在核原料的开采、提炼,核能的应用及核武器试验与使用等过程中,由于处理不当或遭受核试验的影响,使一定范围的环境放射性污染物质增加,影响人体健康或构成对人类健康的潜在危害。
放射性污染主要来自以下几方面: ①核武器的使用与试验:1945年美国在日本广岛、长崎投掷原子弹及以后在太平洋比基尼岛上的氢弹试验,造成了严重的放射性污染。自1945年至1982年,以美国和苏联为主,全世界已进行过近千次的大气层、水下、地下核试验,增加了全球性的环境放射性污染。②核燃料的开采、加工与再处理:在含铀、钍等矿石的开采与粉碎过程中,可有氡气和放射性粉尘污染大气;在提炼及核燃料的再加工过程中,可有放射性废气、废水、废渣污染大气、水体和土壤。③核电站: 由于能源紧张,目前愈来愈多的国家在发展核电站,这种核动力工业都有放射性废气、废水和废渣排出,处理不当,就会污染环境。核电站的反应堆等设施发生事故时,也可使局部地区发生严重的放射性污染。④同位素在工业、农业和医学上应用,产生的放射性废弃物。
放射性物质污染环境后,对人体的危害方式可以是外照射,也可以是内照射。①由于环境中存在着天然放射性物质,如铀、钍系和40K等以及宇宙线,人类对此等物质所致的本底辐射已能适应,只有当环境受到放射性污染,电离辐射对人体达到一定的剂量时,才能出现有害作用。②当在短期内受到大剂量照射,如核武器爆炸,在应用和运输放射性物质中的意外事故等,可出现眩晕、恶心呕吐、极度虚弱、神经机能失调、反射减弱、广泛性出血、有时可因心力衰竭及脑溢血死亡。还有体温升高、脱发和显著的血象变化。估计成人男子全身一次照射剂量的短期影响见下表:
成人男子全身一次照射剂量的短期影响
剂 量 | 效 应 |
少于25rad | 无影响 |
注:1rad指机体吸收射线剂量为每公斤体重0.01焦耳的能量
而在屡次受到小剂量的照射,如不遵守防护规则,或受放射治疗不当,可产生慢性放射病,也可由于急性转变而成。表现有局部和全身性损害,如局部受照出现皮肤发红、萎缩、脱毛甚至溃烂,导致恶性肿瘤及指甲凸度改变,有的还出现白内障等。而全身主要表现神经系统机能性与器质性改变等,也有出现骨髓性与淋巴性的白血病,血小板减少性紫癜,再生障碍性贫血,并可有明显的出血倾向与继发性感染,还出现消化系统和呼吸系统病变。
长时间或大剂量甚至长时期小剂量的放射性电离辐射作用,经一定的潜伏期能诱发白血病或其他癌症,如皮肤癌、骨肉瘤、肺癌、甲状腺癌、恶性淋巴瘤等。对孕妇、胎儿和遗传均有影响,并有缩短寿命的效应。
放射性物质对人体健康的作用机理,主要是放射不同类型的射线,如α、β、γ、X、中子、质子等,对机体均导致电离。剂量愈大,射线能量愈强,对机体的作用也愈见深远。α射线带正电荷,它的穿透力较弱,但电离能力强,对机体主要是内照射,能引起机体组织的很大损伤;β射线带负电荷,穿透力比α射线大,在体内的危害性次于α射线;γ射线、X射线不带电荷,而穿透力很大,外照射危害很大,在体内也能引起穿透影响,较α、β射线的内照射危害小;中子流不论外、内照射的危害都很大,在体内还能产生2H、13C、14C、25Na等;质子流带正电荷,其作用和α射线相似,但能量很大的质子或加速质子,其危害比α射线大。
射线的电离辐射,对机体可发生直接作用,但间接作用起主导作用,即一级影响又可发生多级辐射,并激发有反应活力的分子数量增加,引起危害。射线作用于组织,可使细胞内水电离,形成OH、HO2、H2O2、O、H+、自由基等过氧化物,有强烈的氧化作用,对机体各器官系统有高度毒性。如半胱氨酸易受影响而变为胱氨酸,可使蛋白质SH基发生不可逆变化,影响酶作用活力,还损害细胞的微细结构。此外,电辐射能损害脂类、核蛋白、细胞核、细胞浆等。
核爆炸所产生的裂变产物,对人体健康最有影响的是90Sr、137Cs、131I等。因为锶和铯在人体内的代谢与钙和钾相似,通过食物链等途径,90Sr、137Cs、131I等放射性物质,可经消化道进入人体。例如:土壤与牧草等如被放射性物质污染,食此牧草的牛、羊乳内即可存在放射性物质,人吃此种污染的乳,放射性物质即可进入人体,特别是131I高度浓集在甲状腺内; 90Sr则可参与钙的代谢,部分蓄积在骨胳中。放射性沉降物或放射性废水、废渣污染水体后,通过水生生物这一食物链,也可使人体受到放射性物质的污染。放射性物质进入人体后,可在人体内持续作用,直至放射性物质衰变成稳定性物质或全部排出机体为止。
为防止放射性物质污染对人体的危害,应加强环境监测,在调查本底辐射的基础上,应监测核武器沉降物和人工放射性污染的动态变化。凡产生放射性“三废”的单位,应尽量少排或不排放射性物质。低放射性废水向城市下水道排放时,必须保证在本单位总排出口水中的放射性物质含量低于露天水源中的限制浓度。对长半衰期高放射性废物的处理,目前一般采取固化后装入坚固的容器密封,深埋在指定地点。
目前制订的对单个居民的电离辐射最大容许剂量标准为0.5rem/a; 对大范围的居民,还应减少2/3,即每年0.17rem。1rem指相当于1R射线的生物效应量。
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