辐射如何威胁健康

随着对福岛核泄漏担忧的加剧,是否有可能评估辐射暴露的直接和持久健康影响?以下是辐射病和日本面临的其他威胁背后的科学原理


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3月11日地震和海啸后,福岛第一核电站正在 развиваться 的危机引发了对辐射暴露健康影响的担忧:“危险”辐射水平是多少?辐射如何损害健康?急性和长期低剂量辐射的后果是什么?

尽管为了降低受损反应堆复合体内的压力而释放了放射性蒸汽,并且三次爆炸也造成了额外的辐射泄漏,但由此产生的辐射水平峰值并未持续。迄今为止报告的最高辐射水平是在3号反应堆测得的每小时400毫西弗脉冲,测量时间为当地时间3月15日上午10:22。(西弗是电离辐射的单位,等于100雷姆;雷姆是X射线和伽马射线辐射暴露的剂量单位。)辐射水平随着距离现场的增加而急剧下降。据报道,西南方向约220公里的东京的辐射水平仅略高于正常水平。

华盛顿大学圣路易斯分校的健康物理学家和辐射安全官员苏珊·M·兰霍斯特说:“我们远未达到人们应该担心的水平。”

国际放射防护委员会副主席阿贝尔·冈萨雷斯研究了1986年切尔诺贝利灾难,他表示,目前来自日本关于辐射泄漏水平的信息充其量是不完整的,关于“最坏情况”的猜测目前尚不相关。

辐射暴露对健康的影响取决于其水平、类型和持续时间。

辐射水平
普通人每年暴露于2到3毫西弗的本底辐射,这些辐射来自宇宙辐射以及建筑材料和环境中天然放射性物质的排放。

美国核管理委员会建议,除了本底辐射水平之外,公众应将暴露量限制在每年额外小于1毫西弗。美国对辐射工作人员的年度限制为50毫西弗,尽管很少有工作人员的暴露量接近该水平。兰霍斯特表示,对于接受医疗辐射的患者,没有严格的暴露限制——医疗专业人员有责任权衡诊断和治疗中使用的辐射的风险和益处。例如,一次CT扫描可能会使患者暴露于超过1毫西弗的辐射。

兰霍斯特说,辐射病(或急性辐射综合征)通常在全身剂量达到3西弗时发作——是建议的公众年剂量限值的3000倍。美国疾病控制与预防中心表示,辐射病的最初症状——恶心、呕吐和腹泻——可能在几分钟或几天内出现。随后可能会出现一段严重的疾病期,包括食欲不振、疲劳、发烧、胃肠道问题以及可能的癫痫发作或昏迷,持续时间从几小时到几个月不等。
辐射类型:
目前情况下令人担忧的是电离辐射,它是由自发衰变的重同位素产生的,例如碘131和铯137。(同位素是同种元素的种类,但中子数不同,因此原子质量也不同。)这种类型的辐射具有足够的能量来电离原子(通常通过敲掉电子来产生正电荷),从而赋予它们化学潜力,与活组织原子和分子发生有害反应。

电离辐射有不同的形式:在伽马射线和X射线辐射中,原子释放出高能光粒子,这些粒子能量强大,足以穿透身体。阿尔法粒子和贝塔粒子辐射能量较低,通常只需一张纸就可以阻挡。然而,如果放射性物质被摄入或吸入体内,能量较低的阿尔法和贝塔辐射实际上会变得更加危险。这是因为大部分伽马射线和X射线辐射将直接穿过身体而不会与组织相互作用(考虑到在原子水平上,身体主要是空的空间),而阿尔法和贝塔辐射无法穿透组织,将通过与身体中的原子碰撞来消耗所有能量,并可能造成更大的损害。

在福岛的情况中,检测到的放射性同位素碘131和铯137会释放伽马射线和贝塔射线。这些放射性元素是核电站发电的裂变反应的副产品。

日本政府已从福岛第一核电站周围20公里半径范围内疏散了18万人。他们敦促电站30公里范围内的人们留在室内,关闭所有窗户,并在外出后更换衣服并清洗裸露的皮肤。这些措施主要旨在减少吸入或摄入发射贝塔射线的放射性物质的可能性。

暴露时间
在几分钟内获得的极高单次辐射剂量可能比随时间累积的相同剂量更有害。世界核协会表示,单次1西弗剂量很可能导致暂时性辐射病和白细胞计数降低,但不会致命。5西弗剂量可能会在一个月内杀死一半的暴露者。在10西弗时,死亡会在几周内发生。

长期、低剂量辐射的影响更难以衡量。电离辐射对DNA的损害可能导致突变,从而导致癌症,尤其是在细胞分裂率高的组织中,例如胃肠道、生殖细胞和骨髓。但是,癌症风险的增加非常小,如果不研究大量暴露人群,就很难确定。例如,根据兰霍斯特的说法,10,000人暴露于0.01西弗的全身辐射剂量可能会使该人群中的癌症总数增加8例。然而,正常的癌症患病率预测在10,000人的人群中将有2,000至3,300例癌症病例,因此“你如何看到额外的8例癌症?”兰霍斯特问道。

切尔诺贝利的教训
冈萨雷斯表示,切尔诺贝利的一些紧急救援人员接受了数西弗的辐射,并且许多人“基本上是赤身裸体”工作,因为天气炎热,受污染的粉末可以通过皮肤吸收。相比之下,日本工人很可能装备精良,至少可以防止直接的皮肤剂量。

东京电力公司(TEPCO)是该电站的所有者,已疏散了大部分工人,但仍有50人留在现场,向反应堆注入冷却海水,防止更多爆炸。这些工人很可能正在使自己暴露于高水平的辐射,并冒着重大的健康风险。“作为预防措施,我会将工人的暴露量限制在0.1西弗,我会轮换他们,”冈萨雷斯说。工人应佩戴个人探测器,该探测器可计算辐射的速率和总剂量,并在达到最大剂量时发出警报。“如果工人的剂量开始接近1西弗,那么情况就很严重了,”他说。

切尔诺贝利灾难后成千上万生病的孩子不是因直接辐射甚至吸入放射性粒子而受到伤害,而是因饮用被碘131污染的牛奶而受到伤害。切尔诺贝利爆炸释放的同位素污染了奶牛赖以生存的草,放射性物质在牛奶中积累。父母没有意识到危险,给孩子喂食了受污染的牛奶。“当然,这不会在日本发生,”冈萨雷斯说。

当谈到辐射暴露时,医院或核电站中经常与放射性物质打交道的专业人员都遵守ALARA原则:“在合理可行的范围内尽可能低”。辐射暴露限值保守地设定在远低于已知会引起辐射病或怀疑会引起长期健康影响的水平。然而,暂时暴露于多次超出这些限值的剂量并不一定危险。

美国海军重新部署其军舰到反应堆场地上风处,日本政府分发碘化钾药片,以及官员穿着防护服使用盖革计数器测量婴儿辐射水平的图像,可能会加剧公众的恐惧——但是,就目前而言,这些措施是ALARA原则的体现,或者是“良好的额外预防措施”,冈萨雷斯说。这里的想法始终是宁可谨慎。

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