輻射如何威脅健康

隨著對福島核洩漏擔憂的加劇,是否有可能評估輻射暴露的直接和持久健康影響?以下是輻射病和日本面臨的其他威脅背後的科學原理


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3月11日地震和海嘯後,福島第一核電站正在 развиваться 的危機引發了對輻射暴露健康影響的擔憂:“危險”輻射水平是多少?輻射如何損害健康?急性和長期低劑量輻射的後果是什麼?

儘管為了降低受損反應堆複合體內的壓力而釋放了放射性蒸汽,並且三次爆炸也造成了額外的輻射洩漏,但由此產生的輻射水平峰值並未持續。迄今為止報告的最高輻射水平是在3號反應堆測得的每小時400毫西弗脈衝,測量時間為當地時間3月15日上午10:22。(西弗是電離輻射的單位,等於100雷姆;雷姆是X射線和伽馬射線輻射暴露的劑量單位。)輻射水平隨著距離現場的增加而急劇下降。據報道,西南方向約220公里的東京的輻射水平僅略高於正常水平。

華盛頓大學聖路易斯分校的健康物理學家和輻射安全官員蘇珊·M·蘭霍斯特說:“我們遠未達到人們應該擔心的水平。”

國際放射防護委員會副主席阿貝爾·岡薩雷斯研究了1986年切爾諾貝利災難,他表示,目前來自日本關於輻射洩漏水平的資訊充其量是不完整的,關於“最壞情況”的猜測目前尚不相關。

輻射暴露對健康的影響取決於其水平、型別和持續時間。

輻射水平
普通人每年暴露於2到3毫西弗的本底輻射,這些輻射來自宇宙輻射以及建築材料和環境中天然放射性物質的排放。

美國核管理委員會建議,除了本底輻射水平之外,公眾應將暴露量限制在每年額外小於1毫西弗。美國對輻射工作人員的年度限制為50毫西弗,儘管很少有工作人員的暴露量接近該水平。蘭霍斯特表示,對於接受醫療輻射的患者,沒有嚴格的暴露限制——醫療專業人員有責任權衡診斷和治療中使用的輻射的風險和益處。例如,一次CT掃描可能會使患者暴露於超過1毫西弗的輻射。

蘭霍斯特說,輻射病(或急性輻射綜合徵)通常在全身劑量達到3西弗時發作——是建議的公眾年劑量限值的3000倍。美國疾病控制與預防中心表示,輻射病的最初症狀——噁心、嘔吐和腹瀉——可能在幾分鐘或幾天內出現。隨後可能會出現一段嚴重的疾病期,包括食慾不振、疲勞、發燒、胃腸道問題以及可能的癲癇發作或昏迷,持續時間從幾小時到幾個月不等。
輻射型別:
目前情況下令人擔憂的是電離輻射,它是由自發衰變的重同位素產生的,例如碘131和銫137。(同位素是同種元素的種類,但中子數不同,因此原子質量也不同。)這種型別的輻射具有足夠的能量來電離原子(通常透過敲掉電子來產生正電荷),從而賦予它們化學潛力,與活組織原子和分子發生有害反應。

電離輻射有不同的形式:在伽馬射線和X射線輻射中,原子釋放出高能光粒子,這些粒子能量強大,足以穿透身體。阿爾法粒子和貝塔粒子輻射能量較低,通常只需一張紙就可以阻擋。然而,如果放射性物質被攝入或吸入體內,能量較低的阿爾法和貝塔輻射實際上會變得更加危險。這是因為大部分伽馬射線和X射線輻射將直接穿過身體而不會與組織相互作用(考慮到在原子水平上,身體主要是空的空間),而阿爾法和貝塔輻射無法穿透組織,將透過與身體中的原子碰撞來消耗所有能量,並可能造成更大的損害。

在福島的情況中,檢測到的放射性同位素碘131和銫137會釋放伽馬射線和貝塔射線。這些放射性元素是核電站發電的裂變反應的副產品。

日本政府已從福島第一核電站周圍20公里半徑範圍內疏散了18萬人。他們敦促電站30公里範圍內的人們留在室內,關閉所有窗戶,並在外出後更換衣服並清洗裸露的皮膚。這些措施主要旨在減少吸入或攝入發射貝塔射線的放射性物質的可能性。

暴露時間
在幾分鐘內獲得的極高單次輻射劑量可能比隨時間累積的相同劑量更有害。世界核協會表示,單次1西弗劑量很可能導致暫時性輻射病和白細胞計數降低,但不會致命。5西弗劑量可能會在一個月內殺死一半的暴露者。在10西弗時,死亡會在幾周內發生。

長期、低劑量輻射的影響更難以衡量。電離輻射對DNA的損害可能導致突變,從而導致癌症,尤其是在細胞分裂率高的組織中,例如胃腸道、生殖細胞和骨髓。但是,癌症風險的增加非常小,如果不研究大量暴露人群,就很難確定。例如,根據蘭霍斯特的說法,10,000人暴露於0.01西弗的全身輻射劑量可能會使該人群中的癌症總數增加8例。然而,正常的癌症患病率預測在10,000人的人群中將有2,000至3,300例癌症病例,因此“你如何看到額外的8例癌症?”蘭霍斯特問道。

切爾諾貝利的教訓
岡薩雷斯表示,切爾諾貝利的一些緊急救援人員接受了數西弗的輻射,並且許多人“基本上是赤身裸體”工作,因為天氣炎熱,受汙染的粉末可以透過皮膚吸收。相比之下,日本工人很可能裝備精良,至少可以防止直接的皮膚劑量。

東京電力公司(TEPCO)是該電站的所有者,已疏散了大部分工人,但仍有50人留在現場,向反應堆注入冷卻海水,防止更多爆炸。這些工人很可能正在使自己暴露於高水平的輻射,並冒著重大的健康風險。“作為預防措施,我會將工人的暴露量限制在0.1西弗,我會輪換他們,”岡薩雷斯說。工人應佩戴個人探測器,該探測器可計算輻射的速率和總劑量,並在達到最大劑量時發出警報。“如果工人的劑量開始接近1西弗,那麼情況就很嚴重了,”他說。

切爾諾貝利災難後成千上萬生病的孩子不是因直接輻射甚至吸入放射性粒子而受到傷害,而是因飲用被碘131汙染的牛奶而受到傷害。切爾諾貝利爆炸釋放的同位素汙染了奶牛賴以生存的草,放射性物質在牛奶中積累。父母沒有意識到危險,給孩子餵食了受汙染的牛奶。“當然,這不會在日本發生,”岡薩雷斯說。

當談到輻射暴露時,醫院或核電站中經常與放射性物質打交道的專業人員都遵守ALARA原則:“在合理可行的範圍內儘可能低”。輻射暴露限值保守地設定在遠低於已知會引起輻射病或懷疑會引起長期健康影響的水平。然而,暫時暴露於多次超出這些限值的劑量並不一定危險。

美國海軍重新部署其軍艦到反應堆場地上風處,日本政府分發碘化鉀藥片,以及官員穿著防護服使用蓋革計數器測量嬰兒輻射水平的影像,可能會加劇公眾的恐懼——但是,就目前而言,這些措施是ALARA原則的體現,或者是“良好的額外預防措施”,岡薩雷斯說。這裡的想法始終是寧可謹慎。

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