電離輻射及健康風險

1、電離輻射與健康風險A world without nuclear weapons would be less stable and more dangerous for all of us.（對所有人來說，一個沒有核武器的世界更不穩(wěn)定與安全）Margaret Thatcher（撒切爾夫人）為了人類的和平共處，科學家發(fā)展了核武器，核武器的問世，的確讓大部分人有了遏制戰(zhàn)爭的沖動，也為眾多的世界人口帶來了新的能源。自然界通過核聚變與核裂變的方式來轉(zhuǎn)化物質(zhì)為能量。核聚變是一個1+1<2的過程，損失的物質(zhì)變成了能量。核裂變則是相反的過程，一個原子核分裂為多個，其總和小于原來的質(zhì)量，轉(zhuǎn)化過程中部分物

2、質(zhì)變成了能量。核裂變是一個自然過程，原子量大于100的原子大多會自然裂變，自然裂變多需要較長時間，科學家用中子撞擊原子核，可以誘發(fā)裂變，這是核武器與核電站的工作原理。在核反應堆中，裂變產(chǎn)生的中子又撞擊新待裂變原子，釋放更多的能量與中子，從而形成核連鎖反應，是核能與核武器的基礎。易于裂變衰減釋放能量射線的稱為放射性同位素（Radionuclide）。日本大地震引發(fā)的核電站爆炸吸引了全世界的的目光。有兩顆原子彈以及切爾諾貝利核電站事故的陰影在前，人們對核輻射通常談之色變，對遭受輻射的后果憂心忡忡，甚至產(chǎn)生恐慌。由于此次災害性事故發(fā)生在我們的鄰國日本，故此更是格外引起大家的關注。不過，有關電離輻射的

3、危害細節(jié)，公眾可能了解得并不多。原子彈爆炸后的廣島尸橫遍野輻射是生活的一部分能量的傳導就是輻射，廣義的輻射包括電磁波與光波，顯然，那不是造成健康擔憂的原因。對健康造成威脅的是狹義的輻射，稱為電離輻射，電離輻射指輻射源產(chǎn)生射線有能力造成原子的電離，從而產(chǎn)生帶電荷的離子，在生物體內(nèi)稱為自由基，自由基可以對細胞的微細結(jié)構(gòu)造成一系列的損害。電離過程也能直接損害到細胞的遺傳物質(zhì)。電離輻射通?？煞譃閮深?，一類為高頻率的電磁波，如X射線、射線；另一類為高能粒子束，如、 粒子或中子束等。引發(fā)電離輻射的放射性物質(zhì)是人類居住環(huán)境的組成部分，日常生活中的電離輻射41%來自石頭、泥土及建筑材料中的放射性氣體；28%來

4、自巖石、土壤中的放射性物質(zhì)；15%來自X射線等醫(yī)療輻射；9%來自食物和飲料中的天然放射性核素；6%來自宇宙射線；1%來自高空飛行等。天然輻射源所致平均輻射劑量就世界范圍來看，每人每年大約為2.4mSv。而我們所關心的“電離輻射危害”指的是人們在利用射線和核能時受到超過一定劑量的電離輻射而造成的健康影響?！咀ⅲ荷衔闹兴岬降膍Sv（毫希沃特）是一個當量劑量或有效劑量單位。當量劑量是電離輻射的吸收劑量（單位是Gy）與不同射線生物效應系數(shù)的乘積；對于人體來說，有效劑量是人體各種組織或器官的當量劑量乘以相應組織權重因子的和。衡量輻射的單位有多個。從放射分裂衰減角度以居里夫婦命名或者貝克勒命名，他們于1

5、903年共享了諾貝爾物理學獎。一個貝克勒就是每秒鐘有一個原子核裂變衰減釋放能量，而一居里就有370億貝克勒。不同的原子核衰減過程釋放不同的能量，因此，把上述單位轉(zhuǎn)換為能量會涉及轉(zhuǎn)換系數(shù)。從針對生物體釋放能量的角度有國際單位戈瑞，源于英國物理學家露易斯*戈瑞，指一公斤的物質(zhì)吸收到一焦耳的能量。戈瑞又與西弗（Sv）等同，后者紀念羅爾夫*西弗。以發(fā)現(xiàn)X線的倫琴命名的是人倫琴當量（Roentgen Equivalent in Man，rem），又按音譯為雷姆，最早稱為拉德（rad），特指X線的人倫琴當量，是能引起細胞被破壞的當量，按國際單位則指0.1戈瑞（Gy）。盡管戈瑞與西弗，拉德與雷姆相同，在歷史

6、上它們含義仍有細微區(qū)別，前者更趨向指物理特征，而后者指生物后果。】電離輻射對生物體的效應是通過電離輻射的能量作用于生物大分子和水，使得后者發(fā)生分子不穩(wěn)定、分子重排、產(chǎn)生自由基并造成損傷。在這其中受影響最大的就是 DNA分子。受損的DNA可以經(jīng)體內(nèi)酶系統(tǒng)修復，但也可能發(fā)生錯誤修復，這是電離輻射可能誘發(fā)癌癥的原因之一。分子電離、自由基產(chǎn)生、化學鍵斷裂使得亞細胞結(jié)構(gòu)破壞，表現(xiàn)為細胞代謝、結(jié)構(gòu)、功能的改變。相同輻射劑量作用下，不同細胞出現(xiàn)的損傷程度不同。一般來說，淋巴組織、骨髓、小腸上皮和性腺對輻射最為敏感；其次是角膜、晶狀體、內(nèi)皮細胞等；肌肉、骨骼、軟骨和結(jié)締組織對輻射最不敏感。從時限上來說，大量電

7、離輻射造成的危害可分為早期效應和延遲效應。早期效應發(fā)生在暴露后幾星期內(nèi)，如急性放射綜合征（ acute radiation syndrome，ARS），表現(xiàn)為反復發(fā)生并逐漸加重的惡心、嘔吐、腹瀉，同時伴隨疲乏、發(fā)熱、食欲下降、抽搐甚至昏迷，嚴重者在幾個月內(nèi)死亡。多數(shù) ARS患者會有骨髓損傷，由于免疫和造血功能下降，發(fā)生嚴重的致病菌感染和內(nèi)出血。ARS還包括嚴重的皮膚灼傷，表現(xiàn)為皮膚發(fā)癢，刺痛，紅斑或水腫。皮膚損害可遷延數(shù)周或數(shù)月，有時會危及生命。延遲效應則包括輻射白血病，輻射致癌，放射性白內(nèi)障，遺傳損傷等。其中輻射致癌與輻射致遺傳病又稱為電離輻射的隨機性效應。隨機性效應的發(fā)生幾率與輻射劑量成正

8、比，但嚴重程度與輻射劑量無關。根據(jù)受輻射細胞的種類，又可將電離輻射的效應分為軀體效應和遺傳效應，前者作用于體細胞，后者作用于生殖細胞。輻射造成的皮膚損傷、骨髓損傷、乳腺疾患和甲狀腺疾患，以及輻射致癌均可歸于軀體效應；而輻射造成不育、胚胎死亡或胎兒畸形、遺傳病等則歸于遺傳效應。目前，電離輻射的危害資料絕大部分是來自高劑量輻射下的調(diào)查數(shù)據(jù)，尤其是廣島、長崎兩次核爆炸、若干核事故以及放射治療的資料。而人們更關心的低輻射劑量對健康的影響，很難通過流行病學調(diào)查給出確切的答案，只能通過大劑量調(diào)查的數(shù)據(jù)外推得到一個相對的結(jié)果。經(jīng)ICRP（國際輻射防護委員會）對廣島和長崎兩次原子彈爆炸后8萬名幸存者50年的調(diào)

9、查研究發(fā)現(xiàn)，核輻射引起的超額死亡低于700例，幸存者中出現(xiàn)的癌癥約6%與輻射有關。大劑量輻射對人類健康的影響認識已較為清楚，但對低劑量輻射效應，還有一些爭論。盡管一些流行病學調(diào)查和生物學實驗表明小劑量的電離輻射可能對生物體起到“刺激和興奮”作用，甚至可能調(diào)節(jié)免疫功能，降低腫瘤發(fā)生率；但從安全角度出發(fā)，全世界對電離輻射仍采取保守態(tài)度：假設小劑量輻射仍有潛在風險，應予以防護。資料顯示，如果每年接受電離輻射當量劑量超過1000mSv，癌癥的發(fā)病率則會升高。故此我國電離輻射防護與輻射源安全基本標準對職業(yè)工作者和公眾每年所接受的輻射劑量予以了嚴格限定，見下表： 基本標準的劑量限值劑量限值應用范

10、圍職業(yè)工作者公眾有效劑量連續(xù)5年每年平均20mSv任何一年不大于50mSv每年1mSv，特殊情況下，如果5個連續(xù)年不超過mSv，則某一單一年份可提高到5mSv年當量劑量  眼晶狀體150mSv15mSv皮膚500mSv50mSv手和足500mSv 【注：有效劑量數(shù)值小，年當量劑量數(shù)值大，是因為前者是后者乘以各器官組織的權重系數(shù)得到的平均值，而不是說只要某器官接受了超過5mSv的照射，就一定超過了“每年1mSv，特殊情況下，如果5個連續(xù)年不超過1mSv，則某一單一年份可提高到5mSv”的限值?！?007年David J. Brenner在新英格蘭醫(yī)學雜志發(fā)表綜述稱，

11、每單次CT掃描將使成人受到15mSv，新生兒受到30mSv的輻射，而一次CT檢查常需進行2-3次掃描，這個劑量大約相當于一組25000名日本核彈爆炸后幸存者所受到的照射量（小于50mSv）。而這組平均接受了40mSv的核彈爆炸幸存者的研究中，癌癥的總體發(fā)生率明顯提高了；另外，他援引了一項對象為400000名核工業(yè)放射工作者的醫(yī)學研究，這些工作者暴露于平均20mSv的電離輻射中（相當于一次CT掃描所接受的輻射劑量），結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著暴露劑量的提高，死于腫瘤的風險也提高了。故此David J. Brenner認為CT掃描（輻射劑量大約在30-90mSv）會增加腫瘤風險的流行病學證據(jù)是“直接”的，隨著C

12、T掃描在臨床使用越來越廣泛（美國每年有6200萬人次進行CT檢查），它所帶來的輻射傷害不可忽視美國每年1.5-2%的腫瘤可能由于CT檢查所致。這篇文章發(fā)布后引起了廣泛注意，許多媒體采用了文中說法，更以“做一次CT所接受的輻射量相當于在核彈爆炸中幸存”吸引眼球。不過在專業(yè)領域，對此文的質(zhì)疑之聲并不少。質(zhì)疑意見大概有以下幾點：首先，目前并無CT檢查會增加腫瘤發(fā)病風險的直接報告，一切結(jié)論均是從其他類型輻射推斷而來，說服力不足；其次，低劑量電離輻射致癌的“線性無閾值模型”在使用上還有爭議；根據(jù)動物實驗、放療經(jīng)驗及其他流行病學調(diào)查，輻射劑量低于100mSv時并未觀察到腫瘤發(fā)生率增高的跡象；更有人指出，美

13、國自1980年以來估計共有5.5億人次接受了CT檢查，1990年前這個數(shù)字是7500萬，那么有如此多在1990年后接受了CT檢查的人，該有更多人罹患腫瘤才是，可是事實上這些數(shù)字驚人的“癌癥患者”并沒出現(xiàn)。低劑量電離輻射究竟對人體健康有多大影響現(xiàn)在仍處于激烈爭吵中。表一、美國人年平均輻射劑量表二、生活中常見輻射源匯總急性輻射損傷急性輻射損傷造成急性輻射綜合征（ARS），實際上也就是全身性的燒傷，射線比常見燒傷所涉及的熱輻射具有更強的穿透力，可以燒到人的胃腸、內(nèi)臟器官、與骨髓。骨髓被破傷就基本上終結(jié)了人的免疫能力，而同時胃腸道與皮膚的燒傷也就破壞了開然屏障，病原菌隨即入侵，大劑量的輻射是致命性的。

14、幸運的是，造成急性輻射損傷的輻射劑量極為少見，目前只見于重大事故，比如核武器或者核反應堆的爆炸。在短期內(nèi)接受8西弗劑量的輻射可能是人能承受的極限，100%地引起死亡，而美國軍隊認定80西弗的輻射就會馬上并永久地讓人失去活動能力，可能50西弗的輻射就可能開始損傷神經(jīng)系統(tǒng)了。造成急性輻射損傷的最低劑量估計在0.3-0.7西弗，最脆弱的是骨髓，迅速造成全部血細胞的合成障礙。人骨髓受損程度跟患者死亡率成正相關，是判斷急性輻射損傷的重要指標。造成急性輻射損傷劑量超過平常生活中接觸劑量的上百倍，因此，普通人用不著擔心此類事件的發(fā)生。上面關于急性輻射損傷的數(shù)據(jù)可能低估了人的承受能力，或者說低估了醫(yī)學發(fā)展的程

15、度，1985年蘇聯(lián)發(fā)生切爾諾貝利核泄漏事件，其中共有上千人參加了緊急救援與控制行動，其中有134人因急性輻射損傷進入醫(yī)院，28人死亡。這些人接受的輻射劑量據(jù)估計達到2-20戈瑞。慢性輻射后果根據(jù)WHO、國際原子能機構(gòu)、世界銀行、受切爾諾貝利核泄漏影響的三個國家（俄國、白俄羅斯、及烏克蘭）、以及眾多其它國際機構(gòu)組成的切爾諾貝利論壇專家意見，WHO在2006年的出版了相關報告，切爾諾貝利核泄漏造成了近9000人的死亡。這一估計也得到了聯(lián)合國相應的科學委員會在2008年出版的報告的認可，見表三。表三、切爾諾貝利論壇估計切爾諾貝利核泄漏長期后果這些國際機構(gòu)的估計受到了另外一些國際機構(gòu)或者學者的批評，認

16、為他們忽略了大部分來自東歐國家的研究，使得他們的數(shù)據(jù)嚴重低估了切爾諾貝利事件的健康后果。在2006年綠色和平組織也出版了他們自己的針對切爾諾貝利事件的研究報告，根據(jù)這個報告，僅僅在白俄羅斯、俄羅斯、與烏克蘭，就有20多萬人的額外死亡。在2007年，來自俄國科學院與白俄羅斯的放射研究所有學者系統(tǒng)地總結(jié)了相關文獻，得出的數(shù)據(jù)更為嚴重，白、俄、烏三國截止2004年就有近24萬人因核泄漏而亡，在前蘇聯(lián)國家之外，還有43萬歐洲人加上32萬歐洲之外的人，即總計約99萬人已經(jīng)因之喪生。這份報告的英文版在2009年發(fā)布在紐約科學院年鑒上。這份報告同樣受支持WHO等國際機構(gòu)的人批評，認為它跟綠色和平的相關報告忽

17、略了英文文獻或者證據(jù)力度。把究竟多少人死亡切爾諾貝利事件的學術爭議放在一邊，我們知道上萬人或上百萬上會死于核泄漏，即使是低限，也讓我們不能掉以輕心。核輻射的防治如前述，最好的預防是完全避開不必要的核輻射，但這不是個人能決定的。你需要知道什么常識可以讓你減少核泄漏之類事件帶來的核輻射損傷呢？1.躲與逃是近范圍早期反應的關鍵在發(fā)生核泄漏之后，如果你不幸生活在核輻射源30公里之內(nèi)，你必須盡早判斷躲與逃的必要性。直接的核輻射要么來自輻射源，要么來自輻射源爆發(fā)出來的粉塵，粉塵還導致吸入性的輻射。如果你生活在2公里范圍內(nèi)，你的最佳選擇是在粉塵到達一小時前撤出，一小時是以步行時間計算的，如果有更快捷的方式，

18、顯然，安全更能得到保障。如果不能及時撤出，則躲入大型專門安全設施較為有保障，躲入一般設施的地下室，還不如在粉塵到達后馬上撤出。如果你生活在距輻射源5公里之外地方，躲入安全設施遠比粉塵到達后撤出更為安全，當然，如果你在粉塵到達前撤出也一樣安全有效。如果在15公里之外，只要在普通的地下室躲一躲就能有效地避開早期的直接輻射。2.不要把輻射吃進去核泄漏之后最嚴重的危害是受影響范圍內(nèi)人群把輻射吃進去的。核泄漏或者爆炸產(chǎn)生的粉塵會沉入土壤或者飲水中，其中的放射性同位素半衰期長的就持續(xù)成為放射源。這位同位素會被人們吃入體內(nèi)，產(chǎn)生嚴重輻射損傷。根據(jù)國際糧農(nóng)組織與WHO的推薦劑量，人一年可攝入5毫西弗的放射性同

19、位素（記住我們平均一年會有3-4毫西弗的照射），這一劑量可以轉(zhuǎn)化為每公斤1000貝克勒，也就是每克食物中每秒可以有1個原子裂變衰減。這一數(shù)據(jù)可用于常見的放射性同位素比如碘131、銫134、137、鍶90等，而钚239則因為轉(zhuǎn)換系數(shù)較大，必須限制在每公斤10貝克勒。美國FDA的推薦劑量如下：碘131-170；鍶90-160；銫134，137-1200；钚238，239與-銤241-2；釕103，106則要求小于每公斤1貝克勒。各國各地區(qū)的具體標準或許不同，但其要義是一致的，放射性同位素含量越大，食入越多，風險越大。普通人要認識到這些標準的相對意義，即使是食品中放射性同位素超過標準十倍百倍，如果你

20、只是短期食用，其造成的健康風險也可以忽略不計，因此，不要在緊急狀態(tài)中固守此類標準，守著有“毒”食品把自己給餓死渴死就不發(fā)算了，只要可以迅速脫離緊急狀態(tài)，短期少量食用超標食品與飲水也是可以的。放射性同位素沉積或者溶入飲水需要一定時間，因此，你此前備用的食物是完全沒有問題的，瓶裝水與一定時間內(nèi)的自來水都不存在風險。但隨后而來的飲水與食品就風險大增了，如果在粉塵飄過時當?shù)叵缕鹆擞辏@然將會加速粉塵的沉積，那樣的雨水是不能喝的不能長期飲用，但如果能保證你不脫水，那還是好處大于壞處的。3.牛奶是殺手、蔬菜是刺客如果你所在地區(qū)在急性期后處于每個月30毫西弗劑量或者終身劑量估計在1000毫西弗以上，則需要永

21、遠地撤出。麻煩在于，大多數(shù)人沒能力測輻射劑量，而且很多人在此類事件發(fā)生后難以信任官方數(shù)據(jù)。對于受影響的輻射范圍大致可以以300公里為界，當然，因為放射性元素主要隨粉塵而致，風向?qū)@個范圍有較大影響。在這個范圍內(nèi)，牛奶是殺手，蔬菜是刺客。為什么牛奶與蔬菜是最重要的輻射中介呢？因為它們在食品中的生產(chǎn)周期最短，可以迅速地把粉塵帶來的放射性元素帶入人體。地表水的安全性顯著低于地下水，對于大多數(shù)的城市用水來說，多取自地表水，因此，不宜多飲用，雨水能避則避。在切爾諾貝利核泄漏事件之后，粉塵中含有大量的碘131，會在第一時間進入牛奶與蔬菜中，是早期的嚴重危害，小孩食用尤其危險，因為碘131會積聚在甲狀腺中，

22、數(shù)年后產(chǎn)生甲狀腺癌。碘131半衰期只有8天，因此，大約一個月后這種放射性同位素就消失得差不多了。但核泄漏粉塵中不僅僅只有碘131，還有其它半衰期甚長的放射性同位素，比如銫137是30年，鍶90是29年，足以持續(xù)一個人的一生。這些放射性同位素進入土壤后還會被農(nóng)作物積聚，因此，食物中的劑量可以大大超過環(huán)境中的分布劑量。4.碘預防與碘鹽人體的代謝需要激素調(diào)節(jié)，其中最重要的激素之一是甲狀腺素，一種含碘的化學分子。平常每天我們需要攝入大約150微克的碘，兒童需要量約90微克，嬰兒還需要更多，以支撐他們的發(fā)育需要。由于甲狀腺素對人體代謝非常重要，甲狀腺就儲存了大量的碘以備用，有位科普作者宣稱碘一天都少不得

23、，就鬧出了專業(yè)笑話。甲狀腺會根據(jù)血中碘濃度來決定吸收碘的量，如果血中碘濃度高，它就少吸收，如果碘量少，它就增加吸收力度，免得儲存量不夠造成碘缺乏狀態(tài)。在核泄漏發(fā)生的初期，大量的碘131被食入，會隨即被攝入甲狀腺中，它們儲存在甲狀腺，就形成了強烈的局部輻射作用，導致此后發(fā)生甲狀腺癌。針對碘131的甲狀腺癌風險，考慮到甲狀腺攝入碘的特征，科學家設計了碘預防，稱為碘攝入阻斷。碘攝入阻斷的基本原理就是在超大劑量的碘狀態(tài)下，甲狀腺幾乎不攝入碘，即使是攝入碘，血中絕大部分的碘都是預防用的沒有放射性的碘127，因此，可以幾乎完美地保護甲狀腺。美國FDA及衛(wèi)生部等相關機構(gòu)推薦預防劑量見表四。首劑的有效時間是2

24、4-48小時，如果碘131風險持續(xù)，需要繼續(xù)維持劑量，美國推薦維持劑量仍然每天使用首劑劑量，可能過大。有研究表明維持劑量只需要20毫克的碘化鉀即可。如前述，因為碘131半衰期短，預防不要超過2周時間，否則副作用風險大增。如果使用碘酸鉀，需要170毫克才相當于130毫克的碘化鉀。表四、美國甲狀腺輻射碘化鉀預防方案所謂完美預防是相對的，需要及時服用有效劑量的碘化鉀，研究表明碘化鉀的保護作用在暴露于碘131后會銳減，風險人群需要在起碼于暴露后5小時內(nèi)服用碘化鉀。日本的核危機導致了中國民眾出現(xiàn)恐慌，因為傳說碘能預防核輻射，中國出現(xiàn)了搶購碘鹽的風潮。碘鹽能預防核輻射么？能，也不能。在世界衛(wèi)生組織的多個文

25、獻中均有明示或者暗示碘鹽有預防核輻射的作用，有科普作者急政府之所急，在宣傳碘鹽時恨不得碘鹽把核輻射給滅了，而民眾有了碘鹽搶購風潮時，又巴不得碘鹽沒有絲毫作用，直接斥責別人讀不懂文獻。前面提及兩個穩(wěn)定的碘127預防機制中，有一個是競爭機制，如果你在攝入碘時加大穩(wěn)定碘的攝入，顯然，可以減少放射性碘的攝入，不過，其作用遠不能跟大劑量的碘預防中的攝入阻斷相比。碘攝入阻斷中使用的劑量超過正常日需要量近千倍，而碘鹽是根據(jù)日需要量設計的，真要起到阻斷效果，先得把自己給咸死撐死。在競爭機制之外，還有一個協(xié)同效應，有研究發(fā)現(xiàn)，碘缺乏狀態(tài)者承受核輻射之后，其甲狀腺發(fā)生癌癥的幾率大增。碘鹽可以改善碘狀態(tài)，因此，碘鹽

26、可以預防核輻射的后果一點都不難理解，不過，糾正碘缺乏狀態(tài)需要較長時間地食用碘鹽，非短期可以湊效。但總的來說，有，比沒有強。5.把吃進來的核輻射吃出去在核泄漏事件后期，核污染主要出現(xiàn)在土壤，隨著食物進入人體。在急性期我們可以減少食物或者禁食高風險食品，但長期禁食是不可能的，因此，了解一些核輻射的基本食療常識是有益的。曾幾何時，中國的科普作者把貶斥食療當成了科學的象征，把大量的讀者帶入歧途，讀者當理直氣狀地學習食療，因為它是現(xiàn)代醫(yī)學的基本組成部分。因為科普作者的無知而導致自己為“科學”而放棄科學，就誤人誤已了。從食療的角度有三種方式可以減低核輻射的危害與嚴重程度。一是食物的準備，包括浸泡、鹽漬、加熱、或者把蔬菜做成泡菜，都能減少其中放射性同位素的含量，可以減少攝入。第二種策略是減少放射性同位素的吸收以及吸收后降低組織對其攝取。比如鉀與銣可以干擾銫的攝取，鈣干擾鍶，而三價鐵則影響到钚的吸收。那么，多多地給小孩食用高鉀、高鐵、高鈣食品顯然有助于減少核輻射。放射性同位素當然會從人體排泄，因此，第三條策略是促進其排泄?？偟膩碚f，增加小孩的排泄量是沒有錯的。要增加小便