Katsaus Säteilyriskit ja niiden torjuminen Tapio Rytömaa Altistuminen ionisoivalle säteilylle ja myös eräille muille säteilylajeille aiheuttaa terveydellisiä haittoja. Riski ei yksilötasolla yleensä ole suuri, mutta yhteiskunnan kannalta se on silti merkittävä, koska kaikki ihmiset altistuvat säteilylle koko elämänsä ajan. Säteilyn aiheuttamia sattumanvaraisia haittavaikutuksia, kuten syöpää, ei voida millään toimenpiteellä kokonaan estää, mutta riskien suuruutta on mahdollista rajoittaa. Vastatoimenpiteiden järkevyys edellyttää kuitenkin oikeaa tietoa siitä, mitä säteily todellisuudessa on ja mikä on terveyshaittojen syntymisriskin todennäköisyys uusimman tiedon valossa. Säteily on useimmille ihmisille epämääräinen fysikaalinen ilmiö, johon yleisesti liitetään jonkinlainen vaara. Tiedon puute ja vaarallisuusnäkökohta synnyttävät helposti mielikuvia ja jopa käsitteitä, joita ei ole olemassa fysikaalisessa tai biologisessa todellisuudessa. Yksi esimerkki on käsite radioaktiivinen säteily, jonka useimmat ihmiset varmasti kokevat vaaralliseksi, vaikka radioaktiivista säteilyä ei ole olemassa eikä sitä karkaa ympäristöön ydinvoimalasta eikä mistään muualtakaan. On olemassa radioaktiivisia aineita, mutta mikään säteily ei ole radioaktiivista. Myös vaara on käsitteenä useimmille ihmisille epämääräinen asia. Sitä se on myös todellisuudessa, koska käsite vaara viittaa vain kvalitatiivisesti jonkin haitallisen tapahtuman todennäköisyyteen. Todennäköisyys puolestaan on, ainakin matemaattisena suureena, asia, jonka käyttöön ihmiset eivät ole jokapäiväisessä elämässään tottuneet. Tämän artikkelin tarkoituksena on selvittää, mikä säteily on vaarallista ja miten vaara syntyy. Lisäksi pyrin osoittamaan, mitä haitallisia tapahtumia erilaiset säteilyt aiheuttavat, mikä on tapahtumien todennäköisyys, ja miten todennäköisyyksiä voidaan pienentää. Arvovaltainen ja yksityiskohtainen esitys ionisoivan säteilyn vaikutuksista on löydettävissä YK:n tieteellisen komitean kahdesta tuoreesta raportista (UNSCEAR 2000 ja 2001). Ionisoimattoman säteilyn osalta selkeä yleiskatsaus löytyy mm. tuoreelta ympäristöterveyttä käsittelevältä CD-romilta (Juutilainen 2002). Mitä on säteily? Valtaosa kaikesta säteilystä on aistimaailmamme ulkopuolella, ja siksi sitä on vaikea hahmottaa sekä laadullisesti että määrällisesti. Säteily voidaan jakaa sähkömagneettisiin aaltoihin ja hiukkassäteilyyn sekä toisaalta ionisoimattomaan ja ionisoivaan säteilyyn (kuva 1). Sähkömagneettisessa aallossa etenee valon nopeudella sähkö- ja magneettikenttä, eikä aalto siis ole väliaineen aaltoliikettä (kuten esim. veden aalto tai ääniaalto). Sähkömagneettisen säteilyn luonteenomaiset fysikaaliset piirteet ovat aallonpituus ja värähtelytaajuus, ja niiden tulo on valon nopeus. Sähkömagneettinen säteily on siis aineetonta aaltoliikettä, mutta toisaalta aalto on myös energiapaketti (energiakvantti eli fotoni, jonka lepomassa on nolla). Energiapaketin suu- Duodecim 2003;119:113 21 113
10 2 10 1 1 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 10-10 10-11 10-12 10-13 Talo Jalkapallo Silmä Solu Bakteeri Virus Proteiini DNA Atomi Heliumatomin ydin (α-säde) Aallonpituus (m) Aallonpituuden koko Radiotaajuinen säteliy Mikroaallot Infrapuna UV-säteily RTG-säteily Radioaktiivisten aineiden gamma (γ) Säteilyn nimi Kosminen gammasäteily Näkyvä valo Valolamppu Sähkömagneettiset aallot (fotonit) Matkapuhelin Voimajohto Tutka Ihmiset Sähkö- ja magneettikenttä Aurinko Rtg-laite Radioaktiivisen atomin hajoaminen 10 2 10 6 10 7 10 8 10 9 10 10 10 11 10 12 10 13 10 14 10 15 10 16 10 17 10 18 10 19 10 20 10 21 10 22 Säteilyn lähde Aallon värähtelytaajuus (Hz) 1,2 12 120 1 200 1,2 x 10 4 1,2 x 10 5 1,2 x 10 6 1,2 x 10 7 Fotonin tai hiukkasen energia (ev) Ionisoimaton säteily Ionisoiva säteily Hiukkaset Sekundaari elektronit Beetasäteet (β;elektroni) Termiset neutronit Uraanin ja plutoniumin fissio Nopeat neutronit Alfa-säteet (α) Kuva 1. Säteily jaetaan sähkömagneettisiksi aalloiksi (fotoneiksi) ja hiukkasiksi sekä toisaalta ionisoimattomaksi ja ionisoivaksi säteilyksi. 114 T. Rytömaa
ruus on suoraan verrannollinen säteilyn värähtelytaajuuteen, ja kun paketin suuruus ylittää tietyn raja-arvon, säteily muuttuu ionisoimattomasta ionisoivaksi (kuva 1). Ionisoimattomassa säteilyssä energiakvantti ei riko osuman saanutta atomia tai molekyyliä, mutta ionisoiva säde rikkoo sen. Sähkömagneettinen säteily jaetaan yleisimmin ryhmiin aallonpituuden mukaan, ja näiden säteilylajien nimet ovat tuttuja jokapäiväisestä elämästä (kuva 1). Biologiselta kannalta säteilyn jako ryhmiin on kuitenkin mielekkäämpää fotonin energian perusteella (ionisoimaton ja ionisoiva säteily) kuin säteilyn fysikaalisten sovellusten perusteella. Huomaa, että sähkömagneettisista aalloista eroava hiukkassäteily on (lähes) aina ionisoivaa. Säteilyn vaikutusmekanismit Ionisoimattoman säteilyn vaikutus elolliseen eliöön perustuu selkeimmin säteilyenergian absorptioon, jonka seurauksena kohteen lämpötila nousee. Yksinkertaistaen voidaan sanoa, että fotonit, joiden energia on alle 12 ev (kuva 1), tönivät elimistön molekyylejä mutta eivät riko niitä. Jos tönimisiä kuitenkin tapahtuu hyvin paljon, biologiset vaikutukset voivat olla vakavia, kun kohteen lämpötila nousee kriittiseksi. Heikoilla energiakvanteilla epäillään kuitenkin olevan joskus myös sellaisia biologisia vaikutuksia, jotka eivät perustu kohteen lämpötilan nousuun. Näiden vaikutusten mekanismi on epäselvä, mutta yksi mahdollisuus on joidenkin kriittisten proteiinimolekyylien kolmiulotteisen rakenteen muuttuminen. Tällä tavalla voidaan ehkä selittää esimerkiksi siirtogeenisten sukkulamatojen lämpövaikutuksesta riippumaton stressivaste mikroaaltoihin (de Pomerai ym. 2000). Mekanismi, jolla ionisoiva säteily vaikuttaa soluun, on DNA-molekyylin vaurioituminen. Tärkein kriittinen vaurio on DNA:n molempien Mekanismi, jolla ionisoiva säteily vaikuttaa soluun, on DNA-molekyylin vaurioituminen. juosteiden katkos, joka korjattunakin johtaa käytännössä aina katkoskohdassa tapahtuvaan mutaatioon (Teng ym. 1996). Yleisimmin DNAvaurio syntyy siten, että ionisoiva säde sinkoaa elektronin ulos vesimolekyylistä (vesi on tavallisin osumakohde, koska se on elimistön yleisin aine), jolloin vesimolekyylistä syntyvät vapaat radikaalit voivat vaurioittaa lähellä olevaa DNA-molekyyliä kemiallisesti, tai sitten ulos sinkoutuvalla elektronilla on riittävästi vauhtia (energiaa) uuden osumakohdan ionisoimiseen. Valtaosa primaariosumissa syntyneistä sekundaarielektroneista saa niin pienen energian, että ne eivät enää pysty aiheuttamaan uutta ionisaatiota. Boudaiffa ym. (2000) ovat kuitenkin osoittaneet, että tällaisetkin sekundaarielektronit voivat aiheuttaa DNA:ssa monimutkaisen vaurion, joka johtaa molempien juosteiden katkokseen. Yksi oleellinen asia ionisoivan säteilyn vaikutuksissa on se, että DNA:n molempien juosteiden katkos tarvitsee syntyäkseen vain yhden osuman (kahta osumaa samaan kohteeseen ei käytännössä voi tapahtua realistisilla annostasoilla), ja näin ollen edes teoriassa ei voi olla olemassa kynnysarvoannosta, jonka alapuolella vauriota ei voi syntyä. Kysymys on ensisijaisesti siitä, onko syntynyt DNA-vaurio tapahtunut kohdassa, joka on merkityksellinen solun myöhemmän käyttäytymisen kannalta. Huomattakoon, että ollakseen haitallinen vauriokohdan ei tarvitse olla missään kriittisessä geenissä, vaan myös muualla esimerkiksi minisatelliiteissa (DNA-sekvenssin lyhyitä toistojaksoja) (Dubrova ja Plumb 2002) tapahtuvat muutokset saattavat johtaa solun patologiseen käyttäytymiseen. Toinen oleellinen asia ionisoivan säteilyn vaikutuksissa on se, että sattumanvaraisen haitan (syövän tai periytyvän geneettisen vaurion) syntymiseen tarvitaan muutos vain yhdessä solussa; muutos klooniutuu soluproliferaation kautta. Huomattakoon myös, että syövän monivaiheteoriassa säteily voi ilmeisesti aiheuttaa min- Säteilyriskit ja niiden torjuminen 115
kä tahansa vaiheen, ja siksi säteily ei ole syövän synnyssä itsenäinen, muista tekijöistä riippumaton mekanismi. Esimerkiksi keuhkosyövän etiologiassa tupakointi lisää radonin haitallisuutta ja toisin päin. Yhteisvaikutus ei kuitenkaan ole multiplikatiivinen. Ionisoivan säteilyn (erityisesti alfahiukkasten) vaikutusmekanismiin liittyy myös erityispiirteitä, joista yksi on ns.»bystander»-efekti (Mothersill ym. 2001, Zhou ym. 2001). Tässä ilmiössä solut, joihin ei ole osunut yhtään sädettä, vaurioituvat samalla tavalla kuin osuman saaneet solut. Vaurion naapurisoluissa aiheuttavat useimmiten happiradikaalit mutta eivät aina (gap junction-mediated transfer). Säteilyn yksiköt Taulukko. Ionisoivan säteilyn biologinen»mittakaava». Annos Annoksen lähde ja merkitys 10 Gy 1 Nopeasti saatuna ihmisen varmasti tappava koko kehon annos; sellaista ei voi saada muuta kuin hyvin vakavassa onnettomuudessa tai ydinsodassa 1 Gy 1 Suunnilleen sellainen kynnysarvo, jonka ylittävä annos aiheuttaa äkillisen säteilysairauden oireita (vakava onnettomuus, ydinsota, sädehoito) 4 msv Keskimääräinen yhden vuoden aikana saatu säteilyannos Suomessa (luonnon taustasäteily ja ihmisen toiminnoista johtuva säteily); arviolta lähes puolet tästä annoksesta aiheutuu asuntojen radonista 0,1 msv 2 Efektiivinen annos thoraxröntgenkuvauksessa 1 Äkillisesti saadusta koko kehon annoksesta ei yleensä ole mielekästä käyttää säteilysuojelullisiin tarkoituksiin kehitettyä efektiivisen annoksen yksikköä sievert (gammasäteilyn osalta grayn ja sievertin lukuarvot ovat tosin samat). 2 Huomaa, että äkillisen säteilysairauden kynnysarvoannoksen saamiseksi (1 Gy eli 1 000 msv) potilaalle pitäisi tehdä 10 000 thoraxkuvausta yhden päivän aikana). Säteilyn yksiköt ovat vaikeasti hahmotettava alue, koska yksiköt ovat erilaisia sähkömagneettisen spektrin eri aallonpituusalueilla. Ionisoimattoman säteilyn yksiköillä ei sellaisenaan ole mitään biologisten vaikutusten kannalta mielekästä yhteyttä toisiinsa tai fotonin energiaan. Koska mahdollisten kuumenemisesta riippumattomien biologisten vaikutusten mekanismit ovat epäselviä, fysikaaliset yksiköt, joilla kriittiseksi arveltua säteilyä (esim. äärimmäisen pienen värähtelytaajuuden omaavia magneettikenttiä tai matkapuhelimien mikroaaltokenttiä) tulisi mitata, ovat hieman mielivaltaisia. Toisella tavalla ilmaistuna tämä tarkoittaa sitä, että näiden säteilylajien osalta käsite annos on huonosti määritelty. Esimerkiksi magneettivuon tiheys (tesla, T = Vs/m 2 ) tai radiotaajuisen säteilyn ja mikroaaltojen spesifinen absorptionopeus (SAR, yksikkö W/kg) eivät välttämättä kuvasta oikein kuumenemisesta riippumattomia mahdollisia biologisia vaikutuksia. Ionisoivan säteilyn fysikaaliset yksiköt ovat biologiselta kannalta ajatellen ehkä hieman selkeämpiä. Fysikaalinen säteilyannos on aina gray (Gy), ja se ilmoittaa kudokseen fotoneista tai hiukkassäteilystä absorboituneen säteilyenergian (1 Gy = 1 J/kg). Ionisoivan säteilyn erityisluonne paljastuu jo tästä yksiköstä sillä tavalla, että 1 Gy on biologisen kohteen kannalta hyvin suuri annos (taulukko), mutta absorboituneen energian määränä (70 joulea 70 kg painavaan ihmiseen) lähes mitätön: lämmöksi muuttuneena se nostaisi kehon lämpötilaa noin 0,0002 o C. Gray ei kuitenkaan heijasta ionisoivan säteilyn biologisia vaikutuksia oikealla tavalla, jos halutaan verrata eri säteilylajeja toisiinsa. Esimerkiksi solun tappamiseen tarvittava alfasäteilyn annos on gray-yksiköissä ilmaistuna vain murto-osa saman vaikutuksen omaavasta gammasäteilyn annoksesta. Tästä syystä on muodostettu keinotekoinen yksikkö sievert (Sv, ekvivalenttiannos), joka saadaan fysikaalisesta annoksesta kertomalla se kullekin säteilylajille sovitulla laatukertoimella. Ekvivalenttiannos muunnetaan edelleen efektiiviseksi annokseksi (yksikkönä säilyy sievert), joka on eri elinten ekvivalenttiannosten painotettu summa. Säteilysuojelussa annos tarkoittaa yleensä efektiivistä annosta, ja on hyvä pitää mielessä, että sopimuksiin perustuvien laatu- ja painotuskertoimien takia sievertin arvoa voidaan hallinnollisilla päätöksillä muuttaa. Kansainvälisen säteilysuojelukomission (ICRP) suositukset eri säteilylajien laatukertoimiksi ja eri elinten painotuskertoimiksi on ainakin periaatteessa otettu käyttöön kaikissa maissa. Kun arvioidaan säteilyn aiheuttamia terveyshaittoja, voidaan kuitenkin perustellusti kysyä, onko esi- 116 T. Rytömaa
merkiksi kilpirauhasen painotuskerroin 0,03»oikea» kansanterveydellisesti ajatellen. Painotuskerroin on valittu pieneksi, koska kilpirauhassyöpä ei yleensä ole tappava tauti. Tällöin on kuitenkin syytä huomata, että esimerkiksi Tsernobylin ydinvoimalaturvan jälkeen lasten (alle 15 v) kilpirauhassyöpä on lisääntynyt lähialueilla erittäin paljon, joillakin alueilla jopa 100-kertaiseksi odotusarvoon verrattuna. Tämä riski olisi tosin voitu lähes nollata joditablettien oikea-aikaisella nauttimisella. Radioaktiivisuuteen liittyvä yksikkö on becquerel (Bq), joka kertoo montako radioaktiivista atomia hajoaa sekunnissa. Tämä yksikkö ei siis kerro, minkälainen säde hajoavasta atomiytimestä lentää ulos, eikä sitä, mikä on säteen energia tai sen etenemissuunta. Becquerelia ei voi millään yksinkertaisella tavalla muuttaa säteilyannokseksi; tämä pätee kaikkiin radioaktiivisiin aineisiin ja niiden kemiallisiin yhdisteisiin. Muunnos annokseksi perustuu joskus hyvin monimutkaisiin mallintamisiin ja olettamuksiin. Esimerkiksi hengitysilman radonpitoisuuden (Bq/m 3 ) muuntaminen efektiiviseksi annokseksi (sievert) vaatii melkoista asiantuntemusta, ja silti voidaan kriittisesti kysyä, onko muunnos järkevä. Yleisesti kyllä esitetään, että Suomessa asuntojen keskimääräinen radonpitoisuus (123 Bq/m 3 ) aiheuttaa efektiivisen annoksen 2 msv vuodessa eli asuntojen radonpitoisuus olisi suunnilleen yhtä haitallista kuin kosminen säteily, altistuminen luonnon ja ihmisen tuottamien radioaktiivisten aineiden aiheuttamalle säteilylle ja säteilyn lääketieteellinen käyttö yhteensä. Sievertmuunnoksena tilanne on tämä, mutta kansanterveydellisen merkityksen kannalta asiaan voidaan suhtautua varauksin (radonpitoisuuden sievertmuunnos todennäköisesti yliarvioi riskin). Ionisoivan säteilyannoksen biologisen»mittakaavan» hahmottamiseksi olen koonnut joitakin esimerkkejä taulukkoon. Säteilysairauden syynä on massiivinen solutuho, ja sen seurauksena syntyvä kriittisen elimen toiminnan vakava heikentyminen tai loppuminen. Äkillinen säteilysairaus Kuten taulukosta ilmenee, äkillisen säteilysairauden saaminen on mahdollista vain poikkeuksellisissa tilanteissa. Säteilysairauden oireita aiheuttavan suuren annoksen saaminen on normaalioloissa mahdollista myös sädehoidossa, mutta silloin solutuho on (yleensä) hyvin paikallista. Säteilysairauden aiheuttavan annoksen alaraja on korkea, ja esimerkiksi pahin mahdollinen kuviteltavissa oleva onnettomuus Leningradin ydinvoimalaitoksessa (Sosnovyi Bor) ei voisi millään alueella Suomessa aiheuttaa äkillistä säteilysairautta (Mustonen ym. 1995). Säteilysairauden syynä on massiivinen solutuho, ja sen seurauksena syntyvä kriittisen elimen toiminnan vakava heikentyminen tai loppuminen. Tärkein vaurioituva elin tai kudos on 6 Gy:n annostasolle asti luuydin; 10 Gy:n tasolla suoliston limakalvo tuhoutuu jo ennen kuin luuydinvaurion seuraukset tulevat kliinisesti näkyviin. Erityistapauksissa kuolemaan johtava äkillinen säteilyvaurio voi kohdistua myös ihoon. Esimerkiksi Tsernobylin ydinturmassa kuolleilla ihmisillä palovammaa muistuttava ihovaurio (ja suun ja hengitysteiden limakalvovaurio) oli jopa tärkein kuolinsyy lähes jokaisella potilaalla. Iho- ja limakalvovaurion aiheutti ensisijaisesti beeta-aktiivinen ydinpolttoainepöly (»kuumat hiukkaset»; ks. Rytömaa ym. 1986), joka johti massiiviseen pinnalliseen solutuhoon. Säteilyn aiheuttama»palovamma» on pahempi vaurio kuin kuumuudesta johtuva aito palovamma mm. siksi, että iholla ja limakalvoilla olevat beetasäteilijät (ydinpolttoaineen radioaktiiviset fissiotuotteet) aiheuttavat melko syvälle ulottuvan verisuonivaurion. Systemaattisempi kuvaus asiasta löytyy mm. Rytömaan ym. (1996) artikkelista. Säteilyriskit ja niiden torjuminen 117
Säteilyn aiheuttama syöpä Stokastiset eli sattumanvaraiset haitat ovat ionisoivaan säteilyyn normaalioloissa liittyvä merkittävin riski. Näistä riskeistä tärkein on syöpä. Jos tarkastelussa lähdetään Hirosiman ja Nagasakin atomipommituksissa eloon jääneiden syöpäsairastuvuus- ja kuolleisuusluvuista (Pierce ym. 1996, Pierce ja Preston 2000) ja oikeastaan kaikista säteilyepidemiologian tuottamista riskinarvioista, voidaan todeta, että ilman radonaltistusta 2 5 % kaikista syöpätapauksista johtuu ionisoivasta säteilystä (Boice 1997). Suomen osalta tämä tarkoittaisi 400 1 000:ta Yksittäisen ihmisen kannalta säteilyperäisen syövän vaara on aina pieni ja riskin edelleen pienentäminen jollakin vastatoimenpiteellä on yksilötasolla yleensä hyödytöntä. syöpätapausta vuodessa ja jos luotetaan radonaltistuksen muunnokseen efektiiviseksi annokseksi saman verran keuhkosyöpiä. Itse en kuitenkaan luota sievertmuunnokseen vaan arvioin radonin aiheuttamat keuhkosyöpätapaukset riskistä, joka saadaan suoraan radonpitoisuuksista. Kaivostyöläisillä tehdyistä tutkimuksista ja asuntojen radonaltistuksen merkitystä selvittäneiden tutkimusten meta-analyyseistä (Lubin ym. 1997, Lubin ja Boice 1997) voidaan päätellä, että suhteellinen riski radonpitoisuudesta 150 Bq/m 3 on 1,14 (Boice 1997). Tämän perusteella asuntojen keskimääräinen radonpitoisuus Suomessa (123 Bq/ m 3 ) olisi syynä 10 12 %:iin keuhkosyöpätapauksista, eli riski olisi noin puolet sievertmuunnosten kautta arvioidusta. Suomen vuosittaisista syöpätapauksista yhteensä noin tuhat johtuisi siis ionisoivasta säteilystä. Tätä määrää ei voida millään tavalla suoraan todeta eikä säteilystä sairastuneita yksilöitä seuloa esiin. On syytä painottaa, että epävarmuudesta huolimatta riski on säteilybiologisen perustietämyksen valossa joka tapauksessa jokin todellinen luku, joka ei ole nolla. Säteily voi periaatteessa aiheuttaa syövän missä tahansa elimessä, ja riski on usein suhteessa kyseisen elimen»spontaanifrekvenssiin». Epidemiologisten havaintojen perusteella ikä ja sukupuoli vaikuttavat jonkin verran absoluuttisen ja relatiivisen riskin suuruuteen; naisilla ja lapsilla (altistumishetkellä nuorilla) riski on suurempi kuin miehillä. Yksittäisen ihmisen kannalta säteilyperäisen syövän vaara on aina pieni ja riskin edelleen pienentäminen jollakin vastatoimenpiteellä on yksilötasolla yleensä hyödytöntä. Vastatoimenpide voi helposti olla jopa haitallinen, esimerkiksi silloin, kun ihminen vaikkapa lopettaisi kalan syömisen siksi, että siinä on ydinasekokeista ja Tsernobylin turmasta peräisin olevaa radioaktiivista cesiumia (ks. myös Tuomisto 2002). Säteilyannos pienenisi tällä toimenpiteellä alle 0,1 msv vuodessa, eli todennäköisyys välttää säteilyn aiheuttama syöpä, joka jo muutenkin on noin 95 %, ei juuri parantuisi. Ainoa alue, jolla yksilöriskin pienentämistä voidaan pitää motivoituna, on asunnon suuren radonpitoisuuden pienentäminen. Yksilöriskistä poiketen kansanterveydellisesti on kuitenkin mielekästä pyrkiä vähentämään säteilyn aiheuttamia syöpätapauksia suurissa joukoissa. Hyöty on yhteiskunnalle merkittävä, kunhan säteilyannosten rajoittamisen kustannukset säilyvät järkevinä, vaikka hyödyn saajia ei voida millään tavalla osoittaa. Tämäntyyppisten todennäköisyyksien ymmärtäminen on usein vaikeaa, ja siksi esitän seuraavan esimerkin. Jos yksi ihminen saa 10 msv:n säteilyannoksen ja 9 999 ihmistä 1 msv:n annoksen, niin odotusarvo on, että yksi 10 000:sta altistuneesta tulee saamaan säteilyn aiheuttaman syövän. Sairastuja ei kuitenkaan hyvin todennäköisesti ole se ihminen, joka sai annoksen 10 msv vaan sattumanvaraisesti joku 1 msv:n saaneista. Kyynisesti voidaan siis todeta, että 10 msv:n annoksen saanut henkilö ei millään tavalla hyötyisi siitä, että hän jollakin toimenpiteellä pienentäisi annostaan tekijällä 10. Perussyy tähän on tietysti se, että henkilö ei hyvin 118 T. Rytömaa
todennäköisesti sairastuisi säteilyn aiheuttamaan syöpään muutenkaan. Periytyvät haitat muihin näennäisesti ristiriitaisiin havaintoihin, kuten Downin syndrooman lisääntymiseen pitkäaikaisen mutta ei akuutin säteilyaltistumisen jälkeen (Rytömaa 1996). Epidemiologisten tutkimusten valossa säteilyn ei ole koskaan voitu osoittaa aiheuttavan ihmiselle periytyviä haittoja. Haittojen syntymistodennäköisyys on pieni, ja normaalit epidemiologiset menetelmät eivät ole riittävän herkkiä havaitsemaan haittoja suurissakaan aineistoissa. Kuitenkin kokeelliset tutkimukset kasveilla ja eläimillä osoittavat kiistattomasti, että säteily aiheuttaa periytyviä geneettisiä haittoja, eikä ole minkäänlaista syytä kuvitella, että ihminen olisi tässä suhteessa poikkeus. Riskin osalta arvioidaan nykyään, että mutaatioiden määrä kaksinkertaistuu, kun sukusolujen saama säteilyannos on 1 Gy. Toisella tavalla suhteutettuna absoluuttisen geneettisen riskin arvioidaan olevan noin kymmenesosa säteilyn aiheuttamasta syöpäriskistä. Säteilyn aiheuttamien geneettisten muutosten toteaminen on mahdollista myös ihmisellä, kun tutkitaan genomin minisatelliitteja, vaikkakaan niissä tapahtuvia mutaatioita ei voida vielä selkeästi yhdistää mihinkään terveyshaittaan. Minisatelliittimutaatioiden määrä on merkitsevästi lisääntynyt pienten pitkäaikaisten säteilyannosten seurauksena mm. Tsernobylin onnettomuuden jälkeen Valko-Venäjällä (Dubrova ym. 1996) ja Semipalatinskin ydinkoealueella Venäjällä (Dubrova ym. 2002). Sen sijaan suurikaan akuutti säteilyannos ei näytä lisänneen mutaatioiden määrää Hirosiman ja Nagasakin asukkailla (Kodaira ym. 1995). Näennäinen ristiriita akuutin ja pitkäaikaisen säteilyaltistumisen välillä johtunee siitä, että minisatelliittimutaatiot syntyvät spermatogeneesin meioosissa, ja tällöin vain kroonisen altistumisen yhteydessä hedelmöittyminen tapahtuu meioosissa säteilyannoksen saaneilla siittiöillä (Rytömaa 1997). Samankaltainen selitys saattaa päteä myös joihinkin Sikiövaurio Säteilyn aiheuttamista sikiönkehityksen vaurioista merkittävin on keskushermoston kehityksen häiriintyminen. Säteily voi sikiönkehityksen kriittisissä vaiheissa aiheuttaa monenlaisia vaurioita, joista merkittävin on keskushermoston kehityksen häiriintyminen. Vaara on suurimmillaan hedelmöityksen jälkeisinä viikkoina 8 15, ja haitta ilmenee lapsen henkisen kehityksen jälkeenjääneisyytenä. Yleisen käsityksen mukaan sikiövaurioiden syntymiselle on kuitenkin olemassa kynnysarvoannos, joka voi olla niinkin suuri kuin 100 msv. Näin ollen esimerkiksi raskauden keskeyttäminen sikiön kehityshäiriöiden pelon vuoksi ei ole järkevää, vaikka äidille olisi tehty jokin röntgentutkimus raskauden aikana (sikiön saama annos on aina hyvin paljon pienempi kuin 100 msv). Toisaalta on kuitenkin hyvä pitää mielessä, että säteily voi sikiössä aiheuttaa myös sellaisen solumuutoksen, joka johtaa syöpään. Epidemiologisesti on jopa todettu, että hyvinkin pieni säteilyannos (noin 1 msv) Tsernobylin ydinturman jälkeen lisäsi merkitsevästi leukemian saamisen todennäköisyyttä (Petridou ym. 1996). Ultraviolettisäteily Auringon UV-säteily on ihosyövän erityisesti basaliooman tärkein aiheuttaja. Pitkäaaltoisin UVA-säteily sisältää valtaosan siitä auringon UV-energiasta, joka saavuttaa maan pinnan. Lyhytaaltoisemman UVB-säteilyn (280 320 nm) uskotaan silti olevan lähes kaikkien biologisten haittavaikutusten aiheuttaja; kaikkein lyhytaaltoisin UVC absorboituu ilmakehän yläosan otsonikerrokseen eikä saavuta maan pintaa lainkaan. UVA on tärkeä tekijä ihon ruskettumisessa (solariumeissa säteily on UVA:ta), mutta sillä Säteilyriskit ja niiden torjuminen 119
on luultavasti merkitystä myös ihosyövän synnyssä yhteisvaikutuksena UVB:n kanssa. Muusta ionisoimattomasta säteilystä poiketen UV-säteily vaurioittaa DNA-molekyyliä mm. synnyttämällä pyrimidiinidimeerejä. Mutaatio syntyy sitten DNA-vaurion virhekorjauksesta, ja tähän mutaatioon liittyy usein sellainen erikoinen piirre, että se on UVB-altistumisen spesifinen»sormenjälki». Melanooma on myös usein auringonvalon aiheuttama, ja sen ilmaantuvuus (mutta ei sen aiheuttama kuolleisuus) on suurentunut viime vuosikymmeninä moninkertaiseksi. Muutosten taustalla on ilmeisesti lomamatkailu etelään ja ihon toistuva palaminen. Tätä tukee se, että melanooman ilmaantuvuus on lisääntynyt muilla ihoalueilla kuin kasvoissa. Melanooman riskiä voi luonnollisesti pienentää järkevällä auringonotolla, jolla vältetään ihon toistuva palaminen. Magneettikentät ja mikroaaltokentät Voimajohtojen aiheuttamien sähkö- ja magneettikenttien on epäilty aiheuttavan vaaraa voimajohtojen lähellä asuville ihmisille. Useiden epidemiologisten tutkimusten yhteisanalyysit (Ahlbom ym. 2000, Greenland ym. 2000) ovatkin osoittaneet, että jatkuva altistuminen kenttävoimakkuuksille yli 0,2 0,4 µt on yhteydessä lasten leukemian ilmaantuvuuteen. Yhteys on tilastollisesti merkitsevä, mutta magneettikenttien mahdollinen vaikutusmekanismi on tuntematon. Suomen suurimpien voimajohtojen (400 kv) läheisyydessä yli 0,2 µt:n magneettikenttä voi ulottua enintään 150 metrin etäisyydelle. Vaikka magneettikenttien etiologinen merkitys sairastuvuudessa leukemiaan olisi todellinen, riski on joka tapauksessa hyvin pieni, eikä magneettikenttien aiheuttamia syöpätapauksia voi Suomessa olla kuin enintään muutama vuodessa (vrt. ionisoivan säteilyn aiheuttamiin noin tuhanteen tapaukseen vuodessa). Matkapuhelinten aiheuttamiin mikroaaltokenttiin on myös yhdistetty jonkinlainen vaara, joka ei perustu lämpövaikutuksiin (fantomimittausten perusteella nykypuhelinten lämpövaikutus on hyvin vähäinen). Missään julkaistussa epidemiologisessa tutkimuksessa ei ole tähän mennessä todettu yhteyttä matkapuhelinten käytön ja pään alueen kasvainten välillä (suuria jatkotutkimuksia on edelleen käynnissä). Matkapuhelimiin liittyvä ainoa terveyshaitta, joka on osoitettu epidemiologisin tutkimuksin, on liikenneonnettomuusriskin suureneminen puhelun aikana. Säteilyvaarojen torjuminen Säteilysuojelussa pyritään estämään ja rajoittamaan säteilystä aiheutuvia terveydellisiä ja muita haittavaikutuksia. Yleisistä periaatteista ehkä tärkein on ALARA (as low as reasonably achievable) eli säteilyaltistuksen pitäminen niin vähäisenä kuin käytännöllisin toimenpitein on mahdollista. Ilmaus»käytännöllisin toimenpitein» sisältää ajatuksen, että vastatoimissa otetaan huomioon yhteiskunnalliset ja taloudelliset tekijät. Suurissa ihmisjoukoissa pienikin riski toteutuu useita kertoja»negatiivisina lottovoittoina», ja vastaavasti riskin edelleen pienentäminen johtaa hyötyyn, jossa hyödyn saaneiden ihmisten lukumäärä voidaan laskea jopa melko tarkasti. Hyödyn saaneita yksilöitä ei kuitenkaan voida millään tavalla seuloa esiin. Yksilötasolla riskin (säteilyannoksen) rajoittaminen on mielekästä silloin, kun säteilyaltistus uhkaa johtaa suhteellisen suureen annokseen. Säteilyaltistuksen enimmäisarvot erilaisia tilanteita ja ihmisryhmiä varten on annettu lainsäädännössä (Säteilyasetus 1512/1991). On kuitenkin hyvä pitää mielessä, että annettujen annosrajojen huomattavakaan ylittäminen ei yksilötasolla hyvin todennäköisesti johda terveyshaittaan eikä annosrajojen alittaminen takaa, että mitään haittaa ei voi syntyä. Toimenpiteet, joilla säteilyaltistusta pyritään rajoittamaan, ovat hyvin erilaisia eri tilanteissa, ja ne sisältävät lainsäädännön ja säteilyturvakeskuksen (STUK) antamia ohjeita ja määräyksiä vaikkapa röntgenlaitteiden laitevaatimuksista, joditablettien nauttimisesta, asuntojen radonkorjauksesta tai ydinjätteiden loppusijoituksesta. Itse toteutetut lisävastatoimenpiteet, kuten aiheellisesta röntgentutkimuksesta kieltäytyminen tai radioaktiiviseksi tiedetyn kalan syömisen lopettaminen, ovat lähes poikkeuksetta haitallisia tai ainakin hyödyttömiä. 120
Kirjallisuutta Ahlbom A, Day N, Feychting M, ym. A pooled analysis of magnetic fields and childhood leukaemia. Br J Cancer 2000:83:692 8. Boudaiffa B, Cloutier P, Hunting D, Huels MA, Sanche L. Resonant formation of DNA strand breaks by low-energy (3 to 20 ev) electrons. Science 2000:287:1658 60. Boice Jr JD. Radiation epidemiology in risk assessment. Raportissa: STUK- A138. Past and future trends of radiation research. Säteilyturvakeskus, 1997, s. 19 40. De Pomerai D, Daniells C, David H, ym. Non-thermal heat-shock response to microwaves. Nature 2000:405:417 8. Dubrova YE, Bersimbaev RI, Djansugurova LB, ym. Nuclear weapons tests and human germline mutation rate. Science 2002:295:1037. Dubrova YE, Nesterov VN, Krouchinsky NG, ym. Human minisatellite mutation rate after the Chernobyl accident. Nature 1996:380:683 6. Dubrova YE, Plumb MA. Ionizing radiation and mutation induction at minisatellite loci. The story of the two generations. Mutat Res 2002: 499:143 50. Greenland S, Sheppard AR, Kaure WT, ym. A pooled analysis of magnetic fields, wire codes, and childhood leukemia. Epidemiology 2000: 83:624 34. Juutilainen J. Pro Healthy Life multimedia ympäristöterveydestä. CDrom. Turun yliopisto, Täydennyskoulutuskeskus, 2002. Kodaira M, Satoh C, Hiyama K, Toyama K. Lack of effects of atomic bomb survivors on genetic instability of tandem-repetitive elements in human germ cells. Am J Hum Genet 1995:57:1275 83. Lubin JH, Boice Jr JD. Lung cancer risk from residential radon: metaanalysis of eight epidemiologic studies. J Natl Cancer Inst 1997: 89:49 57. Lubin JH, Tomasek L, Edling C, ym. Estimating lung cancer mortality from residential radon using data from low exposure of miners. Radiat Res 1997:147:126 34. Mothersill C, Rea D, Wright EG, ym. Individual variation in the production of a bystander signal following irradiation of primary cultures of normal human urothelium. Carcinogenesis 2001: 22:1465 71. Mustonen R, Aaltonen H, Laaksonen J, ym. Ydinuhkat ja varautuminen. STUK-A123, Säteilyturvakeskus, 1995. Petridou E, Trichopoulos D, Dessypriv N, ym. Infant leukaemia to radiation from Chernobyl. Nature 1996:382:352 3. Pierce DA, Preston DL. Radiation-related cancer risks at low doses among atomic bomb survivors. Radiat Res 2000:154:178 86. Pierce DA, Shimizu Y, Preston DL, Vaeth M, Habuchi K. Studies of the mortality of A-bomb survivors. Radiat Res 1996:146:1 27. Rytömaa T. Chernobyl after 10 years. Ann Med 1996:28:83 7. Rytömaa T. Future treds in radiobiology. Raportissa STUK-A138, Past and future trends in radiation research. Säteilyturvakeskus 1997, s. 55 64. Rytömaa T, Koskenvuo K, Ikkala E, Salmi HA. Säteilyvaaratilanteet. Kirjassa: Koskenvuo K, toim. Sotilasterveydenhuolto. Pääesikunnan terveydenhuolto-osasto 1996, s. 953 63. Rytömaa T, Servomaa K, Toivonen H. Tsernobylin ydinturmassa syntyneet kuumat hiukkaset: mahdollinen vaara terveydelle Suomessa. Duodecim 1986:102:1190 6. Säteilyasetus 1512/1991 (muokattu 23.12.1998/1143). Teng S-C, Kim B, Gabriel A. Retrotransposon reverse-transcriptasemediated repair of chromosome breaks. Nature 1996:383:641-4. Tuomisto J. Riskinarvioinnissa on kaksi puolta. ALARA 2002:11:15. UNSCEAR. Sources and effects of ionizing radiation. United Nations Scientific Committee of the Effects of Atomic Radiation. United Nations, New York, 2000. UNSCEAR. Hereditary effects of radiation. United Nations Scientific Committee of the Effects of Atomic Radiation. United Nations, New York, 2001. Zhou H, Suzuki M, Randers-Pehrson G, ym. Radiation risk to low fluences of α-particles may be greater than we thought. Proc Natl Acad Sci USA 2001:98:14410 5. TAPIO RYTÖMAA, LKT, emeritusprofessori tapio.rytomaa@uku.fi Kuopion yliopiston ympäristötieteiden laitos 70211 Kuopio 121