半衰期與死亡:日本飲用水放射性恐慌消退,但問題依然存在

一些放射性汙染物可以被過濾掉或允許衰變,而另一些則會造成更嚴重的長期問題


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在地震和海嘯摧毀日本福島第一核電站三週後,工作人員在冷卻該設施過熱的燃料棒方面取得了一些進展。但總體而言,根據國際原子能機構 (IAEA) 的說法,情況仍然“非常嚴重”。儘管為穩定電站和擔心放射性物質已汙染遠至南部 240 公里外的東京的自來水而進行了持續的工作,但大多數關於飲用水的建議限制已被取消。儘管如此,供水中放射性碘和銫的存在——福島縣的四個村莊仍在建議不滿一歲的兒童不要飲用自來水——提出了未來公共健康問題。

暴露於放射性同位素或放射性核素(同種元素但中子數不同,因此原子量也不同的物質)或攝入放射性同位素或放射性核素會導致多種健康問題,包括低劑量時的噁心和嘔吐,以及高劑量時的中樞神經系統損傷和內出血。特別是放射性碘,會在甲狀腺中積聚,並可能導致甲狀腺癌,尤其是在兒童中。

過去在核電站緊急情況對飲用水的影響方面提供的指導很少。在烏克蘭切爾諾貝利核電站(於 1986 年 4 月爆炸),觀察到的最大影響是甲狀腺癌病例的增加,其中大多數來自飲用受汙染的牛奶。華盛頓大學西雅圖分校的流行病學教授 斯科特·戴維斯 最近告訴 CNN,吸入和飲用水在切爾諾貝利事件中是次要的健康問題。根據世界衛生組織 2005 年釋出的一份報告,切爾諾貝利事件發生後,整個歐洲大部分地區地表水的放射性汙染透過稀釋、物理衰變以及放射性核素在沉積床和集水(集水)土壤中的吸附而迅速下降。然而,在遠至德國和斯堪的納維亞半島的湖泊中的魚類中發現了濃度升高的放射性銫。

放射性降低
海嘯摧毀福島反應堆冷卻系統一週後,日本東北部飲用水中放射性碘和銫的水平最高。東京大學醫院放射腫瘤科報告稱,3 月 18 日在福島飲用水中發現每公斤 170 貝克勒爾的碘 131,儘管此後水平已顯著下降。一貝克勒爾代表放射性衰變率——或物質發射的輻射——為每秒一次衰變或計數。 3 月 18 日的數字非常重要,因為日本政府規定,對於不滿一歲的嬰兒,不得飲用濃度高於每公斤 100 貝克勒爾的水。(一升水重一公斤。)根據政府目前的標準,成人應避免飲用任何超過每公斤 300 貝克勒爾的水。

根據文部科學省收集的報告,自 3 月 24 日以來,在日本研究的 47 個都道府縣的大部分地區,放射性碘或銫的水平並不高。3 月 24 日在櫪木縣(位於東京以北約 100 公里,福島以北約 160 公里)發現了每公斤 110 貝克勒爾的碘 131。公共衛生研究所報告稱,3 月 23 日東京飲用水中的碘 131 水平為每公斤 210 貝克勒爾,但東京都政府後來宣告該讀數不正確,並且遠高於實際水平,第二天的實際水平為每公斤 79 貝克勒爾。

儘管人們確信日本的水在很大程度上可以安全飲用,但上週首都地區還是出現了瓶裝水搶購潮,導致商店限制每位顧客的購買量為一瓶。據日本公共廣播公司 NHK 報道,東京政府上週承諾向該市有嬰兒的 80,000 戶家庭分發 3.5 升瓶裝礦泉水。

放射性物質去除
大多數放射性核素——包括碘 131 和銫 134 和 137——可以從水中去除。其他一些核素,例如氚,一種重氫形式,是核電站產生的最普遍的放射性汙染物,無法從水中過濾掉。同位素是否可以以及如何去除取決於它是哪種同位素。與被微生物病原體(如大腸桿菌、賈第鞭毛蟲或隱孢子蟲)汙染的飲用水不同,含有放射性物質的水不能透過煮沸、漂白或暴露於紫外線來使其適於飲用。相反,必須使用活性炭過濾、反滲透或水軟化等方法去除同位素。放射性物質也可能透過沉降到水庫底部或透過吸附(粘附)到水庫中土壤顆粒的表面而從供水中沉降出來。對於某些放射性汙染物,另一種選擇是等待它們放射性衰變到安全水平——這一時期稱為半衰期,對於特定同位素而言,半衰期差異很大,從幾秒到數萬年不等。

從水中去除放射性碘、銫或其他放射性核素沒有單一的方法。“你需要知道水中有什麼,因為這將有助於告訴你是否可以去除它,以及你需要執行哪種水處理工藝,”波士頓大學公共衛生學院環境健康系環境健康教授兼名譽主席 大衛·奧佐諾夫 說。

水研究基金會執行主任羅布·倫納表示,過濾放射性同位素的一個難題是,過濾器和膜會變成放射性廢物,必須小心處理。如果廢物的半衰期相對較短,少於 30 天——例如,碘 131 的半衰期為 8 天——則可以將過濾器或木炭儲存幾個月,以確保該材料可以安全處理。“如果元素的活性水平較高且半衰期較長,那可能會成為一個問題,”奧佐諾夫說。

鑑於碘 131 的半衰期相對較短,官員們更可能等待衰變過程。“可能 [碘 131] 在水庫中的週轉速度足夠慢,以至於沉積的大部分活性在水到達消費者之前就衰變了,”東芬蘭大學的環境科學家 基思·巴弗斯托克 說,他廣泛研究了切爾諾貝利事件。“只需要保護兒童(成人甲狀腺對輻射不太敏感),更好的解決方案是為他們安排瓶裝水。”

至於像銫 137 這樣的同位素,其衰變半衰期約為 30 年。

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