我們生活的世界里有著各種各樣的輻射:從穿越星系而來的宇宙射線,、核電站的核燃料到家里的大理石地板磚,,從醫(yī)院的X光機(jī)到陽光里的紫外線,從手機(jī),、微波爐,、高壓線到電視臺廣播臺的信號塔,輻射無所不在,,到處都是可能成為人們畏懼輻射的對象,。有些人對“輻射”非常恐懼,,你甚至可以買到專門用來屏蔽無線電波的“防輻射孕婦裝”,、“防輻射床單”。還有各種諸如“木耳防輻射”,、“仙人掌防輻射”,、“瓶裝礦泉水防輻射”、“喝酸奶防輻射”等等流言,。那么,,我們到底對輻射了解多少呢?這些防輻射的裝備真的能防輻射嗎,?
我們關(guān)心的輻射,,可以粗略地分成兩類,核輻射和電磁輻射,。這兩種輻射并不是截然分開,,核輻射里面的gamma射線也是光子能量比較高的電磁波[見文末備注]。
核輻射就是放射性元素產(chǎn)生的輻射,,是攜帶很高能量的質(zhì)子,、中子、氦原子核,、電子,、光子等等。放射性元素會不斷地發(fā)生衰變反應(yīng),,變成另外一種物質(zhì)并放出輻射,,輻射的射線有三種:alpha射線(氦核),、beta射線(電子束)和gamma射線(高能光子);原子質(zhì)量比較大的放射性元素也會發(fā)生裂變反應(yīng)(核電站或原子彈)放出中子或其他射線,;較輕的原子核在一定條件下會發(fā)生聚變反應(yīng)放出中子或者質(zhì)子射線,;而高能宇宙輻射在大氣里面也會產(chǎn)生大量的次級輻射。我們?nèi)粘I钪胁粫龅骄圩兎磻?yīng),,裂變反應(yīng)產(chǎn)生的射線一般也只有在核電站里才有,,所以比較常見的是放射性元素的衰變射線和宇宙輻射。
我們無時不刻不在受到各種核輻射,。放射性元素衰變的三種射線里面,,alpha和beta這兩種射線在空氣里面?zhèn)鞑サ木嚯x都比較短,不近距離接觸放射性元素對人體是沒有影響的,,“防輻射服”和普通的衣物對于人體外部的這兩類射線都有一定的防護(hù)效果,。但是實(shí)際上我們喝的水,呼吸的空氣,,里面都含有少量的放射性元素,,比如空氣里面有一定的碳14(beta衰變成氮14)、地下水和土壤里含有微量的氡,,等等,。所以實(shí)際上,我們體內(nèi)就有相當(dāng)量的放射性元素,,給我們帶來從內(nèi)到外的核輻射,。更不用提提穿透性很強(qiáng)gamma射線,還有從天而降的高能宇宙輻射在大氣里產(chǎn)生的大量次級輻射,。所謂的“防輻射服”并不能防范這些輻射,,完全隔絕這些輻射是不可能也是不必要的。人們受到的這部分核輻射一般稱為天然輻射或自然輻射(natural
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radiation),。
某些情況下,,在工作場所(核電站)或者生活中(發(fā)生過核爆或者核污染的城市)會在天然輻射之外接觸到更多的輻射。只要人體受到的輻射量不超過一定的標(biāo)準(zhǔn),,比如說和天然輻射比較小很多,就可以認(rèn)為是安全的,。比如說,,核電站里面的核裂變反應(yīng)是與外界隔絕開的,并沒有太多的輻射泄漏出來,,而在核電站內(nèi)部的工作人員一般會配備輻射劑量表,,核電站周圍的輻射也會受到監(jiān)控,以此來保證工作人員和周圍居民的安全,。核電站對周圍核輻射的貢獻(xiàn)比天然輻射小的多,,對核電站的恐懼是沒有道理的,。
核輻射對生物體的傷害是怎么造成的呢?生物體內(nèi)有大量的各種分子,,分子內(nèi)部的化學(xué)鍵一般鍵能為二到十個電子伏,。核輻射的各種微觀粒子帶有的能量都比化學(xué)鍵的鍵能高,因此有一定的可能性破壞人體內(nèi)分子的化學(xué)鍵,,造成分子的性質(zhì)改變,。大部分情況下,細(xì)胞內(nèi)的個別分子被破壞失去生理活性之后,,或者整個細(xì)胞受損死亡后,,會很快被人體分解吸收、重新利用,,不會造成重大的傷害,。核輻射對生物體的傷害在食品生產(chǎn)中用來常溫殺菌,食品經(jīng)過高強(qiáng)度的射線照射之后可以保證大部分的細(xì)菌被滅殺,。治療癌癥的放射療法(放療)是另外一種應(yīng)用,,通過對癌變的部位進(jìn)行高強(qiáng)度的輻射處理,使得癌細(xì)胞(也包括正常細(xì)胞)大量死亡,,達(dá)到抑制癌癥的目的,。
在極少數(shù)情況下,這種傷害可能會造成細(xì)胞內(nèi)染色體上基因的變化,,如果恰巧是生殖細(xì)胞的基因被改變了,,那么如果能夠產(chǎn)生正常的后代,就有可能獲得一些新的性狀,。太空育種,、輻射育種就是利用高強(qiáng)度的輻射處理種子,然后從這些受到高強(qiáng)度輻射之后還能夠發(fā)芽的種子里面篩選培育,,獲得性能比較好的新品種,。因?yàn)樘烊惠椛涠a(chǎn)生的新基因、新品種在生物進(jìn)化過程中也起到了相當(dāng)重要的作用,,從這個角度來說,,維持一個低水平的輻射對于生物種群的進(jìn)化和發(fā)展是有好處的。
當(dāng)然,,這種傷害也有一定可能會導(dǎo)致正常的體細(xì)胞基因發(fā)生變化,,如果這種變化不能修復(fù)并且細(xì)胞仍然存活,就有可能出現(xiàn)細(xì)胞不受控制地復(fù)制的情況,,就成了癌細(xì)胞了,。因此,長時間接受較高強(qiáng)度的核輻射是有導(dǎo)致癌癥的可能性的。但是,,如果受到的輻射強(qiáng)度不大的話,,就不用去擔(dān)心。像前邊說過的,,日常受到的核輻射是不可能完全隔絕的,,這樣的危險總是難以避免,擔(dān)心也沒有用,,沒有必要過于恐懼,。盡量避免接觸強(qiáng)的核輻射就好了,比如說應(yīng)該小心放射性超標(biāo)的大理石地板,、避免直接接觸核材料,。居里夫人因白血病去世,鄧稼先因直腸癌去世,,這可能和他們長時間接觸放射性物質(zhì)有關(guān)系,。
下面的表格列出了一些跟生活相關(guān)的輻射數(shù)據(jù),除特殊說明外,,數(shù)據(jù)均來自[1],,不同來源的數(shù)據(jù)可能在細(xì)節(jié)上略有差別,不過大體的數(shù)量級應(yīng)該是一致的,。數(shù)據(jù)用來衡量輻射對生物體組織的傷害(劑量當(dāng)量),,單位是Sv(Sievert,譯作西弗或者希沃特),,一Sv等于一焦耳每千克,,表格里面單位比較小,實(shí)際是毫(千分之一)Sv,。從表格里面可以看出,,除航空、采礦行業(yè)之外,,高輻射行業(yè)的職工在工作中受到的輻射都比天然輻射小,。核電站的工作人員每年受到的輻射是1.12mSv,核電站周圍的居民受到的輻射一般認(rèn)為比這小得多,。了解這些數(shù)據(jù),,就很容易理解,對于核電站周圍和乘飛機(jī)出行中的輻射沒有必要擔(dān)心,。
備注:振蕩的電場和磁場在空間中以波的形式傳播就形成了電磁波,,gamma射線、X光,、紫外光、可見光、紅外光,、微波,、無線電波和長波無線電,這些都是電磁波,。電磁波具有波粒二象性,,光子就是量子化的電磁波,是電磁波能量的最小單位,。在電磁波和物質(zhì)相互作用時,,物質(zhì)只能吸收或者放出整個的光子。波長越長,,頻率越低,,光子的能量就越小�,?梢姽獾墓庾幽芰吭�1.8電子伏(700納米的紅色光)到3.1電子伏(400納米的藍(lán)色光)之間,。