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(kāi),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*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)(*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*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)*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(*)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,*可以認(rèn)為是安全的。比如說(shuō),*里面的核裂變反應(yīng)是與外界隔絕開(kāi)的,并沒(méi)有太多的輻射泄漏出來(lái),而在*內(nèi)部的工作人員一般會(huì)配備輻射劑量表,*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。*對(duì)周圍核輻射的貢獻(xiàn)比天然輻射小的多,對(duì)*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,*有可能獲得一些新的性狀。太空育種、輻射育種*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,*有可能出現(xiàn)細(xì)胞不受控制地復(fù)制的情況,*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,*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*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。*的工作人員每年受到的輻射是1.12mSv,*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),*很容易理解,對(duì)于*周圍和乘飛機(jī)出行中的輻射沒(méi)有必要擔(dān)心。
每年受到的各種輻射: |
有效輻射強(qiáng)度(mSv) |
天然輻射/自然輻射 |
2.4 |
療檢查: |
0.4(隨療保健水平不同在0.04-1.0之間,2008年數(shù)據(jù)為0.6[2]) |
大氣核試驗(yàn): |
0.005(高峰值0.15出現(xiàn)在1963年) |
切爾諾貝利事件: |
0.002(北半球平均值,1986年高達(dá)0.04,事故附近地區(qū)比較高) |
核能利用(*): |
0.0002 |
高輻射行業(yè)職工每人每年受到的輻射: |
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核燃料處理: |
1.8 |
應(yīng)用核輻射的工業(yè): |
0.5 |
核能利用(*工作人員): |
1.12(隨技術(shù)的進(jìn)步減小[4]) |
國(guó)防: |
0.2 |
用輻射: |
0.3 |
教育科研: |
0.1 |
航空(飛行員和空姐): |
3.0(另一個(gè)來(lái)源的數(shù)據(jù):1.0-3.4 [3]) |
采礦(不包括煤礦): |
2.7 |
煤礦: |
0.7 |
礦物處理加工: |
1.0 |
其他: |
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每次X光檢查的輻射: |
1.2(根據(jù)[1]計(jì)算) |
坐飛機(jī)一小時(shí)的輻射: |
0.00425(根據(jù)[3]計(jì)算) |
*周圍: |
0.001-0.02 [5] |
注:關(guān)于X光檢查輻射的數(shù)據(jù),1.2mSv的數(shù)據(jù)是由[1]里面第七頁(yè)表2每千人年X光檢查次數(shù)和由此產(chǎn)生的年人均劑量計(jì)算而來(lái),并不能完全說(shuō)明每次X光檢查的劑量。根據(jù)另外的數(shù)據(jù)來(lái)源(《從大亞灣核事件說(shuō)起》文中的[5]),新加坡善達(dá)社區(qū)院關(guān)于X光檢查的說(shuō)明文件里面第二頁(yè)的表格,每次檢查的輻射劑量隨部位不同而不同,一般的檢查輻射劑量較小,比如四肢和關(guān)節(jié)部位為小于0.01mSv,胸透為0.02mSv;而某些特殊檢查劑量較大,比如鋇餐為3mSv。一般的X光檢查相對(duì)于每年的天然輻射劑量并不顯著,沒(méi)有必要害怕。再者,X光檢查是療需要的檢查,是護(hù)人員發(fā)現(xiàn)病癥、治療病癥的必須手段,請(qǐng)遵囑。
(未完待續(xù))
備注:光、電磁波和光子振蕩的電場(chǎng)和磁場(chǎng)在空間中以波的形式傳播*形成了電磁波,gamma射線、X光、紫外光、可見(jiàn)光、紅外光、微波、無(wú)線電波和長(zhǎng)波無(wú)線電,這些都是電磁波。電磁波具有波粒二象性,光子*是量子化的電磁波,是電磁波能量的*小單位。在電磁波和物質(zhì)相互作用時(shí),物質(zhì)只能吸收或者放出整個(gè)的光子。波長(zhǎng)越長(zhǎng),頻率越低,光子的能量*越小??梢?jiàn)光的光子能量在1.8電子伏(700納米的紅色光)到3.1電子伏(400納米的藍(lán)色光)之間。