라돈은 대부분의 국가에서 자연 방사선원으로부터의 전리 방사선 피폭 중 가장 큰 부분을 차지한다. 특정 그룹에서 직업적인 라돈 피폭이 큰 위험이지만, 일반 집단에서는 대부분의 피폭이 실내, 특히 주거공간과 같은 작은 건물에서 발생한다.
라돈의 전체 인체 노출경로 중 약 95%가 실내공기를 호흡할 때 노출되는 것이며, 이 밖에 라돈이 들어있는 지하수를 사용할 때 노출될 수 있다. 라돈은 가스이기 때문에 그 자체가 인체에 영향을 미치지는 않지만 호흡을 통해 체내에 흡수된다. 호흡에 의해 폐에 들어오면 그 딸 핵종은 기관지나 폐포에 침착하고, α선을 계속 방출하기 때문에 세포 중의 염색체에 돌연변이를 일으켜 폐암이 생길 가능성이 있다. /p>
라돈의 직접적인 생물학적 역할은 없으나, 라돈에서 방출되는 방사선에 의한 유전자 변형이 생명체의 진화에 간접적인 역할을 하였을 것으로 여겨지고 있다.
한편, 라돈 자체에 의한 내부 피폭보다 라돈의 붕괴로 생성되는 짧은 수명의 방사성 생성물인 딸 핵종의 영향이 크고, 특히 흡입한 먼지에 부착한 방사능에서 방출 되는 α선이 문제가 된다. 10,000 베크렐(Bq)을 흡입했을 때의 실효선량은 0.065 밀리시버트(mSv)에 해당되어 폐의 내부 피폭이 가장 중요하다. 중세 시대부터 광산에서 일했던 광부들이 수명이 짧고 호흡기 질환(폐암으로 추정함)으로 사망한 경우가 많았는데, 이의 주된 원인이 라돈으로 여겨지고 있다. 이후에 우라늄 광산에서 일하는 근로자에게 폐암이 증가한다는 보고가 있었다.
대기 중의 라돈은 폐로 흡입되어 직접 α선과 β선을 내기도 하고 붕괴되어 딸 핵종을 생성하면 이들이 또 방사선을 낸다. 라돈 가스는 토양 속에서 대기 중으로 쉽게 누출되고 라돈 딸 핵종으로 불리는 반감기가 짧은 붕괴 생성물로 된다. 이 딸 핵종은 α선이라고 불리는 방사선을 방출하면서 붕괴되고, 대전하여 우리가 호흡하는 대기 중의 에어로졸에 붙는다. 그 결과 라돈 딸 핵종은 기도에 존재하는 세포에 축적할 가능성이 있다. 기도에서는 α선이 DNA을 손상시킬 수 있다.
라돈 가스 자체를 흡입한 경우 대부분은 붕괴되기 전에 배출된다. 흡입한 라돈과 그 딸 핵종이 일부가 폐에서 혈액 중으로 옮겨지고 최종적으로 다른 기관에 도달한다.
라돈의 유해성은 농도에 따라서 다르다. 라돈의 유해성은 농도의 문제이다. 그래서 라돈 농도가 현저하게 높은 경우에는 유해하지만 주거 환경의 농도가 낮은 경우는 유해하다고 할 수 없다. 대기 중에서 라돈 농도는 희석되기 때문에 보통은 매우 낮다. 라돈 농도는 실내에서 더 높고, 탄광·동굴·수도시설 내 등의 장소 등 밀폐된 곳에서는 더 높은 농도가 검출된다. 대부분의 사람들이 라돈에 가장 빈번하게 노출되는 장소는 토양에 노출되는 거주 공간으로 알려져 있다.
고도의 라돈 피폭에 의한 주된 건강피해는 폐암이 증가하는 것이다. 이는 우라늄 광산 근로자에 대한 연구에서 밝혀졌다. 이들 연구를 바탕으로 WHO의 암에 관한 전문기관인 국제암연구기구(International Agency for Research on Cancer, IARC)와 미국국가독성평가프로그램(US National Toxicology Programme, NTP)은 라돈을 인간에 대한 발암성 물질로 분류하고 있다. 이 분류 범주에는 흡연, 석면, 벤젠 등도 같이 분류되어 있다.
방사선에 의한 암 발생은 확률 현상이다. 확실히 큰 집단(예를 들면 10만 명 등)을 상정했을 때 방사선에 많이 피폭되면 될수록 암이 발생하는 사람은 늘어난다. 호흡을 통해 인체에 흡입된 라돈과 라돈 딸핵들은 핵붕괴를 일으키면서 α선을 방출한다. 방출된 α선은 폐조직을 파괴하여 지속적으로 라돈에 노출되는 경우 폐암을 유발하게 된다. 세계보건기구(WHO)는 라돈을 흡연 다음으로 폐암의 발병원인으로 인정하고 있다. 현재 추정되는 라돈에 기인하는 폐암의 비율은 3~14%의 범위를 차지하는 것으로 추정하고 있다.
과학자들은 주거 공간에서 볼 수 있는 라돈 농도가 건강 어떤 위해를 끼치는 지에 대해서도 연구를 거듭했다. 이들 연구는 유럽, 북미 및 중국에서 이루어졌다. 이들 개별적인 연구들을 통합하여 분석한 결과, 주거 공간의 라돈 농도는 폐암을 일으키는 요인이 충분히 될 수 있다는 것을 확인하였다.
최근의 유럽에서 수행된 연구의 통합분석에 따르면 폐암의 위험도는 라돈 농도가100 Bq/m3 상승할 때마다 16% 증가하는 것으로 추정하였다. 방사선량과 반응의 관계는 상관성이 높은 직선관계로 나타난다. 즉, 폐암의 위험도 증가는 라돈 피폭의 증가와 비례한다.
같은 연구에서 비흡연자가 0 Bq/m3, 100 Bq/m3, 400 Bq/m3의 라돈 농도에 피폭된다면, 75세까지 폐암 발생률은 1,000명에서 각각 4명, 5명 및 7명 정도로 추정하였다. 그러나 흡연자의 경우는 폐암 발생률은 25배, 즉 1,000명에 대하여 각각 100명, 120명, 160명으로 추정하였다. 라돈으로 인한 폐암의 대부분은 흡연자에서 발생한다. 일반적으로 같은 농도의 라돈에 노출된 경우 흡연자가 비흡연자에 비해 훨씬 폐암 발생 위험이 높다. 라돈이 일으키는 폐암의 대부분은 흡연과 라돈의 강한 상승작용으로 흡연자에서 생긴다. 라돈은 평생 비흡연자였던 사람들보다 흡연자 또는 과거에 흡연했던 사람들에서 폐암 유발율이 높다. 그러나 라돈은 비흡연자의 폐암의 일차적 원인으로 주거 공간에서 라돈 농도의 단위 증가 당 폐암 위험율 증가량은 평생 비흡연자와 흡연자가 거의 같게 나타났다.
미국 환경청(US EPA)에서는 2003년부터 얻은 자료를 이용하여 미국에서 연간 약 21,000명의 폐암 사망이 주거 공간의 라돈에 기인하고 있다고 추정하였다. 유사한 추계가 유럽 25 개국에 대해서 이루어져 2006년에는 무려 30,000 명에 이른다고 하였다. 이러한 추정에 따르면 전 세계적으로 매년 수 만 명의 라돈에 의한 폐암 사망이 일어나고 있다.
위험이 없어지는 라돈의 노출기준은 아직까지 확인되지 못하였다. 즉, 라돈 농도가 낮은 경우에도 폐암의 위험은 약간 증가한다. 대다수의 라돈 유발 폐암은 고농도의 라돈보다는 낮거나 중간 정도의 라돈 농도에 피폭된 것이 원인이다. 이것은 일반적으로 주거 공간에서 소수의 사람들만 고농도의 라돈에 피폭하기 때문이다.
라돈 피폭에 따른 폐암 위험과 흡연의 관계에 따른 역학 조사에서 보면 어떤 수준의 라돈 피폭에도 흡연자의 라돈 노출에 따른 폐암의 절대 위험은 비흡연자나 금연자에 비해 훨씬 큰 것으로, 라돈 피폭과 흡연의 상승효과가 있음을 강조하고 있다. 유럽 조사를 예로 들면 하루 15~24개 흡연하는 흡연자의 상대적인 폐암 위험은 비흡연자 중 라돈 노출이 없는 사람들보다 라돈 농도가 0, 100, 400 Bq/m3의 경우, 각각 26, 30, 42 배가 된다. 비흡연자들에서는 이러한 상대적인 위험의 크기는 각각 1.0, 1.2, 1.6 배가 된다.
현재 흡연자(약 1 갑/일)에서는 라돈 노출이 0이면 75 살 까지 누적 절대 폐암 위험은 약 10 %로 추산된다. 장기간에 걸쳐 800 Bq/m3의 라돈에 노출하는 현재 흡연자는 이 위험이 2 배 이상인 22 %까지 증가한다. 평생 비흡연자의 경우에 절대 위험은 각각 0.4 %와 0.9 %이다. 라돈에 의한 금연자의 위험도는 현재 흡연자와 비흡연자의 값의 중간 정도가 된다. 대부분의 라돈에 관련된 폐암 사망은 현재 흡연하고 있는 사람과 과거에 흡연했던 사람 모두에게 일어난다. 요컨대 라돈 노출은 흡연 경험에 관계없이 모든 사람의 폐암 위험을 높인다.
역학조사는 주거 공간의 라돈 농도가 일반 집단의 폐암 위험을 증가시키는 것을 확인했다. 전체 폐암 중 라돈에 관계된 비율은 국가의 라돈 농도평균 및 계산법의 차이에 따라 3~14 % 사이라고 평가하였다.
중앙 유럽의 지하 광부들에서 호흡기 질환에 의한 사망이 많다는 증거는 16세기로 거슬러 올라간다. 그러나 그 질환이 실제로 폐암이라고 이해하게 된 것은 19세기까지 기다려야 했다. 20세기가 되어서야 라돈에 노출된 광부의 폐암 원인으로 라돈이 처음 의심되었다. 그리고 1950년대에 라돈이 폐암의 원인이라는 것이 강력하게 입증되었다. 직업적으로 라돈 노출을 받은 지하 광산 근로자들을 대상으로 한 몇몇 연구는 지속적으로 흡연자와 비흡연자 모두에게 폐암 위험이 증가하는 것을 밝혔다. 그 증거에 근거하여 국제암연구기구(IARC)는 1988년에 라돈을 인간 발암물질로 분류했다.
1980년대 이후 일반 인구의 폐암과 실내 라돈의 관계를 직접적으로 조사하는 많은 연구가 수행되었다. 개별 조사는 일반적으로 대상자의 크기가 너무 적기 때문에 구체적인 위험을 부정하는 것도, 위험을 인정하는 것도 명확하게 할 수 없었다. 그래서 2000년대에 들어와서 유럽, 북미, 중국의 연구 자료를 통합해서 분석하였다. 3건의 통합 분석 결과 라돈 농도 100 Bq/m3 증가 당 8 %(95 % 신뢰구간: 3~16 %), 11 %(95 % 신뢰구간: 0~28 %), 13 %(95 % 신뢰구간: 1~36 %)라고 보고했다. 이러한 세 가지 추정치를 근거로 실측 라돈농도 100 Bq/m3 당 폐암의 위험도가 10 % 증가한다. 만일 3건의 통합 조사에 대하여 라돈 농도의 연간 변동을 유럽 조사와 동일하게 조정 한다면, 장기간의 라돈 농도에 근거하는 3건의 통합 조사의 합동 위험 평가치는 약 100 Bq/m3 당 20 %가 된다. 통합 분석 결과 주거 공간에서 라돈 피폭에 의한 폐암 위험에 대해 매우 유사한 결론을 이끌었다.
역학의 관점에서 위험을 표현하는 방법은 다양하다. 하나의 방법은 상대위험 (RR)이라는 방법으로 정해진 라돈 농도에서 (약 30 년의 노출) 위험을 낮은 수준 (전형적으로 10~15 Bq/m3 정도)에서의 위험과 비교하는 것이다. RR이 1이라는 것은 노출된 사람에게 위험의 상승이 없음을 의미한다. 주거 공간의 라돈 역학 조사는 라돈 농도가 증가함에 따라 위험이 증가하는 것, 즉 RR> 1임을 발견했다. 게다가 RR은 농도에 비례하여 증가했다. 이것은 라돈 농도 단위 증가 당 초과 상대위험도 (ERR = RR-1) 즉 100 Bq/m3 당 ERR로 표현되었다. 이러한 위험 추정치의 신뢰 구간 추정은 그 결과가 통계적으로 유의한지 여부 판단에 도움이 된다.
이러한 결과는 일반 인구에서 라돈이 적지 않은 폐암환자의 발암 원인이 되고 있다는 증거로 채택되었으며, 또한 직접적으로 위험의 크기를 추정하는 기초가 되었다. 일반 주거 공간에서 라돈 농도는 라돈이 폐암의 원인이라는 것을 의심 없이 증명한다. 또한 많은 국가에서 현재 대책의 기준으로 제시하고 있는 200 Bq/m3보다 낮은 수준이더라도 위험이 높아진다는 중요한 증거가 얻어졌다.
라돈과 그 붕괴산물을 포함한 대기 중에 있을 때 흉부 이외의 기도나 피부도 피복되지만, 신체 중에서 가장 방사선 피폭량이 높아지는 것은 기관지 표면이다. 폐에 들어오면 라돈과 그 딸 핵종은 기관지나 폐포에 침착하여, 혈액을 통해서 전신으로 분포하게 된다. 결국은 신장과 골수 등 다른 장기도 낮지만 피복을 받을 것이다. 또한 라돈이 용해된 물을 마시면 위장도 피폭된다. 폐암이외의 암 사망이 라돈 피폭에 의하여 증가하는지에 대해서 라돈 피폭 광부를 대상으로 조사하였다. 그 결과 라돈이 폐암이외의 암의 원인이 되는 근거는 얻지 못했다. 그러나 이 문제에 관해 추가 조사가 계속되고 있다. 예를 들어, 체코의 우라늄 광부에서 백혈병과 림프종양과 다발성골수종에 대한 환자-대조군 연구가 2007년에 보고되었다. 라돈 피폭과 만성 림프성 백혈병을 포함한 백혈병 사이에 양(+)의 상관관계가 인정되었다.
라돈 노출 광부에 대한 많은 코호트에서 라돈 피폭과 심장혈관 질환의 관계가 조사되었지만, 라돈이 심장 질환을 증가시켰다는 증거는 얻지 못하였다. 식수에 자연의 우라늄과 기타 방사성 핵종을 고농도로 포함된 지역에서 위암에 대한 환자-대조군 연구가 2005년에 한 건 실시되었지만, 위험이 증가하는 경향은 없었다.
질적으로 우수한 환자-대조군 연구나 코호트 연구는 아니지만 생태학적 연구 조사에서 라돈 농도와 백혈병 위험도의 연관성을 보고하였다. 노르웨이의 생태학적 연구에서는 실내 라돈농도와 다발성 경화증과의 연관성을 보고하였다. 일반적으로는 이들 연구에서 보인 연관성은 질적으로 우수한 코호트 연구 등을 통해서 확인되어야 한다. 왜냐하면 생태학적 연구에는 수많은 편견이 끼어들기 쉽기 때문이다. 그 때문에 이들의 연구는 잘못된 결론을 이끌 수 있기 때문에 라돈이 이들 질환의 원인으로 작용한다는 증거로서 다뤄서는 안 된다. 결론적으로 라돈에 의한 폐암 이외의 건강영향에 관해서는 일관된 결과를 보이지는 않았다.
※코호트 연구는 전향성 추적조사를 의미한다. 특정 요인에 노출된 집단과 노출되지 않은 집단을 추적하고 연구 대상 질병의 발생률을 비교하여 요인과 질병 발생 관계를 조사하는 연구 방법이다. 요인 대조 연구(factor - control study)라고도 불린다. 어떤 원인이 어떤 결과를 가져오는가를 연구하는 방법으로 시간적인 개념을 포함한다. 장점은 비교 위험도와 귀속 위험도를 직접 측정이 가능하고 객관적이며, 부수적으로 다른 질환과의 관계도 파악이 가능하며 시간적인 선후관계를 알 수 있다는 점이다. 하지만 질병분류에 착오가 발생하거나, 시간과 비용적인 측면이 많이 소요된다. 시간이 오래 걸리는 만큼 대상자가 중도에 탈락하게 되기 쉽다는 단점이 있다.
