■劉洪濤(中國人民公安大學(xué)醫(yī)院醫(yī)技部)
伴隨著日本核污染水排海的無恥行徑,全世界的目光開始關(guān)注核輻射,我們在譴責(zé)日本這種不負(fù)責(zé)任行為的同時,對核輻射有多少了解?本文帶你一起了解輻射,我們又該怎樣利用和防護(hù)輻射。
輻射,是以波或粒子的形式向周圍空間傳播能量的統(tǒng)稱。換句話說,輻射就是攜帶能量的波或者粒子。輻射是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的客觀事物,在我們賴以生存的環(huán)境中無處不在。
按照輻射作用于物質(zhì)時所產(chǎn)生的效應(yīng)不同,根據(jù)電離能力將輻射分為電離輻射與非電離輻射兩類。宇宙自誕生之初就充滿著輻射,但是人類第一次發(fā)現(xiàn)它是在19 世紀(jì)末,至今我們?nèi)匀辉谔剿鬏椛淅玫男峦緩健?/p>
電離輻射的全稱是致電離輻射,是指那些擁有足夠的能量,能使原子或分子發(fā)生電離現(xiàn)象的輻射。電離輻射種類很多,包括帶電粒子和不帶電粒子。帶電粒子有α 粒子、β 粒子、質(zhì)子,不帶電粒子有X射線、γ 射線以及中子。
人類開始認(rèn)識電離輻射是從1895 年開始,德國物理學(xué)家倫琴在做陰極射線管實(shí)驗(yàn)時,偶然發(fā)現(xiàn)旁邊一塊涂了氰亞鉑酸鋇的紙板發(fā)出了熒光,倫琴敏銳的意識到,這是一種新的射線,使氰亞鉑酸鋇紙板發(fā)出熒光,由于他還無法知曉這是一種什么射線,于是為它取了一個很酷的名字——X 射線。這是人類認(rèn)識的第一種射線。當(dāng)年圣誕前夕,倫琴為其夫人拍攝了一張手部的X 光照片,這是人類第一張X 光片(見圖1)。這張照片清楚地顯示出被肌肉遮擋的骨骼以及手指所帶的戒指。這個發(fā)現(xiàn)揭開了輻射的醫(yī)學(xué)應(yīng)用,從此開啟了人類應(yīng)用輻射的序幕。鑒于倫琴的特別貢獻(xiàn),1901 年,他獲得第一屆諾貝爾物理學(xué)獎。
圖1 人類第一張X 光片
圖2 電離輻射與非電離輻射
非電離輻射,顧名思義,由于輻射能量低,不能使原子或分子發(fā)生電離的輻射。非電離輻射包括紫外線、紅外線、可見光、無線電波和微波等。日常生活中,非電離輻射無處不在。
電離輻射和非電離輻射的主要區(qū)別是射線(粒子或波)攜帶的能量和電離能力,而不是射線的數(shù)量。如果射線沒有足夠的能量,就不能夠?qū)е率茏饔梦镔|(zhì)的電離。
說完了電離輻射和非電離輻射,那么我們平常所說的電磁輻射又是什么呢?我們將以波的形式傳播能量的輻射稱為電磁輻射,它的載體是波而非粒子,其波普非常寬,其中既有電離輻射也有非電離輻射。攜帶的能量大于10eV 或者波長小于100 納米的電磁輻射屬于電離輻射,比如X 射線和γ 射線;而攜帶能量小于10eV 或者波長大于100 納米的電磁輻射屬于非電離輻射,包括紫外線、可見光、紅外線、微波、無線電波等,而我們平常所關(guān)心的手機(jī)輻射處于微波和無線電波頻段,其能量甚至低于充斥在我們周圍的可見光。
輻射與我們的生活息息相關(guān),在人類生產(chǎn)、生活中發(fā)揮著重要作用,被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、通訊、地質(zhì)勘測、醫(yī)學(xué)以及環(huán)境保護(hù)等各個領(lǐng)域,人們無時無刻不在享受輻射帶來的便利。
非電離輻射是指能量較低的電磁波,它的日常應(yīng)用非常廣泛。
首先,我們每天沐浴的陽光就是一種非電離輻射。其次,生活中常見的手機(jī)、無線路由器等電子產(chǎn)品,都是利用非電離輻射工作的,這些設(shè)備的輻射屬于人工非電離輻射,是經(jīng)過科學(xué)設(shè)計和嚴(yán)格控制的,其能量較低,通常不會對人體健康造成直接危害。
另外,生活中的一些大功率電器設(shè)備,如微波爐、電磁爐等,在使用過程中也會產(chǎn)生非電離輻射。這些輻射是伴隨設(shè)備的正常工作而產(chǎn)生的,雖然能量相對較高,但只要使用得當(dāng),也不會對人體健康產(chǎn)生負(fù)面影響。
電離輻射在我們的日常生活中也扮演著重要的角色。它被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域,如X 線透視、CT、PET-CT、放射治療等。有一點(diǎn)經(jīng)常被大家誤解,醫(yī)院的核磁共振檢查(MRI)是沒有輻射的,大家可以放心。此外,電離輻射還被用于核工業(yè)系統(tǒng)的核能發(fā)電、核燃料冶煉與精加工、工業(yè)探傷及各種粒子加速器,同時用于農(nóng)業(yè)的照射、培育新品種、蔬菜水果保鮮、糧食貯存等。核能發(fā)電是一種清潔能源,我國正在大力發(fā)展。
這些無處不在的輻射,對人體的健康到底有沒有影響呢?其實(shí)任何事物都有它的兩面性,輻射也不例外,它同樣是一把雙刃劍。當(dāng)人受到少量的輻射照射,比如來自地面的宇宙射線、食物中天然本底輻射以及適量的醫(yī)療輻射等,一般不會對人體健康產(chǎn)生影響,但一旦受到大劑量的輻射照射,可能會破壞細(xì)胞組織,從而對人體造成傷害。
非電離輻射由于能量較低,不足以引起電子的電離,因此不會導(dǎo)致電離輻射的生物效應(yīng)。然而,非電離輻射仍然會對人體產(chǎn)生一定的影響。
首先,非電離輻射的能量會被人體組織吸收,轉(zhuǎn)化為熱能或其他形式的能量,從而對人體產(chǎn)生一定的影響。比如,暴露在強(qiáng)紫外線下會引起皮膚灼傷、眼睛損傷等,而長期暴露在低強(qiáng)度的非電離輻射下可能會引起頭痛、失眠、焦慮等不適癥狀。
其次,非電離輻射還可能對人體的細(xì)胞和分子產(chǎn)生一定的影響。研究表明,高強(qiáng)度的非電離輻射可能會破壞細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能,導(dǎo)致細(xì)胞損傷或死亡,從而影響人體的健康。
因此,為了保護(hù)人體健康,應(yīng)該盡量避免長時間或高強(qiáng)度的非電離輻射暴露。在日常生活中,夏季可使用太陽傘防護(hù)紫外線的照射;平時可以通過減少使用手機(jī)、電視等電子設(shè)備的時間,避免長時間暴露在電腦屏幕前等方式來減少非電離輻射的暴露。同時,從事高強(qiáng)度非電離輻射工作的人員,應(yīng)該采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施,如穿防護(hù)服、戴防護(hù)眼鏡等。
(1)電離輻射的危害
能夠?qū)θ梭w直接造成傷害的輻射主要是電離輻射,這也是人們對于輻射感到恐慌的原因,所以下面著重說一下電離輻射的危害及防護(hù)知識。
人類對于輻射危害認(rèn)識的歷史是一段慘痛的歷史。人類發(fā)現(xiàn)輻射以后,剛開始并沒有意識到它的危害,更沒有防護(hù)概念。1896 年,美國在制造X 射線管、X 射線熒光透視裝置以及在做X 射線實(shí)驗(yàn)、X射線檢查時,工作人員發(fā)生了手部皮炎、眼睛結(jié)膜炎、脫發(fā)等現(xiàn)象。1898 年,英國倫敦皇家醫(yī)院的4 名工作人員在沒有任何防護(hù)的條件下開始使用X 射線機(jī),全部出現(xiàn)放射性損傷,其中一名死亡,一名雙手患放射性皮炎,最終截肢(圖3)。
圖3 無保護(hù)工作人員雙手患放射性皮炎被截肢
居里夫婦發(fā)現(xiàn)鐳的次年4 月,貝可勒爾從居里夫婦那里借來少量鐳鹽,將放有鐳鹽的小瓶裝在襯衣口袋里走了幾個小時,幾天后口袋后面的腹部皮膚出現(xiàn)了燒傷。事后他說:“我愛鐳,但也恨它?!本永锓蛉藶榱伺靼走@種鐳射線的生物效應(yīng),特意在自己的手腕部位用鐳照射了幾個小時,結(jié)果皮膚也出現(xiàn)了潮紅。由于長期從事鐳及其它放射性物質(zhì)的研究工作,居里夫人的身體受到過量輻射,雙眼幾乎失明,造血組織受到嚴(yán)重的輻射損傷。1934 年7 月,她死于白血病。她的女兒伊倫娜·居里(Irene Curie),人工放射性同位素的發(fā)現(xiàn)者,也死于白血病。20 世紀(jì)20 年代,鐳被用于夜光表,涂表盤的工人經(jīng)常用舌尖舔沾有鐳粉的筆尖,鐳元素通過口腔進(jìn)入消化系統(tǒng),導(dǎo)致這些工人中很多死于貧血或骨癌。
可以說,人類在認(rèn)識輻射的路上付出了很多生命的代價。
(2)電離輻射的防護(hù)
隨著輻射的廣泛應(yīng)用,人們逐漸認(rèn)識到電離輻射會對人體造成損傷,甚至奪去人的生命。
現(xiàn)在我們已經(jīng)制定了一套科學(xué)安全的防護(hù)體系,20 世紀(jì)60 年代以后,早期的職業(yè)性急性輻射損傷,除輻射事故外,已極為罕見了。
全世界的電離輻射防護(hù)方案是一致的,因?yàn)榇嬖谝粋€十分完善并得到國際認(rèn)可的框架。輻射防護(hù)的基本任務(wù)是保護(hù)環(huán)境,保障從事放射性工作的人員和公眾的健康與安全。
現(xiàn)代輻射防護(hù)體系中,所有輻射活動必須遵守輻射防護(hù)三原則:
●輻射實(shí)踐正當(dāng)性,即對于一項(xiàng)輻射實(shí)踐,在考慮了社會、經(jīng)濟(jì)和其他有關(guān)因素之后,其對受照個人或社會所帶來的利益足以彌補(bǔ)其可能引起的輻射危害時,該實(shí)踐才是正當(dāng)?shù)摹?/p>
●個人劑量限值,即為了避免發(fā)生輻射損害,對個人所受輻射劑量加以限制,如輻射工作人員為每年20mSv(5 年平均,并且任何一年不超過50mSv),而公眾人員為每年1mSv。另外,合理的醫(yī)療輻射不受此限制。
●輻射防護(hù)最優(yōu)化,即對于來自一項(xiàng)實(shí)踐中的任一特定源的照射,應(yīng)使輻射防護(hù)最優(yōu)化,使得在考慮了經(jīng)濟(jì)和社會因素之后,個人受照劑量的大小、受照射的人數(shù)以及受照射的可能性均保持在合理范圍內(nèi)盡量低的水平。
那么,我們在有可能受到的照射中應(yīng)該如何進(jìn)行防護(hù)呢?這就需要提到外照射三要素:時間、距離、屏蔽。
●時間,指的是盡量減少受照射時間,比如我們在醫(yī)院進(jìn)行X 線檢查時,醫(yī)生會盡量縮短曝光時間來減少我們的受照射劑量。
●距離,指的是盡量遠(yuǎn)離輻射源,輻射的強(qiáng)度與距離的平方成反比,即距離遠(yuǎn)一倍,輻射輕度減4 倍。
●屏蔽,是指在人與輻射源之間使用屏蔽物來減小輻射,比如在醫(yī)院進(jìn)行X 線檢查時,醫(yī)生會盡量對非照射部位進(jìn)行遮擋屏蔽,從而減少非必要的照射。
隨著我國核電事業(yè)的發(fā)展,核電站也越建越多,雖然我國的核電安全性非常好,但是生活在核電站周邊的居民不免會有些擔(dān)心,萬一發(fā)生核泄漏應(yīng)該怎么辦?以下是一些常見的防護(hù)措施:
●盡快撤離:在發(fā)現(xiàn)核事故的初期,應(yīng)盡快撤離核事故區(qū)域,避免受到放射性物質(zhì)的直接照射和吸入。
●尋找遮蔽物:在撤離過程中,應(yīng)盡量尋找遮蔽物,如建筑物、地下通道等,以減少放射性物質(zhì)的暴露。
●戴口罩和手套:在可能的情況下,應(yīng)戴上口罩和手套,以減少放射性物質(zhì)通過呼吸道和皮膚進(jìn)入人體的機(jī)會。
●清洗暴露部位:如果身體有暴露在外的部位,應(yīng)盡快清洗干凈,以避免放射性物質(zhì)在皮膚上積累。
●儲備應(yīng)急物資:為了應(yīng)對核事故,可以提前儲備一些應(yīng)急物資,如碘片、防護(hù)服、口罩、手套等。這里需要說明一下,日常吃的碘鹽是不能夠預(yù)防輻射的,因?yàn)槌栽俣嗟牡恹}也不會使我們的甲狀腺達(dá)到碘飽和狀態(tài),所以如果有必要一定要服用碘片,從而減少放射性碘的吸收。
綜上所述,輻射是一把雙刃劍,既帶來了巨大的便利和發(fā)展機(jī)遇,也伴隨著一定的風(fēng)險。為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,我們必須科學(xué)、合理、安全地利用這一寶貴資源。通過加強(qiáng)科研投入、提高公眾認(rèn)知、完善法律法規(guī)等措施,我們可以更好地平衡輻射的利與弊,為人類社會的進(jìn)步做出更大貢獻(xiàn)。