Légi-utasok és a

repülőgép-személyzetek

sugárterhelése

 

Dr. Melles Imre és Prof. Dr. Köteles György

 

Korunkban, a modern "népvándorlás" idején, amikor a lakosság különböző formájú utazásai tömeges méreteket öltenek új orvosi-egészségügyi kérdések is felmerültek. Ezekkel foglalkozik az utazási orvostan (1).

 

A légi utazás során több téma (légnyomásváltozás, tartós mozgáshiány, időeltolódás hatásai, stb.) foglalkoztatja mind az orvosokat, mind az utazókat. A technológia, így a repülési technika, által módosított környezet egyik érdeklődésre számot tartó tényezője a természeti forrásokból származó ionizáló sugárzás szintjének növekedése, ugyanis a kozmikus sugárzás intenzitása a tengerszint feletti magassággal egyre nagyobb.

 

A légi személyzet, valamint a gyakori utazók, üzletemberek, tehát az un. foglalkozási kategória sugárvédelméről már közöltünk egy áttekintő közleményt (2). Jelen közleményünkben összefoglaljuk a kozmikus sugárzásra vonatkozó legfontosabb ismereteket, utalunk az ebből származó sugárterhelésre az utasok, tehát a ritkábban utazó légi utasok (lakossági kategória) vonatkozásában, valamint felvetjük, hogy az így kapott sugárterhelés kockáztatja-e az egészséget.

 

 TERMÉSZETES EREDETŰ SUGÁRZÁSOK

 

A bioszférát, beleértve az embert is, kétféle természetes forrásból származó expozíció éri, nevezetesen a földkérgi eredetű radioaktív bomlási sorokból származó (pl.: rádium, radon, toron), és bomlási sorba nem tartozó radionuklidok révén (rubidium-89, kálium-40, stb.), valamint a kozmikus eredetű sugárzások révén. A légi közlekedésben résztvevőket az utóbbi forrásokból fokozott expozíció éri. Minél magasabban van a repülési útvonal a tengerszint felett, annál nagyobb a sugárterhelés (1. ábra).

 

1. ábra. A kozmikus sugárzás dózisának növekedése a tengerszint felett

 

 

 

 

 

A bioszférában a primer és szekunder kozmikus sugárzás hat. A galaktikus - naprendszeren kívüli - primer sugárzás folyamatosan éri a Földet. Ezt a csillagkitörések, csillagkorona tömeg kilövellések, szupernóva robbanások, galaktikus magok robbanásai okozzák. Ezeket a galaktikus mágneses tér foglalja magába, protonból, alfaszemcsékből, nehéz atommagokból áll.

 

A naperedetű kozmikus sugárzást a napkitörések okozzák: a Nap kromoszférájának hirtelen, ritka erupciói. Nagy naptevékenységnél a napfelszín foltjainak helyi perturbációi következnek be. Percek alatt kifejlődik, és óriási energia felszabadulással jár. Maximális napaktivitásnál mintegy 10 jelentős napkitörés fordul elő évente.

 

Az atmoszférában lévő környezeti sugárzás a primer kozmikus sugárzás, valamint a föld magnetoszférája és atmoszférája kölcsönhatásának eredménye. A sugárzási tér intenzitási és összetevői a mágneses szélesség és magasság, valamint a napkitörések kivételével a sugárzási tér összetétele a galaktikus kozmikus sugárzás függvénye. Az atmoszféra felső rétegeibe jutott primer részecskék kölcsönhatásba lépnek az atmoszféra atomjaival, következményesen kiépül a másodlagos részecskék együttese. Minden ütközésnél a protonok energiájuk mintegy 50%-át veszítik el és másodlagos protonok, neutronok, π és K mezonok jönnek létre. Így az atmoszférában a hadronok képződésének egy kaszkádja alakul ki.

 

 

 

A SUGÁRTERHELÉS MÉRTÉKE

 

 

A légi közlekedésben résztvevők a kozmikus sugárzástól a szokásos 6-12,5 km magasságban folyamatos expozíciónak vannak kitéve. Rövid időtartamú, 8 km alatti repüléseknél az útvonal-dózis néhány μSv lehet.

 

A sievert - Sv - a sugárvédelemben használt dózisegység. A természetes eredetű sugárzási háttér mintegy 3 mSv (millisievert). A mikrosievert (μSv) a millisievert ezredrésze. A foglalkozási kategóriában az évi dóziskorlát 20 mSv 5 év átlagában, az évi lakossági dóziskorlát 1 mSv.

 

A korszerű utasszállító gépek repülési magasságánál a dózisteljesítmény akár 10 μSv/óra is lehet. A Concorde repülések során igen sok mérési adat gyűlt össze a szuperszónikus repülési magasságra vonatkozóan, az átlagos mért teljes egyenértékdózis-teljesítményt 18 km magasságban mintegy 11 μSv/óra értékűnek találták. Az 1. táblázat néhány dózisértéket mutat be különböző hosszúságú repülési útvonalon. Az egyes repülési útvonalakon adódó sugárterheléseket a különböző légi társaságok mérései, illetve becslései alapján határozták meg, beleértve a MALÉV néhány útvonalát is (3).

 

1.      táblázat

Egyes repülési útvonalakon adódó sugárterhelések

különböző légitársaságok mérései alapján

 

Útvonal	Teljes effektív dózis (μSv)
Zágráb - Ontarió	35,1
New York - Florida	18,9
Buenos Aires - Újzéland	57,2
Amsterdam - Tokió	55,6
Amsterdam - Milánó	4,8
Helsinki - New York	34,8
Koppenhága - Bangkok	23,0
Koppenhága - Stockholm	2,2
Brüsszel - Johannesburg	28,4
Brüsszel - Tokió	83,0
Frankfurt - Brakheim	13,5
Frankfurt - New York	30,3
Frankfurt - Chicago	40,4
Budapest - New York	62,9
Budapest - Beijing	56,4
Budapest - Bangkok	37,9

 

 

 

AZ IONIZÁLÓ SUGÁRZÁS BIOLÓGIAI HATÁSAI

 

 

Az ionizáló sugárzások okozta biológiai hatásokat a sugárvédelem szempontjából 2 csoportra osztják, az un. sztochasztikus és determinisztikus hatásokra. Ezek fő jellemzői: a sztochasztikus hatások valószínűsége nő egyenes arányban a dózissal, un. küszöbdózis nélkül, a determinisztikus hatások különböző küszöbdózisok felett jelennek meg és súlyosságuk nő a dózis emelkedésével (4, 5).

 

A sztochasztikus csoportba az örökletes hatások és a rosszindulatú daganatképződés tartozik. Örökletes hatások emberi népességben még nem voltak kimutathatók. A determinisztikus csoportba, nagy dózisok esetén (nagyobb, mint 500 mSv) a szövet és szervkárosítások, sugársérülések, sugárbetegség tünetegyüttesei tartoznak. Ezek a sugárvédelmi dóziskorlátot nagyságrendekkel meghaladó dózisok előfordulása, sugaras balesetek következtében állnak elő. A biológiai jelenségek és dóziskorlátok dózisainak nagyságrendi különbségeit szemlélteti az 2. ábra.

A sugárterhelés mértéke a légi utasoknál, figyelembe véve az útvonal dózisokat, legfeljebb néhány tized mSv-et, vagy ez alatti sugárdózist tesz ki. A sugárbiológiában az utóbbi évtized legnagyobb vitája akörül forog, hogy vajon ilyen kis dózisoknál érvényes-e a sztochasztikus hatásokra - mint a rosszindulatú daganatkeletkezés - a nagy dózisokból egyenesen arányosított kockázat, a lineáris küszöb nélküli dózis-hatás modell (4). Mindezidáig úgy tűnik, hogy nem. Az epidemiológiai vizsgálatok szignifikanciája mintegy 200 mSv alatt elbizonytalanodik. Ennek alapján kijelenthető lenne, hogy légi közlekedésben megszerzett néhány tized mSv-es sugárterhelés nem jelent kimutatható kockázatot a daganatos megbetegedésekre.

 

Tekintve, hogy a légi utasok jelentős hányada nő, ki kell térni a nők, illetve a magzat sugárvédelmére (6). A nemzetközi ajánlásokhoz és szabályozásokhoz viszonyítva a magyar szabályzat lényegesen szigorúbb, nevezetesen a foglalkozási kategóriában a terhesség felismerése után a terhes nő sugárveszélyes munkahelyen nem foglalkoztatható.

 

A nemzetközi jogszabályok csak azt írják elő, hogy a magzat a felismeréstől számított terhességi időszakban ne kapjon többet, mint 1 mSv. 

 

 

 

 

Az embrió és magzat sugárterhelésére vonatkozó mérések kimutatták, hogy terhes légi utas kísérőknél mintegy 15-szöri transzatlanti repülésnél haladhatja meg a magzat sugárterhelése az 1 mSv-t (7).

 

Ebből az is következik, hogy egyes repülőutazásoknál, még az igen hosszú távolságokon is, a sugárdózis legfeljebb ennek 1/15-e.

 

Az eddigi kutatások és számítások szerint tehát a légi közlekedésben részt vevő terhes utasok magzatának ekkora sugárterhelésből származóan egészségkárosítása nem fordulhat elő. 

 

A COCKPIT CREW ÉS CABIN CREW SUGÁRTERHELÉSE

 

A Pilóta Szakmai Szervezetek (ALPA) és a munkáltatók között nincs egyetértés abban a kérdésben, hogy a személyzeti tagot egy karrier során érő sugárterhelésének van-e egészségkárosító hatása, s ha az egészségkárosító kóroki tényező fennáll, az mekkora kockázatot jelent.

 

A polémia eldöntéséhez a IATA Medical Manuel 1.st Edition vonatkozó sorait másoljuk ide:

 

"Occupational Exposure in Flight and Cabin Crew

 

Occupational exposure for flight and cabin crew will depend on the route, altitude and aircraft type.

On average, dose rates received will be in the order of:

 

d Concorde - 12-15 ìSv (microSieverts) per hour;

d Long haul aircraft - 5 ìSv (microSieverts) per hour;

d Short haul aircraft - 1-3 ìSv (microSieverts) per hour dependent on the altitude reached.

 

Can anything be done to reduce exposure?

 

Although cosmic radiation is a form of ionising radiation, it is impractical to consider reducing exposure

by provision of shielding as one might with x-rays. Indeed, shielding may actually increase the number

of secondary reaction products and thereby increase the levels of ionising radiation.

Nevertheless, as will be clear from the preceding sections, it may, in principle, be possible to try to

reduce exposure by changing key variables. For instance, lowering the altitude will reduce the exposure to cosmic radiation but will lengthen the flight and therefore increase the time during which the crew member is exposed. In addition, the aircraft will also be subject to increased fuel consumption which has other negative environmental effects.

 

Pregnant Crew Members

 

With regard to pregnancy, in addition to the ICRP recommendations, the European Directive further

requires airlines to reduce the dose received by the foetus to a level 'as low as reasonably achievable'.

As a result, a number of European airlines have made the decision to assign all female flight and

cabin crew members to ground duties on declaration of pregnancy.

 

Occupational Health for Air Crew

 

Effect of Altitude and Latitude on Cosmic Radiation Exposure

 

To illustrate how the cosmic radiation dose varies with altitude, the graph following shows dose rate

in microSieverts per hour at altitudes between 27,000 and 59,000 feet at the Equator (0° North) and

at a latitude equivalent to Oslo and Helsinki (60° North).

 

Computer based estimates of the effective dose received at 0°N, 0°E and 60°N, 0°E (using CARI-

5E with a heliocentric potential of 735 MV*). The uncertainty of these estimates is approximately

ą20%.

* The heliocentric potential is the average for the last 11 year cycle from January 1987 to December 1997.

c Medical Manual

 

4.4.9 Risks to Health

 

Radiation is an emotive subject and the effects on health even more so. There has been extensive

media coverage of radiation accidents such as Chernobyl and most people are aware of the effects

with regard to cancer in man. There are however other risks, such as genetic effects and the effects

on unborn children. Each needs to be considered separately and objectively.

 

Types of Effect

 

An exposure to non-ionising radiation, such as ultra violet light, particularly if it is excessive, may

result in reddening of the skin and sunburn. This is an example of an effect for which the severity of

the effect is a function of the dose received and for which there may be a threshold (known as a

deterministic or non-stochastic effect, see 4.4.10 - Definitions).

On the other hand, when ionising radiation passes through the body, and energy is transmitted to

the tissues, it may affect the atoms within individual cells and result in a variety of health effects

including:

d development of fatal cancer;

d genetic risk;

d risk to the health of the foetus.

 

Development of Fatal Cancer

 

A cell may be altered as a result of being irradiated and subsequently become cancerous. The

likelihood of this happening will depend on the dose received.

 

For an accumulated dose of 5 mSv per year over a career span of 20 years, the likelihood of developing cancer due to the radiation will be

                                                                        0.4%.

 

This however needs to be put in perspective as 23% of the UK population will die from

some type of cancer and so the overall risk will therefore increase

 

from 23% to 23.4%.

 

Compared with all other risks encountered during the working life, this is very low!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Irodalom

 

1.      Felkai Péter és Kovács Erzsébet (2005)

Utazási orvostan a háziorvosi gyakorlatban

Budapesti Népegészségügy, 36, 369-374.

 

2.      Melles Imre és Köteles György (2005)

Sugárvédelem a légiközlekedésben

Foglalkozás Egészségügy, 9, 17-23.

 

 

3.      Budai László (2000)

A hajózók sugárvédelme a polgári repülésben

Budapesti Műszaki Egyetem Mérnöki diplomamunka

 

4.      Köteles György (2002)

Sugáregészségtan

Szerk.: Köteles György, Medicina, Budapest

 

5.      Köteles György (2004)

Ionizálós sugárzás biológiai és egészségi hatásai: dózisfüggés és sugárvédelem

Családorvosi Fórum, 2004/3, 68-70.

 

6.      Köteles György (2005)

Sugárvédelem: gyermekvédelem

Egészségtudomány, 49, 30-39.

 

7.      Chen, J., Lewis, J. B., Bennett, L. G. I., Green, A. R. and Tracy, B. L. (2005)

Estimated neutron dose to embryo and foetus during commercial flight

Radiat. Prot. Dosim., 114, 475-480.

 

8.      Medical Manual 1st Edition Effective 1 June 2004

    I n t e r n a t i o n a l   A i r   T r a n s p o r t   A s s o c i a t i o n