核污水中放射性元素的危害
发布日期：2023/9/15 11:29:56
核辐射，你知道多少?
2023年8月24日，日本政府正式启动福岛核污染水排海。核污染水中含有60多种放射性核素，这些放射性物质会在10年后蔓延全球海域，产生严重影响。本文将介绍这些放射性物质的危害和在辐射环境中进行辐射实验的注意事项。
一、放射性核素与核辐射
核辐射就是原子核从一种结构或一种能量状态转变为另一种结构或另一种能量状态过程中所释放出来的微观粒子流。核辐射出的粒子主要有a射线(阿尔法粒子)、B射线(电子)v射线、正电子、质子、中子、中微子等。其中伽玛射线的辐射能量很高，原子弹进行杀伤的辐射主要就是伽玛射线。
放射性核素，也叫不稳定核素，是相对于稳定核素来说的它的原子核不稳定，能自发地放出射线 (如α射线、β射线等)，通过衰变形成稳定的核素。衰变属于核反应，放射性物质是产生核辐射的其中一种来源。
放射性核素，也叫不稳定核素，是相对于稳定核素来说的它的原子核不稳定，能自发地放出射线 (如α射线、β射线等)，通过衰变形成稳定的核素。衰变属于核反应，放射性物质是产生核辐射的其中一种来源。
图1 放射性核素与核辐射
二、核污染水中的放射性物质
发表在《科学》 (science)杂志上的一项研究表明，福岛核污染水中含有多种放射性成分，核污染成分包括铯(Cs-131、133、137)、锶(Sr-90)及碘(1-131、135)等多种放射性元素。其中很多放射性核素尚无有效处理技术。并且其中含量非常高，难以被清除。这些放射性物质对人类具有潜在的毒性。
图2 核污染水中的放射性物质
三、放射性核素的健康风险
图3 放射性同位素在生物系统中的浓缩程度
目前已经报道的核污水含有60多种放射性物质，毒性来源有双重属性，第一是它的放射性，第二是它的重金属属性这两种属性都可以对生态系统产生危害。
中国海洋法学会会长、国际海洋法法庭前法官高之国表示这些放射性核素进入海洋环境生态以后，怎可能还不是最危险的，对人类、对海洋生物影响危害最大的是碳-14和碘129，碳-14的半衰期超过5000年，碘-129的半衰期更长碳-14会在海洋生物，也就是鱼类的体内聚集，碳-14聚集的丰度或浓度可能是怎的50倍。
核辐射放射性物质可以经过消化道、呼吸道和皮肤这三条途径进入人体。进入人体的放射性物质，在人体内继续发射多种射线引起内照射。当放射性物质达到一定浓度时，便能对人体产生损害。人体一旦遭遇了核辐射，最可怕的后果就是DNA断裂。在较高的辐射剂量下，核辐射就像是同时发射出亿万颗细微的高速子弹，击穿人的身体，打断DNA链，旦DNA发生断裂，新的白细胞无法正常生成，人体免疫系统很快就会崩溃，各种感染会随之而来
氚是研究最多的放射性核素之一，元素大量进入人体后轻则导致疲乏无力、嗜睡、食欲减退等；累积到一定剂量后可能引起慢性放射病，甚至致癌。
前德国议会议员菲尔(Hans-losef Fell)在一次采访中表示"即使是很低的放射性污染也会导致癌症和其他疾病。”他称，“在切尔诺贝利事故30年后的2018年，乌克兰约有180万人(包括约37万儿童)被正式确认为切尔诺贝利的灾难受害者。所以，放射性污染对人类的健康有非常危险和长期的影响，可以长达几十年和几个世纪。”
氚是研究最多的放射性核素之一，元素大量进入人体后轻则导致疲乏无力、嗜睡、食欲减退等；累积到一定剂量后可能引起慢性放射病，甚至致癌。
前德国议会议员菲尔(Hans-losef Fell)在一次采访中表示"即使是很低的放射性污染也会导致癌症和其他疾病。”他称，“在切尔诺贝利事故30年后的2018年，乌克兰约有180万人(包括约37万儿童)被正式确认为切尔诺贝利的灾难受害者。所以，放射性污染对人类的健康有非常危险和长期的影响，可以长达几十年和几个世纪。”
四、核辐射实验的装备
辐射来源可分为内照射和外照射(内照射:进入人体内的辐射源对人体缠身的照射外照射:处在人体外的辐射源对人体产生的照射)。核辐射实验中主要涉及外照防护
外照防护的三原则是时间、距离、屏蔽:要尽量缩短受照射时间，尽量增大与辐射源的距离、在人与辐射源之间设置合适的屏蔽。对外照射的防护“时间防护”与“距离防护”对不同的射线都一样可用，而“屏蔽防护”对不同的射线考虑是完全不同的。
α射线:由于α射线的射程非常短，即使能量比较高的α 射线，一张纸也能将它完全挡住，因此，α射线外照射一般不会对人类造成危害;但进入人体组织和器官时，其能量将全部被组织和器官所吸收，所以，要特别重视防止α射线的内照射。
β射线: β射线与物质相互作用时，一部分能量会以X射线(致辐射)的形式辐射出来，所产生的韧致辐射的强度既与物质的原子序数Z的平方成正比，还与β射线的能量成正比。对β射线的屏蔽，一般要选用原子序数较低得物质，如有机玻璃和铝等，以减少致辐射产生的份额。但对活度和能量较高的β源，最好在轻材料屏蔽后面，再添加适当厚度的重物质屏蔽材料，以屏蔽朝致辐射。
X射线和γ射线:它们与物质相互作用时，主要的三种形式是光电效应、康普顿散射和电子对产生，光电效应发生几率与物质的原子序数Z的4次方成正比，康普顿散射与Z/A成正比，电子对产生与Z的平方成正比。因此，X射线和y 射线的屏蔽，要选择原子序数高的重物质为好，如铅和含的玻璃是目前较普遍采用的屏蔽材料。
中子:中子与物质相互作用的过程较为复杂，主要有散射和吸收两种;并且发生作用的方式与中子的能量有关。一般将中子分为慢中子(小于5keV，其中能量为0.25ev的称为热中子）、中能中子 (5keV)和快中子三种。在实际工作中，多数遇到的是快中子，快中子与轻物质发生作用时，损失的能量比重物质要多的多，如快中子与氢核碰撞时交给反冲质子的能量可达中子能量的一半。因此，含氢多的物质，如水和石蜡等，是屏蔽中子的最好材料。
外照防护的三原则是时间、距离、屏蔽:要尽量缩短受照射时间，尽量增大与辐射源的距离、在人与辐射源之间设置合适的屏蔽。对外照射的防护“时间防护”与“距离防护”对不同的射线都一样可用，而“屏蔽防护”对不同的射线考虑是完全不同的。
α射线:由于α射线的射程非常短，即使能量比较高的α 射线，一张纸也能将它完全挡住，因此，α射线外照射一般不会对人类造成危害;但进入人体组织和器官时，其能量将全部被组织和器官所吸收，所以，要特别重视防止α射线的内照射。
β射线: β射线与物质相互作用时，一部分能量会以X射线(致辐射)的形式辐射出来，所产生的韧致辐射的强度既与物质的原子序数Z的平方成正比，还与β射线的能量成正比。对β射线的屏蔽，一般要选用原子序数较低得物质，如有机玻璃和铝等，以减少致辐射产生的份额。但对活度和能量较高的β源，最好在轻材料屏蔽后面，再添加适当厚度的重物质屏蔽材料，以屏蔽朝致辐射。
X射线和γ射线:它们与物质相互作用时，主要的三种形式是光电效应、康普顿散射和电子对产生，光电效应发生几率与物质的原子序数Z的4次方成正比，康普顿散射与Z/A成正比，电子对产生与Z的平方成正比。因此，X射线和y 射线的屏蔽，要选择原子序数高的重物质为好，如铅和含的玻璃是目前较普遍采用的屏蔽材料。
中子:中子与物质相互作用的过程较为复杂，主要有散射和吸收两种;并且发生作用的方式与中子的能量有关。一般将中子分为慢中子(小于5keV，其中能量为0.25ev的称为热中子）、中能中子 (5keV)和快中子三种。在实际工作中，多数遇到的是快中子，快中子与轻物质发生作用时，损失的能量比重物质要多的多，如快中子与氢核碰撞时交给反冲质子的能量可达中子能量的一半。因此，含氢多的物质，如水和石蜡等，是屏蔽中子的最好材料。
图4 核辐射生化防护服
五、核辐射实验的注意事项
核辐射实验是一项非常重要且复杂的科学实验。在进行这类实验时，防护措施至关重要，因为核辐射对人体和环境都有潜在的危害。
首先，对于核辐射实验，选择合适的实验设备和材料是至关重要的。实验室中的设备应具备辐射防护功能，并符合国家和国际相关标准。
其次，建立适当的实验区域也是必要的。实验区域应具备隔离功能，确保辐射物质只在特定区域内存在。这可以通过使用防护墙和屏蔽材料来实现。
此外，进行核辐射实验时必须配备合适的个人防护装备。实验人员在进入实验区域之前，应穿戴专用的防护服、手套鞋套、防护面罩等装备，以保护自己免受辐射伤害。
然后，在核辐射实验中，要遵守严格的实验操作规范。同时实验人员应编制详细的实验记录，记录每次实验的细节和结果，以备后续分析和追踪。
实验室中也应设有专门的监测设备，定期检测实验区域内辐射水平。这样可以及时发现辐射泄漏或异常情况，并采取相应的措施进行处理。
首先，对于核辐射实验，选择合适的实验设备和材料是至关重要的。实验室中的设备应具备辐射防护功能，并符合国家和国际相关标准。
其次，建立适当的实验区域也是必要的。实验区域应具备隔离功能，确保辐射物质只在特定区域内存在。这可以通过使用防护墙和屏蔽材料来实现。
此外，进行核辐射实验时必须配备合适的个人防护装备。实验人员在进入实验区域之前，应穿戴专用的防护服、手套鞋套、防护面罩等装备，以保护自己免受辐射伤害。
然后，在核辐射实验中，要遵守严格的实验操作规范。同时实验人员应编制详细的实验记录，记录每次实验的细节和结果，以备后续分析和追踪。
实验室中也应设有专门的监测设备，定期检测实验区域内辐射水平。这样可以及时发现辐射泄漏或异常情况，并采取相应的措施进行处理。
References
https://mp.weixin.qq.com/s/_XNGL7W9NNYiukhslL9j2Q
https://www.yicai.com/news/101019184.html
https://mp.weixingq.com/s/ScGGjY6GUhdni6fzD96Slw
https://mp.weixin.qq.com/s/CEiYbbHMjiOIl-EYUgXtBw
