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在最轻的元素中添加两个额外的中子，氢就变成了放射性的，并获得了氚的名称。早在 1979 年的三哩岛事故之前，监管机构就担心这种普遍存在的核反应堆副产品可能对人类健康构成威胁。美国环境保护署 (EPA) 成立仅七年，就在 1977 年首次制定了关于氚的规则。但在过去的几十年里发生了很多事情，不仅仅是更长的核事故清单。
切尔诺贝利和福岛核泄漏释放了大量的氚，但美国和其他地方老化的反应堆中看似无休止的泄漏也释放了大量的氚。这些泄漏促使美国环保署于 2 月 4 日宣布计划重新审视氚的标准，这些氚已进入水中——所谓的氚化水或 HTO——以及个人辐射暴露和核废料存储的风险限值，以及其他与核能相关的问题。
该机构最近在《联邦公报》上的公告指出，据报告，某些核设施的地下水中氚含量高达每升 320 万皮居里 (pCi/L)。（居里是辐射发射的单位；皮居里是万亿分之一居里。）这比刚成立的环保署在 1977 年设定的标准高出 160 倍——而美国核管理委员会 (NRC) 在一些核设施中进行的测量甚至更高。“由于这些地点向地下水的释放以及相关的调查，该机构认为，重新审查其 1977 年的最初假设，即水途径不是令人担忧的途径，是谨慎的，”环保署在其文件中表示。
然而，事实证明，这项新的评估可能具有挑战性，因为从放射学和人类健康的角度来看，氚都难以掌握。一方面，有证据表明，氚的风险可以忽略不计，目前的标准过于谨慎。另一方面，也有一些证据表明，氚可能比最初认为的更有害。
或者，正如一位研究氚多年的健康物理学家所观察到的，在 1970 年代，环保署在制定最初的标准时，没有依赖任何健康研究。相反，环保署根据地表水中已经存在的核武器试验产生的放射性核素造成的辐射暴露，反向计算了水中氚的可接受水平。“这不是基于健康的标准，而是基于容易实现的标准，”橡树岭风险分析中心的 David Kocher 评论道，他评估了氚的健康风险，并在橡树岭国家实验室工作了 30 年。饮用水中 20,000 pCi/L 的标准使得合规变得容易。“任何地方的饮用水都没有接近这个值，因此满足这个标准不需要任何成本。”
根据环保署的计算，1977 年的标准应导致每年额外的辐射剂量小于 4 毫雷姆，或 40 微西弗，大约相当于一次胸部 X 射线。（雷姆是 X 射线和伽马射线辐射暴露的剂量单位；1 西弗等于 100 雷姆。）但该标准引出了一个问题：氚饮用安全吗？
自然背景
环保署在制定新标准时，将不得不考虑关于氚暴露的复杂但稀疏的数据。暴露水平的计算不仅要考虑核电站周围水域中的水平，还要考虑有多少饮用水暴露，以及来自天然来源的辐射。
高层大气中的宇宙射线每年产生价值 400 万居里的氚。这种大气氚以雨水的形式落入地表水。全球的核电站每年产生的氚量大致相同，尽管不同设施的产量（和排放量）各不相同。例如，根据美国核管理委员会的记录，宾夕法尼亚州的比弗克里克核电站是美国最大的氚化水生产商，每兆瓦发电量约产生 1.5 居里的氚。亚利桑那州帕洛弗迪核电站等电厂以蒸汽形式逸出的氚更多，其三个反应堆每年总共喷出超过 2,000 居里的氚化蒸汽。
但核电站和宇宙射线都被核弹试验的遗留物远远超过几个数量级。使用氚触发器在地面以上引爆热核炸弹产生了大量的大气氚。每百万吨核爆炸，大约产生 7 兆居里的氚。尽管地面以上试验已经结束，导致氚产量在 1963 年达到峰值，但炸弹制造的氚仍然存在，并在 12 年的半衰期内衰变。“在地面以上引爆所有这些氢弹向大气层发送了一个巨大的脉冲，” Kocher 指出，他也是国家辐射防护与测量委员会的成员。“它基本上无处不在。”
事实上，每个人都在饮用氚化水。“人们每天都暴露在少量的氚中，因为它广泛分布在环境和食物链中，”正如环保署在其公众关于放射性核素的信息中指出的那样。
炸弹制造的氚最终将完全衰变（假设禁试条约仍然有效），留下核电站和宇宙射线作为主要来源，以及光致发光标志等中的氚的少量贡献。但美国核电站在控制氚方面做得不好，无论是蒸汽泄漏还是水泄漏。2005 年，伊利诺伊州的一群农民成功起诉了埃克西隆公用事业公司，原因是布雷德伍德核电站泄漏的氚化水污染了他们的水井，即使水平低于环保署设定的水平。
目前，在日本被毁的福岛第一核电站综合设施中至少储存了 40 万立方米的氚化水，该设施在 2011 年地震和随后的海啸后遭受了多次熔毁。那里的一系列技术过滤掉了福岛熔毁产生的 62 种不同的放射性粒子——唯独留下了氚，主要是因为它很难且成本高昂地将水从水中分离出来。已经帮助过滤掉铯等放射性核素的 Kurion 等公司表示，如果日本人也想消除氚，他们有解决方案。“这取决于 TEPCO [公用事业公司] 和日本人民来决定他们想如何处理这些水，” Kurion 战略规划和倡议副总裁、材料科学家 Gaetan Bonhomme 说。“它是一种放射性核素，确实会引起公众的担忧。”
Kurion 工艺将放射性核素浓缩在少量水中。然后，一种专有材料捕获并存储氚——并且在加热到 500 摄氏度以上之前不会释放它。“它在事故中是稳定的，” Bonhomme 指出。
该技术可应用于任何产生氚的地方，包括美国老化的核反应堆。Bonhomme 和其他人的希望是，通过为氚和其他核废料提供解决方案，他们可以帮助缓解人们对裂变作为电力来源的担忧。但任何处理都将比简单地倾倒氚化水更昂贵。“如果真的完全是为了科学，我们应该将核电站的大部分氚释放到水流中，因为那是稀释它的最佳方法，” Bonhomme 承认。
因此，问题变成了：氚处理值得吗？答案取决于风险。
大 C 癌症是人类摄入氚的主要风险。当氚衰变时，它会喷射出一个低能量电子（约 18,000 电子伏特），该电子会逃逸并撞击 DNA、核糖体或其他一些生物学上重要的分子。而且，与其他放射性核素不同，氚通常是水的一部分，因此它最终会进入身体的所有部位，因此理论上可以促进任何类型的癌症。但这也有助于降低风险：任何氚化水通常会在不到一个月的时间内排出体外。
一些证据表明，氚发射的那种辐射——所谓的β 粒子——实际上比高能量辐射（如伽马射线）更有效地导致癌症，即使皮肤可以阻挡 β 粒子。该理论是，低能量电子实际上会产生更大的影响，因为它没有能量传播那么远并分散其影响。在其原子尺度行程结束时，它会在一个相对狭窄的轨道中传递大部分电离能量，而不是像高能量粒子那样沿其路径释放所有能量。这被称为电离密度，并且已在类似的辐射形式中得到证明，称为 α 粒子。
电离是使辐射对人类健康有害的原因。本质上，放射性粒子撞击原子或分子并推出电子或其他粒子，使该原子或分子处于带电或电离状态。这些带电分子在与其他原子和分子相互作用时可能会造成其他损害。这包括对 DNA、基因和其他细胞机制的损害。随着时间的推移，这种 DNA 不稳定性会导致更高的癌症风险。因此，科学家们在假设任何剂量的辐射都存在健康风险的情况下工作。
电离密度表明，氚暴露可能会增加患癌症的风险。国家职业安全与健康研究所在计算因可能由电离辐射暴露引起的癌症而应支付给能源工人的赔偿金时，考虑到了氚的这种增强的生物学效应，为在核试验场服役的约 20 万人员设立的基金，原子能退伍军人（尽管很少有人接触过氚）。
但是，没有明确的流行病学研究来评估氚的真实风险，动物研究也缺乏。在广岛和长崎核弹爆炸的日本幸存者中，癌症发病率几乎没有揭示，因为他们也没有暴露于氚。“你需要庞大的研究人群才有机会看到任何东西，” Kocher 指出，而且这笔钱根本无法获得。“没有迫切需要花费所需的资金来做到这一点。”
更棘手的是，氚的放射性很难检测。由于氚喷射出的电子不是穿透性或高能量粒子，辐射监测设备甚至难以检测到它。这使得测量氚的辐射剂量变得困难。“剂量测定一直是一个问题，” Kocher 指出。“我认为一项明确的流行病学研究可能是行不通的。”
事实上，目前国家研究委员会为确定居住在核电站附近患癌症的风险所做的努力，将不会检查氚泄漏带来的具体风险。“我们的研究不会将泄漏的癌症风险作为独立事件进行检查，因此它不会成为将癌症发生或癌症死亡与氚摄入联系起来的有用信息来源，”正在进行的研究负责人、国家科学院医学研究所高级项目官员 Ourania Kosti 在一封电子邮件回复中指出。
数据的缺乏可能会使环保署的新法规制定复杂化。联邦监管机构可能会选择维持现有标准（就像过去重新评估后所做的那样），或者研究个别州的措施，尽管在任何地方，情况仍然笼罩在不确定性之中。
一些州，如科罗拉多州和加利福尼亚州，为饮用水中的氚设定了更低的目标。例如，美国能源部已同意将科罗拉多州洛基弗拉茨前核武器生产设施周围的地表水清理到 500 pCi/L 的水平。相比之下，在新泽西州泄漏的牡蛎溪核电站附近的监测井中发现的氚化水水平达到 450 万 pCi/L，尽管尚未在场外检测到氚化水。
在伊利诺伊州的布雷德伍德，氚化水通过羽流泄漏扩散，附近农田下的地下水中含量达到 1,600 pCi/L。如果全年饮用，该水平的氚化水将导致大约 0.3 毫雷姆的额外辐射剂量。这比普通美国人一年从自然来源吸收的辐射量小 1,000 倍，比单次飞越美国吸收的剂量小 12 倍。相比之下，一次胸部 X 射线（也属于生物学效应更明显的辐射类别）产生的剂量为 4 毫雷姆。
潜在的无害性引发了一个问题，即是否真的需要更严格的标准——这是环保署在上世纪末重新审视这些标准时做出的决定。“我认为今天饮用水中的氚水平已经足够低，我不会担心，” Kocher 说。“关于氚的好消息是：即使你吸入或摄入了大量氚，它也会排出体外。”他补充说：“只要喝几杯啤酒，你就没事了。”