电离辐射与人类环境

电离辐射与人类环境 刘瑞 （原子能院辐射安全研究所 forgetsummer@126.com） 日本福岛核事故发生后，我们周围的很多人都很关注辐射，特别是关心辐射 对人的危害。而且我国的媒体对于福岛核电站事故也做了大量的报道，同时积极 向公众宣传核与辐射的知识，再加上民众对这次事故的关心，所以一定程度上对 于公众了解核辐射起到了促进作用。但是值得我们深思的是，由于大多数公众对 于核辐射危害没有恰当的了解，甚至是“谈核色变”，后来还导致了民间所谓的 吃碘盐可以防辐射的谣言，导致众多人去抢购食盐。本手册以核辐射科普为目的 介绍一些核辐射相关的知识，希望对于民众正确地了解核辐射起到帮助作用。 在详细叙述核辐射与环境的关系之前，需要首先了解有关核辐射的几个基本 概念。 1、核素，是指具有特定原子序数、质量数和核能态，而且其平均寿命长到足以 被观察到的一类原子。 2、放射源，是指能够像外面发射电离辐射的任何物体。 3、辐射剂量，是指在单位质量物质中沉积的辐射能量。辐射剂量的单位是西弗， 用 Sv 表示。 4、外照射，是指当放射源处在人体以外时对人体所产生的照射。 5、内照射，是指由摄入体内的核素造成的照射。 一、什么是辐射？ 那么，到底什么是辐射呢？所谓辐射就是能量通过真空或物质以电磁波或粒 子的形式发射和传播，包括热辐射、光辐射、粒子辐射。辐射可以分为电离辐射 和非电离辐射，凡是与物质直接或间接作用时能使物质电离的一切辐射，称为电 离辐射，常见的电离辐射有α辐射、β辐射、γ辐射、中子辐射。反之，不能使 物质电离的辐射就是非电离辐射，比如光辐射就是非电离辐射，我们日常家用电 器的辐射就是非电离辐射。但从对人体的危害来说，电离辐射的危害要大于非电 离辐射，电离辐射与人体发生作用的时候可以在人体中沉积能量，进而对人体造 成损害。本文关注的辐射就是电离辐射，当然目前对于非电离辐射的危害也有专 门的研究和防护措施。 二、电离辐射对人类和环境的影响 其实我们日常生活中就无处不存在辐射，可以说我们天天都伴随着辐射生 活。生活中的辐射来源主要有两种，分别是天然辐射和人工辐射。有可靠的统计 数据显示，日常生活中天然辐射的剂量占我们所接受剂量的 85%，人工辐射约占 15%。所以可以说，天然辐射是人类所受辐射的主要来源。 天然辐射包括宇宙射线，宇生放射性核素，原生放射性核素，人类活动引起 的天然辐射的增加。研究显示，正常的天然本底地区天然辐射源导致人一年接受 的有效剂量为 2.4 毫西弗。天然照射多为内照射，主要是由于空气中的氡气以及 其衰变子体造成的，根据 2000 年联合国原子能效应委员会估计，在世界“正常” 本底地区每年由于吸入氡及其短寿命子体产生的剂量约在人类所受全部天然辐 射年有效剂量的一半。因此日常生活中氡气是我们受到天然辐射的主要来源，所 以目前国际上都非常重视对氡的防护，而且我国对人居建筑物室内氡的浓度也有 相关的限制规定。我们日常生活也可以尽可能的减少来自氡的照射剂量，比如经 常打开窗户通风就可以降低室内氡的浓度。 另外由于高空中的宇宙射线比地面多，所以当我们乘坐飞机的时候也将受到 比地面更多的天然辐射，例如北京-上海的航线，乘客在这条航线上飞 1000 小时 所受的剂量大概是 2.2 毫西弗，与其一年在地面所受全部天然辐射照射产生的剂 量大体相当。 其实世界上本来就有一些高本底地区，这些地区的天然辐射水平很高，主要 的原因是由于地面岩石中含有原生放射性核素，如独居石，以及一些含铀的花岗 岩。如巴西的瓜拉帕里地区由于区域特征主要是独居石砂，所以当地的天然本就 很高，有的地方可以达到正常本底的 1000 倍。 人类日常生活中除了受到天然辐射的照射外，还要受到人工辐射的照射。其 中很大一部分人工辐射来源于医疗照射。医疗辐射是目前最大的人工辐射来源， 各种人工放射性核素大约 80%用于医学目的。人们熟知的放射诊断、放射治疗以 及核医学都伴随着辐射。我们熟知的胸透，每次检查的有效剂量大概是 1.1 毫西 弗，而每次 CT 检查的有效剂量大概是 8.6 毫西弗，可见一次 CT 检查的照射剂 量比一年中接受的天然辐射的有效剂量还要大，因此正当的并且恰当地进行医疗 照射是当前非常值得关注的事情。 核电站产生的辐射也是人工辐射，核电厂周围居民因核电厂运行所接受的剂 量，每人每年不到 0.01 毫西弗，可以说是微乎其微。日常生活中，人们也会受 到以前世界上进行核试验产生的放射性沉降物质的照射，这也属于人工辐射。另 外，在我们燃烧化石燃料的时候也会产生少量的放射性物质，这也属于人工放射 性。 因此，可以说从人类诞生起，就一直伴随着辐射繁衍生息，辐射对于人类并 不稀奇，更无须害怕。 三、电离辐射的生物效应 很多人谈到核辐射可能都很害怕，知道过度的核辐射对人是有害处的，可是 却很少有人知道核辐射到底为何对人有害。随着人们对核辐射与人体作用的机理 日益成熟后，这个问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 才逐渐有了答案。辐射的危害要从辐射的人体生物效应说 起。 电离辐射将能量传递给有机体引起的任何改变，统称为电离辐射生物学效 应。要了解辐射的生物效应，就要从辐射对细胞的危害说起。构成生物体的基本 单位是细胞，细胞中大约 80%是水，其余的 20%则是非常复杂的有机化合物， 细胞可近似地看作是一个由各种溶质分子组成的溶液体系。电离辐射可以人的细 胞中沉积能量，因此对人的细胞可以造成损害。 细胞层面的损伤可以诱导组织层面的损伤，因此这就是辐射可以导致人体伤 害的根本原因。可是人们没有必要过分的担忧和害怕，首先人们日常生活中接触 的辐射剂量非常小，不会对人构成伤害，另外人类在这个充满辐射的世界中生存， 一定程度上适应了低辐射的生物效应，现在就有研究显示，其实人体对于辐射的 危害有一定的修复保护能力，这种修复能力主要表现在身体的微观层面。受到辐 射照射后，辐射会激发一种保护机制，这种保护机制可以在一定程度上阻止辐射 对细胞内分子层面上的损害。 四、电离辐射的防护方法 既然过度的电离辐射照射对人类有危害，那么在发生电离辐射危害的时候， 该如何防护呢？尽管人们在利用核辐射在为人类带来巨大利益的时候，都考虑了 很高的安全性，因此人们在日常生活中没有必要过分担心电离辐射的危害，但是 在发生核与辐射的事故时候，例如发生诸如日本福岛核电站的事故，民众懂得如 何做基本的防护还是大有裨益的，因此这里简单地介绍一点电离辐射的防护措 施。 不同类型的辐射有不同的防护方法。根据电离辐射的对人类的照射方式， 可将电离辐射照射分为外照射和内照射。对于外照射的基本防护措施可参见下面 的叙述。 1）外照射的防护措施： 1、控制受照射时间（时间防护法） 在一定的照射条件下，受照剂量的大小与受照时间成正比，照射时间越长， 受照剂量就越大。所以在受到电离辐射照射的时候，要尽可能的缩短电离对身体 的照射时间，尽快的躲开存在电离辐射的地方，从而减轻电离辐射对人体的伤害。 2、增大辐射源与受照人员之间的距离（距离防护法） 外照射剂量直接与距离辐射源的距离相关。对于一个点状放射源来讲，照射 剂量与该源的距离平方成反比，因此假若离源的距离增加一倍，那么照射剂量将 近似降低 4倍。因此在受到电离辐射的时候，要尽快的远离存在电离辐射的地方， 从而减少辐射对人体的危害，这也是为什么日本发生核事故的核电站周围人们要 撤离的原因。 3、利用屏蔽材料（屏蔽防护法） 所谓屏蔽，就是在放射源和人体之间插入必须要的吸收物质，使屏蔽层后面 的电离辐射强度能降低到所要求的水平，进而达到保护人体不受电离辐射伤害的 目的。辐射屏蔽的例子大家在生活中就可以见到，例如医院放有 X射线检查机器 的房子的门都很厚，一般是用含铅的材料制成的，制作成这样就是为了防止 X 射线机发射的 X射线射出到外面对其他人造成照射。在日本福岛核电站事故救援 中，福岛核电站的救援人员就穿着由特定屏蔽材料制成的防护服，这些防护服对 于电离辐射具有一定的防护功能。 2）内照射防护措施： 内照射剂量一般是指被摄入人体内的放射性核素对人体所产生的辐射剂量。 放射性核素进入人体后将有相当一部分滞留于体内，直接和不间断地对人体组织 产生照射，除了放射性衰变和排泄以外，无法通过一般的控制方法（例如，外照 射控制方法：时间，距离，屏蔽）来控制内照射。 被放射性物质污染的空气是造成放射性物质经呼吸道进入体内的主要途径， 其基本的防治措施有空气净化、稀释、密闭包容、个人防护。对于个人防护就是 要根据需求佩戴高效率的防护口罩、采用隔绝式或活性炭过滤式防护面具等个人 防护用具。对于食入或吸入放射性碘的防护措施有服用稳定性碘或碘化物，主要 的目的是为了防护人的甲状腺。碘元素经过消化吸收后主要集中在人的甲状腺 内，而放射性的碘（主要是碘-131）与正常的碘有相同的理化性质，因此被人吸 入后，同样会富集在人的甲状腺内从而对人造成内照射，但是如果人摄入正常的 碘达到正常水平后，甲状腺就不再吸收放射性的碘了，因此达到保护甲状腺的效 果。 五、如何看待核能以及核技术应用？ 我们到底该如何看待核能以及核技术呢？可以确定的是核能以及核技术利 用为人类带来了巨大的利益。据数据统计，美国在 1995 年由于核技术应用产生 的经济效益达 3000 亿美元，并且提供了 400 万个就业岗位；与核技术应用相比， 核能生产产生的经济效益达 9亿美元，并且提供了 44000 个就业岗位。在日本， 每年由于核技术应用和核能生产产生的经济效益达 500 亿美元。而且核医学以及 放射性诊断也为病人带来了巨大的福利。但是尽管核工业从各个方面比较都是非 常安全的工业，但是公众的信心却只是很慢的增长。由于受到个别国家以及一些 国际问题的影响核能仍然是一个容易引起争论的话题，人们在考虑使用核能的时 候具有一系列的担心。 日本福岛核电站事故发生后不久，全球爆发了新的反核浪潮。民众认为核能 生产具有巨大的危险，甚至有的组织要求彻底放弃核能。那么实际的情形如何 呢？首先让我们谈一下人类历史上的几次大的核事故。大家耳熟能详的切尔诺贝 利事故到底产生了什么影响？ 切尔诺贝利事故无疑是非常严重的事故，其对全世界都产生了不小的影响。 目前，人类平均一年由于不同来源地辐射所受的辐射剂量数据如下：天然本底 2.4 毫西弗，医学检查 0.4 毫西弗，大气核试验 0.005 毫西弗，切尔诺贝利事故 0.002 毫西弗，核能生产 0.0002 毫西弗，职业照射 0.6 毫西弗。从上面的数据 可以看出，切尔诺贝利事故对人类辐射剂量的贡献是天然本底的 0.83%。 切尔诺贝利事故从一定程度上极大地推动了现代核电技术的安全性进展。由 此诞生了核安全文化，以及后来先进的核安全管理。所以对于核能的发展，绝不 可以因为一次事故就因噎废食。随着化石燃料的耗尽，人类对于能源的需求很大 程度上要来源于新能源，例如核能、风能、太阳能等。而且由于化石燃料带来的 温室效应，以及随之而来的环境恶化，都在考验着人们的智慧，如何构建更为清 洁有效的能源是当前人类面临的重要课题。如 IAEA 前主席所说：“人类目前还 离不开核能。”所以关键的问题是如何进一步提高核能的有效性和安全性，使其 真正为人类所造福。