รังสีในชีวิตประจำวัน

รังสีในชีวิตประจำวัน

คนเราได้รับจากธรรมชาติตลอดเวลา ทั้งรังสีที่เกิดจากพื้นโลกและรังสีที่มาจากนอกโลก รังสีที่มาจากนอกโลกที่เราได้รับ เรียกว่า รังสีคอสมิก (cosmic rays)

เราได้รับรังสีที่มนุษย์ผลิตขึ้นเช่นกัน เช่น รังสีเอกซ์ ซึ่งเป็นรังสีที่ใช้ในการวินิจฉัยโรค และใช้ในการรักษาโรคมะเร็ง ฝุ่นกัมมันตรังสี (fallout) จากการทดลองระเบิดนิวเคลียร์ รวมทั้งวัสดุกัมมันตรังสีปริมาณเล็กน้อยที่เล็ดรอดออกสู่สิ่งแวดล้อม จากโรงไฟฟ้าถ่านหิน และโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ก็เป็นต้นกำเนิดรังสีที่คนเราได้รับเช่นกัน

กัมมันตภาพรังสี (radioactivity) เป็นคำที่ใช้เรียกการแตกตัว (disintegration) ของอะตอม คุณสมบัติของอะตอม แสดงด้วยจำนวนโปรตอนในนิวเคลียส ธาตุในธรรมชาติบางชนิดไม่เสถียร ทำให้นิวเคลียสมีการแตกตัว หรือสลายตัว (decay) ซึ่งเป็นการปลดปล่อยพลังงานออกมาในรูปของรังสี ปรากฏการณ์นี้ เรียกว่า กัมมันตภาพรังสี และเรียกนิวเคลียสของอะตอมที่มีกัมมันตภาพรังสีว่า นิวไคลด์ (nuclei) กัมมันตรังสี การสลายตัวของกัมมันตภาพรังสี แสดงด้วยหน่วยที่เรียกว่า เบคเคอเรล (becquerels) หนึ่งเบคเคอเรล เท่ากับการปลดปล่อยรังสีออกมาหนึ่งครั้งต่อวินาที

นิวไคลด์กัมมันตรังสี (radionuclide) มีการสลายตัวด้วยอัตราจำเพาะที่มีค่าคงที่ โดยไม่มีผลกระทบเกิดจากปัจจัยภายนอก เช่น อุณหภูมิ หรือความดัน ช่วงเวลาที่นิวไคลด์กัมมันตรังสีสลายตัวลดลงเหลือครึ่งหนึ่ง เรียกว่า ครึ่งชีวิต (half-life) ซึ่งจะแตกต่างกันในธาตุที่มีกัมมันตรังสีแต่ละชนิด โดยมีค่าตั้งแต่เศษเสี้ยวของวินาที ไปจนถึงเป็นพันล้านปี ตัวอย่างเช่น ไอโอดีน-131 (I-131) มีครึ่งชีวิต 8 วัน ขณะที่ยูเรเนียม-238 (U-238) ซึ่งปัจจุบัน มีปริมาณเล็กน้อยในโลก มีครึ่งชีวิต 4.5 พันล้านปี โปแตสเซียม-40 (K-40) ซึ่งเป็นแหล่งกัมมันตภาพรังสีหลักในร่างกายเรา มีครึ่งชีวิต 1.42 พันล้านปี

คำว่า รังสี (radiation) เป็นคำกว้างๆ โดยรวมถึงแสงและคลื่นวิทยุด้วย แต่ในบทความนี้ จะหมายถึงเฉพาะ รังสีที่ทำให้เกิดการไอออไนซ์ (ionizing) ซึ่งหมายถึงการที่รังสีเคลื่อนที่ผ่านเข้าไปในวัตถุ แล้วทำให้เกิดประจุไฟฟ้าหรือไอออน ในเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิต ไอออนที่เกิดจากรังสี สามารถทำให้เกิดผลกระทบต่อกระบวนการทางชีววิทยาได้

รังสีมีหลายชนิด แต่ละชนิดมีคุณสมบัติที่แตกต่างกัน รังสีที่ทำให้เกิดการไอออไนซ์ โดยทั่วไปจะหมายถึง

• รังสีอัลฟา (alpha radiation) ประกอบด้วยอนุภาคมีประจุและมีมวลมาก ปลดปล่อยออกมาจากอะตอมของธาตุหนักบางชนิด เช่น ยูเรเนียม และเรเดียม รังสีอัลฟาสามารถหยุดยั้งได้ด้วยแผ่นกระดาษ หรือเนื้อเยื่อบางๆ ที่ผิวหนังชั้นนอกของเรา แต่ถ้าวัสดุที่ให้รังสีอัลฟาเข้าไปภายในร่างกายของเรา อาจจะโดยการหายใจ การกินหรือการดื่ม สามารถที่จะเกิดปฏิกิริยาโดยตรงกับเนื้อเยื่อภายใน และอาจทำให้เกิดความเสียหายกับเซลล์ได้
• รังสีบีต้า (beta radiation) มีคุณสมบัติเช่นเดียวกับอิเล็กตรอน สามารถผ่านเข้าไปในวัตถุได้มากกว่าอนุภาคอัลฟา และสามารถผ่านตัวกลางที่เป็นน้ำได้ประมาณ 1-2 เซนติเมตร โดยทั่วไปแผ่นอลูมิเนียมความหนาไม่กี่มิลลิเมตรก็สามารถหยุดรังสีบีต้าได้
• รังสีแกมมา (gamma rays) เป็นคลื่นแม่เหล้กไฟฟ้าเช่นเดียวกับรังสีเอกซ์ แสง และคลื่นวิทยุ รังสีแกมมาสามารถเคลื่อนที่ผ่านร่างกายคนไปได้ แต่หยุดได้ด้วยผนังคอนกรีตหรือตะกั่วหนาๆ โดยขึ้นกับพลังงานของรังสี
• รังสีนิวตรอน (neutrons) เป็นอนุภาคไม่มีประจุ และไม่ทำให้เกิดการไอออไนซ์โดยตรง แต่สามารถทำปฏิกิริยากับอะตอมของวัตถุ แล้วทำให้เกิดรังสีอัลฟา รังสีบีต้า รังสีแกมมา หรือรังสีเอกซ์ ซึ่งทำให้เกิดการไอออไนซ์ได้ รังสีนิวตรอนสามารถผ่านวัตถุได้ดี แต่จะหยุดลงได้ด้วยคอนกรีตหนา น้ำ หรือพาราฟิน (paraffin)

เราไม่สามารถมองเห็นหรือสัมผัสได้กับรังสี แต่สามารถตรวจจับ หรือวัดปริมาณได้ด้วยเครื่องมือวัดรังสี

เรารู้สึกร้อนเมื่อได้รับแสงแดด เนื่องจากร่างกายของเราดูดกลืนรังสีอินฟราเรดจากแสงแดด แต่รังสีอินฟราเรดไม่ทำให้เกิดการไอออไนซ์ในเนื้อเยื่อของร่างกาย แต่รังสีที่ทำให้เกิดการไอออไนซ์ สามารถทำให้เซลล์ตาย หรือทำให้เกิดความเสียหายต่อการทำหน้าที่ปกติของเซลล์ ปริมาณรังสีเพียงเล็กน้อย ก็สามารถทำให้เกิดผลกระทบทางชีววิทยาได้ โดยที่เราอาจจะยังไม่รู้สึก ต่างจากรังสีอินฟราเรดที่ทำให้เกิดความร้อน

ผลทางชีววิทยาของรังสีที่ทำให้เกิดการไอออไนซ์จะแตกต่างกัน ขึ้นกับชนิดและพลังงานของรังสี ความเสี่ยงในการทำให้เกิดอันตรายทางชีววิทยา วัดได้ด้วยปริมาณของรังสีที่เนื้อเยื่อได้รับ หน่วยที่ใช้วัดปริมาณรังสีที่ดูดกลืนไว้ เรียกว่า ซีเวอร์ต (sievert : Sv) เนื่องจากปริมาณรังสีหนึ่งซีเวอร์ตเป็นหน่วยใหญ่ โดยทั่วไปจึงพบว่า มีการใช้หน่วยเป็น มิลลิซีเวอร์ต (millisievert : mSv) หรือ ไมโครซีเวอร์ต (microsievert : mSv) ซึ่งมีค่าเป็น หนึ่งในพัน หรือหนึ่งในล้านซีเวอร์ต ตัวอย่างเช่น การเอกซเรย์หน้าอกทำให้ได้รับรังสีประมาณ 0.2 mSv

ปริมาณรังสีโดยเฉลี่ย ที่เราได้รับจากธรรมชาติอยุ่ที่ประมาณ 2.4 mSv ต่อปี ซึ่งจะแตกต่างกันไปตามพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ได้เป็นร้อยเปอร์เซ็นต์ ในอาคารบ้านเรือนอาจจะมีธาตุกัมมันตรังสีในอากาศ ได้แก่ เรดอน (radon : Rn-222) ) โทรอน (thoron : Rn-220) และไอโซโทปรังสีอื่นที่เกิดจากการสลายตัวของเรเดียม (radium : Ra-226) และทอเรียม (thorium) ซึ่งมีอยู่ในหิน วัสดุก่อสร้าง และในดิน แหล่งกำเนิดรังสีใหญ่ที่สุดในธรรมชาติ มาจากธาตุยูเรเนียมและทอเรียม ซึ่งมีอยู่ในดินทุกแห่งทั่วโลก

ปริมาณรังสีคอสมิกที่คนเราได้รับ ส่วนใหญ่จะขึ้นกับพื้นที่หรือระดับความสูง (altitude) และต่างกันเล็กน้อยตามแนวเส้นรุ้ง (latitude) คนที่เดินทางด้วยเครื่องบิน จึงมีโอกาสที่จะได้รับรังสีคอสมิกมากขึ้น

เราได้รับรังสีที่ทำให้เกิดการไอออไนซ์จากธรรมชาติได้ 2 ทาง:

• เราถูกล้อมรอบด้วยธาตุกัมมันตรังสีที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติในดิน และหิน และได้รับรังสีคอสมิกจากอวกาศ ที่เข้ามายังบรรยากาศของโลก
• เราได้รับรังสีจากธาตุกัมมันตรังสีภายในร่างกายของเราเอง ซึ่งเรานำเข้าไปในร่างกายโดยการกินอาหาร การดื่มน้ำและการสูดลมหายใจ ทำให้เรามีธาตุกัมมันตรังสีอยู่ภายในร่างกาย เช่น โปแตสเซียม-40 (K-40) คาร์บอน-14 (C-14) และเรเดียม-226 (Ra-226) ในกล้ามเนื่อ ในเลือด หรือกระดูก

การป้องกันรังสี (Radiation Protection)

เป็นที่ทราบกันมานานแล้วว่า การได้รับรังสีที่ทำให้เกิดการไอออไนซ์ในปริมาณสูง สามารถทำให้เกิดความเสียหายต่อเนื้อเยื่อของคนเรา เป็นเวลาหลายปี ที่นักวิทยาศาสตร์ได้ให้ความสนใจมากขึ้น เกี่ยวกับผลกระทบเมื่อได้รับรังสีปริมาณสูง ได้มีการจัดตั้งคณะผู้เชี่ยวชาญหลายคณะในทันที เพื่อพิจารณาการควบคุมการได้รับรังสี ในปี 1928 ได้มีการจัดตั้งคณะผู้เชี่ยวชาญอิสระ ในรูปขององค์กรเอกชน (non-governmental body) ชื่อ the International X-ray and Radium Protection Committee ซึ่งต่อมาได้เปลี่ยนชื่อเป็น the International Commission on Radiological Protection (ICRP) ซึ่งมีวัตถุประสงค์ในการกำหนดหลักการพื้นฐาน และจัดทำข้อเสนอแนะ เกี่ยวกับการป้องกันรังสี

หลักการและข้อเสนอเหล่านี้ที่จัดทำขึ้น ได้ใช้เป็นพื้นฐานสำหรับการออกระเบียบของรัฐในการควบคุม การได้รับรังสีของเจ้าหน้าที่ด้านรังสีและประชาชนทั่วไป มีความร่วมมือระหว่างประเทศโดยทบวงการพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ (International Atomic Energy Agency : IAEA) ในการกำหนดมาตรฐานความปลอดภัยในการป้องกันรังสี (Basic Safety Standards for Radiation Protection) โดยจัดพิมพ์ร่วมกับองค์การอนามัยโลก (World Health Organization : WHO), International Labour Organization (ILO), และ the OECD Nuclear Energy Agency (NEA) มาตรฐานเหล่านี้ได้นำไปใช้ทั่วโลก เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยและการป้องกันรังสี ต่อเจ้าหน้าที่ด้านรังสีและประชาชนทั่วไป

ในปี 1955 สหประชาชาติได้มีการจัดตั้ง the UN Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation (UNSCEAR) เป็นหน่วยงานระหว่างรัฐบาล (intergovernmental) ทำหน้าที่รวบรวม ศึกษาและเผยแพร่ข้อมูล เกี่ยวกับระดับของรังสีที่ทำให้เกิดการไอออไนซ์ และกัมมันตภาพรังสีในสิ่งแวดล้อม ทั้งรังสีที่มีอยู่ตามธรรมชาติและที่มนุษญ์ผลิตขึ้น รวมทั้งผลของรังสีต่อผู้คนและต่อสิ่งแวดล้อม

การป้องกันรังสีนั้นใช้หลักการเดียวกันทั่วโลก โดย ICRP ได้กำหนดให้การได้รับรังสีที่สูงกว่าระดับของรังสีในธรรมชาติ จะต้องรักษาให้อยู่ในระดับต่ำที่สุดเท่าที่ทำได้ (as low as reasonably achievable) และต่ำกว่าขีดจำกัดของปริมาณรังสีที่แต่ละคนจะรับได้ (individual dose limits) ซึ่งขีดจำกัดปริมาณรังสีที่จะรับได้ของเจ้าหน้าที่ด้านรังสีเฉลี่ยอยู่ที่ไม่เกิน 100 mSv ในรอบ 5 ปี ส่วนประชาชนทั่วไปไม่เกิน 5 mSv ต่อปี ขีดจำกัดของปริมาณรังสีที่รับได้นี้ มีการกำหนดขึ้นอย่างรอบคอบ โดยคิดว่าไม่มีปริมาณรังสีขีดเริ่ม (threshold dose) ที่ต่ำกว่านี้ที่จะทำให้เกิดผลกระทบจากรังสี หมายความว่า การได้รับรังสีที่สูงกว่านี้ จะทำให้เกิดผลต่อสุขภาพเพิ่มขึ้นในสัดส่วนเดียวกัน ส่วนความสัมพันธ์นี้ สำหรับการได้รับรังสีระดับต่ำ ยังไม่มีการกำหนด

มีหลายแห่งทั่วโลกที่มีระดับของรังสีในธรรมชาติสูง ทำให้ประชาชนทั่วไปในบริเวณนั้นได้รับรังสีในแต่ละปี (annual radiation dose) สูงกว่าขีดจำกัดการได้รับรังสีที่ ICRP กำหนดไว้สำหรับเจ้าหน้าที่ด้านรังสีหลายเท่า แต่จำนวนผู้คนที่ได้รับรังสีนั้น มีจำนวนน้อยเกินกว่าจะนำมาประเมินผลกระทบต่อสุขภาพที่เกิดขึ้นได้ แต่การที่ผลยังไม่เด่นชัด ก็ไม่ได้หมายความว่าจะไม่ต้องคำนึงถึงความเสี่ยงที่จะเกิดขึ้น

ICRP และ IAEA ได้กำหนดให้ปริมาณรังสีที่แต่ละคนได้รับ จะต้องอยู่ในระดับต่ำสุดเท่าที่จะทำได้ และจะต้องนำปริมาณรังสีที่คนกลุ่มเดียวกันนี้จะได้รับ จากต้นกำเนิดรังสีอื่นที่อาจจะได้รับในเวลาเดียวกัน มาพิจารณาร่วมกันด้วย โดยปริมาณรังสีทั้งหมดที่แต่ละคนได้รับจะต้องไม่เกินขีดจำกัดปริมาณรังสีที่กำหนด

โดยทั่วไป ปริมาณรังสีเฉลี่ยต่อปี ที่เจ้าหน้าที่ด้านรังสีได้รับจะต่ำกว่าขีดจำกัดที่กำหนด การปฏิบัติงานโดยการป้องกันรังสีที่ดี (good radiation protection practice) จะมีผลทำให้เจ้าหน้าที่ด้านรังสีได้รับรังสีต่ำ

รังสีสูงระดับไหนจึงเป็นอันตราย ?

ผลของการได้รับรังสีปริมาณสูงและมีอัตราการได้รับรังสี (dose rates) สูงนั้นมีหลักฐานที่ชัดเจนแล้ว การได้รับรังสีปริมาณมากทั่วร่างกายในเวลาสั้นๆ จะทำให้ผู้ที่ได้รับรังสีเสียชีวิตภายในไม่กี่วัน มีการศึกษาและบันทึกผลต่อสุขภาพของผู้ที่รอดชีวิต จากระเบิดปรมาณูที่ฮิโรชิมาและนางาซากิ ทำให้เราทราบว่า ผลต่อสุขภาพจากการได้รับรังสี อาจจะไม่ปรากฏ นอกจากจะได้รับรังสีสูงมาก แต่มีผลอย่างอื่นอีกหลายอย่าง โดยเฉพาะโรคมะเร็งที่เกิดขึ้นและตรวจพบได้มากขึ้น ในผู้ที่ได้รับรังสีในระดับปานกลาง ในกรณีที่ได้รับรังสีปริมาณที่ต่ำลง พบว่าเซลล์และเนื้อเยื่อสามารถฟื้นตัวได้

ในกรณีที่ได้รับรังสีปริมาณต่ำๆ ผลที่เกิดขึ้นยังไม่แน่นอน แต่สันนิษฐานว่า การได้รับรังสีในระดับธรรมชาติ อาจมีผลทำให้เพิ่มความเสี่ยงต่อการเป็นมะเร็ง แต่ก็ยังคงไม่แน่ชัด การจะหาค่าความเสี่ยงที่แน่นอนเมื่อได้รับรังสีระดับต่ำ ในทางระบาดวิทยานั้น ต้องรวบรวมตัวอย่างจากประชากรเป็นล้านคน ที่ได้รับรังสีในระดับที่สูงกว่าและต่ำกว่าด้วย และในการวิเคราะห์ผลก็มีความซับซ้อน เนื่องจากไม่มีกลุ่มควบคุม ที่ไม่มีการได้รับรังสีเลย นอกจากนั้น ในชีวิตประจำวัน รอบๆ ตัวเรา นอกจากรังสีแล้ว ยังมีสิ่งต่างๆ อีกหลายพันชนิดที่สามารถทำให้เกิดมะเร็งได้ รวมทั้งการสูบบุหรี่ การได้รับแสงอัลตร้าไวโอเลต ใยหิน สารเคมีบางชนิดในสี สารพิษจากเชื้อราในอาหาร ไวรัส หรือแม้แต่ความร้อน นอกจากในกรณีที่สามารถหาสาเหตุที่แน่นอนของมะเร็งได้เท่านั้น

มีหลักฐานจากการทดลอง โดยการศึกษาในสัตว์พบว่า การได้รับรังสีสามารถทำให้เกิดผลกระทบทางพันธุกรรมได้ แต่ในการศึกษาผู้ที่รอดชีวิตจากการะเบิดที่ฮิโรชิมาและนางาซากิ กลับไม่พบสิ่งบ่งชี้เรื่องนี้ในคน ถ้าการได้รับรังสีส่งผลไปถึงลูกหลานได้ ก็ต้องมีการศึกษาการได้รับรังสีใน 2 ระดับ ที่สามารถตรวจพบได้โดยทำการวิเคราะห์อย่างระมัดระวัง ด้วยกลุ่มตัวอย่างขนาดใหญ่ ที่สามารถให้ข้อมูลทางสถิติได้ นอกจากนั้น จะต้องไม่มีปัจจัยอย่างที่จะมีผลทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมได้ แต่ผลเหล่านี้ก็ยังไม่เป็นที่ทราบกัน จนกว่าจะเกิดผลเสียหายขึ้นมาแล้ว ตัวอย่างเช่น กรณีของยา thalidomide ที่แพทย์แนะนำให้หญิงที่ตั้งครรภ์รับประทาน เพื่อลดการแพ้ท้อง และดูเหมือนว่า การถกปัญหาในทางวิทยาศาสตร์นั้นจะไม่ได้ลงไปที่เรื่องระบาดวิทยา แต่จะเป็นเรื่องของการทำความเข้าใจกลไกของโมเลกุลทางชีววิทยา

ด้วยความรู้มากมายที่รวบรวมไว้เกี่ยวกับผลกระทบของรังสี ก็ยังคงไม่ได้ข้อสรุปว่าการได้รับรังสีในระดับธรรมชาตินั้น จะทำให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพหรือไม่ แม้จะมีการพิสูจน์ โดยการได้รับรังสีที่สูงกว่าอีกเป็นเท่าตัว

ประโยชน์และความเสี่ยง (Risks and Benefits)

ในแต่ละวันเราทุกคนต่างก็ต้องพบกับความเสี่ยง ซึ่งเป็นไปไม่ได้ที่จะทำให้หมดไป แต่สามารถที่จะลดลงได้ ตัวอย่างเช่น การใช้ถ่านหิน น้ำมัน และพลังงานนิวเคลียร์ในการผลิตไฟฟ้า ก็ทำให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพ ถึงแม้ว่าจะเพียงเล็กน้อย โดยทั่วไป สังคมจะยอมรับความเสี่ยง ถ้าทำให้เกิดประโยชน์ พวกเราแต่ละคนต่างก็ได้รับมลพิษที่เป็นสารก่อมะเร็ง ซึ่งทำให้เกิดความเสี่ยงในการเป็นมะเร็ง ในอุตสาหกรรมด้านนิวเคลียร์ ได้มีความพยายามเป็นอย่างมาก ที่จะลดความเสี่ยงให้อยู่ในระดับต่ำที่สุดที่จะยอมรับได้

ในการป้องกันรังสี ได้มีการกำหนดหลักความปลอดภัย 2 ประการ

• ประการแรก คือการกำหนดสมมติฐานว่า การได้รับรังสีที่สูงกว่าระดับธรรมชาตินั้น จะทำให้เกิดความเสี่ยงที่อาจเป็นอันตรายต่อสุขภาพ
• ประการที่สอง คือการกำหนดจุดมุ่งหมาย ที่จะปกป้องคนรุ่นต่อไป ไม่ให้ได้รับผลกระทบ จากการกระทำของคนรุ่นปัจจุบัน