在自然界和人工生产的元素中,有一些元素能自动发生衰变并放射出肉眼看不见的射线,这些元素统称为放射性元素或放射性物质。
在自然状态下,来自宇宙的射线和地球环境本身的放射性元素一般不会给生物带来危害。20 世纪 50 年代以来,人的活动使得人工辐射和 人工放射性物质大大增加,环境中的射线强度随之增强,危及生物的生存,从而产生了放射性污染。放射性污染很难消除,射线强度只能 随时间的推移而减弱。
天然食品中都有微量的放射性物质,一般情况下对人是无害或影响很微小的。在特殊环境下,放射性元素可能通过动物或植物富集而污染食品,对人类身体健康产生危害。放射性物质在自然界中分布很广,存在于矿石、土壤、天然水、大气和动植物组织中。核素由于可以参与环境与生物体间的转移和吸收过程,所以可以通过突然转移到 植物上而进入生物圈,成为动植物组织的成分之一 。放射性污染是指放射性核素进入环境,对人体和生态环境产生危害的现象,其来源是人类活动造成物料、人体、场所、环境介质表面 或者内部出现超过国家标准的放射性物质或者射线。
随着科技的进步,放射性物质的应用越来越广泛,随之而来的放 射性污染问题也日益严重。放射性污染不仅影响环境,还可能对人体 健康造成潜在威胁。
放射性污染对生物的危害是十分严重的。由放射性物质或射线导 致的放射性损伤有急性损伤和慢性损伤。如果人在短时间内受到大剂量的 X 射线、γ射线和中子射线的全身照射,就会产生急性损伤。轻者有脱毛、感染等症状;当剂量更大时,会出现腹泻、呕吐等肠胃损伤;在极高的剂量照射下,人可能发生中枢神经损伤甚至死亡。
由放射导致的中枢神经症状主要有无力、倦怠、无欲、虚脱、昏睡等,严重时全身肌肉震颤而引起癫痫样痉挛。细胞分裂旺盛的小肠 对电离辐射的敏感性很高,如果受到照射,上皮细胞分裂受到抑制, 很快会引起淋巴组织破坏。放射能引起淋巴细胞染色体的变化。在染色体异常中,用双着丝粒体和着丝粒环估计放射剂量。放射照射后的慢性损伤会导致人体白血病和各种癌症的发病率增加。
放射性元素的原子核在衰变过程放出α、β、γ射线的现象,俗称放射性。由放射性物质所造成的污染,叫放射性污染。放射性污染的来源有原子能工业排放的放射性废物,核武器试验的沉降物以及医疗、科研排出的含有放射性物质的废水、废气、废渣等。
环境中的放射性物质可以由多种途径进入人体,它们发出的射线会破坏机体内的大分子结构,甚至直接破坏细胞和组织结构,对人体造成损伤。高强度辐射会灼伤皮肤,引发白血病和各种癌症,破坏人的生殖能力,严重的能在短期内致死。少量累积照射会引起慢性放射病,使造血器官、心血管系统、内分泌系统和神经系统等受到损害,发病过程往往延续几年,有可能延续几十年。
(一)放射性污染的来源 放射性污染主要来源于核能、核医学、核工业和核武器等领域的活动。放射性物质在环境中释放出的辐射可能会对人类和环境造成危 害。
1.原子能工业排放的废物
在原子能工业中,核燃料的提炼、精制和核燃料元件的制造都会产生放射性废弃物并排放废水、废气。这些放射性“三废”都有可能造成污染。由于原子能工业生产过程中的各项操作运行都采取了相应的安全防护措施,“三废”排放也受到严格控制,所以对环境的污染并不十分严重。但是,一旦原子能工厂发生意外事故,其污染是相当严重的。国外就有因原子能工厂发生故障而被迫全厂封闭的实例。
2.核武器试验的沉降物
在进行大气层、地面或地下核试验时,排入大气中的放射性物质与大气中的飘尘相结合,由于重力作用或雨雪的冲刷而沉降于地球表 面,这些物质被称为放射性沉降物或放射性粉尘。放射性沉降物播散的范围很大,往往可以沉降到整个地球表面,而且沉降很慢,一般需要几个月甚至几年才能落到大气对流层或地面,衰变则需上百年甚至上万年。1945 年,美国在日本的广岛和长崎投放了两颗原子弹,使几十万人死亡,大批幸存者也饱受放射性病的折磨。
3.医疗放射性
在医疗检查和诊断过程中,患者身体要受到一定剂量的放射性照射,例如,进行一次肺部 X 光透视,约接受(4~20)×0.0001Sv 的剂量(1Sv 相当于每克物质吸收 0.001J 的能量),进行一次胃部透视,约接受 0.015~0.03Sv 的剂量。
4.科研放射性
科研工作中广泛地应用放射性物质,除了原子能利用的研究单位 外,金属冶炼、自动控制、生物工程、计量等研究部门几乎都有涉及放射性方面的课题和试验。这些研究工作都有可能造成放射性污染。
(二)放射性污染的特点
(1)绝大多数放射性核素毒性,按致毒物本身重量计算,均高 于一般的化学毒物。
(2)放射性损伤产生的效应可能遗传给后代,给后代带来隐患。
(3)放射性剂量的大小只有辐射探测仪才可以探测,非人的感 觉器官所能知晓。
(4)射线的辐照具有穿透性,特别是γ射线可穿透一定厚度的屏 障层。
(5)放射性核素具有衰变能力。
(6)放射性活度只能通过自然衰变而减弱。
(三)放射性物质进入人体的途径与危害 1.放射性物质进入人体的途径
放射性物质进入人体的途径主要有三种:呼吸道吸入、消化道食入、皮肤或黏膜侵入。
放射性物质主要经消化道进入人体,而通过呼吸道和皮肤或黏膜进入的较少。在核试验或发生核工业泄漏事故时,放射性物质经消化道、呼吸道和皮肤或黏膜这三种途径均可进入人体而造成危害。
(1)呼吸道吸入。从呼吸道吸入的放射性物质的吸收程度与其气态物质的性质和状态有关。难溶性气溶胶吸收较慢,可溶性物质吸收较快;气溶胶粒径越大,在肺部的沉积越少。气溶胶被肺泡膜吸收 后,可直接进入血液流向全身。
(2)消化道食入。消化道食入是放射性物质进入人体的重要途径。放射性物质既能被人体直接摄入,也能通过生物体,经食物链途径进入人体内。
(3)皮肤或黏膜侵入。皮肤对放射性物质的吸收能力波动范围较大,一般在 1%~1.2%。经由皮肤渗入的放射性污染物,能随血液直接输送到全身。由伤口侵入的放射性物质吸收率较高。
放射性物质无论以哪种途径进入人体后,都会选择性地定位在某个或某几个器官或组织内,叫作“选择性分布”。其中,被定位的器官称为“紧要器官”,它们将受到某种放射性物质的较多照射,损伤的可能性较大,如氡会导致肺癌等。放射性物质在人体内的分布与其理化性质、进入人体的途径以及机体的生理状态有关。但也有些放射 性物质在体内的分布无特异性,广泛分布于各组织、器官中,叫作“全身均匀分布”,如有营养类似物的核素进入人体后,参与机体的代谢 过程而遍布全身。
放射性物质进入人体后,要经历物理、物理化学、化学和生物学四个辐射作用的不同阶段。当人体吸收辐射能之后,先在分子水平发生变化,引起分子的电离和激发,尤其是大分子的损伤。这些变化有的发生在瞬间,有的需经物理的、化学的以及生物的放大过程才能显示所致组织器官的可见损伤,因此时间较久,甚至延迟至若干年后才 表现出来。
2.放射性物质对人体的危害
放射性物质对人体的危害主要包括三方面。
(1)直接损伤。放射性物质直接使机体物质的原子或分子电离,破坏机体内某些大分子如脱氧核糖核酸、核糖核酸、蛋白质分子及一些重要的酶。
(2)间接损伤。各种放射性物质先将人体内广泛存在的水分子电离,生成活性很强的 H +、OH -和分子产物等,继而通过它们与机体的有机成分作用,产生与直接损伤相同的结果。
(3)远期效应。放射性物质的远期效应主要指它们可能导致各种疾病,如癌症、白血病、白内障等,还会使寿命缩短以及有遗传效应等。根据有关资料介绍,青年妇女在怀孕前受到诊断性照射后其小孩发生唐氏(Downs)综合征的概率将增加 9 倍。例如,受广岛、 长崎原子弹辐射的孕妇,有的就生下了有智力缺陷的孩子。根据医学 界权威人士的研究,受放射线诊断的孕妇生的孩子小时候患癌和白血 病的比例较高。
进入人体的放射性物质,在人体内将继续发射多种射线引起内照射。当辐射有效剂量较小时,生理损害表现不明显,主要表现为患癌症风险增大。应当指出,人们完全没有必要担心食品中自然存在的放射性非常低的放射性物质。近年来还有专家认为小剂量辐照对人体不仅无害而且有某些好处,即所谓的兴奋效应。
3.放射性污染的影响
放射性污染会对人体造成辐射损伤,人们长期暴露在高剂量辐射 下可能导致各种健康问题,包括癌症、遗传突变、血液疾病等。此外, 放射性污染也会对生态环境造成破坏,影响动植物的生长和繁殖。
(四)清除放射性污染的方法
放射性污染消除也称放射性污染去除,是指将放射性物质的含量通过一定的手段降低到正常的、不会影响生物体的正常生命活动的水平,甚至为 0。正是由于放射性污染存在的普遍性以及后果的严重性,放射性污染去除是非常必要的。清除放射性污染的方法主要有以下几种。
1.应用广泛的清除放射性污染方法
(1)吸附法。吸附法是一种常用的清除放射性污染的方法,是利用吸附材料如活性炭、树脂等来吸收放射性物质。这些材料具有多孔性和选择性,可以有效地吸附放射性核素,并将其从环境中清除。
(2)化学法。化学法是指使用化学试剂将放射性物质转化为稳定的化合物,以便于清除。例如,可以使用氢氧化钙、硫酸钠等化学试剂将碘-131 等放射性碘元素转化为稳定的化合物。
(3)焚烧法。对于面积较大的放射性污染区域,可以使用焚烧法将污染物质燃烧殆尽。但是这种方法需要严格控制燃烧条件,以防止放射性烟尘的扩散。
(4)稀释法。对于小面积的污染区域,可以使用稀释法将污染物质浓度稀释到可接受的水平。例如,可以使用大量的水或其他物质来稀释放射性物质的浓度。
(5)隔离法。隔离法是指将污染区域与未受污染区域隔离,以防止放射性物质向未受污染区域扩散。可以使用围栏、地膜等物理手段进行隔离,也可以使用化学手段如喷洒化学试剂进行隔离。
2.自身和身边环境被污染后的处理办法
当手和皮肤受到污染时,要立即用肥皂、洗涤剂、高锰酸钾、柠檬酸等清洗,也可将 1%二乙胺四乙酸钙和 88%的水混合后擦洗。头发如有污染也应用温水加肥皂清洗。
对于吸入放射性核素的人,可用 0.25%肾上腺素喷射上呼吸道或用 1%麻黄素滴鼻使血管收缩,然后用大量生理盐水洗鼻、漱口,也可用祛痰剂(氯化铵、碘化钾)排痰,眼睛、鼻孔、耳朵也要用生理 盐水冲洗。不宜用有机溶剂及较浓的酸洗手,这样做会促使污染物进入体内。
清除工作服上的污染时,如果污染不严重,及时用普通清洗法清 洗即可;污染严重时,要用高效洗涤剂,如草酸和磷酸钠的混合液,并且不宜用手洗。如果一时找不到这些清洗剂,可将受污染的衣物先封存在一个大塑料袋内,以避免大面积污染。
处理受污染的物体表面时,如玻璃和陶瓷器皿,应先用水清洗,然后再浸入盐酸或柠檬酸溶液中 1 小时,取出后再用水冲洗,如不能消除污染,则再浸入溶液中一刻钟,取出再用水冲洗;金属器皿先用 水冲洗后,浸入柠檬酸溶液中 1 小时,再用水冲洗后擦干,不宜用过强的酸性洗液,以免金属表面受腐蚀;塑料和橡胶制品可先用水或肥皂刷洗,不能去污时,用稀盐酸、硝酸或柠檬酸清洗,然后再用水冲洗。
工作室表面污染后,应根据表面材料的性质及污染情况,选用适当的清洗方法。一般先用水及去污粉或肥皂刷洗,若污染严重则考虑用稀盐酸或柠檬酸溶液冲洗,或刮去表面,或更换材料。
3.误食放射性核素的处理
对误食放射性核素者,应立即催吐、洗胃、灌肠和缓泻。如误食的是锶或镭等溶解度大的核素,应立即给予沉淀剂,如硫酸钡,使之形成不溶的硫酸钡沉淀下来,以便阻止吸收和排出。服用碘化钾可以 阻断放射性碘在甲状腺的吸收。甘草、土茯苓等对促排锶的效果好。
(五)清除放射性污染的注意事项与实施建议
1.清除放射性污染的注意事项 在清除放射性污染时,需要注意以下几点。
(1)保护个人安全:在进行放射性污染清除工作时,工作人员必须穿戴适当的防护装备,如防护服、手套、口罩等,以保护自身免受辐射损伤。
(2)保护环境:清除放射性污染时,需要尽可能减少对环境的破坏,避免对生态系统的干扰。
(3)监测和记录:在进行放射性污染清除工作后,需要对清理区域进行持续的监测和记录,以确保放射性物质已经完全清除,并且没有留下任何安全隐患。
(4)废物处理:在进行放射性污染清除工作时,会产生大量的废物,这些废物需要按照相关规定进行妥善处理,以防止二次污染。
2.清除放射性污染的实施建议
(1)制订全面的环境监测系统:对于可能产生放射性污染的领域,应建立完善的环境监测系统,及时发现和处理污染源。
(2)推广使用低放射性物质材料:在可能产生放射性污染的领域,应鼓励使用低放射性物质材料,以减少对环境的污染。
(3)增强公众意识:通过宣传教育,提高公众对放射性污染的认识和防范意识,共同维护公共健康和环境安全。
(4)加强法规和标准制定:应不断完善相关法规和标准,为放射性污染的防治提供法律和政策支持。
(5)建立有效的应急响应机制:对于突发性的放射性污染事件, 应建立快速、有效的应急响应机制,确保及时处理和降低污染影响。 总之,放射性污染的清除需要综合运用物理、化学、生物等多种方法,同时需要完善法规和标准制定、增强公众意识、建立应急响应机制等,采取多种措施,共同维护公共健康和环境安全。