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技術(shù)文章

輻射傷害知多少

2010/12/7 10:49:55

       我們生活的世界里有著各種各樣的輻射:從穿越星系而來(lái)的宇宙射線、核電站的核燃料到家里的大理石地板磚,從醫(yī)院的X光機(jī)到陽(yáng)光里的紫外線,從手機(jī)、微波爐、高壓線到電視臺(tái)廣播臺(tái)的信號(hào)塔,輻射無(wú)所不在,到處都是可能成為人們畏懼輻射的對(duì)象。有些人對(duì)“輻射”非?謶郑闵踔量梢再I到專門用來(lái)屏蔽無(wú)線電波的“防輻射孕婦裝”、“防輻射床單”。還有各種諸如“木耳防輻射”、“仙人掌防輻射”、“瓶裝礦泉水防輻射”、“喝酸奶防輻射”等等流言。那么,我們到底對(duì)輻射了解多少呢?這些防輻射的裝備真的能防輻射嗎?

  我們關(guān)心的輻射,可以粗略地分成兩類,核輻射和電磁輻射。這兩種輻射并不是截然分開,核輻射里面的gamma射線也是光子能量比較高的電磁波[見(jiàn)文末備注]。

  核輻射就是放射性元素產(chǎn)生的輻射,是攜帶很高能量的質(zhì)子、中子、氦原子核、電子、光子等等。放射性元素會(huì)不斷地發(fā)生衰變反應(yīng),變成另外一種物質(zhì)并放出輻射,輻射的射線有三種:alpha射線(氦核)、beta射線(電子束)和gamma射線(高能光子);原子質(zhì)量比較大的放射性元素也會(huì)發(fā)生裂變反應(yīng)(核電站或原子彈)放出中子或其他射線;較輕的原子核在一定條件下會(huì)發(fā)生聚變反應(yīng)放出中子或者質(zhì)子射線;而高能宇宙輻射在大氣里面也會(huì)產(chǎn)生大量的次級(jí)輻射。我們?nèi)粘I钪胁粫?huì)遇到聚變反應(yīng),裂變反應(yīng)產(chǎn)生的射線一般也只有在核電站里才有,所以比較常見(jiàn)的是放射性元素的衰變射線和宇宙輻射。

  我們無(wú)時(shí)不刻不在受到各種核輻射。放射性元素衰變的三種射線里面,alpha和beta這兩種射線在空氣里面?zhèn)鞑サ木嚯x都比較短,不近距離接觸放射性元素對(duì)人體是沒(méi)有影響的,“防輻射服”和普通的衣物對(duì)于人體外部的這兩類射線都有一定的防護(hù)效果。但是實(shí)際上我們喝的水,呼吸的空氣,里面都含有少量的放射性元素,比如空氣里面有一定的碳14(beta衰變成氮14)、地下水和土壤里含有微量的氡,等等。所以實(shí)際上,我們體內(nèi)就有相當(dāng)量的放射性元素,給我們帶來(lái)從內(nèi)到外的核輻射。更不用提提穿透性很強(qiáng)gamma射線,還有從天而降的高能宇宙輻射在大氣里產(chǎn)生的大量次級(jí)輻射。所謂的“防輻射服”并不能防范這些輻射,完全隔絕這些輻射是不可能也是不必要的。人們受到的這部分核輻射一般稱為天然輻射或自然輻射(natural background radiation)。

  某些情況下,在工作場(chǎng)所(核電站)或者生活中(發(fā)生過(guò)核爆或者核污染的城市)會(huì)在天然輻射之外接觸到更多的輻射。只要人體受到的輻射量不超過(guò)一定的標(biāo)準(zhǔn),比如說(shuō)和天然輻射比較小很多,就可以認(rèn)為是安全的。比如說(shuō),核電站里面的核裂變反應(yīng)是與外界隔絕開的,并沒(méi)有太多的輻射泄漏出來(lái),而在核電站內(nèi)部的工作人員一般會(huì)配備輻射劑量表,核電站周圍的輻射也會(huì)受到監(jiān)控,以此來(lái)保證工作人員和周圍居民的安全。核電站對(duì)周圍核輻射的貢獻(xiàn)比天然輻射小的多,對(duì)核電站的恐懼是沒(méi)有道理的。

  核輻射對(duì)生物體的傷害是怎么造成的呢?生物體內(nèi)有大量的各種分子,分子內(nèi)部的化學(xué)鍵一般鍵能為二到十個(gè)電子伏。核輻射的各種微觀粒子帶有的能量都比化學(xué)鍵的鍵能高,因此有一定的可能性破壞人體內(nèi)分子的化學(xué)鍵,造成分子的性質(zhì)改變。大部分情況下,細(xì)胞內(nèi)的個(gè)別分子被破壞失去生理活性之后,或者整個(gè)細(xì)胞受損死亡后,會(huì)很快被人體分解吸收、重新利用,不會(huì)造成重大的傷害。核輻射對(duì)生物體的傷害在食品生產(chǎn)中用來(lái)常溫殺菌,食品經(jīng)過(guò)高強(qiáng)度的射線照射之后可以保證大部分的細(xì)菌被滅殺。治療癌癥的放射療法(放療)是另外一種應(yīng)用,通過(guò)對(duì)癌變的部位進(jìn)行高強(qiáng)度的輻射處理,使得癌細(xì)胞(也包括正常細(xì)胞)大量死亡,達(dá)到抑制癌癥的目的。


  在極少數(shù)情況下,這種傷害可能會(huì)造成細(xì)胞內(nèi)染色體上基因的變化,如果恰巧是生殖細(xì)胞的基因被改變了,那么如果能夠產(chǎn)生正常的后代,就有可能獲得一些新的性狀。太空育種、輻射育種就是利用高強(qiáng)度的輻射處理種子,然后從這些受到高強(qiáng)度輻射之后還能夠發(fā)芽的種子里面篩選培育,獲得性能比較好的新品種。因?yàn)樘烊惠椛涠a(chǎn)生的新基因、新品種在生物進(jìn)化過(guò)程中也起到了相當(dāng)重要的作用,從這個(gè)角度來(lái)說(shuō),維持一個(gè)低水平的輻射對(duì)于生物種群的進(jìn)化和發(fā)展是有好處的。

  當(dāng)然,這種傷害也有一定可能會(huì)導(dǎo)致正常的體細(xì)胞基因發(fā)生變化,如果這種變化不能修復(fù)并且細(xì)胞仍然存活,就有可能出現(xiàn)細(xì)胞不受控制地復(fù)制的情況,就成了癌細(xì)胞了。因此,長(zhǎng)時(shí)間接受較高強(qiáng)度的核輻射是有導(dǎo)致癌癥的可能性的。但是,如果受到的輻射強(qiáng)度不大的話,就不用去擔(dān)心。像前邊說(shuō)過(guò)的,日常受到的核輻射是不可能完全隔絕的,這樣的危險(xiǎn)總是難以避免,擔(dān)心也沒(méi)有用,沒(méi)有必要過(guò)于恐懼。盡量避免接觸強(qiáng)的核輻射就好了,比如說(shuō)應(yīng)該小心放射性超標(biāo)的大理石地板、避免直接接觸核材料。居里夫人因白血病去世,鄧稼先因直腸癌去世,這可能和他們長(zhǎng)時(shí)間接觸放射性物質(zhì)有關(guān)系。

  下面的表格列出了一些跟生活相關(guān)的輻射數(shù)據(jù),除特殊說(shuō)明外,數(shù)據(jù)均來(lái)自[1],不同來(lái)源的數(shù)據(jù)可能在細(xì)節(jié)上略有差別,不過(guò)大體的數(shù)量級(jí)應(yīng)該是一致的。數(shù)據(jù)用來(lái)衡量輻射對(duì)生物體組織的傷害(劑量當(dāng)量),單位是Sv(Sievert,譯作西弗或者希沃特),一Sv等于一焦耳每千克,表格里面單位比較小,實(shí)際是毫(千分之一)Sv。從表格里面可以看出,除航空、采礦行業(yè)之外,高輻射行業(yè)的職工在工作中受到的輻射都比天然輻射小。核電站的工作人員每年受到的輻射是1.12mSv,核電站周圍的居民受到的輻射一般認(rèn)為比這小得多。了解這些數(shù)據(jù),就很容易理解,對(duì)于核電站周圍和乘飛機(jī)出行中的輻射沒(méi)有必要擔(dān)心。

來(lái)源:科學(xué)松鼠會(huì)

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