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技术文章

辐射对人体的影响

2006/12/21 10:19:00

1 作用于人体的电离辐射

作用于人体的电离辐射可分为天然辐射和人工辐射两大类。来自天然辐射源的电离辐射称为天然辐射;来自人工辐射源或加工过的天然辐射源的电离辐射称为人工辐射

1.1 天然辐射

天然辐射对人体的照射可分为天然辐射源的正常本底照射(天然本底照射)和由于工业技术发展所变更的天然照射两大类。它是人类受照的最大的辐射源。

1.1.1 天然本底照射

天然本底照射按照内、外辐射源的照射分为内照射和外照射两类。

外照射来自地球外的宇宙射线和地球本身的天然放射性核素,即存在于地壳、建筑物和空气中的天然放射性核素衰变时释放出的α、β、γ射线所致的地球辐射。而内照射则是由于环境中的放射性核素经食入、吸入进入人体所致。致内照射的放射性核素包括宇生放射性核素(由宇宙射线与大气中原子核和地球表层原子核作用所致),如 3 H、 7 Be、 14 C和 22 Na等,和原生放射性核素(地球本身固有的长寿命核素),如 40 K、 87 Rb、 238 U和 232 Th等。

根据联合国原子辐射效应科学委员会估算,正常本底辐射地区天然辐射源致人体年有效剂量当量约为2.4mSv,其中内照射所致的有效剂量当量约为外照射的一倍,而其中 222 Rn最为重要,约为1.3mSv, 40 K约为0.2mSv。而外照射中,宇宙射线约为0.4mSv,地面辐射约为0.5mSv。

1.1.2 工业技术发展变更的天然照射

随着工业技术的发展,现今人类会受到愈来愈多变更了的天然辐射,这种变更可以是增加的,也可以是减少的。工业技术发展增加的天然辐照指的是,随着某些非特意设计用来产生辐射的工业技术的活动而引起的天然辐射源的照射等,例如,乘飞机旅行,燃煤发电厂排出物对周围居民的照射等。有些工业活动也可以减少天然照射。例如饮用经净化处理降低了镭和其它天然放射性核素浓度的地表水等。

由上述工业技术发展变更所引起的天然照射甚微,对全球范围的集体有效剂量没有明显影响,但可以增加局部地区或非常条件下受照人员的剂量。

1.2 人工照射

人类除受到天然辐射的照射外,还经常受到各种人工辐射的照射。现今世界上主要人工辐射源包括核爆炸、核能生产中产生的人工辐射源或加工过的天然辐射源,以及医疗照射和消费品中应用的辐射源等。

1.2.1 核爆炸

核爆炸对广大居民影响最大的是大气层核爆炸。核爆炸所致的放射性沉降物污染环境后对人体的照射可以是通过吸入地表空气中的放射性核素对人体的照射和食入放射性污染的食物引起的内照射,也可以是受到地表空气中或沉降到地面的放射性核素引起的外照射。然而,核爆产物进入人体最主要的途径是食入,以 14 C、 137 Cs和 90 Sr为主要核素,其次是外照射,以 137 Cs和一些短寿命放射性核素为主要核素。

1.2.2 核能生产

核能生产包括铀矿开采、矿石加工、铀燃料生产、反应堆动力生产、燃料后处理、各生产部门之间的放射性物质的运输和放射性废物的最终处置等。

至今,核能生产对工作人员和居民所致的总集体有效剂量当量负担相当于1天的天然本底照射。至2500年核电生产所造成的人均年有效剂量当量预计相当于天然本底辐射的1%。

1.2.3 医疗照射

各种电离辐射和放射性核素在医疗诊断和治疗中得到了广泛的应用,主要包括放射治疗、核医学和医用χ线诊断。目前,医疗照射是人类受照的最大的人工辐射源。

1.2.4 其它人工辐射

这里主要指消费品中的人工辐射,这些消费品或掺入了放射性核素,或能发射出χ射线,这些放射性消费品包括含 226 Ra、 147 Pm和 3 H等放射性核素的辐射发光产品,如钟表等,含有放射性物质或由于电子受到减速而发射χ辐射的电子和电子器件,含放射性物质的静电消除器,烟雾探测器和含铀、钍制品等。

2辐射对人体的影响

人体所受的辐射照射分为内照射和外照射两类,进入人体内的辐射源对人体产生的照射称为内照射,而处在体外的辐射源对人体产生的照射称为外照射。不论是内照射还是外照射,都有可能对人体健康产生一定的影响。

2.1 辐射效应分类

人体受到电离辐射照射后,辐射对人体产生的效应可以出现在受照射本人或其后裔身上。出现在受照者本人身上的称为躯体效应;出现在受照射者后裔身上的称为遗传效应。国家辐射防护委员会26号出版物中,又将这些效应分为随机效应和非随机效应(现称为确定性效应)。随机性效应是指发生几率(而不是严重程度)与剂量大小无关的效应,对于这种效应不存在着剂量的阈值。确定性效应是指严重程度随剂量而变化的效应,对于这种效应存在着剂量阈值,低于这个阈值,不会发生有害效应。

遗传效应和躯体效应中癌的发生都是随机性效应。为了防护目的,假定了在低水平照射下,随机性效应的发生率和剂量有着线性无阈的关系。即发生率和剂量成正比,也就是说即使很小的剂量,也有可能使人体受到损害,只是发生的几率是很微小的。

确定性躯体效应表现为机体机能的改变,例如形成白内障、皮肤的良性损伤、骨髓中细胞的减少、生育能力的减退、血管或结缔组织的损伤等,这些效应不会表现在后裔身上,所以不属于遗传效应。确定性效应的严重程度(疾患严重程度)取决于剂量的大小,即只有在机体接受的剂量超过一定阈值时才能发生。例如,引起影响视力的眼晶体混浊的阈剂量当量不会低于15mSv(1500ram),可引起有损美容的皮肤阈剂量是几个星期或几个月内局部接受20Gy(2000Rad)。

2.2 辐射损伤机理

电离辐射引起上述这些效应的机理较为复杂,目前尚未完全研究清楚。有人认为,人体细胞中含有大量水分,电离辐射可使水分子电离,形成自由基(H,OH)和过氧化氢等有害物质。自由基的化学性质极活泼,过氧化氢为强的氧化剂,它们与细胞中的硫氢基及其它重要化合物发生反应,造成细胞损伤。大量研究还证明,电离辐射还可以直接使细胞中的染色体或其他重要成分断裂,从而造成非正常细胞的出现。如果损伤的细胞是体细胞,则表现为躯体效应;如果损伤的是生殖细胞,则辐射效应表现在受照者的后代身上,这就表现为遗传效应

2.3 剂量与效应的关系

确定性躯体效应存在着阈剂量,当受照剂量超过某一阈值时,会引起急性损伤的一些效应,在受照者身上出现相应的症状。表1给出了一次全身受到较大剂量的照射后能引起的症状。

表1 一次全身受到大剂量的照射后能引起的症状

照射量(伦)

症状

治疗

~25

无明显自觉症状

可不治疗,酌情观察

25~50

极个别人有轻度恶心,乏力等感觉,血液学检查有变化

增加营养,要观察

50~100

极少数人有轻度短暂的恶心,乏力,呕吐,工作精力下降

增加营养,注意休息,可自行恢复健康

100~150

部分人员有恶心,呕吐,食欲减退,头晕乏力,少数人一时失去工作能力

症状明显者要对症治疗

150~200

半数人员有恶心,呕吐,食欲减退,头晕乏力,少数人症状较重,有一半人员一时失去工作能力

大部分人需要对症治疗,部分人员要住院治疗

200~400

大部分人出现上述症状,不少人症状较严重,少数人可能死亡

均需住院治疗

400~600

全部人员出现上述症状,死亡率约50%

均需住院抢救,死亡率取决于治疗的积极性

800以上

一般将100%死亡

尽量抢救,或许对个别人有成效

表1中的剂量是指一次(如一天内)给予全身照射时所产生的效应,分次或局部受照射时效应应当完全不一样。实践告诉我们,很多因素如射线的种类、受照的总剂量、剂量率、照射方式(照射面积和部位)、机体生理状态(年龄和健康状况等)及受照后的医疗条件等,都能直接影响受伤的严重程度和发生几率。但是,其中主要因素是受照射的总剂量、剂量率和照射方式。

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