05 marras 04 syys 04 heinä 04 touko 04 maalis 04 tammi 04 marras 03 syys 03 heinä 03 touko 03 maalis 03 joulu 02 loka 02 elo 02 kesä 02 huhti 02 helmi 02 joulu 01 Kuva 3. Annosnopeuden vaihtelua Kotkan säteilymittausasemalla 17
18 Taustasäteily sisällä Huoneilman radonista aiheutuvan vuosittaisen annoksen määrityksen yhteydessä selvitettiin myös ulkoisen säteilyn annosnopeus 350 asunnossa (Arvela et al. 1995). Tutkimukseen osallistuneet asunnot poimittiin satunnaisesti radontutkimukseen osallistuneiden asuntojen joukosta. Puoli vuotta kestäneet mittaukset suoritettiin TLD-dosimetrien avulla. TLD-dosimetri oli kiinnitetty radonmittauspurkkiin, joka sijaitsi olo- tai makuuhuoneessa. Keskeiset tulokset on esitetty taulukossa 5. Pientaloissa ja kerrostaloissa ulkoisen säteilyn annosnopeuden keskiarvot olivat 58 ja 101 ngy/h. Keskimääräiseksi annosnopeudeksi suomalaisessa asunnossa saatiin 73 ngy/h. Arvoista on jo vähennetty kosmisen säteilyn osuus, 32 ngy/h. Lisäksi arvoista on vähennetty Tshernobylin onnettomuudesta peräisin olevan laskeuman aiheuttama annosnopeus, joka vaihteli välillä 0,1-19 ngy/h keskiarvon ollessa 3 ngy/h. Vähennystä suoritettaessa huomioitiin erityyppisten rakennusten suojausvaikutus. Kuva 4. Ulkoisen säteilyn annosnopeuden jakauma pien- ja kerrostaloasunnoissa 18
19 Taulukko 5. Ulkoisen gammasäteilyn kartoitus asunnoissa ja ulkona Oleskelupaikka Sisällä Annosnopeus pientaloissa Annosnopeus kerrostaloissa Annosnopeuden havaintoväli, ngy/h Annosnopeuden keskiarvo ngy/h Kaikki asunnot (väestöpainotettu) Ulkona Annosnopeuden keskiarvo kunnissa Annosnopeus (1993) lääneissä (väestöpainotettu) Laskettaessa ulkoisen taustasäteilyn aiheuttamaa vuosittaista efektiivistä annosta käytettiin annosmuuntokerrointa 0,7 Sv/Gy (UNSCEAR 1993). Jos oletetaan ihmisten viettävän 80% ajastaan sisällä ja 20% ulkona, saadaan keskimääräiseksi vuosittaiseksi sisätiloissa saatavaksi efektiiviseksi annokseksi 73 ngy / h 8760h 0, 8 0, 7 Sv / Gy = 0, 36mSv (2) Vanhan läänijaon mukaiset keskiarvot on esitetty taulukossa 6. Taustasäteily ulkona Ulkoisen säteilyn annosnopeuden määritys ulkona perustuu vuosina suoritettuihin gammamittauksiin (Lemmelä 1984) sekä tulosten myöhempään analysointiin (Arvela et al. 1995). Mittaukset suoritettiin ajoneuvoon sijoitetulla jatkuvasti toimivalla ionisaatiokammiolla. Tutkimus tehtiin yhteensä km matkalla. Annosnopeudet koko maan alueella on määritetty 410 mittausosuuden perusteella. Koordinaateiksi on valittu näiden tieosuuksien keskipisteet. Maantiekartoituksessa näin saadut mittauspisteet jakautuvat epäsäännöllisesti. Koko maan kattavalle alueelle annosnopeustasot laskettiin interpoloimalla säteilytasot ruudukolle, jossa yksi ruutu oli kooltaan 8x8 km. Näistä ruudukon arvoista saatiin Suomen 458 kunnan (vuonna 1993) keskimääräiset ulkoiset annosnopeudet sekä väestömäärällä painotetut annosnopeudet lääneittäin. Läänikohtaiset arvot vaihtelivat välillä 54-98nGy/h koko maan keskiarvon ollessa 71 ngy/h. Mittaukset on suoritettu ennen Tshernobylin onnettomuutta vuonna
20 Ulkona oleskelun aikana saatava taustasäteilyn aiheuttama vuosittainen efektiivinen annos saadaan määritettyä samoin kuin yllä. Kun ihmisen oletetaan oleskelevan ulkona 20% ajasta, vuosittainen efektiivinen annos on 71 ngy / h 8760h 0, 2 0, 7 Sv / Gy = 0, 09mSv (3) Kun huomioidaan sekä ulkona että sisätiloissa oleskelu, ulkoisen taustasäteilyn aiheuttamaksi vuosittaiseksi keskimääräiseksi efektiiviseksi annokseksi saadaan 0,36mSv + 0,09mSv = 0,45mSv (4) 20
21 Taulukko 6. Ulkoisen gammasäteilyn aiheuttama annosnopeus sisätiloissa ja ulkona Suomen lääneissä (vanha läänijako) sekä Tshernobyl-laskeuman aiheuttama annosnopeus ulkona Läänit (vanha läänijako) Sisällä, pientalo Ulkona Ulkona Tshernobylin onnettomuus, gammasäteily 1991 ngy/h Oleskeluajoilla painotettu annos Oleskeluajoilla painotettu annos ngy/h ngy/h ngy/h Pientalot Kerrostalot msv msv Ahvenanmaa ,1 0,45 0,66 1) Uusimaa, ,8 0,47 0,63 länsi Uusimaa, itä ,4 0,45 0,87 + Kymen länsi Turku-Pori ,0 0,38 0,55 Kymen itä ,8 0,44 0,62 Häme ,5 0,42 0,59 Mikkeli ,8 0,34 0,45 Keski-Suomi ,7 0,32 0,50 Kuopio ,5 0,29 0,36 Sisällä, kerrostalo Pohjois ,5 0,31 0,45 Karjala Vaasa ,0 0,30 0,51 Oulu ,8 0,29 0,45 Lappi ,2 0,38 0,46 1) Ahvenanmaan arvot sisällä on saatu skaalamalla annosnopeudesta ulkona (pientalo: 0,84 85nGy/h, kerrostalo: 1,33 85nGy/h) (Arvela 1995). 21
22 2.2.2 Kosminen säteily Maan magneettikenttä ja ilmakehä suojaavat maapallon elollisia olentoja avaruudesta tulevalta hiukkassäteilyltä. Siitä huolimatta ihmiset altistuvat kosmiselle säteilylle niin maanpinnalla kuin lentokoneissakin. Altistuksen aiheuttaa kosmisen säteilyn ilmakehässä tuottama sekundäärisäteily. Ihmiset saavat kosmisesta säteilystä maailmassa keskimäärin 0,38 millisievertin (msv) suuruisen efektiivisen annoksen vuodessa (UNSCEAR 2000, taulukko 2, sivu 13). Annokseen vaikuttavat auringon aktiivisuus ja asuinpaikan sijainti (lähinnä leveyspiiri ja korkeus) sekä asuinrakennuksista saatava suoja. Suomi sijaitsee 60. ja 70. leveyspiirin välissä ja suurimman osan väestöä voidaan katsoa asuvan likimain merenpinnan tasolla. Ihmiset viettävät 80 % ajastaan sisällä, minkä vuoksi vuosiannosta laskettaessa on otettava huomioon myös asuinrakennusten rakenteiden säteilyä vaimentava vaikutus. Vaikutus huomioidaan sisällä vietetyn ajan ja ns. suojauskertoimen avulla. Keskimääräinen suojauskerroin on 0,8 (UNSCEAR 2000) eli asuntojen rakenteet vaimentavat kosmisen säteilyn annosnopeuden sisätiloissa keskimäärin 80 prosenttiin ulkona mitatusta kosmisen säteilyn annosnopeudesta. Kosmisesta säteilystä aiheutuvaa ulkoista säteilyaltistusta arvioitaessa on erikseen huomioitava harvaan ionisoivien varauksisten hiukkasten ja fotonien ja toisaalta tiheään ionisoivan neutronisäteilyn osuus. Kosmisen säteilyn harvaan ionisoivasta komponentista aiheutuva efektiivisen annoksen nopeus leveyspiirillä 60º-70º on 32 nsv/h (UNSCEAR 2000, taulukko 1, sivu 113). Kun rakennuksen suojauskerroin on 0,8 ja sisätiloissa vietetyn ajan osuus 80 % ja ulkona vietetyn ajan osuus 20 %, voidaan laskea harvaan ionisoivan komponentin aiheuttama efektiivinen annos vuodessa: 32 nsv/h 8760 h/a 0,8 0,8 = 0,179 msv/a sisätiloissa (5) 32 nsv/h 8760 h/a 0,2 = 0,056 msv/a ulkona (6) Kosmisen säteilyn tiheään ionisoivasta komponentista (neutronisäteily) efektiivisen annoksen nopeus leveyspiirillä 60º-70º on 10,9 nsv/h (UNSCEAR 2000, taulukko 1, sivu 113). Kun rakennuksen suojauskerroin on 0,8 ja sisätiloissa vietetyn ajan osuus 80 % ja ulkona vietetyn ajan osuus 20 %, voidaan laskea neutronien aiheuttama efektiivinen annos vuodessa: 10,9 nsv/h 8760 h/a 0,8 0,8 = 0,061 msv/a sisätiloissa (7) 10,9 nsv/h 8760 h/a 0,2 = 0,019 msv/a ulkona (8) 22
23 Sekundäärisäteilyn lisäksi kosmisen säteilyn kokemat vuorovaikutukset ilmakehässä saavat aikaan kosmogeenisia radionuklideja, kuten esimerkiksi hiili-14. Ihmiselle näistä radionuklideista aiheutuu hyvin vähän säteilyaltistusta, noin 0,012 msv vuodessa (UNSCEAR 2000). Harvaan ionisoivien varauksisten hiukkasten ja fotonien, tiheään ionisoivan neutronisäteilyn sekä kosmogeenisten radionuklidien aiheuttama keskimääräinen efektiivinen annos vuodessa on: (0, , , , ,012) msv/a = 0,327 msv/a (9) Näin laskettuna suomalaiset saavat kosmisesta säteilystä keskimäärin 0,33 msv:n suuruisen efektiivisen annoksen vuodessa. Lentäminen Matkustajakoneet lentävät noin kymmenen kilometrin korkeudessa, missä kosmisen säteilyn annosnopeus on monikymmenkertainen maanpinnan tasoon nähden. Useimmat lentomatkustajat altistuvat kosmiselle säteilylle vain satunnaisesti ja lyhyitä aikoja kerrallaan, jolloin esimerkiksi vuositasolla lisäys tavanomaiseen säteilyaltistukseen on vähäistä. Sen sijaan lentohenkilöstön altistusajat ovat pidempiä, jopa 800 tuntia vuodessa. Kosmisesta säteilystä lennon aikana saatu annos riippuu lentoajasta, -korkeudesta ja -reitistä sekä kääntäen verrannollisesti auringon aktiivisuudesta. Lentokoneen rakenteet eivät juurikaan vaimenna kosmista säteilyä. Mitä korkeammalla lennetään, sitä suurempi on kosmisen säteilyn annosekvivalenttinopeus. Yhdeksän kilometrin korkeudessa se on 3-4 msv/h ja 12 km korkeudessa jo kaksinkertainen (6-8 msv/h). Annosekvivalenttinopeus kasvaa noin 15 prosenttia jokaista 600 metrin nousua kohden 50º suuremmilla leveysasteilla. Lennettäessä päiväntasaajalta kohti napa-alueita annosekvivalenttinopeus kasvaa leveysasteille asti pysyen tämän jälkeen suhteellisen vakiona. Napa-alueilla tiheään ionisoivan protoni- ja neutronisäteilyn annosekvivalenttinopeus on 3 5-kertainen päiväntasaajaan nähden. Harvaan ionisoivien varauksellisten hiukkasten ja fotonien annosekvivalenttinopeus on noin kaksinkertainen napa alueilla päiväntasaajaan nähden. 23
24 Taulukko 7. (EC Radiation Protection 88, 1997): Lennon aikana saatu efektiivinen annos eräillä lentoreiteillä auringonpilkkuminimin aikana. Efektiivinen annos on laskettu ohjelmallisesti. Lentoreitti Lennon kesto (min) Efektiivinen annos (µsv) Helsinki Frankfurt Tukholma Wien 140 8,2 Tukholma Tokio Bryssel Singapore Amsterdam Vancouver Auringonpurkaus voi lyhytaikaisesti nostaa annosnopeutta lentokoneessa. Purkausten aiheuttama lisäys kosmisen säteilyn annosekvivalenttinopeuteen on pitkällä aikavälillä arvioitu olevan noin 3 % 12 kilometrin ja 7 % 18 kilometrin korkeudessa. Suomalaisille lentomatkustajille aiheutuvaa vuotuista keskimääräistä säteilyaltistusta ei ole arvioitu. 2.3 Sisäinen säteilyaltistus Suomalaiset saavat elimistöönsä luonnon radioaktiivisia aineita ruuan, juomaveden ja hengitysilman kautta. Luonnon radioaktiivisuudesta kehossa aiheutuva keskimääräinen efektiivinen vuosiannos maailmassa on 0,31 msv, josta 0,17 msv tulee 40 K:stä ja 0,14 msv 238 U ja 232 Th -sarjoista (UNSCEAR 2000). Suomessa käytetään yleisesti talousvetenä pohjavettä, joka sisältää pintavettä enemmän luonnon radionuklideja. Siksi talousveden osuus on syytä tutkia erikseen suomalaisten säteilykuormaa arvioidessa. Näiden arvioiden taustaa on selvitetty tarkemmin seuraavissa kappaleissa. 24
25 2.3.1 Kalium-40 Aikuisissa (ikä 15) kaliumia on noin 0,18% painosta, josta radioaktiivisen isotoopin 40 K osuus on 1, Isotoopin 40 K ominaisaktiivisuus on 2, Bq/ kg ja annoskerroin 3μSv/a per Bq/kg. Noin 70-kiloisessa ihmisessä 40 K:tä on 14,7 mg ja se aiheuttaa vuodessa noin 0,165 msv sisäisen säteilyn annoksen. Lapsissa (ikä < 15) kaliumia on enemmän, noin 0,2% painosta ja siitä aiheutuu noin 0,185 msv annos (UNSCEAR 2000). Kaliumin saanti on tasapainossa sen erittymisen kanssa, joten ravinnon tai juomaveden kaliumpitoisuudella ei ole vaikutusta annokseen Uraani- ja toriumsarjan nuklidit elintarvikkeissa Suomessa elintarvikkeiden luonnonnuklidipitoisuuksista on olemassa vähemmän tietoa kuin talousveden radionuklideista. Vuonna 2003 tehdyssä pro gradu - tutkielmassa arvioitiin suomalaisten nauttimia luonnonnuklidimääriä hyödyntämällä UNSCEARin ilmoittamia keskimääräisiä pitoisuuksia elintarvikkeissa sekä suomalaisten omia kulutustilastoja (Myllymaa 2003). Kansallisten pitoisuusarvioiden saamiseksi STUK on äskettäin käynnistänyt uuden tutkimuksen. Oman erityisryhmän Suomessa muodostavat Lapin poronhoitajat, jotka saavat poronlihan ja sisäelinten mukana huomattavasti enemmän radonin tytärnuklideja 210 Po ja 210 Pb kuin keskimääräinen suomalainen. Poronhoitajien keskimääräisestä ruokavaliosta laskien 210 Po:n päiväsaanto oli tutkimuksen Kauranen ja Miettinen (1969) mukaan luokkaa 2,5 Bq ja 210 Pb:n 0,32 Bq. Polonium-210:n saanto on yli kymmenkertainen verrattuna UNSCEAR 2000:n ilmoittamaan keskimääräiseen saantoon. UNSCEAR 2000:n mukaan 210 Po:a ja 210 Pb:ä saadaan normaalista ruokavaliosta keskimäärin 0,160 ja 0,082 Bq päivässä. Taulukoissa 8 ja 9 on esitetty nielemällä ja hengittämällä saaduista uraani- ja toriumsarjojen nuklideista maailmassa keskimäärin aiheutuva efektiivinen annos. 25
26 Taulukko 8. Nielemällä saaduista uraani- ja toriumsarjojen nuklideista eri ikäryhmille aiheutuva efektiivinen annos (UNSCEAR 2000) Ikäryhmä Vuotuinen annos, msv Pikkulapsi 0,26 Lapsi 0,20 Aikuinen 0,11 Ikäpainotettu keskiarvo 0,14 Taulukko 9. Hengittämällä saaduista uraani- ja toriumsarjojen nuklideista eri ikäryhmille aiheutuva efektiivinen annos (UNSCEAR 2000) Ikäryhmä Vuotuinen annos, msv Pikkulapsi 0,0050 Lapsi 0,0060 Aikuinen 0,0058 Ikäpainotettu keskiarvo 0, Uraani- ja toriumsarjan nuklidit talousvedessä Talousvedessä on aina luonnon radioaktiivisia aineita. Ne ovat peräisin maa- ja kallioperän mineraaleista, joista ne liukenevat pinta- ja pohjaveteen. Pohjavesi on paljon pitempään kosketuksissa maa- ja kallioperän kanssa kuin pintavesi, ja siten pohjaveden mineraali- ja myös radionuklidipitoisuudet ovat huomattavasti suurempia kuin pintaveden. Kallioperän pohjavedessä pitoisuudet ovat vielä paljon suurempia kuin maaperän pohjavedessä. Vesilaitosten jakamasta vedestä noin 60 % on maaperän pohjavettä tai tekopohjavettä ja lähes kaikki muu on pintavettä. Vesilaitokset käyttävät vain harvoin kallioporakaivovettä vesilähteenään, ja silloin on useimmiten kyse pienistä laitoksista. Osa radionuklideista myös poistuu vesilaitoksilla normaalin vedenkäsittelyn yhteydessä (Hämäläinen et al. 2004). Porakaivojen vedessä radionuklidien pitoisuudet ovatkin moninkertaisia verrattuna rengas- tai lähdekaivojen veteen. Suomessa porakaivoveden radionuklidien aktiivisuuspitoisuudet ovat kansainvälisesti verrattuna suuria. Eniten annosta aiheutuu uraanisarjan nuklideista 222 Rn (radon), 210 Po (polonium), 210 Pb (lyijy), 226 Ra (radium) ja uraanin isotoopeista 234 U ja 238 U. Toriumsarjan nuklideista ainoastaan 228 Ra on otettava huomioon annosta arvioitaessa. Sen pitoisuuksia on mitattu Suomessa kuitenkin melko vähän. Tässä on oletettu 26
27 228 Ra-pitoisuuden olevan sama kuin 226 Ra:n pitoisuus. Tämä pitää paikkansa vain keskimäärin; pienillä 226 Ra-pitoisuuksilla 228 Ra-pitoisuus on yleensä suurempi ja suurilla 226 Ra-pitoisuuksilla pienempi kuin 226 Ra-pitoisuus. Toriumin isotopit ovat hyvin niukkaliukoisia, ja niiden aiheuttama annos on pieni edellä mainittuihin nuklideihin verrattuna. Kaasumainen radon ( 222 Rn) aiheuttaa sisäisen säteilyannoksen sekä ruuan ja juoman mukana nautittuna että hengitysilman kautta. Muut veden radionuklidit aiheuttavat säteilyannoksen vain ravinnon ja juomaveden kautta. Talousveden sisältämä radon vapautuu helposti vedenkäytön yhteydessä huoneilmaan, erityisesti vettä kuumennettaessa. Talousvedestä vapautuneen radonin aiheuttamaa annosta ei kuitenkaan ole huomioitu taulukoissa 11 ja 12, vaan se on mukana sisäilman radonin annoksessa. 27
28 Taulukko 10. Luonnon radionuklidien pitoisuudet talousvedessä ja eri vesilähteitä käyttävien osuus väestössä (Vesterbacka et al.2004, Mäkeläinen et al. 2001). 228 Ra:n pitoisuus on arvioitu samaksi kuin 226 Ra:n pitoisuus. Keskiarvopitoisuus on saatu painottamalla käyttäjämäärillä. Radionuklidien pitoisuudet pora- rengas- vesilai- keskiarvo Bq/l kaivot kaivot. tokset 222 Rn , U 0,35 0,02 0,02 0, U 0,26 0,015 0,015 0, Ra 0,05 0,016 0,003 0, Ra 0,05 0,016 0,003 0, Po 0,048 0,007 0,003 0, Pb 0,04 0,013 0,003 0,01 Osuus käyttäjistä %: 4 % 6 % 90 % 100 % Taulukko 11. Sisäisesti nautitun juomaveden luonnonnuklidien annosmuuntokertoimet (Sv/Bq) eri-ikäisille henkilöille (National Reseach Council 1999, Basic Safety Standard 1996). Nuklidi Ikä 1 v 1-2 v 2-7 v 7-12 v v >17 v 222 Rn * 4,0E-08 2,3E-08 1,0E-08 5,9E-09 4,2E-09 3,5E U 3,7E-07 1,3E-07 8,8E-08 7,4E-08 7,4E-08 4,9E U 3,4E-07 1,2E-07 8,0E-08 6,8E-08 6,7E-08 4,5E Ra 4,7E-06 9,6E-07 6,2E-07 8,0E-07 1,5E-06 2,8E Ra 3,0E-05 5,7E-06 3,4E-06 3,9E-06 5,3E-06 6,9E Po 2,6E-05 8,8E-06 4,4E-06 2,6E-06 1,6E-06 1,2E Pb 8,4E-06 3,6E-06 2,2E-06 1,9E-06 1,9E-06 6,9E-07 28
29 Taulukko 12. Eri-ikäisten suomalaisten talousvedestä ruuan ja juoman kautta saama efektiivinen vuosiannos. Pitoisuudet taulukosta 10 ja muuntokertoimet taulukosta 11. Radonin osalta oletetaan, että kaikki juovat 0,5 l kuumentamatonta vettä päivässä. Muiden nuklidien osalta on oletettu, että alle 7-vuotiaat juovat päivittäin 0,8 l ja muut 2,2 l. Keskimääräinen talousvedestä saatava annos msv/a Ikä 1-2 v 2-7 v 7-12 v v >17 v Ikäpainotettu arvio 1 v 222 Rn 3,3E-01 1,9E-01 8,1E-02 4,8E-02 3,4E-02 2,8E-02 3,9E U 3,5E-03 1,2E-03 8,3E-04 1,9E-03 1,9E-03 1,3E-03 1,4E U 2,4E-03 8,5E-04 5,7E-04 1,3E-03 1,3E-03 8,7E-04 9,3E Ra 7,6E-03 1,5E-03 1,0E-03 3,5E-03 6,6E-03 1,2E-03 1,8E Ra 4,8E-02 9,2E-03 5,5E-03 1,7E-02 2,3E-02 3,1E-03 6,0E Po 3,7E-02 1,3E-02 6,3E-03 1,0E-02 6,3E-03 4,7E-03 5,8E Pb 1,2E-02 5,2E-03 3,2E-03 7,6E-03 7,6E-03 2,7E-03 3,5E-03 Pitkäikäiset 1,1E-01 3,1E-02 1,7E-02 4,2E-02 4,7E-02 1,4E-02 1,9E-02 nuklidit yhteensä Kokonaisannos 4,4E-01 2,2E-01 9,9E-02 9,0E-02 8,1E-02 4,2E-02 5,8E-02 Pitkäikäisten nuklidien osuus 1) 25 % 14 % 18 % 47 % 58 % 33 % 33 % 1) muut kuin 222 Rn Ikä vaikuttaa voimakkaasti annosmuuntokertoimien arvoihin. Lasten pienempi vedenkulutus ja lapsuusvuosien suhteellisen pieni osuus ihmisen elinkaaresta kuitenkin aiheuttavat, että ikäpainotettu annosarvio on vain noin % suurempi kuin aikuisen annos. Radium käyttäytyy hieman toisin: Luuhakuisena sen annosmuuntokerroin on kasvuvaiheessa olevilla 7-17-vuotiailla suurempi kuin 2-7-vuotiailla, ja ikäpainotettu annos on 80 % suurempi kuin aikuisten annos. Suomalaisten talousvedestä saamat annokset vaihtelevat vesilähteen mukaan. Kaikille aikuisille käyttäjille keskiarvo on 0,042 msv vuodessa. Porakaivonkäyttäjien keskimääräinen vuosiannos on 0,400 msv, rengaskaivon käyttäjän 0,050 msv ja vesilaitosveden käyttäjän 0,020 msv. Pelkkää pintavettä jakavan vesilaitoksen käyttäjän annos on vielä paljon pienempi. Suurin arvioitu porakaivonkäyttäjän vuotuinen efektiivinen annos on ollut 70 msv. Porakaivoveden pitoisuudessa on alueellista vaihtelua. Yksittäisiä korkeita pitoisuuksia voi silti esiintyä lähes joka puolella Suomessa (Kuva 5). 29
30 Porakaivot Radon, keskiarvo (Bq/l) alle yli Ei mittauksia Kuva 5. Porakaivojen radonpitoisuuden keskiarvot Suomessa. 30
31 UNSCEAR 2000:n arvio maailman keskiarvolle juomaveden pitkäikäisistä radioaktiivisista aineista on noin 7 μsv vuodessa (aikuiset). UNSCEAR käyttää vuosikulutukselle arvoa 500 l, kun taas suomalaisissa töissä on käytetty arvoa 803 l. Tämä huomioon ottaen UNSCEARin arvio on vähän yli puolet suomalaisten vastaavaan kulutukseen normeerattuun arvoon 12 μsv verrattuna, mutta se on suurempi kuin vesilaitosvettä käyttäville laskettu vastaava luku 5 μsv. Suomalaisten suuremmat annokset johtuvat pohjaveden ja erityisesti kallioporakaivoveden suurista luonnonnuklidipitoisuuksista. Vaikka porakaivoa käyttävien osuus väestöstä on vain 4 %, on heidän osuutensa vedestä aiheutuvasta kollektiivisesta annoksesta noin puolet. Suomessa radon aiheuttaa yli puolet vedestä saatavasta annoksesta. On arvioitu, että rengaskaivojen veden käyttäjille noin 60 % ja porakaivojen veden käyttäjille noin 75 % annoksesta aiheutuu radonista (Vesterbacka et al. 2004). (Jos 228 Ra otetaan huomioon, luvut olisivat 54 % ja 68 %.) Maailmanlaajuisesti juomaveden radonista aiheutuva annos on pieni verrattuna suomalaisten saamaan annokseen 0,039 msv. UNSCEAR 2000 arvioi juomaveden radonista aiheutuvan vuotuisen annoksen olevan 0,002 msv (ikäpainotettu arvo). UNSCEAR 2000 ilmoittaa uraani- ja toriumsarjojen aiheuttavan maailmassa keskimäärin sisäisen annoksen 0,140 msv vuodessa. Kun talousveden pitkäikäisten aineiden ikäpainotettu osuus on 0,009 msv, jää elintarvikkeiden osuudeksi maailman keskiarvosta 0,131 msv. Jos elintarvikkeiden aiheuttamana annoksena käytetään UNSCEARin arvoja, on suomalaisten uraani- ja toriumsarjojen nuklideista saama vuotuinen sisäinen annos elintarvikkeista saatavan annoksen 0,131 msv ja talousvesiannoksen 0,058 msv summa eli 0,189 msv. 31
32 3 Säteilyn lääketieteellinen käyttö 3.1 Sosiaali ja terveysministeriön asetus säteilyn lääketieteellisestä käytöstä Säteilyn lääketieteellisestä käytöstä annetun sosiaali- ja terveysministeriön asetuksen (423/2000) 17 :ssä säädetään, että röntgentutkimuksista aiheutuvia säteilyannoksia tulee säännöllisesti mitata tai arvioida laskennallisesti. Isotooppitutkimuksissa tulee potilaalle annettava aktiivisuus mitata aktiivisuusmittarilla. Säteilylle altistavia toimenpiteitä koskevien tietojen tallentamisesta säädetään asetuksen 43.ssä. Tutkimusmääristä ja säteilyannoksista tulee tehdä erikseen annettavien ohjeiden mukaan yhteenvedot, joiden perusteella laaditaan valtakunnalliset arviot säteilyn lääketieteellisestä käytöstä aiheutuneista säteilyaltistuksista ja niiden kehittymisestä. Nämä ovat toiminnan harjoittajille säädettyjä velvollisuuksia, jotka tulevat takaamaan potilaan säteilyaltistuksen systemaattisen seurannan. STUKin tehtäväksi asetuksessa on säädetty valtakunnallisten arvioiden kokoaminen ja julkaiseminen. 3.2 Röntgentutkimukset Röntgentutkimuksista potilaalle aiheutuva efektiivinen annos voidaan laskea potilasannosmittauksista saatujen elinkohtaisten annosten (ekvivalenttiannosten) perusteella käyttäen ICRP:n julkaisemia kudosten ja elinten painotuskertoimia (Liite 1). Röntgentutkimuksista suomalaisille vuosittain aiheutuva efektiivinen annos on viimeksi määritetty 1990-luvun puolivälissä (Rannikko et al. 1997). Tällöin käytettiin vuoden 1996 tutkimusmääriä, mutta annosmäärityksissä otettiin huomioon vuosien aikana kerätyt tiedot. Röntgentutkimuksissa suoraan mitattavat pinta-annos (ESD) ja annoksen ja pinta-alan tulo (DAP) sekä laskennallisesti saatavat elinkohtainen annos ja efektiivinen annos määritettiin 1539 potilaalle, jotka osallistuivat 50 erilaiseen röntgentutkimukseen. Elinkohtaisten annosten laskennassa käytettiin kaupallista ohjelmaa ODS-60. Näiden tulosten perusteella röntgentutkimuksista suomalaisille aiheutunut kollektiivinen annos on 2374 mansv, josta saadaan suomalaisen vuosittaiseksi efektiiviseksi annokseksi 0,5 msv. Röntgentutkimusten lukumäärät on viimeksi selvitetty vuonna 2000 (Hakanen 2002). Selvityksen mukaan Suomessa tehdään vuosittain hieman alle 4,1 miljoonaa röntgentutkimusta. Tutkimusten määrä väestömäärään nähden on huomattavasti korkeampi kuin esimerkiksi Ruotsissa tai Englannissa, mutta 32
33 samaa tasoa kuin keskimäärin terveydenhuollon tason I maissa (UNSCEARjärjestön 4-tasoisen luokituksen mukaan maat, joissa on vähintään yksi lääkäri tuhatta asukasta kohden) (Hakanen et al. 2003). Käyttäen aikaisemman selvityksen tietoja potilaille aiheutuvista annoksista, tästä voidaan laskea röntgentutkimusten kohderyhmän keskimääräiseksi vuosittaiseksi annokseksi noin 0,6 msv/potilas. Säteilyturvakeskuksessa käynnissä olevassa projektin (nk. TUTKAprojektin) tavoitteena on luoda järjestelmä, jolla röntgentutkimuksien lukumäärät ja potilaan säteilyaltistustiedot voidaan systemaattisesti kerätä STUKiin perustettavaan ja ylläpidettävään röntgentutkimusten rekisteriin. Projektin ensimmäisenä vaiheena toteutettiin em. vuoden 2000 tutkimusmäärätietojen keräys. Vuonna 2004 julkaistiin toiminnanharjoittajille tarkoitettu opas röntgentutkimuksista potilaalle aiheutuvan säteilyaltistuksen määrittämiseksi (STUK tiedottaa 1/2004). Perustettavan röntgentutkimusrekisterin avulla voidaan jatkossa säännöllisesti päivittää röntgentutkimuksista väestölle ja kohderyhmälle aiheutuneet efektiiviset annokset. 3.3 Isotooppitutkimukset STUK on tehnyt selvityksiä isotooppitutkimuksista ja hoidoista Suomessa vuodesta 1975 lähtien aluksi harvemmin ja vuodesta 1994 lähtien kolmen vuoden välein. Viimeisin selvitys on tehty vuoden 2003 isotooppitutkimuksista ja -hoidoista. Selvityksen tulokset on julkaistu raportissa STUK-B-STO 58 (Korpela 2005). Selvityksen tarkoituksena on isotooppitutkimuksista aiheutuvan kollektiivisen efektiivisen annoksen, isotooppitutkimusten ja -hoitojen lukumäärien ja eri tutkimuksissa ja hoidoissa käytettävien keskimääräisten aktiivisuuksien määrittäminen. Vuonna 2003 pyydettiin erikseen tiedot aikuisten ja lasten (alle 16-vuotiaiden) tutkimuksista ja hoidoista sekä terveille vapaaehtoisille että potilaille tehdyistä tieteellisistä tutkimuksista ja hoidoista. Vuonna 2003 isotooppitutkimusten määrä oli Näistä noin 3000 oli lapsille tehtyjä tutkimuksia. Isotooppitutkimusten lukumäärä tuhatta asukasta kohti oli 8,6 vuonna Vuonna 2003 isotooppitutkimuksia tehtiin käyttäen radionuklideja 11 C, 14 C, 15 O, 18 F, 51 Cr, 57 Co, 67 Ga, 75 Se, 99m Tc, 111 In, 123 I, 131 I ja 201 T1. Isotooppitutkimuksista 85 % tehtiin 99m Tc:llä ja 94 % tutkimuksista tehtiin radionuklideilla 99m Tc, 201 T1, 131 I, 123 I ja 18 F. Isotooppitutkimuksista aiheutuva sisäinen annos on laskettu käyttäen ICRP: n radioaktiivisille lääkevalmisteille valmiiksi laskemia annosmuuntokertoimia (msv/mbq). Kertoimet on julkaistu ICRP:n julkaisussa 80 ja sen myöhemmin julkaistuissa liitteissä (addendum). Niille radioaktiivisille lääkevalmisteille, joille 33
34 ICRP:n julkaisuissa ei ole annettu kerrointa, on käytetty radioaktiivisen lääkevalmisteen tuoteselosteessa annettua tai kirjallisuudesta saatua kerrointa. Vuoden 2003 selvityksen perusteella laskettu kollektiivinen efektiivinen annos on aikuisille tehdyistä isotooppitutkimuksista aiheutunut kollektiivinen efektiinen annos. Lapsille isotooppitutkimuksessa annettava aktiivisuus riippuu lapsen painosta. Lisäksi lapselle aiheutuva efektiivinen annos riippuu lapsen iästä. Edellä mainituista syistä lapsille tehdyistä isotooppitutkimuksista aiheutunutta kollektiivista efektiivistä annosta ei voitu laskea selvityksessä saatujen tietojen perusteella. Isotooppitutkimuksiin tulevien potilaiden tiedetään olevan melko iäkkäitä. Saksalaisten vuonna 2003 tekemän arvion perusteella Saksassa isotooppitutkimuksiin tulevista potilaista 60 % on yli 60-vuotiaita. Vuonna 2003 isotooppitutkimuksista aiheutunut kollektiivinen efektiivinen annos oli 168 mansv ja tästä aiheutunut keskimääräinen efektiivinen annos kansalaista kohti 0,03 msv. Keskimääräinen annos isotooppitutkimusta kohti oli 3,7 msv. Kuvassa 6 on esitetty isotooppitutkimuksista aiheutunut kollektiivinen efektiivinen annos ja kuvassa 7 keskimääräinen efektiivinen annos isotooppitutkimusta kohti vuosina 1975, 1982, 1994, 1997, 2000 ja Kollektiivinen efektiivinen annos (mansv) Kuva 6. Isotooppitutkimuksista aiheutunut kollektiivinen efektiivinen annos vuosina
35 Keskimääräinen efektiivinen annos (msv) tutkimusta kohti ,8 5,1 4,2 4,0 3,8 3, Kuva 7. Keskimääräinen efektiivinen annos isotooppitutkimusta kohti vuosina
36 4 Tshernobyl ja ydinasekokeet Ilmakehässä on tehty kaikkiaan 512 ydinräjäytystä useilla eri koepaikoilla. Valtaosa näistä kokeista tehtiin vuosina Viimeiset ydinasekokeet tehtiin vuonna Osa syntyneistä radioaktiivisista aineista kohosi räjähdyksen voimasta ilmakehän ylempiin kerroksiin, josta se vähitellen vuosien kuluessa laskeutui maahan. Eniten laskeumaa tuli 1960-luvun alkupuolella ilmakehässä tehtyjen räjäytysten jälkeen. Säteilyannosten kannalta laskeuman radioaktiivisista aineista tärkeimmät ovat 137 Cs ja 90 Sr. Niiden esiintymistä maaperässä, elintarvikkeissa ja ihmisissä on seurattu 1960-luvun alkupuolelta lähtien. Vuonna 1986 huhtikuun lopussa tapahtuneen Tshernobylin onnettomuuden seurauksena ympäristöön päässeitä radioaktiivisia aineita kulkeutui kaikkialle Eurooppaan. Vaurioituneesta reaktorista vapautuneita radioaktiivisia aineita kulkeutui tuulen mukana parissa päivässä Suomeen, joten radioaktiivisia aineita sisältävässä pilvessä oli myös lyhytikäisiä nuklideja. Ilmassa oli mm. jodin ( 131 I, 132 I, 133 I), telluurin ( 129m Te, 132 Te), cesiumin ( 134 Cs, 136 Cs) ja ruteniumin ( 103 Ru, 106 Ru) isotooppeja. Koska radioaktiivinen pilvi oli Suomen yllä vain lyhyen ajan, ihmiset saivat hengitysilmasta kehoonsa hyvin pieniä määriä radionuklideja ja siten myös hengitysilmassa olleista radionuklideista aiheutunut säteilyannos jäi pieneksi. Samasta syystä myös ulkoisen säteilyn annos jäi pieneksi. Lyhytikäiset radioaktiiviset aineet ovat jo hävinneet luonnosta, mutta pitkäikäisiä radioaktiiviset aineita, kuten 137 Cs ja 90 Sr, on yhä ympäristössä. Tshernobylin laskeumassa oli kuitenkin erittäin vähän 90 Sr:ää, joten sen aiheuttama annos jäi pieneksi. Radioaktiivisten aineiden esiintymistä maaperässä, elintarvikkeissa ja ihmisissä on seurattu onnettomuudesta lähtien. 4.1 Ulkoisen säteilyn aiheuttama annos Tshernobylin onnettomuudesta peräisin oleva laskeuma nosti ulkoisen säteilyn annosnopeutta ennen kaikkea Etelä-Suomessa. Vuosien mittausten (Arvela et al. 1990) perusteella Tshernobyl-laskeuman aiheuttama annosnopeuden lisäys Suomen kunnissa vaihteli välillä 2,5-188 ngy/h. Mittaukset suoritettiin ajoneuvoon sijoitetuilla jatkuvasti toimivilla Geiger-Mueller -mittarilla ja gammaspektrometrillä. Tutkimus tehtiin yhteensä km matkalla, joista km matkalla myös gammaspektrometri oli käytössä. Näiden mittausten perusteella saatiin annosnopeuden lisäksi tietoa laskeuman sisältämien radioaktiivisten aineiden, kuten 137 Cs, 95 Zr ja 103 Ru, jakautumisesta Suomessa. Lokakuussa 1986 määritettiin 137 Cs:n aktiivisuuskatteen ja annos- 36
37 nopeuden väliseksi suhteeksi 290 kbqm -2 /msvh -1 (syvyysjakauma a/r=0,4 cm 2 g -1 ). Vuotta myöhemmin suhde oli 410 kbqm -2 /msvh -1. Vuonna 1991 arvioitiin uudelleen Tshernobyl-laskeuman aiheuttamaa annosnopeutta käyttäen annosnopeuskerrointa, joka vastaa 137 Cs:n relaksaatiosyvyyttä 10 gcm -2 (Beck, 1980). Nuklidien 134 Cs ja 137 Cs aktiivisuuksien suhteena käytettiin arvoa 0,112 ( ). Näin laskettu ulkoisen annosnopeuden lisäys Tshernobyl-laskeuman takia Suomen kunnissa vaihteli välillä 1-61 ngy/h koko maan keskiarvon ollessa 12,2 ngy/h (Taulukko 6). Kun ihmisen oletettiin oleskelevan ulkona 20% ajasta, saatiin Tshernobylin onnettomuudesta peräisin oleva laskeuman aiheuttamaksi annokseksi vuonna , 2 ngy / h 8760h 0, 2 0, 7 Sv / Gy = 0, 015mSv (10) Minimi: 1 ngy / h 8760h 0, 2 0, 7 Sv / Gy = 0, 001mSv Maksimi: 61 ngy / h 8760h 0, 2 0, 7 Sv / Gy = 0, 075mSv Rakennuksien sisällä Tshernobyl-laskeuman aiheuttama annosnopeuden nousu on vähäisempää rakennusten suojaavan vaikutuksen takia. Suojauskertoimia on arvioitu ruotsalaisten tutkimusten perusteella (Arvela et al. 1995). Pientaloissa rakennuksen suojaustekijä on arvion mukaan 37%. Suojaustekijä kertoo, että annosnopeuden lisäys sisällä on 37% ulkona vallitsevasta lisäyksestä. Kerrostaloissa suojavaikutus on suurempi nousun ollessa vain 4%. Koko väestölle rakennustyypeillä painotettu suojaustekijä on 26%. Edellä kuvatun sisällä suoritetun annosnopeuskartoituksen kohteissa Tshernobylin sisätiloissa aiheuttaman annosnopeuden vaihteluväli oli 0,1-19 ngy/h vuonna 1991 ja keskimäärin annosnopeus oli 3 ngy/h. Tshernobylin onnettomuudesta peräisin oleva laskeuman aiheuttamaksi annokseksi sisätiloissa saatiin 3,0 ngy / h 8760h 0,8 0,7 Sv / Gy = 0,015mSv (11) Minimi: 0,1 ngy / h 8760h 0, 8 0, 7 Sv / Gy = 0, 0005mSv Maksimi: 19 ngy / h 8760h 0, 8 0, 7 Sv / Gy = 0, 093mSv Kun huomioidaan oleskelu sekä ulkona että sisätiloissa, Tshernobylin onnettomuudesta peräisin oleva laskeuman aiheuttamaksi vuosittaiseksi ulkoisen säteilyn annokseksi vuonna 1991 saatiin 0,015 msv + 0,015 msv = 0,030 msv. (12) 37
ULKOINEN SÄTEILY. Juhani Lahtinen, Hannu Arvela, Roy Pöllänen, Mikael Moring
8 ULKOINEN SÄTEILY Juhani Lahtinen, Hannu Arvela, Roy Pöllänen, Mikael Moring SISÄLLYSLUETTELO 8.1 Hiukkaskertymänopeus annoslaskennan perusta... 302 8.2 Lisäyskerroin... 304 8.3 Säteilylähteiden geometriat