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辐射对人体危害究竟有多大?
2017-02-13 | 编辑: | 【 】【打印】【关闭

  任何能量在空间的传播都叫辐射,包括各种电磁波。与核能相关,能够伤害人体的辐射又叫电离辐射,放射性辐射,也就是能引起物质电离的辐射,包括X射线,伽马射线(都是高能光子),质子,α辐射,β,β+辐射,裂变碎片(都是带电粒子辐射),中子,等。

  衡量辐射对人体的伤害的标准是,人吸取了多少放射性能量。不同的放射性类型,同样能量给生物造成的损害是不一样的。下表是不同放射类型的有效生物剂量权重:

辐射类型

权重因子

X射线,伽马射线,电子,μ子

1

中子(不同标准有差别)

5-20,与中子能量有关,1MeV附近最大

质子,带电π介子(不同标准有差别)

2-5

α粒子,其它Z>2原子核

20

  能量吸取单位用格雷(Gray, 吸取剂量),1格雷等于1公斤物质吸取了1焦耳的放射能量。对生物的伤害用相对生物有效剂量(relative biological effectiveness, RBE)来衡量,单位是西弗(Sievert)。根据上表,如果辐射类型是X射线,电子,等,那么1格雷等于1西弗。如果是α粒子,1格雷等于20西弗。

  人体不同部位对辐射伤害的敏感程度也不一样,性腺(生殖细胞生成区域),骨髓,乳腺,甲状腺等区域对辐射敏感,容易受到伤害。

  自然条件下,空气,人体自身,土地,建筑都有放射性辐射,叫背景放射性辐射。人体一年接受到的背景放射性辐射全球平均为2.4毫西弗,不同地区略有差别,比如北美大约是3,澳大利亚大约是1.5。中国近期的背景辐射是3.1,明显高于全球平均,与中国近几十年重工业化,大量采矿,采煤,开采地下水等有关。

  人体对放射性的耐受能力比较低(越高等的动物对放射性的耐受力越低)。图1是不同剂量对人体的伤害能力。一些关键事实:

  1、  放射性辐射都有伤害,剂量越大伤害越大,没有安全值。“一定量的辐射对人体有益”没有根据。

  2、  对于癌症,辐射伤害的效应是累积性的。

  3、  每接受1西弗的辐射伤害(300到400年背景辐射),癌症患病概率提高5.5%(绝对值,即如果本来患癌概率是30%,增加5.5%后就是35.5%)。

  4、  涉及辐射伤害的设施(环境)安全标准中,普通人一年接受的额外辐射不能超过5毫西弗,专业人员一年不超过50毫西弗,五年总和不超过100毫西弗。

  5、  短期内接受到100毫西弗以上的照射,就可能患急性放射病(淋巴细胞,白细胞减少,恶心,呕吐,高烧,等)。

  6、  短期内接受到3000-4000毫西弗照射,30日内致死率为50%。6000-7000毫西弗致死率为99.9%。

  7、  吸取到人体放射性元素引起的内照射危害远远大于外部照射,特别是α辐射(氡,镭,铀,钍,钚等重离子及其衰变链元素上的辐射主要都是α辐射)。同样能量的阿尔法辐射造成的辐射伤害是β和γ辐射的20倍,一般阿尔法粒子的能量还是β和伽马粒子的四五倍。所以内照射情形,一次阿尔法衰变造成的伤害是一次β衰变的100倍左右。γ辐射一般会穿透人体,损害要小的多。

   

  图1 辐射伤害与剂量的关系。

  微观层面,辐射会导致蛋白质变性,DNA断裂,细胞病变或者死亡。大部分DNA破坏会被修复,但是也有一些不能修复。不能修复的DNA破坏就是DNA变异,可能发展成癌症。

  一些核专家提出的“适量辐射对人体有益”的说法,正式名称叫低剂量辐射兴奋效应(低毒刺激效应,radiation hormesis,或homeostasis),即低剂量的辐射能够刺激人体的免疫系统,促进人体自我修复,从而改善人体健康。该说法在不发生DNA变异的条件下是可能的,因为细胞死亡会刺激免疫系统。但是DNA变异概率正比于辐照剂量,终生累积,因此负责制定辐照损害标准的权威机构,如联合国电离辐射效应科学委员会(UNSCEAR),美国辐射防护和测量委员会,等,都不认可这一说法。核能界,如世界核能协会(World Nuclear Association,WNA)的相关网页就强烈暗示这一说法很有道理。被权威机构认可的辐射伤害与剂量线性相关无最低阈值(Linear no threshold,LNT)理论在WNA被指为“假说”(hypothesis)。法国科学院也有一篇报告部分支撑这一说法。

  
   图2,辐射伤害与剂量的关系。B线为线性相关,D线为低剂量兴奋效应(Hormesis)

  由于辐照能够损害DNA,人体细胞分裂旺盛的器官,如生殖腺,骨髓等对辐照更敏感,引起不育,白血病等。基于同样的原因,孕妇和小孩对放射性辐射也更敏感。胎儿受到辐照损害,终生癌症患病概率都会上升。特别地,由于胎儿和婴儿的大脑发育尚未完全,辐射伤害将大大降低新生儿的智商。以美国疾病控制中心提供的数据为例,如果胎儿接受到500毫西弗的辐射,终生癌症患病概率将从美国平均的38%增加到55%,智商下降15个点。

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