前几天有位母亲在公众号咨询辐射剂量的问题,已经谨慎到了不吃香蕉的地步。之前在网上看到过有人发帖咨询,做了钡餐检查,电流很高,是不是会有损伤;加之电磁炉,微波炉等等引起的辐射恐慌,颇有感慨。
我觉得有必要科普一下那个叫“本底辐射”的东西了。
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辐射大致可以分为两种:电离辐射和电磁辐射。
我们把从一个原子、分子或其它束缚态中释放出一个或多个电子的过程称作电离,而通过与物质的相互作用能够直接或间接地使物质的原子、分子电离的辐射称作电离辐射。由于电离辐射可以电离物质,因此可以对细胞甚至是DNA造成损害,是比较危险的。
电磁辐射没有电离物质的能力,而我们日常接触到的电磁辐射能量又很小,因此很难对人产生直接伤害,是比较安全的。
上文提到的电磁炉,微波炉都属于电磁辐射,主要产生热能。由于电磁辐射只会产生热效应,不会对人体产生危害,因此这部分辐射并不计入本底辐射。所谓本底辐射主要是指电离辐射。
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本底辐射主要来自于 土壤、岩石、水和大气中的天然放射性核素和宇宙射线。天然本底辐射导致的个人年辐射剂量,全球平均为2.4mSv。
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本底辐射可以分为外照射和内照射。
外照射源
1、宇宙射线
宇宙射线分为初级宇宙射线和次级宇宙射线。
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1912年奥地利-美国物理学家维克托·赫斯利用热气球,带着静电计,登上5300米的高空。他探测到电离率增长到大约地面率的四倍。维克托·赫斯因为这次后人命名为“宇宙线”(cosmic rays)的发现于1936年获得诺贝尔物理学奖。
初级宇宙射线主要是由带有正电的高能粒子(质子、α粒子等)组成,当其进入大气层后,与空气中的原子核发生反应,产生介子、中子和γ射线,成为次级宇宙射线,按穿透能力分类,次级宇宙射线可以分为软、硬两种成分,前者以电子、光子为主,后者以介子为主。
宇宙射线的强度随高度而增加,因此高原地区的人群受到的宇宙射线照射剂量比平原地区的人群高。在海平面上,宇宙射线对人体的年平均照射当量剂量约为0.3mSv。而居住在海拔高的地方,比如拉萨,居民接受的年剂量是居住在海平面高度的人的数倍。
在飞机飞行的高度,宇宙射线的强度比地面高得多,在洲际航线的巡航高度上,剂量剂量可以达到地面值的100倍。
2、地表放射性核素
地壳由各种元素组成,地球上生来就有的放射性核素称为原生放射性核素。原生放射性核素广泛存在于地球的岩石土壤、江河湖海中,其活度、浓度和分布随岩石构造的类型不同而变化。因此不同建筑材料(包括石材、砖、木材和水泥以及钢筋等)构成的建筑物的辐射水平不尽相同。
世界上某些地区由于地表放射性物质含量较高,本底辐射水平明显高于正常本底地区,被称为高本底地区。我国天然高辐射环境本底地区(简称HBRA)主要分布在铀/钍矿床以及伴生放射性稀土矿床地区附近。
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内照射源
1、从口摄人的放射性核素
食品、水和空气是维持人体生命及其发育的必需品,但其中均含有某些少量放射性核素。这些核素通过各种食品进人人体后渐渐积累增多,尤其是生活在高本底地区的人增加得更明显。
摄人的放射性核素首先进人消化系统,再随血液循环,不同程度地进人其他器官和组织。如铀、钍系的某些核素主要淀积于骨骼内,因此,骨骼就会受到较大剂量的内照射。
钾-40(K)是钾元素的一种放射性同位素,原子核不稳定,可以自发通过β衰变生成氩-40和钙-40,放出β射线和γ射线。
由于钾40是天然存在的放射性核素,钾也是人体内常量元素,含量较多,所以钾40是人体受天然核辐射的主要来源之一。
理论上所有的香 蕉都含有钾40 ,所以有个名词叫“香蕉等效剂量”,用等同于“吃 了多少香蕉”来衡量所受到的辐射量。
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一般认为,一根香蕉的辐射剂量大约为0.0001mSv。而一次正侧位胸片检查的辐射剂量大约为0.1mSv,大约相当于1000根香蕉的辐射剂量。
2、呼吸摄人的放射性核素
空气中悬浮着许多放射性物质的小颗粒,其中对人体危害最大的是氡及其子体。人体通过呼吸将其摄人体内后,较大的颗粒被鼻腔、咽喉和气道等呼吸器官上的粘液捕获,短时期则可被排出体外,对肺影响不大。但粒径小于10μm的微粒子,特别是2.5μm的微小粒子会滞留在肺泡壁上,成为诱发肺癌的因素之一。
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此外,由皮肤和伤口直接摄人的放射性核素亦可随血液循环进人一些器官和组织。
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香烟中含有一种放射性物质叫钋210,可释放α射线, 点燃香烟后,钋会随着烟雾进入口腔、气道、肺泡内,并附着在上面,会产 生极大的危害。研究发现,如果每天吸一包烟,每年的辐射大约为1.6mSv。
...如果每天吸一包烟,每年的辐射大约为1.6mSv。(图片源自网络)
辐射危害
根据影响方式的不同,射线对人体的影响分为确定影响和随机影响。前者是人体接受辐射剂量达到一定值后 ,肯定会患某些放射疾病,如脱发、白血病和不孕症等,每种疾病都有一个患病的起始剂量,即阈剂量。人体接受的剂量达到此值,即发生疾病,如患白内障的阈剂量为5000mGy,如果低于这个剂量值就不会因射线辐射而患白内 障。
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随机影响是指,辐射损伤(疾病)发生的几率与剂量大小有关,患病程度则与其大小无关,并且不存在阈剂量。这表明,剂量与患病为概率关系,只要受到照射,不管剂量大小,每个人都有因射线照射而导致疾病的可能性。
目前还没有明确的流行病学研究证实辐射剂量和癌症的关系。
由于不能为了研究癌症发生水平而给与研究对象过量辐射,目前致死性癌的概率系数主要是根据对日本广岛、长崎1945年受原子弹袭击后十多万幸存者所作的系统、长期的流行病学调查结果得出的。
调查表明,在幸存者中某些癌瘤的发病率确实高于对照组人群,由此可以估计出辐射致癌的概率。但这是瞬间受大剂量照射的结果,而人们更为关心的是辐射防护上所涉及到的很小剂量和剂量率照射条件下的致癌效应。
后一条件下的致癌效应比前一条件下的要轻,因此根据广岛、长崎资料得出的结果需要除以适当的降低因子才能适用于小剂量、小剂量率的情况。
目前的一些研究,辐射致癌的结论差别也非常大,大概做一次普通CT检查导致癌症的概率和出门被汽车撞死的概率相当。
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大量的流行病学调查结果表明,本底辐射水平对健康没有影响。
对于高本底辐射与癌症研究的剂量学研究发现,高本底辐射区居民全部癌症死亡与对照区相比,差异没有统计学意义(P>0.05),也没有发现高本底辐射区与辐射相关的部位的癌症死亡的增加。
流行病学调查还观察到高本底辐射区恶性肿瘤死亡率有低于对照区域、高本底辐射区居民的免疫功能有增加的趋势*。
研究发现可能的原因是,少量辐射能刺激DNA修复机制,这对人体的细胞修护十分必要,可起到增强人体免疫力、延长寿命的积极作用。
因此从这个角甚至可以认为少量的辐射对健康是有利的。
总结一下,辐射无处不在,但是本底辐射大多是非常微量的辐射,这些辐射对人体健康没有影响。
所以,即使常年生活在充满辐射的环境中,我们还没有被辐射杀死是有原因的!