如何正确看待核辐射？

　　文/秦坤

　　核能自从被人类开发以来，走向了两种不同的极端。一种是在新能源领域利用核能，将其放射性应用于基因改造、检测和探测领域。另一种便是用于制造核武器。

　　1945年7月16日美国爆炸第一枚原子弹，在接下来的70多年里，全世界有超过两千次核爆。以1986年切尔诺贝利核泄漏事件为代表，核辐射对生物造成的伤害是非常严重的。

　　放射性元素有时又会成为惠民救人的利器。人类可以利用元素的放射性对粮食品种进行改良、治疗癌症。

　　元素的放射性是一把双刃剑，它是通过什么样的原理与生物相作用的？为什么会对动植物造成伤害？如何防御这种伤害？

　　核反应会产生什么？

　　现在利用核能大多都是利用的核裂变技术。原子核在裂变时会产生各种微观粒子和电磁辐射或能量，被称作核辐射。这种辐射可以使物质中的电子被激发，即使该物质电离或激发，所以也称这种辐射为电离辐射。包含四种主要的辐射类型，α粒子、β粒子、γ射线和中子。其中α粒子即氦核，是由两个带正电的质子和两个中性的中子组成；β粒子就是高能正电子流或者负电子流；γ射线是一种能量比较高的电磁波，有很强的穿透性；中子即原子核中的一种中性粒子，具有更大的穿透性和杀伤力。除此之外，在核事故之后还会释放放射性核素，成为新的放射源进一步传播。

　　我们生活中遇到的，如电磁炉、电话电磁波都是非电离辐射，这类辐射能量并不足以使电子激发，对人类不会造成伤害。

　　什么是核辐射生物效应？

　　核辐射是一种能量的传递过程。当核辐射作用于动植物机体时，传递的能量会对机体分子、细胞、组织和器官造成形态和功能方面的后果，这就是生物效应。

　　为了描述核辐射对生物体的影响，国际上把物质吸收核辐射的能量的量（吸收剂量）用单位戈瑞（Gray）来表示，符号为“Gy”。用剂量当量单位“希沃特”表示吸收量对机体的损害程度，符号为“Sv”。实际上这两者可以看作是等价的，都表示核辐射对机体的影响程度大小。一般“Sv”用于人体，“Gy”用于非人体。

　　核辐射对人体有什么影响？

　　核辐射会以两种方式对人类造成伤害。一种是在人体外直接辐射，相当于一挺外置的机关枪向人体“突突”，称为外照辐射。另一种是，辐射源污染了空气、食物和衣物等，通过呼吸、进食和与皮肤接触进入人体内，在人体内部“突突”，称为内照辐射。后者危害较前者更大。

　　核辐射对于人体的作用，要从分子层面说起。核辐射作用于人体细胞中，直接作用会使脱氧核糖核酸（DNA）、核糖核酸（RNA）、蛋白质等生物大分子发生电离或激发。

　　另一方面，核辐射能够使得细胞中的水发生电离或激发，自由基和H2O2又会间接作用造成大分子结构的改变和活性丧失。因此，辐射会损伤生物大分子，从而损伤或杀害细胞。

　　人体对这些受损细胞进行修复或者消灭的能力是有限度的，这些辐照损伤超过一定限度（阈值），就会使人体出现一些病症，比如白内障、生育能力减退等。这样的伤害会随着辐照吸收量的增加而增加。

　　还有一类损伤，是不管辐射剂量到达多少都会存在，只是发生几率有大有小，辐射剂量越大，发生的几率就越大。如癌症等。

　　对于非人类物种来说，核辐射造成损伤的基本原理同上。对于动物常常会致其畸形甚至死亡。

　　辐射效应影响的不只是生物个体，而是整个生态系统。

　　核辐射生物效应的影响因素

　　核辐射生物效应的影响因素主要有两方面。一方面，是与辐射有关的因素，包括射线种类和照射方式、照射剂量和照射剂量率、分次照射和间隔时间、照射部位和面积。如果依然把核辐射想象成机关枪，那么可以作如下的比喻。

　　射线种类包含上文提到的四种辐射方式，也就是机关枪的不同子弹类型，而照射方式就分为在体外射击还是在体内射击，即内辐照和外辐照。四种子弹的穿透能力不同，作用效果也不一样。α粒子、β粒子、γ射线和中子的穿透能力依次升高。

　　α粒子电荷移动较慢、射程较短，很容易被物质阻挡掉，外部射击造成的伤害有限。但是当能够发射α粒子的机关枪（核素）进入人体内时，对机体损伤远大于其他类型的子弹。

　　β粒子、γ射线能够贯穿机体组织，对人体组织的深部造成电离损伤，从外照射角度看，β粒子造成的损伤更大。

　　中子这种子弹穿透性高且能量可变，所以对人体的伤害取决于其自身的能量大小。

　　如果只考虑外照辐射，辐射区抢险人员就可以穿上特制的防弹衣来抵挡子弹，也就是防护服。通常防护服是用重金属纤维等材质制成的。

　　另一方面是与机体有关的因素。首先是个体的敏感性，这一点可以理解为和自我修复能力的大小有关，即与年龄、性别和健康情况有关。通常幼儿和老人比青壮年人敏感，生病、身体条件不佳或较重的外伤等都可能使放射敏感性增强。

　　其次就是不同器官、组织和细胞的放射敏感性。一般来说，分裂旺盛的细胞对于放射性更敏感。在辐射区作战时，消防指战员需要将检测器佩戴在放射敏感性最强的部位。

　　外辐照的防护方法主要是减少照射时间，增加与辐射源的距离，进行屏蔽，禁止直接接触辐射区物质。

　　国家标准规定，每个人在其一生中每年全身照射的吸收量限值应不高1mSv。一切抛弃剂量谈伤害的行为都是不科学的。日常生活中的辐射对我们几乎不会造成任何影响，如同此前辟谣过的，香蕉里面有放射性物质并不会致病。

　　（作者单位：中国科学院物理研究所）