简析电离辐射对人体健康的影响

【摘 要】核科学与技术是二十世纪发展起来的新型高端技术，短短一百多年就已经发展成为在国防、能源、科教、医学和工业等关系国家命脉的重要领域起关键作用的科学技术。可将这一百多年历史大致分为三个阶段：1896年到1931年为发展的初级阶段，1932年到1942年为蓬勃发展时期，1943年到现在为现代核技术发展阶段，其典型特征是起步晚，发展快。如今，核技术早已渗透到我们生活的方方面面，其研究内容也在不断丰富和拓展，给人类社会带来了巨大的利益。但高精尖的核技术并不是百利而无一害，在造福社会的同时，其应用也会给社会、环境，甚至我们自身的健康带来危害。尤其是2011年的日本福岛核事故再次将核辐射推向高潮，引发世界关注。时代要求我们在接受核技术的同时，也应该全面正确地认识和对待核辐射。文章主要介绍了一些电离辐射相关知识，包括辐射剂量、辐射生物效应及辐射防护措施，旨在告诫人们要了解电离辐射相关知识，强化自我防护意识，做到不谈核色变，有效保护身体免受照射，预防疾病的发生。

【关键词】电离辐射;健康;影响;辐射防护

中图分类号： R473.72 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）14-0189-004

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.14.092

Briefly Analyzing the Impact of Ionizing Radiation on Human Health

ZHANG Peng-juan

（China Jian Zhong Nuclear Fuel Co.，Yibin Sichuan 644000，China）

【Abstract】Nuclear science and technology is a new type of advanced technology developed in the 20th century.It has developed into a technology that has played a key role in some vital fields in 100 years，such as national defense，energy，science，education，medicine，and industry.This hundred-year history can be roughly divided into three stages：The period from 1896 to 1931 was the primary stage of development，the period from 1932 to 1942 was a period of vigorous development，and from 1943 to the present，it was the stage of modern nuclear technology development.It started late but developed rapidly.Nowadays，nuclear technology has penetrated into all aspects of our lives.The research content is also constantly eiching and expanding，bringing huge benefits to human society.However，advanced nuclear technology is not harmless.While benefiting society，its application will also bring harm to society，the environment and even our own health.In particular，the 2011 Fukushima nuclear accident in Japan once again pushed nuclear radiation to a climax，causing world attention.The times demand we should also fully and correctly understand and treat nuclear radiation while accepting nuclear technology.The article mainly introduced some knowledge of ionizing radiation，including radiation doses，radiation biological effects and radiation protection measures.It aims to warn people to learn some ionizing radiation-related knowledge and strengthen self-protection awareness so that nuclear fear can be avoided and the body can be effectively protected from radiation and prevent the occurrence of diseases.

【Key words】Ionizing radiation;Health;Impact;Radiation protection

0 概述

46億年前，自地球形成时就有一种放射现象的存在，地球上所有生物体的形成及生活的整个历史的各个阶段无时无刻不受到其照射，辐射主要来自三个方面：宇宙空间的高能粒子流，即宇宙射线;宇宙射线和大气中原子核相互作用产生的宇生核素;还有存在于地壳中的原生核素。这三种辐射源均为天然客观存在，统称为天然本底照射，它是人类受到照射的最主要来源。另外，近半个世纪以来，因医疗照射及核能核技术的开发应用，核动力生产、核试验等，产生了许多新的放射性物质和辐射，这类照射即为人工照射。一种核素被称为放射源，说明其原子核内部不稳定，可以自发地发生核衰变，同时释放出一种或多种粒子（射线）。这些粒子具有一定的能量，通过物质时物质原子的核外电子因库伦作用而获得能量，如果电子得到的能量足以克服原子核的束缚，则会脱离原子核而成为自由电子，原子变成正离子，即发生电离，否则原子被激发。

自从1896年法国物理学家贝克勒尔发现铀的放射性开始，一直到1934年居里夫妇用化学法研究核反应产物时首次发现人工放射性前，人们只知道天然放射性核素。虽然在今天，已经发现的放射性核素约有2600个，而天然存在的仅约332个，包括40K，48Ca等轻核素和三个衰变链上原子序数在92～81间处于长期平衡体系内的近50种核素，这三放射系中各代子体单独存在时衰变都较快，但他们维系在长期平衡体系内时都按第一个核素的半衰期衰变，因此可保留至今。

1 对人体健康的影响

电离辐射是能使作用物质发生电离现象的辐射，为波长小于100nm的电磁辐射，其特点是波长短、能量高，种类很多，高速带电粒子有α粒子、β粒子、质子，不带电粒子有中子以及X射线、γ射线。贯穿照射（主要是X射线、γ射线及中子）是以外照射方式作用于人体，放射性物质进入体内则发生内照射，发出β、γ粒子，只能依靠在体内排出或蜕变降低剂量。表1为常见辐射粒子的穿透能力比较。

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1.1 剂量

先简单区分照射量与吸收剂量两个概念，前者描述的是X射线或γ射线在空气介质中电离本领的量度，专用单位伦琴（R）;后者表示介质吸收辐射能量的程度，反映的是与无限小体积相联系的辐射量，即介质中的每一点都有特定的吸收量，所以在给出吸收數值时，须指明辐射类型、介质种类和位置。适用于任何类型的电离辐射和任何受照介质，常用单位拉德（rad），专用单位戈瑞（Gy），1Gy=100rad。

由上所述，相同的吸收剂量未必会产生同等程度的生物效应，因为生物效应受到辐射类型、能量和个体差异等因素的影响。为了表示不同类型和能量的辐射对人体造成的生物效应的严重程度，定义当量剂量H = W ·D  ，W 为辐射R的权重因子，DT，R为辐射R在组织T内产生的平均吸收剂量。专用单位西弗特（Sv）。

由于随机性效应发生概率与当量剂量之间的关系还随组织的不同而变化，人体受到的任何照射总是涉及多个组织器官，而不同的组织对于辐射的敏感程度不一样，有些很敏感，比如红骨髓、胃、肺、性腺之类。为了计算辐射总的风险，又定义有效剂量E= W ·H ，WT为组织T的权重因子，HT为组织T的当量剂量。

当量剂量与有效剂量只能在远低于确定性效应阈值的吸收剂量下提供估计随机性效应概率的依据[1]。

表2为我国核安全法规定的年剂量可接受限值。据统计，放射性从业人员每年所接受的有效剂量不超过年限值的1/10，因为年有效剂量的分布服从对数正态分布，即大多数从业人员受到的剂量是很低的，均值为2mSv，与此相应的职业照射平均死亡率为8×10-5，即每十万人平均死亡8人;公众个人实际受到的平均有效剂量为0.1mSv，相对应的辐射致死率为5×10-6，所以公众剂量限值的安全程度也是很高的。

1.2 辐射的生物效应

各电离辐射对人体的健康危害是在利用辐射源的过程中被认识的。辐射与人体相互作用会导致某些特有的生物效应，从接受电离辐射到遗传变异或死亡，需要经历物理、物理化学、化学和生物化学阶段，渐变过程十分复杂。

人体接受辐射后出现的健康效应源于各射线通过电离作用引起组织细胞中原子或分子的变化。ICRP用变化、损伤、损害、危害四个术语来描述电离辐射效应。变化指电离辐射对生物体照射的影响可能有害;损伤表示某种程度的有害变化;损害则指临床上可观察到的有害变化;危害概念较复杂，结合了损害的概率、严重程度和作用时间等表征受照射的总伤害[2]。一般认为辐射效应的发生需要经过照射、能量吸收、分子的电离激发、分子结构改变、生理生化代谢改变、组织器官发生变化等过程，在这些过程中也可能因某些原因使机体得到修复。有关证据表明，长期低剂量辐射对血液系统的影响主要表现为红细胞数、红细胞分布宽度、嗜酸性粒细胞比例增高，单核细胞比例降低，外周血片幼稚粒细胞、巨大血小板的检出率增高[3]。辐射诱发细胞死亡、突变及恶性突变是由细胞核内DNA双链或单链断裂或重接造成的，电离辐射剂量越大，DNA损伤或错误修复及未修复的机会就越多[4]。

影响辐射生物效应的因素很多，大致分为与辐射有关的物理因素和与机体有关的生物因素。前者主要包括辐射类型、辐射能量、吸收剂量、剂量率及照射方式，总结为电离密度大、穿透能力强、剂量率大且分次少、受照面积大则产生的效应就大。后者主要指不同的种系及组织细胞对辐射的敏感性不同。通常，越高等、结构越复杂的机体和代谢越活越、分化程度越低的细胞对辐射的敏感性越高。

根据辐射效应与剂量的关系，可把辐射对人体的影响分为随机性效应和确定性效应两类。随机性效应即不论受照剂量大小，均可诱发致癌效应和遗传效应，发生几率与剂量成正比，而严重程度与剂量无关。在辐射防护的低剂量范围内，可假定随机性效应的发生率与受照剂量之间存在线性无阈（LNT）关系。据此，可把一个器官或组织若干次受照剂量简单相加，用以评价其受到的总辐射影响。但不少学者认为LNT理论是由高剂量向低剂量外推得到的，忽略了适应性效应，其科学合法性尚未确定[5]。确定性效应存在剂量阈值，超过阈值时，才会出现病变，且剂量愈高则效应的严重程度愈大，是大量细胞杀伤的综合效果确定的。辐射造成的眼晶体混浊、放射性白内障、皮肤放射损伤、造血功能障碍、生育能力减退和免疫功能下降等都属于确定性效应。图1直观的说明了两种辐射效应与剂量的关系。

2 辐射防护措施

实践证明，电离辐射对人体有损伤作用。由于早期的技术条件，人们在研究、应用核能和电离辐射技术的实践中付出了一定的代价。随着人们关于辐射对人体危害性认识的深化和相关技术的迅速发展，辐射防护与安全的研究得到了很大的发展，同时也建立了从事辐射防护和安全的相关部门和机构。国内外经验表明，凡从事核能与核技术应用，尤其是从事电离辐射研究的单位，必须重视由此带来的辐射防护和安全问题。做好辐射防护与安全工作，是核能、核技术得到广泛应用和发展的有力保障，这是“用”和“防”的辩证统一[1]。

对于辐射防护，其基本原则是辐射实践的正当性，即该辐射所带来的利益足以弥补引起的危害;辐射防护的最优化，通常遵循ALARA原则，即机体受照剂量的大小及受照射的可能性均保持在可合理达到的尽量低的水平;个人剂量限制，个人总有效剂量和组织器官的当量剂量不超过国家标准的规定值。

前面提到辐射对人体的危害途径分内外两种，自然对应的防护措施也有两种。

外照射防护方法：尽量缩短受照射时间，尽量增大与放射源的距离，设置屏蔽物。俗称为时间、距离和屏蔽防护，必要时结合使用。需要注意的是在对β辐射选择屏蔽材料时务必考虑韧致辐射。放射性物质可通过食入、吸入和皮肤吸收三种途径进入人体，从而造成体内的污染。内照射防护方法有：包容、隔离，净化、稀释和遵守规章制度，做好个人防护。就具体的射线粒子，简要阐述如下：

α射线防护

α粒子射程很短，在空气中的射程仅为几厘米，一张普通的纸足以挡住，在身体组织内的射程只有30～40μm，皮肤的角质层即可挡住。一旦α粒子进入体内，α辐射源被人体活组织所包围，损伤几乎都集中在α粒子源附近，所以α粒子的内照射危害是需要重视的。此外，α放射性核素都有毒性，比如天然鈾在放射性分类中属中毒性元素，同时也是化学毒物。可溶性和挥发性的铀化物化学毒性较大，可溶性UO22+盐进入人体后，血液中60%的UO22+形成具有超滤性的碳酸氢盐络合物而转移至各组织器官，40%的UO22+则与蛋白质结合。铀化物中毒主要损伤的是肾脏，随后出现神经系统和肝脏的病变[6]。

β射线防护

β粒子的穿透能力与其能量有关，小于100keV的β粒子在空气中射程不足10cm，组织中则不到0.15mm，是一个轻微的外照射源。β粒子同样存在内照射，但其危害性要比α粒子小，因为β粒子在组织中射程较远，在某个小体积内放出的能量较α粒子小。对β源的防护，要考虑最大能量的β粒子和韧致辐射的产生，可用复合材料屏蔽的方法，先用低原子序数的吸收体阻止β粒子，再用高原子序数的吸收材料减弱韧致辐射。操作强β源时，不能使手或身体的其他部位暴露在辐射场中，更不能用眼睛在近处直接观察而不采取防护措施。

X、γ射线防护

X射线和γ射线是高能电磁波，在空气等介质中射程很远，穿透力强，即使离辐射源很远，也可能对人体造成外照射。当人体处于X射线或γ射线辐射场中时，可能会使所有的器官和组织均受到照射。因此，就外照射而言，X、γ射线与α、β粒子相比具有更大的危害性。由于X、γ射线在人体组织中的射程很远，甚至贯穿人体，因而被组织中某一小体积吸收的能量较少，损伤也较小。X、γ源在工业上的应用很广泛，其吸收服从指数衰减规律，可选取一个合适的屏蔽厚度使剂量降低到可接受水平。

中子的防护

中子具有相当高的穿透能力，由于中子的品质因子是X射线和γ射线的20倍，所以同样的吸收剂量，中子对人体的相对危害性要比X射线和γ射线大得多。防护原则是对快中子慢化，对减速了的慢中子吸收。低原子序数的元素都是理想的慢化剂，比如H和C。值得一提的是混凝土材料，即含有较多的轻元素，可慢化中子，又有许多的重元素，可屏蔽γ射线，价格又便宜，是屏蔽伴有γ射线强中子源的首选材料。

3 结语

事物都具有两面性，核技术也不例外，其应用在改变世界造福人类的同时伴随的核辐射确实是个问题，需要采取相应的措施予以应对。对公众而言，保持正常的理智与情绪尤为重要，据WHO等国际组织的报告，在切尔诺贝利核泄漏事件之后，因恐慌生病的人数远多于核辐射造成的病例，恐慌往往是因为无知，了解与计算相应风险无疑可以减少非理性行为。另一方面，对日常医疗照射等造成的小剂量辐射也需提高警惕，避免无意义的暴露;面对核泄漏引起的高级别电离辐射，不必过度恐慌，不可盲目摄入过量碘化物，以免引起甲状腺等疾病，要听取专业人士的指导意见和接受政府安排，争取将损失减到最低限度。相信科学，健康生活。

【参考文献】

[1]注册核安全工程师岗位培训丛书编委会.核安全综合知识[M].北京：经济管理出版社，2013.

[2]International Commission on Radiological Protection（ICRP）. ICRP Publication 60.The 1990 Recommendations of the international commission on radiological protection[M].Oxford：Pergamon Press，1991.

[3]刘河.低剂量电离辐射对人体的影响研究现状（综述）[J].中国城乡企业卫生，2012（2）.

[4]韩方岸，胡云，朱庆安，等.职业暴露低剂量电离辐射人群细胞遗传学损伤及受照剂量的研究[J].中华疾病控制杂志， 2006，10（6）：580-585.

[5]苏燎原.第二届《低和很低剂量电离辐射对人体健康效应》国际学术交流会议简介[J].国际放射医学核医学杂志， 2001，25（6）：261-271.

[6]吴王锁.放射化学与核化学基础[M].兰州：兰州大学出版社，2011.