ปริมาณรังสีเท่ากับกล้วย 1 ผล

ปริมาณรังสีเทียบเท่าหรือสมมูลกับกล้วย 1 ผล (banana equivalent dose) หรือ BED ไม่ใช่หน่วยวัดมาตรฐานของการได้รับรังสี เป็นแต่เพียงค่าที่แสดงถึงการที่คนเราจะได้รับรังสีเพิ่มขึ้น จากการทานกล้วย 1 ผล หลักการนี้อาศัยพื้นฐานจากการที่กล้วยเป็นอินทรียวัตถุ ซึ่งมีองค์ประกอบส่วนหนึ่งเป็นไอโซโทปรังสีธรรมชาติ (ไม่รวมถึงการปนเปื้อนสารกัมมันตรังสีจากกิจกรรมของมนุษย์) ดังนั้น การใช้หน่วยของปริมาณรังสีเทียบเท่ากล้วย 1 ผล จึงต้องการแสดงถึงความรุนแรงของการได้รับรังสีจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ อาวุธนิวเคลียร์ หรือกระบวนการทางการแพทย์ โดยใช้หน่วยที่คนทั่วไปเข้าใจได้

 
 
กล้วยเป็นผลไม้ที่มีรังสีจากโปแทสเซียมธรรมชาติ

ความเป็นมา

หลักการนี้เกิดจากการแลกเปลี่ยนความเห็นกันในกลุ่ม Radsafe หรือ The International Radiation Protection (Health Physics) Mailing List ในปี 1995 โดยมีการเสนอว่ามีค่า 9.82x1018 ซีเวิร์ต (sieverts) หรือประมาณ 0.1 ไมโครซีเวิร์ต (mSv)

ความสัมพันธ์กับหน่วยมาตรฐาน

หน่วย BED ได้ถูกสมมุติให้เป็นหน่วยรังสีสมมูล (radiation dose equivalent) ซึ่งเป็นหน่วยวัดระดับรังสีที่ก่อให้เกิดความเสียหายต่อเนื้อเยื่อที่ได้รับ แทนการใช้หน่วยความแรงรังสีที่ปลดปล่อยออกมาจากต้นกำเนิดรังสี หรือปริมาณรังสีที่วัตถุดูดกลืนไว้ ซึ่งเป็นหน่วยที่สัมพันธ์กับหน่วยซีเวิร์ต (sievert, Sv) ในหน่วย SI ที่กำหนดให้เป็นปริมาณรังสีที่สิ่งมีชีวิตได้รับเทียบเท่าหรือสมมูลกับพลังงาน 1 จูล (joule) จากรังสีแกมมาต่อมวลของเนื้อเยื่อ 1 กิโลกรัม ซึ่งในสหรัฐอเมริกา บางครั้งจะใช้หน่วย roentgen equivalent man (rem) ที่มีค่าเท่ากับ 0.01 sieverts  

ต้นกำเนิดรังสีธรรมชาติจากเนื้อเยื่อพืชส่วนใหญ่มาจากโปแทสเซียม ซึ่งประกอบด้วยไอโซโทปรังสีโปแทสเซียม-40 (40K) อยู่ 0.0117% ไอโซโทปนี้มีครึ่งชีวิตประมาณ 1.25 พันล้านปี (4x1016 วินาที) โปแทสเซียมธรรมชาติจึงมีกัมมัตภาพรังสีประมาณ 31 เบคเคอเรลต่อกรัม (Bq/g) หมายความว่า ธาตุโปแทสเซียม 1 กรัม จะมีการสลายตัว 31 อะตอมต่อวินาที  โดยธรรมชาติแล้ว พืชยังประกอบด้วยไอโซโทปรังสีอื่นอีก เช่น คาร์บอน-14 (14C) แต่มีกัมมันตภาพรังสีน้อยกว่ามาก โดยทั่วไป กล้วยประกอบด้วยโปแทสเซียมประมาณครึ่งกรัม จึงมีกัมมันตรังสีประมาณ 15 เบคเคอเรล (Bq) แม้ว่า กล้วย 1 ผล จะมีกัมมันตภาพรังสีน้อยมาก เมื่อเทียบกับรังสีในธรรมชาติหรือรังสีที่ใช้ทางการแพทย์ แต่กัมมันตภาพรังสีของกล้วยในหนึ่งคันรถบรรทุก ที่เคลื่อนที่ผ่านเครื่องตรวจวัดรังสีที่ใช้ตรวจสอบการลักลอบขนส่งวัสดุนิวเคลียร์ ก็สามารถทำให้ระบบเตือนภัยทำงานได้

   
ธาตุโปแทสเซียม
อาหารส่วนใหญ่มีโปแทสเซียมเป็นองค์ประกอบ
   

ปริมาณรังสีที่ถูกดูดกลืนจะขึ้นกับชนิดและพลังงานของรังสี รวมทั้ง ขึ้นกับตำแหน่งที่ร่างกายได้รับ เช่น อยู่ภายในร่างกาย หายใจเข้าไปในร่างกาย หรือรับประทานเข้าไป ตามข้อมูลขององค์การป้องกันสภาพแวดล้อมสหรัฐอเมริกา (US Environmental Protection Agency) หรือ EPA ได้ประมาณค่า conversion factor (CEDE) สำหรับการรับประทานไอโซโทปรังสีโปแทสเซียม-40 แต่ละเบคเคอเรลเป็นเวลา 50 ปี จะมีค่า 5.02 นาโนซีเวิร์ต เมื่อใช้ค่านี้มาคำนวณ จะได้ปริมาณรังสีสมมูลจากกล้วย 1 ผล เท่ากับ

5.02 nSv/Bq x 31 Bq/g x 0.5 g = 78 nanosieverts = 0.078 mSv

ซึ่งจะพบค่านี้ในเอกสารเผยแพร่ที่ประมาณค่าไว้ 0.1 ไมโครซีเวิร์ต (mSv)

บทวิจารณ์

หลักการของปริมาณรังสีสมมูลของกล้วย 1 ผล ยังคงต้องพิสูจน์ความถูกต้อง รวมถึงข้อมูลของ EPA ที่กำหนดว่าปริมาณโปแทสเซียม (รวมทั้งโปแทสเซียม-40) ในร่างกายมนุษย์มีค่าคงที่ แต่ด้วยหลักการ homeostasis ซึ่งจะขับโปแตสเซียมที่มีอยู่ออกจากร่างกาย เมื่อได้รับโปแทสเซียมจากอาหารเพิ่มเข้ามา แสดงว่า การรับประทานกล้วย 1 ผล จะทำให้ได้รับรังสีเพิ่มขึ้นในช่วงไม่กี่ชั่วโมงหลังรับประทานเท่านั้น หลังจากนั้น ไตจะขับส่วนที่เกินออกจากจนปริมาณโปแทสเซียมกลับสู่ค่าปกติ

ค่า conversion factor ของ EPA ซึ่งใช้ช่วงเวลาเฉลี่ย 30 วัน ที่ไอโซโทปของโปแทสเซียมในร่างกายจะผสมรวมกันแล้วกลับคืนสู่ค่าปกติ หลังจากถูกรบกวนจากผลของการรับประทานโปแทสเซียม-40 เพิ่มเข้าไป ถ้าสมมุติให้เวลาที่โปแทสเซียมอยู่ในร่างกายลดลง 10 เท่า ปริมาณรังสีสมมูลจากการรับประทานกล้วยก็จะลดลงด้วยสัดส่วนเดียวกัน

ค่านี้อาจเทียบได้กับการได้รับรังสีจากโปแทสเซียมที่มีอยู่ในร่างกายประมาณ 2.5 กรัมต่อกิโลกรัม หรือ 175 กรัมในคนที่มีน้ำหนัก 70 กิโลกรัม ซึ่งโปแทสเซียมธรรมชาติปริมาณนี้มีกัมมันตภาพรังสี 175 g x 31 Bq/g = 5400 Bq เป็นปริมาณรังสีที่คนเราได้รับตลอดช่วงชีวิต

รังสีจากอาหารชนิดอื่น

นอกจากกล้วยแล้ว อาหารชนิดอื่นที่มีโปแทสเซียม (และไอโซโทปรังสีโปแทสเซียม-40) สูง ได้แก่ มันฝรั่ง เมล็ดทานตะวัน และถั่วชนิดต่างๆ โดยเฉพาะถั่วบราซิลที่นอกจากมีโปแทสเซียม-40 สูงแล้วยังมีเรเดียมสูงด้วย โดยอาจมีกัมมันตภาพรังสีสูงถึง 444 เบคเคอเรลต่อกิโลกรัม (12 นาโนคูรีต่อกิโลกรัม) หรือ 4 เท่า ของกัมมันตภาพรังสีของกล้วย

ด้วยเหตุผลเดียวกันกับการได้รับปริมาณรังสีสมมูลจากกล้วย เราจึงอาจสรุปได้ว่าเราได้รับรังสีจากอาหารทุกชนิด โดยใน 1 ปี จะได้รับรังสีประมาณ 0.4 มิลลิซีเวิร์ต (mSv) หรือ 40 มิลลิเรม (mrem) ซึ่งมากกว่า 10% ของปริมาณรังสีที่เราได้รับทั้งจากธรรมชาติและจากที่ผลิตขึ้น แต่ค่านี้ก็ยังคงมีข้อสังเกตที่ควรตรวจสอบเช่นเดียวกับการใช้ค่าปริมาณรังสีสมมูลจากกล้วย (BED)

ถั่วบราซิลมีไอโซโทปรังสีจากธาตุโปแทสเซียมและเรเดียม
แร่เรเดียมเป็นแร่ที่มีกัมมันตภาพรังสี

การเปรียบทียบปริมาณรังสีด้วยหน่วย BED

ถ้าใช้ปริมาณรังสีสมมูลของกล้วย (banana equivalent dose) หรือ BED มาเปรียยบเทียบ โดยให้มีค่า 0.01 มิลลิเรม (mrem) เราสามารถเปรียบเทียบโดยใช้หน่วย BED ได้ดังนี้

 
  การอาศัยอยู่ห่างจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ 50 ไมล์ เป็นเวลา 1 ปี เท่ากับได้รับปริมาณรังสีเพิ่มขึ้นจากการรับประทานกล้วย 1 ผล ซึ่งเท่ากับรังสีที่ได้รับจากเครื่องตรวจจับควัน 1 เครื่อง
   
 
  การอาศัยอยู่ห่างจากโรงไฟฟ้าถ่านหิน 50 ไมล์ เป็นเวลา 1 ปี เท่ากับได้รับปริมาณรังสีเพิ่มขึ้นจากการรับประทานกล้วย 3 ผล ซึ่งเป็นรังสีที่มาจากแร่ยูเรเนียมและแร่ทอเรียมในถ่านหิน
   
 
 

ร่างกายคนเรามีโปแทสเซียม-40 เป็นส่วนประกอบอยู่โดยธรรมชาติ การอยู่ใกล้ชิดกับคนอื่นเป็นเวลา 1 ปี จะทำให้เราได้รับรังสีเพิ่มขึ้น 2 มิลลิเรม ซึ่งเท่ากับปริมาณรังสีที่ได้รับจากการเดินทางจากเมืองนิวยอร์กไปลอสแองเจลีส ซึ่งการอยู่ในระดับที่สูงขึ้นทำให้ได้รับรังสีคอสมิกเพิ่มขึ้น โดยเทียบเท่ากับการรับประทานกล้วย 200 ผล

และการอยู่ในระดับที่สูงขึ้นทำให้ได้รับรังสีคอสมิกสูงขึ้นนี้ ทำให้การอยู่บนภูเขาสูง เช่น ยอดเขาเอเวอร์เรสต์ 1 ปี จะทำให้ได้รับเพิ่มขึ้น 800 มิลลิเรม เทียบเท่ากับการรับประทานกล้วย 80,000 ผล

   
 
  ในสิ่งแวดล้อมที่เราอาศัยอยู่ มีรังสีโดยธรรมชาติอยู่แล้ว การอาศัยอยู่ในเมืองเดนเวอร์จะทำให้ได้รับรังสีจากสิ่งแวดล้อม 24 มิลลิเรม เทียบเท่ากับการรับประทานกล้วย 2,400 ผล
   
 
  หินแกรนิตที่ใช้ในการทำสิ่งก่อสร้างหรืออาคารนั้น มีรังสีอ่อนๆ จากแร่ยูเรเนียมและแร่ทอเรียมที่ปะปนอยู่เล็กน้อย การอาศัยอยู่ในอาคารรํฐสภาสหรัฐ เป็นเวลา 1 ปี จะได้รับรังสี 85 มิลลิเรม เทียบเท่ากับการปรับประทานกล้วย 8,500 ผล ขณะที่การอาศัยอยู่ในอาคารของสำนักวาติกัน เป็นเวลา 1 ปี จะได้รับรังสีเพิ่มขึ้น 800 มิลลิเรม เทียบเท่ากับการปรับประทานกล้วย 80,000 ผล
   
 
  นักบินอวกาศที่เดินทางไปสำรวจดาวอังคาร 1 ครั้ง จะได้รับรังสีเพิ่มขึ้นจากรังสีคอสมิก 130,000 มิลลิเรม เทียบเท่ากับการรับประทานกล้วย 13,000,000 ผล
   
ถอดความจาก
- Banana equivalent dose เวบไซต์ www.wikipedia.org
- YELLOW ALERT! เวบไซต์ http://madartlab.com