Kuigi radioaktiivkiirgus põhjustab meile tervisehäireid, on see eluks tingimata mingil määral vajalik. Radioaktiivne foon kutsub esile evolutsioonilisi mikroprotsesse. Katsed kinnitavad, et loom-, taim- ja mikroorganismid hukkuvad, kui nad elavad täiesti kiirgusevabas keskkonnas. Samas, kui kiirgust saab liiga palju, muutub see eluohtlikuks. Kui palju on aga palju?

	Graafi ka: Erkki Viljarand

Looduslik kiirgus – vajalik elutegevuseks
Juba siis, kui Maal polnud isegi primitiivseid eluvorme, oli siin looduslik kiirgus. Selle allikaks on kosmiline kiirgus ja maakoores esinevate radioaktiivsete mineraalide radioaktiivkiirgus. Meie eluvormid on sellega teatud piirini harjunud. Katsed kinnitavad, et loom-, taim- ja mikroorganismid hukkuvad, kui nad elavad täiesti kiirgusevabas keskkonnas, millest kiirgusvood on kõrvaldatud ning elutegevuseks vajalik õhk, vesi ja toiduained ei sisalda radioaktiivseid elemente. Radioaktiivne foon kutsub esile evolutsioonilisi mikroprotsesse, muutusi kromosoomides ja põhjustab evolutsiooni. Ent kosmosest tulev kiirgus võib osutuda ka väga ohtlikuks.

Kosmiline kiirgus
Kosmiline kiirgus pärineb Universumi sügavusest. Sealt lähtuv primaarne kiirgus koosneb suure energiaga osakeste voogudest. Kiirguses on prootonid (vesiniku aatomi tuumad), heeliumi aatomite tuumad (α-osakesed) ja neutronid. Kui primaarne kiirgus jõuab Maa atmosfääri, siis reageerib see atmosfääris sisalduvate aatomitega ja moodustab seejuures sekundaarse kosmilise kiirguse, mis koosneb prootonitest, neutronitest, elektronidest, mesonitest, neutriinodest ja elektromagnetilisest kiirgusest. Kiirguse koostises on avastatud peaaegu kõikide perioodilisussüsteemi elementide aatomeid.
Kosmilise kiirguse intensiivsust iseloomustab fakt, et sekundis jõuab Universumist maapinna igale ruutmeetrile üle kümne tuhande elektriliselt laetud või kiirguva osakese, mis liiguvad valguskiirusele lähedase kiirusega ja moodustavad kokku osakeste kogumi, mida tuntakse kosmilise kiirguse nime all. Need osakesed on tekkinud Universumis miljonite aastate jooksul, tekivad ka jätkuvalt edasi ja on seotud grandioossete plahvatustega (supernoovade tekkega) meie galaktikas. Veelgi suurema energiaga osakesed võivad pärineda veelgi aktiivsematest ja kaugematest galaktikatest.
Kosmilise kiirguse aktiivsus sõltub Maa geograafilisest laiusest, sest Maa kujutab endast hiigelsuurt magnetit, mille mõjul kosmilise kiirguse osakeste liikumine kaldub ekvaatori piirkonnas. Ekvaatori piirkonna merepinna kõrgusel on kosmilise kiirguse doos kõige väiksem – 0,35 millisiivertit aastas (0,35 mSv/a) [siivert, Sv – kiiritusdoosi ühik]. Umbes 50. laiuskraadi piirkonnas (siia kuuluvad ka Eesti alad) on keskmiselt 0,5 mSv aastas. Tõustes lennukiga 4 km kõrguselt 12 km kõrgusele, kasvab kosmilise kiirguse foon umbes 25 korda. Mida kõrgemal me lendame, seda suurema kosmilise kiirguse doosi me saame. Tuleb aga arvestada, et ülehelikiirusega lennukis on lennuaeg lühem.

Päikesekiirgus
Kosmilise kiirguse oluliseks komponendiks on Päikeselt pärinevad võimsad kiirgusvood. Päikesel esineb nii erakorralisi päikesepurskeid, mis levivad kiiresti ja jõuavad minutite jooksul Maale. Nende teket pole võimalik ennustada. Ent Päikesel toimuvad ka korrapärased muutused. Teatavasti muutub aja jooksul Päikese aktiivsus. Eriti iseloomulikud on Päikese laikude dünaamikale vastavad Päikese umbes 11-aastased tsüklid. Nende aktiivsuse maksimumid toimusid aastail ... 1948, 1959, 1970, 1981, 1992, 2003. Ja järgnev toimub tõenäoselt aastal 2014. Bioloogid ja meedikud on täheldanud samasugust tsüklilisust ka bioprotsessides. Vana puu mahasaagimisel märkame, et aastaringide paksus muutub 11-aastase tsükli järel. Niisugust tsüklilisust on märgatud ka teraviljasaakides, ulukite ja kahjurputukate arvukuses, haigusepideemiate esinemises jm. Keskaja katkuaastad (1361, 1372), mil korraga hukkus kümneid tuhandeid inimesi, olid Päikese aktiivsusaastad. Päikese aktiivsusega kaasnevad magnettormid ja nendega seoses sagenevad haigused (insultide ja infarktide sagedus ja nendest põhjustatud surmajuhtumite arv). Statistika kinnitab, et magnettormide ajal on ka rohem liiklusõnnetusi. Meedikud tuvastasid, et 11-aastase tsükliga on malaaria- ja difteeriapuhangud, loomade suu- ja sõrataud, rändtirtsude massiline paljunemine jm. Suured lehtpuud kasvavad intensiivsemalt Päikese maksimumaastal, okaspuud aga – miinimumaastal.

Päikeselt pärinev kasulik ja surmav kiirgus
Vaatame jooniselt(joonise leiate trükiväljaandest), millest koosneb päikesekiirgus – nähtav valgus moodustab sellest vaid kaks viiendikku! Päikeselt lähtuvas kiirguses on peamiselt erineva energiatasemega prootonid ja α-osakesed. Need osakesed jõuavad Maale umbes 15 minuti jooksul pärast nähtavat purset. Kiirguses on valdavalt infrapunast kiirgust (55%), mis neeldub Maa atmosfääris ning soojendab pinnast ja ookeani, 40% on nähtava valguse spektrit, mille arvel toimub taimedes fotosüntees ja 5% on ultraviolettkiirgust (lainepikkusega 400–100 nm). Peale selle kiirgub Päikeselt veel röntgeni-, γ-kiirgust ja erineva lainepikkusega raadiolaineid. Mida lühem on lainepikkus, seda suurem on osakeste energia.
Päikesest eralduvast ultravioletses spek triosas (lainepikkusega 400–100 nanomeetrit) eristatakse tinglikult kolme erineva lainepikkusega osa. Ultraviolettkiirgus-A (UV-A) on lainepikkusega 400–320 nm, UV-B on lainepikkusega 320–280 nm ja UV-C vastavalt 280–200 nm.

UV-A – kasulik, UV-B ja UV-C – kahjulikud
Kui jälgida spektreid (vt joonis 3), siis täheldame, et lainepikkuse vähenedes läheb nähtava valguse spekter üle ultraviolettkiirguse UV-A spektriks. See on kasulik spektriosa, sest selle arvel me päevitume, organismi moodustub D3 vitamiin, mis võtab osa kaltsiumi ja fosfori ainevahetusest ning luustiku moodustamisest, kaitseb lapsi rahhiiti haigestumast ja aitab vältida luuhõrenemist. Lainepikkuse vähenedes järgneb spektris UV-A-le spektriosa UV-B. See on juba kahjulik spektriosa, mis kahjustab organismi immuunsüsteemi, DNA sünteesi ja võib põhjustada nahavähi või pigmendikasvaja (melanoomi) teket, silmadesse võib hakata moodustuma hallkae (katarakt). UV-B on äärmiselt kantserogeenne. Mõnevõrra kaitsevad silmi selle eest prillid. Väidetavalt põhjustab UV-B kuni tuhat korda rohkem vähktõbe kui UV-A.
UV-B-le järgneb veelgi kahjulikum spektriosa, UV-C. Jooniselt näeme, et see spektriosa läheb sujuvalt üle kahjulikuks röntgenikiirguseks, mille toimega UV-C ka sarnaneb. On arvestatud, et kui UV-C ei neelduks eelnevalt atmosfääris ja jõuaks Maale, siis oleks see röntgenikiirgus elusorganismidele surmav.

Osoonikiht kaitseb neelates
Mis kaitseb meid siis UV-B ja UV-C kahjuliku toime eest? Meid kaitseb õhus esinev osoonikiht ehk osonosfäär, mis asub atmosfääris umbes 25–40 km kõrgusel. Osoonisisaldus on selles küll äärmiselt väike ehk vaid 4·10-7 mahuprotsenti. On arvutatud, et kui kogu atmosfääris esinev osoon kokku koguda, siis moodustaks see umbes 3–5 mm paksuse kihi! Kuid see osoonikiht kaitseb meid, sest neelab suure osa kahjulikust ultraviolettkiirgusest.
Möödunud sajandi uurimused kinnitasid, et inimtegevuse tulemusena muutub osonosfäär hõredamaks. Neid hõredamaid alasid hakati nimetama osooniaukudeks ja sealt jõuab osaliselt Maale ka kahjulikku UV-spektriosa. Osoonisisalduse vähenemine osonosfääris suurendab katarakti haigestunute arvu.
Osonosfääri lagundavad ka vulkaanipurskel tekkivad ühendid, kuid suurel määral on põhjuseks inimtegevus – auto- ja lennukimootori töötamisel tekkivad lämmastikuühendid, aerosooltooteis ja külmikutes esinevad kergkeevad vedelikud ja mitmesugused keemilised ühendid. Need lagundavad osooni. Sajandivahetusel avastati, et UV-kiirgused aktiveerivad viiruste toimet, sealhulgas ka HI-viiruse aktiivsust. Ohtlik UV-kiirgus ei ähvarda meid ainult Päikeselt. Ka solaariumilambid kiirgavad seda. Meie naaberriigis Soomes on kehtestatud kord, et alla 19 aasta vanuseid noori solaariumi ei lubata. Siiski avastatakse seal aastas umbes 2000 uut melanoomijuhtu (pigmentkasvajat). Põhjuseks kauaaegne päevitamine eriti südapäeval, kiiritusprotseduuride liigne kestus. Vanemad solaariumilambid kiirgavad rohkem ohtlikku UV-B ja UV-C.

Maa sügavusest ja maapinnas esinevatest radioaktiivsetest mineraalidest pärinev kiirgus
Maapinnas esinevaid radioaktiivseid elemente sisaldavad mineraalid on kontsentreerunud peamiselt graniiti ja basaldikihtidesse. Liivakivis ja karbonaatides on neid tunduvalt vähem. Kohati esineb looduses radioaktiivseid uraani-, tooriumi- ja raadiumimaake. Uraani sisaldub ka põlevkivis, eriti aga ühes põlevkivi eriliigis diktüoneema argilliidis, mida esineb loodusvarana ulatuslikult Eesti maapinnasügavuses. Diktüoneema argilliit on harilikust põlevkivist (kukersiit) tunduvalt tumedama värvusega. Selle varud on aga üle 50 korra suuremad põlevkivivarudest. Eestis hakati Sillamäel 1947. aastal diktüoneema argilliidist tootma uraani tolleaegse N Liidu sõjatööstuse vajadusteks – aatomipommi tootmiseks.
Tähtsamateks radioaktiivseteks elementides looduses on uraan ja toorium, mille radioaktiivsed poolestusajad ulatuvad miljonitesse aastatesse. Radioaktiivsed pole mitte ainult need elemendid, vaid ka nende lagunemisel tekkivad uued tütarelemendid. Maailmas on viis kohta, kus radioaktiivsete elementide maakidest on tingitud tunduvalt kõrgem radioaktiivne foon. Nendeks on Brasiilia, India, Egiptus, Prantsusmaa ja Niue saar Okeaanias. Brasiilia rannikupiirkondades on mulla, kaljude ja kivimite radioaktiivne foon 5 mSv/a. Prantsusmaal on 1/6 rahvastiku elupiirkonnas foon 1,8–3,5 mSv, India Kerala ja Madrase piirkondade elanike aastane radioaktiivne doos on isegi 13 mSv ja Niue saare elanikel 13 mSv. Kaevanduspiirkondades on aga foon veel tunduvalt kõrgem. Meie alal on radioaktiivne foon aastas kuni 2,5–3,0 mSv.
Üldiselt lubatav piir aastas on 3,5–4 mSv, nii et Niue saarel ületab see normi ligi 2,5 korda.
Kiirgustest ongi Eestis tegelikult kõige aktuaalsemad radooni kiirgusfoonist tingitud ohud. See radioaktiivne gaas pärineb kohati maapinnast. Eestis annavad radoon ja selle tütarelemendid üle poole kogu aastasest radioaktiivkiirgusest.
Kuid kiirgureid on veel. Argielus ümbritsevad meid olmeseadmete elektromagnetväljad ja -kiirgused. Teler ja arvuti võivad olla ioniseeruva kiirguse ja nõrga röntgenikiirguse allikaks. Ohuteguriteks on vooluvõrgust töötav äratuskell-raadio, juusteföön, mobiiltelefon ja eriti mikrolaineahi. Sellest, kuidas kodus vähendada kiirgusohtlikkust, kirjutame ülejärgmises Loodusesõbras, järgmises numbris aga käsitleme meie elukeskkonna tähtsaimat ja peamist radioaktiivset komponenti radooni. Radioaktiivkiirgus ja selle eripära Radioaktiivsete ainete eripäraks on asjaolu, et vastava aine üks või mitu koostiselementi on radioaktiivsed, mis kiirgavad kiirgust ning mille lagunemisel tekivad uued keemilised elemendid. Radioaktiivsed elemendid kiirgavad radioaktiivsel lagunemisel välja mitmesuguseid osakesi. Ajalooliselt on neist tähtsamad α-, β- ja γ-kiirgus, kusjuures nende elementide aatomid muutuvad ise uute keemiliste elementide aatomiteks. Αlfakiirguse osake (α-kiirgus) kujutab endast heeliumi aatomi tuuma. Osakese liikumiskiirus on tavakiiruste seisukohalt suur – 15 000 km/s, kuid valguse kiirusega (300 000 km/s) võrreldes väike. Õhus lendab osake vaid mõne sentimeetri kaugusele (maksimaalselt 11 cm), sest kaotab kiiresti oma energia. Inimesele on α-kiirgus äärmiselt ohtlik siis, kui satub toidu, joogi või sissehingatava õhuga inimorganismi või nahale. Alfa osakese liikumist pidurdab juba paberileht, kuid suu või nina ette paberit panna ei saa. Tähtsamad α-kiirgurid on uraan (U- 238), radoon (Rn-222), toorium (Th-237) ja plutoonium (Pu-239). Tšernobõli tuumareaktori avarii korral jälgisid inimesed põlevat reaktorit ja said sissehingatava õhuga suure kiiritusdoosi. Nad oleksid pidanud varjuma elamusse, sulgema tihedalt uksed-aknad, vajadusel isegi liimipaberiga, ning ohvrite arv oleks olnud palju väiksem. Beetakiirgus (β-kiirgus) kujutab elektronide voogu. Seejuures toimub aatomi tuumas neutroni muutumine prootoniks ja elektroniks. Elektronid liiguvad ülisuure kiirusega (95% valguse kiirusest). Protsessiga võib kaasneda veel γ-kiirgus. Õhus liigub osake mõne meetri kaugusele, organismi kudedes mõne millimeetri sügavusele. Inimesele on β-kiirgus ohtlik, sest selle mõjul katkevad eluskudedes keemilised sidemed. Beeta-kiirguriteks on toorium (Th-234), kaalium (K-40), tsee sium (Cs-137), üliraske vesinik ehk triitium (H-3, T), radiojood (I-131). Osakese keskmine eluiga on 15 minutit. Vaba tee pikkus gaasides on meetrites, organismi kudedes kuni 15 mm. Gammakiirgus (γ-kiirgus) meenutab röntgenikiirgust, kuid on suurema läbimisvõimega. Liikumiskiirus ühtib valguse kiirusega, gaasides on vaba tee pikkus sadu meetreid. Neutronkiirgus (n-kiirgus) eraldub mõnede aatomite radioaktiivlagunemisel või aatomituumade pommitamisel α- või γ-osakestega. Neutronid on suure läbitungimisvõimega kosmilise kiirguse komponendid, mis tekivad ka aatomipommi plahvatusel. Neutron on radioaktiivne (poolestusaeg 10,6 m), lagunemisel tekivad prooton ja elektron. Radioaktiivlagunemisel võivad eralduda veel positiivsed elektronid (positronid), prootonid, kaksikprootonid (üheaegselt eraldub 2 prootonit). Klasterradioaktiivsuse puhul võivad ühe radioaktiivse aatomi tuumast eralduda isegi uued aatomid, C-14, Mg-28, Si-32.