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辐射对人体的影响

【作者】唐罡,中国科学技术馆,展览设计中心 

对放射性认识之初,人们并不认为其具有危险性,因此导致了一些不必要的伤害。但不知从何时开始,人们谈“核”色变,与“核”相关的事物都被赋予了一层神秘的色彩。事实上大可不必,不管是核能还是核技术,都离我们并不遥远。自从生命诞生之初,来自宇宙射线和天然放射性核素的辐射就一直伴随在生命左右,不但没有危害生命,甚至已成为生命得以进化的重要条件。而随着人类对核科学的认识的加深,现代核技术已不再局限于实验室研究,开始走向了社会生活的方方面面,为人类服务。从医院的放射性诊疗仪到机场的安检设备,从教室的烟雾报警器到屋顶的避雷针,到处都可以找到核技术应用的实例,它们保障着我们的安全,为我们的生活提供着便利。

当然,也不能忽视核反应中存在的危险,要培养科学的防护意识,只要我们遵守操作规程进行安全操作,核危害完全可以避免。

1.什么是辐射

辐射是指能量以电磁波或粒子(如α粒子、β粒子等)的形式向外传送。自然界中的一切物体,只要温度在绝对零度(相当于-273.15℃)以上,都会产生辐射,将能量向所有方向直线放射。万物生长所必需的阳光,其本质也是一种辐射,是太阳向我们传递热量的方式。

辐射一般可依其能量的高低及电离物质的能力分类为电离辐射与非电离辐射。

2.非电离辐射

非电离辐射则是低能电磁波,它的能量较电离辐射弱,不能从原子或分子里面电离出电子。只有波长比紫外线波更短的电磁波才具有较高的能量,我们日常生活中的无线电波、微波、红外线、可见光以及紫外线等都属于非电离辐射。

3.电离辐射

电离辐射是指波长短且频率和能量皆高的射线,它们可以从原子或分子里面至少电离出一个电子,从而改变其结构和物理化学性质,我们常说的“核辐射”就属于电离辐射。电离辐射主要包括α、β、γ辐射及中子辐射等。

4.电磁辐射对人体的影响

电磁辐射是电磁波,以相互垂直的电场和磁场随时间的变化而传递能量。人类生存的地球本身就是一个大磁场,它表面的热辐射和雷电都可产生电磁辐射,太阳及其他星球也从外层空间源源不断地产生电磁辐射,围绕在人类身边的天然磁场、太阳光、家用电器等都会发出强度不同的辐射。

电磁辐射对人体的影响要根据其强度和频率做具体分析。电磁辐射按照频率分类,从低频率到高频率,包括有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。 X射线和γ射线电离能力很强,属于电离辐射的范畴,而其他电磁辐射电离能力相对较弱。

对于较低频率的电磁辐射,从无线电波到紫外线范围内,对人体的影响主要是热效应,例如我们在强烈的阳光下会产生被太阳烧烤的感觉,这就是太阳光对人体产生的热效应。日常生活中常见的手机、电脑等,所用的频段主要是无线电波和微波,属于低频率电磁辐射,目前还没有充分的证据可以说明它们会对人体健康造成危害。

对于频率更高的电磁辐射,如X射线和γ射线,它们具有电离特性,对人体的影响不再限于热效应,而是直接或间接的对人体细胞产生损伤,过量照射则对对人体健康有害,所以我们要尽量避免进入高频电磁辐射区域。

电离辐射对人体健康的影响主要是通过与细胞原子或分子的直接作用与间接作用来影响细胞的正常功能。其基本原理是:电离辐射的直接作用是射线直接作用于具有生物活性的大分子(如核酸、蛋白质等),使其发生电离、激发或化学键断裂,造成分子结构和性质的改变;间接作用是射线首先引起机体水分子的电离和激发,生成一系列性质活泼的产物,此类产物具有很强的氧化能力,可导致生物活性大分子的损伤。

5.电离辐射对人体的影响

电离辐射生物效应可以分为随机性效应和确定性效应。

——随机性效应发生的可能性与剂量大小有关,辐射剂量越大,发生的可能性越大,但是严重程度与剂量大小无关;

——确定性效应超过一定的受照剂量才会发生,并且剂量越大,效应越严重。

按人体接受电离辐射照射的形式,可分为局部照射和全身照射。受到照射的体面积不同,器官或组织不同,最终导致的生物学效应也就不同。

——大剂量的射线照射在局部小区域上,会导致大量细胞死亡,但只要不是重要器官,局部细胞死亡对机体的影响相对有限,加之人体强大的自我修复能力,受损细胞死亡后会有新的健康细胞进入这个区域,从而恢复原有功能。

——用等量的大剂量射线照射全身区域,整个身体的细胞都有很大的概率因为辐射照射而死亡,这样的受损程度超过了人体器官组织能够修复的极限,将导致全身的器官组织都会出现功能障碍,人体会有致死的危险。

6.无所不在的辐射

宇宙射线及天然放射性核素在地球上的存在可以追溯到大约46亿年前地球诞生的那一刻,辐射照射的存在远远比人类来到这个星球要早,伴随着辐射照射,人类完成了从猿到人的进化,并在辐射照射下,繁衍生存至今。

在我们生活的自然环境中,电离辐射无处不在。无论是空气中,我们的食物和水源中,还是我们脚下的土地中,都存在放射性物质。

可以说,时至今日,人类已经适应了这个有着天然辐射的世界,并且已经与之和谐相处,我们无须为来自自然界天然本底水平的辐射照射忧心忡忡。事实上,人类也无法完全避开这种电离辐射。

日常生活中接收到的放射性对人体并不会造成伤害,我们大可不必过分担忧。但具有某些特定用途的放射源的辐射强度较大,的确对人体健康有伤害性,我们应尽量避免,针对此类核辐射的防护,必须有专业的防护设备。


(图文资料来源:2014“中国梦·科技梦——核科学技术展”)

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