半衰期与死亡:日本饮用水放射性恐慌消退,但问题依然存在

一些放射性污染物可以被过滤掉或允许衰变,而另一些则会造成更严重的长期问题


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在地震和海啸摧毁日本福岛第一核电站三周后,工作人员在冷却该设施过热的燃料棒方面取得了一些进展。但总体而言,根据国际原子能机构 (IAEA) 的说法,情况仍然“非常严重”。尽管为稳定电站和担心放射性物质已污染远至南部 240 公里外的东京的自来水而进行了持续的工作,但大多数关于饮用水的建议限制已被取消。尽管如此,供水中放射性碘和铯的存在——福岛县的四个村庄仍在建议不满一岁的儿童不要饮用自来水——提出了未来公共健康问题。

暴露于放射性同位素或放射性核素(同种元素但中子数不同,因此原子量也不同的物质)或摄入放射性同位素或放射性核素会导致多种健康问题,包括低剂量时的恶心和呕吐,以及高剂量时的中枢神经系统损伤和内出血。特别是放射性碘,会在甲状腺中积聚,并可能导致甲状腺癌,尤其是在儿童中。

过去在核电站紧急情况对饮用水的影响方面提供的指导很少。在乌克兰切尔诺贝利核电站(于 1986 年 4 月爆炸),观察到的最大影响是甲状腺癌病例的增加,其中大多数来自饮用受污染的牛奶。华盛顿大学西雅图分校的流行病学教授 斯科特·戴维斯 最近告诉 CNN,吸入和饮用水在切尔诺贝利事件中是次要的健康问题。根据世界卫生组织 2005 年发布的一份报告,切尔诺贝利事件发生后,整个欧洲大部分地区地表水的放射性污染通过稀释、物理衰变以及放射性核素在沉积床和集水(集水)土壤中的吸附而迅速下降。然而,在远至德国和斯堪的纳维亚半岛的湖泊中的鱼类中发现了浓度升高的放射性铯。

放射性降低
海啸摧毁福岛反应堆冷却系统一周后,日本东北部饮用水中放射性碘和铯的水平最高。东京大学医院放射肿瘤科报告称,3 月 18 日在福岛饮用水中发现每公斤 170 贝克勒尔的碘 131,尽管此后水平已显着下降。一贝克勒尔代表放射性衰变率——或物质发射的辐射——为每秒一次衰变或计数。 3 月 18 日的数字非常重要,因为日本政府规定,对于不满一岁的婴儿,不得饮用浓度高于每公斤 100 贝克勒尔的水。(一升水重一公斤。)根据政府目前的标准,成人应避免饮用任何超过每公斤 300 贝克勒尔的水。

根据文部科学省收集的报告,自 3 月 24 日以来,在日本研究的 47 个都道府县的大部分地区,放射性碘或铯的水平并不高。3 月 24 日在枥木县(位于东京以北约 100 公里,福岛以北约 160 公里)发现了每公斤 110 贝克勒尔的碘 131。公共卫生研究所报告称,3 月 23 日东京饮用水中的碘 131 水平为每公斤 210 贝克勒尔,但东京都政府后来声明该读数不正确,并且远高于实际水平,第二天的实际水平为每公斤 79 贝克勒尔。

尽管人们确信日本的水在很大程度上可以安全饮用,但上周首都地区还是出现了瓶装水抢购潮,导致商店限制每位顾客的购买量为一瓶。据日本公共广播公司 NHK 报道,东京政府上周承诺向该市有婴儿的 80,000 户家庭分发 3.5 升瓶装矿泉水。

放射性物质去除
大多数放射性核素——包括碘 131 和铯 134 和 137——可以从水中去除。其他一些核素,例如氚,一种重氢形式,是核电站产生的最普遍的放射性污染物,无法从水中过滤掉。同位素是否可以以及如何去除取决于它是哪种同位素。与被微生物病原体(如大肠杆菌、贾第鞭毛虫或隐孢子虫)污染的饮用水不同,含有放射性物质的水不能通过煮沸、漂白或暴露于紫外线来使其适于饮用。相反,必须使用活性炭过滤、反渗透或水软化等方法去除同位素。放射性物质也可能通过沉降到水库底部或通过吸附(粘附)到水库中土壤颗粒的表面而从供水中沉降出来。对于某些放射性污染物,另一种选择是等待它们放射性衰变到安全水平——这一时期称为半衰期,对于特定同位素而言,半衰期差异很大,从几秒到数万年不等。

从水中去除放射性碘、铯或其他放射性核素没有单一的方法。“你需要知道水中有什么,因为这将有助于告诉你是否可以去除它,以及你需要执行哪种水处理工艺,”波士顿大学公共卫生学院环境健康系环境健康教授兼名誉主席 大卫·奥佐诺夫 说。

水研究基金会执行主任罗布·伦纳表示,过滤放射性同位素的一个难题是,过滤器和膜会变成放射性废物,必须小心处理。如果废物的半衰期相对较短,少于 30 天——例如,碘 131 的半衰期为 8 天——则可以将过滤器或木炭储存几个月,以确保该材料可以安全处理。“如果元素的活性水平较高且半衰期较长,那可能会成为一个问题,”奥佐诺夫说。

鉴于碘 131 的半衰期相对较短,官员们更可能等待衰变过程。“可能 [碘 131] 在水库中的周转速度足够慢,以至于沉积的大部分活性在水到达消费者之前就衰变了,”东芬兰大学的环境科学家 基思·巴弗斯托克 说,他广泛研究了切尔诺贝利事件。“只需要保护儿童(成人甲状腺对辐射不太敏感),更好的解决方案是为他们安排瓶装水。”

至于像铯 137 这样的同位素,其衰变半衰期约为 30 年。

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