Žiarenie poškodzuje organizmus ionizovaním, teda vylučovaním elektrického náboja atómov a molekúl tvoriacich bunky tela. Účinok žiarenia je kumulatívny, čo znamená, že ak je organizmus vystavený malým dávkam žiarenia po istý čas, dlhodobý biologický efekt (rakovina, leukémia, genetické zmeny) je takmer rovnako pravdepodobný ako pri vystavení jednej veľkej dávke.
Účinky radiácie sú závislé od druhu žiarenia. Gama žiarenie preniká tkanivami do veľkej hĺbky bez výraznej straty intenzity. Beta žiarenie môže preniknúť cez kožu a zničiť žijúce bunky. Alfa častice nemôžu preniknúť cez túto bariéru. Alfa i beta častice však spôsobujú najväčšie a nenávratné škody pri požití kontaminovanej stravy alebo vody, alebo pri dýchaní v prostredí s rádioaktívnymi látkami. Radiácia ohrozuje najmä deliace sa bunky. Ľudia sú zo všetkých živých bytostí na svete jedny z najcitlivejších voči karcinogénnym a mutagénnym účinkom žiarenia. Ľudské zárodky, plody, kojenci a malé deti sú mimoriadne citlivé na účinky žiarenia, pretože ich bunky sa rapídne delia. Účinky radiácie na organizmus sú tiež závislé na množstve radiácie.
Akútny syndróm mäknutia mozgu
Akútny syndróm mäknutia mozgu spôsobuje veľmi vysoká dávka ionizujúceho žiarenia (približne tritisíc remov a viac). O tento efekt sa vedci usilovali pri tvorbe neutrónovej bomby, ktorej výbuch ponechá budovy nedotknuté (hoci môžu zostať rádioaktívne po dlhé roky), ľudský mozog a nervové tkanivo sa však zničia. Štyridsaťosem hodín po výbuchu sa mozgové bunky zväčšia, čo spôsobí zväčšenie tlaku vnútri lebky. Výsledkom je dezorientácia, delírium, omráčenie, psychóza, ataxia (strata kontroly svalov) a horúčka, potom nasleduje krátke obdobie jasnosti, a potom náhla smrť.
Choroba z ožiarenia
Dávka šesťsto remov a viac spôsobuje akútnu chorobu z ožiarenia. Tisíce japonských svedkov výbuchov atómových bômb v roku 1945 zomreli na túto chorobu do dvoch týždňov. Takéto ožiarenie zabíja všetky aktívne sa deliace bunky tela: postihnutému vypadávajú vlasy, koža odpadáva vo veľkých kusoch, objavuje sa zvracanie a preháňanie. Po zničení bielych krviniek a krvných doštičiek postihnutí podľahnú infekcii alebo masívnemu krvácaniu.
Rakovina
Nižšie dávky žiarenia môžu spôsobiť leukémiu v dobe 5 až 10 rokov a rakovinu 12 až 60 rokov po ožiarení. Spojitosť medzi malými dávkami radiácie a nárastom výskytu leukémie a rakoviny dokázali nedávne štúdie.
Vznik rakoviny je podmienený radiačným poškodením regulačného génu, ktorý kontroluje bunkové delenie. Ak žiarenie poškodí genóm, niekedy to má za následok smrť bunky, niekedy bunka poškodenú časť dokáže opraviť. Ak je však poškodenie veľké, je zasiahnutý gén po oprave zmenený. Takáto bunka pokračuje v normálnych funkciách do uplynutia inkubačnej doby karcinogénu (približne 5 až 60 rokov). Potom sa začne nekontrolovane deliť. Tento nekontrolovaný a zväčša veľmi rýchly rast, ktorý vedie k tvorbe nádoru, sa nazýva rakovina. Vlastnou príčinou úmrtia na rakovinu je zlyhanie postihnutých orgánov. Spojitosť medzi radiáciou a rakovinou potvrdzujú mnohé dôkazy.
Mnoho prvých röntgenológov pracovalo s primitívnymi prístrojmi a vysokými dávkami a zomrelo na chorobu z ožiarenia a rakovinu. Maria Curie a jej dcéra Irena, ktoré sú preslávené výskumami s prvkom rádium, zomreli na leukémiu. Približne päť rokov po útoku na mesto Hirošima sa objavila epidémia leukémie, ktorá do desiatich rokov dosiahla 30 krát väčšiu úroveň výskytu ako u obyvateľstva nevystaveného žiareniu. Výrazne zvýšená úroveň rakoviny a iných ochorení je zaznamenaná v blízkosti Černobyľu a v okolí Harrisburgu v Pennsylvánii, na území jadrovej nehody Three Mile Island. Postihnuté sú predovšetkým deti a mladí ľudia. Zvýšený počet výskytu rakoviny je zaznamenaný aj v okolí atómových elektrární a prepracovateľských závodov a u ľudí pracujúcich v uránových baniach.
Je dôležité si uvedomiť, že neexistuje „bezpečné“ množstvo ožiarenia, pretože na iniciovanie rakoviny je potrebný len jeden rádioaktívny atóm, jedna bunka a jeden gén. Väčšie ožiarenie spôsobuje len zvýšenie pravdepodobnosti.
