贫铀弹的科学原理

贫铀可用作弹药，穿透敌方坦克的厚钢装甲；可用作装甲，保护部队免受攻击。在海湾战争以及后来的盟军轰炸南斯拉夫和科索沃期间，贫铀（DU）被誉为解决军方大部分问题的新型银弹。

然而，在盟军行动结束后，数名意大利士兵被诊断出患有白血病。政治家和媒体很快将这种疾病与贫铀的使用联系起来。他们进一步将其与海湾战争综合症相提并论——很快，贫铀就成了巴尔干冲突的橙剂。

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尽管最近受到了关注，但贫铀并非什么新鲜事物。军方自 20 世纪 70 年代以来就一直在对其进行实验。军方对这种重金属的兴趣是双重的：首先，铀的密度几乎是铅的两倍，因此作为弹药具有很强的穿透力。与密度稍高的钨一样，铀可以穿透大多数重型装甲。但钨弹头在撞击时会变圆，而铀弹壳则会在边缘烧蚀。这种“自锐”效应有助于它们钻入装甲。

贫铀的丰富性也对军方具有吸引力。贫铀是从天然矿石中分离铀 235（铀最具放射性且最有用的形式）的过程中产生的副产品（有关更多信息，请参见侧边栏）。1998 年，美国能源部储存了约 50 万吨贫铀。

贫铀穿甲燃烧弹 (API) 弹药主要有两种形式。一种是从俗称“坦克杀手”的 A-10 雷电攻击机上发射的；另一种是从 M1 艾布拉姆斯坦克上发射的，M1 艾布拉姆斯坦克也用贫铀装甲加固。海湾战争期间使用了这两种类型的 API 弹药——总计 300 吨。但在盟军在南斯拉夫的行动中只使用了 A-10 型。

根据北约秘书长罗伯逊勋爵的声明，在科索沃为期 11 周的盟军行动期间，使用了约 31,000 发贫铀弹药。每发 A-10 贫铀弹药包含一个 300 克的贫铀穿透弹芯，这使得冲突期间投放的贫铀总量略低于 10 吨。

放射性和毒性

现在的问题是，散落在巴尔干半岛广大地区的这种金属是否对士兵和平民构成健康威胁。“关于贫铀，显然有两个问题，”哥伦比亚大学公共卫生学院的大卫·布伦纳解释说，“放射性问题和毒理学问题。” 事实上，贫铀不仅因其放射性而具有潜在危险，而且还是一种强烈的毒素。“如果存在影响，在我看来，放射性影响将是两者中较小的一个，”研究辐射生物效应的专家布伦纳补充道。

事实上，与其他材料相比，铀和贫铀的放射性并不十分强烈（参见侧边栏）。后者实际上用于屏蔽核电站燃料棒的辐射。但这并不是说它们不会对健康产生一些有害影响。当铀及其子产品衰变时，它们会释放出 α、β 和 γ 射线——所有这些射线在人体内的行为都不同。γ 射线可以深入人体，但会逐渐释放能量。因此，它对任何一个部位或器官的影响都很小。另一方面，α 射线和 β 射线更危险，因为它们的射程短，并且会在小范围内释放所有能量。

“所谓的 RBE，即相对生物有效性，α 粒子的 RBE 比 X 射线或 γ 射线高约 20 倍，”同样来自哥伦比亚大学并研究辐射和癌症的汤姆·海伊说。布伦纳同意 α 射线是最令人担忧的，但他补充说，它的短射程在某些方面也使其危害性降低：“α 粒子必须到达敏感细胞才能具有任何相关性。它们在组织或水等物质中可以传播的距离为几十微米。” 换句话说，如果一个人从身体外部暴露于 α 射线——例如，站在一堆铀旁边——α 射线将无法穿透皮肤，如果它能到达皮肤的话。

因此，重要的不是所涉及的辐射量，而是有多少进入人体。描述辐射对组织影响的相关单位是西弗特 (Sv)，定义为在 1 公斤组织中释放的能量。描述同一事物的另一个单位是雷姆（100 雷姆相当于 1 西弗特）。

在正常情况下，一个人每年会接触到 1 到 3 毫西弗特（1 西弗特 = 1,000 毫西弗特）。如果您站在距离 1 公斤贫铀约三英尺的地方一年——相当于约三发 A-10 炮弹——您每年将接触到约 1 毫西弗特。但暴露的组织很可能是皮肤或脂肪——这两者都不是布伦纳上面提到的敏感细胞。事实上，要造成真正的损害，辐射必须到达骨髓等组织。

理论上，如果士兵在战斗中受伤，体内嵌入了铀碎片，就可能发生这种情况。在沙漠风暴行动期间，约有 30 名士兵在他们的坦克被含有贫铀的“友军火力”击中时受伤。事故发生后，几名士兵的体内留下了贫铀弹片。“那么，也许贫铀就在骨髓旁边，例如，因此 α 粒子将有足够的射程来损害血细胞，”布伦纳说。士兵的健康状况正在密切监测中，但到目前为止，没有任何不良影响的证据。

摄入还是吸入？

当然，贫铀还可以通过其他方式进入人体。当贫铀弹击中目标时，它们会部分燃烧，产生铀尘颗粒或气溶胶。与伊拉克南部不同，科索沃和南斯拉夫是农业区，一些观察家担心铀尘颗粒可能会通过农作物进入食物链。

根据为联合国和其他组织测试土壤样本的独立实验室 AC-Laboratorium Spiez 的说法，在贫铀爆炸后发现的贫铀颗粒中，只有约 17% 容易溶解，因此可能进入食物。在这些颗粒中，只有 2% 到 5% 实际上通过消化系统进入血液，使其成为可以忽略不计的辐射源。“这将是最小的可能暴露源，”布伦纳说。“因为，再说一遍，α 粒子会在某些物质内，在液体或其他物质内，并且没有足够的射程射出。”

除了摄入气溶胶外，还可以吸入气溶胶——这可能是一条更有害的途径。“当您吸入这些颗粒时——例如，在氡气的情况下，氡气是铀的衰变产物——这些颗粒会释放出 α 射线，这可能会导致肺癌，”海伊说。氡气与肺癌风险增加之间的相关性最初是在铀矿工中发现的，他们吸入了大量氡气。其中多达 75% 的人患上了肺癌。氡气也会自然地从土壤中升起，尤其是在花岗岩浓度高的地区，例如纽约/新泽西地区。

“这取决于我们在这里谈论的 [暴露] 量是多少，”布伦纳说。“我认为您可能从待在家里获得的暴露量会比几乎任何可以想象的贫铀暴露量都要大。” 同样，他不认为暂时暴露于放射性气溶胶会造成损害。“例如，如果您只是吸入氡气，α 粒子就会存在于您肺部的空气中，并且没有射程到达任何重要的敏感细胞。”

重要的是暴露于气溶胶的地点。“在室外环境中，例如在战争或其他情况下，浓度会非常低，”布伦纳说。最坏的情况可能是被贫铀弹击中的坦克的乘员。根据 AC-Laboratorium Spiez 的一项研究，这些士兵可能会吸入多达 50 毫克的铀气溶胶。尽管如此，只有约 25% 的直径小于 10 微米的颗粒会沉积在肺部。如上所述，只有一小部分颗粒容易溶解。其余的将被纳入肺部的粘液中，并在不到一小时内通过咳嗽或打喷嚏排出。

有毒的遗留物？

可以肯定的是，吸入或摄入铀气溶胶会给身体带来一些额外的辐射，但真正的健康威胁可能与放射性无关。“铀是一种影响肾脏的毒素，”毒理学家布鲁斯·凯尔曼说。“一旦铀进入生物体液，它主要会进入肝脏和肾脏。它会破坏肾脏中的小管，这些小管可以让您过滤出尿液。”

凯尔曼说，很难说需要多少贫铀才会使人生病，因为这取决于它的物理形态以及它是被吸入、摄入还是射入体内。“美国环保署 [环境保护署] 确定，最合适的口服剂量是使用兔子研究，该研究表明观察到不良反应的最低水平为 2.8 毫克/千克/天”——即每天每公斤体重毫克。“为了让您了解这一点，凯尔曼观察到，“就污染环境而言，我认为它并不比任何其他类型的军用弹药更脏，在其他类型的军用弹药中，铅散布在整个环境中，爆炸物中也有有毒成分残留。”

因此，到目前为止，这种威胁似乎可以忽略不计，但仍有必要保持一定的谨慎。“辐射暴露与癌症发生之间通常存在已知的滞后期，如果癌症会发生的话，”布伦纳说。“大约需要 20 年左右。因此，您不会期望现在从科索沃看到与辐射相关的癌症。这将与我们所知的所有关于辐射如何导致癌症的知识相悖。” 该规则有两个例外：甲状腺疾病和白血病。“辐射引起的白血病通常在最初五年内发生。”

事实上，关于科索沃的大部分争议都集中在白血病上。在几名曾在科索沃服役的北约士兵被诊断出患有白血病后，世界卫生组织调查了科索沃的白血病病例数量在过去几年中是否有所增加。他们的结论是，白血病病例数量并没有增加。但去年 11 月，联合国环境规划署跟进，派遣了一个专家组前往科索沃，在 11 个地点采集土壤和水样。“在八个地点，该小组在贫铀弹药留下的洞穴处或周围立即发现了略微高量的 β 射线，或者弹药的碎片和残余物，”前芬兰环境部长兼联合国环境规划署巴尔干特遣队队长佩卡·哈维斯托在 1 月 11 日的一份声明中说。

后来的分析得出结论，战争期间使用的一些贫铀含有钚和铀 236 的痕迹——这两种物质都不是天然存在的，而是在核裂变过程中产生的。这一发现使贫铀的来源成为一个热门的政治问题，并引起了额外的健康担忧，因为这两种物质的放射性都比普通贫铀强得多。但事实证明，U236 的痕迹非常小，以至于它们没有改变贫铀的放射性；同样，钚的含量也从可以忽略不计的每公斤 0.8 贝克勒尔到 12.87 贝克勒尔不等。

尽管贫铀可能不会构成直接威胁，但由于它既具有放射性又有毒性，因此有必要采取一些行动。联合国环境规划署执行主任克劳斯·特普费尔总结了巴尔干特遣队在 1999 年提出的建议：“应优先考虑寻找贫铀碎片和严重污染的表面。应采取措施安全储存任何回收的受污染材料。”