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解密日本强震背后的科学知识

核辐射是如何扩散的？

发表日期： 2011-05-26 来源：打印放大缩小【关闭】

距离日本“3•11”大地震已过去一月有余，但福岛第一核电站事故对各国的影响仍在持续，扩散到中国境内的放射性物质也进一步蔓延。

4月5日起，北京、山东、江苏、广州等地陆续在菠菜、莴苣等蔬菜中检测出极微量的人工放射性核素碘-131。4月6日，山西省地表水体样本被检测出含有极微量的碘-131和铯-137。4月10日，国家核事故应急协调委员会例行发布时仍强调，上述极微量的放射性物质，不会危害环境及公众健康。但放射性物质存在介质的增加，让人们变得更加谨慎——这表现为个别省市相关蔬菜的市场需求出现下降。

专家指出，尽管核辐射在国内的扩散范围不断加大，传播途径陆续增多，但从放射性物质剂量水平来看，其对国内居民造成的影响微乎其微。

一、空降传播链

实际上，蔬菜和地表水中检测到的辐射物，源自空气中放射性物质的沉降。由于氢气爆炸及乏燃料池冷却系统失效，福岛第一核电站核裂变产物发生泄漏，碘、铯、锶等放射性核素与烟尘混杂，组成核辐射尘埃进入大气层，随高空风和大气环流向各地飘散。

3月26日，黑龙江省东北部空气中首先被检测出含有极微量的碘-131，很快，这种放射物质就在全国各地空气检测结果中被发现（如图1所示），部分省市还检测到更微量的铯-137和铯-134。与此同时，空气中含有的放射性物质也自然沉降到地面，附着在露天的建筑、农作物、土壤和地表水等表面。如遇降雨，沉降过程还会进一步加速。

图1 日本核辐射扩散至北京等7省市测出极微量放射物碘131

图片来源：http://health.msn.com.cn/Info/20110331/06081219130.shtml

通常而言，放射性物质进入人体内，主要有吸入、食入、皮肤吸收和伤口侵入等四种途径。空气中的放射性物质可直接作用于人体，也可经由沉降后附着的食物和水传播链，间接进入到人体内。

中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所所长、卫生部核事故医学应急中心主任苏旭认为：放射性物质在空气中的扩散，是一个‘边扩散、边稀释、边沉降’的过程，日本核辐射物质到达中国境内，其辐射剂量已极其微小。受污蔬菜要通过伽玛谱测量很长时间，才能发现极微量的放射性物质。苏旭表示，从目前的检测结果来看，每公斤蔬菜所含放射性碘-131最高也不超过3贝克。按平均2贝克算，每人每天食用1公斤这样的蔬菜，仅相当于天然本底辐射(包括宇宙射线和自然界中天然放射性核素发出的射线)一天照射量的千分之五。

此外，苏旭强调：若对受污蔬菜浸泡并进行仔细清洗，将检测不到任何放射性物质。这表明蔬菜只是表面沾染，并非经过根茎吸收进入植物内部，发生了生态转移。尽管到目前为止，空气介质传播，仍是日本核辐射影响国内的主要传播途径。但经海水介质的传播也不容忽视——4月4日起，东京电力公司分批次将福岛第一核电站厂区内近万吨低浓度污染水排入海中。有专家指出，海水介质传播速度较慢，经过海洋的稀释和扩散作用，浓度将降到更加微量的水平，就目前的排放量和扩散情况看，不会对中国近海造成污染。

军事医学科学院放射与辐射医学研究所研究员朱志祥认为：无论哪种介质和传播途径，放射性物质对人体的危害，主要取决于辐射剂量

二、体内作用

经过环境传播的链条，未衰变至稳定状态的放射性物质，可能最终进入到人体。核辐射对人体的伤害，来自于放射性射线照射机体造成的损伤。同样，辐射剂量是核心因素。

根据环境保护部（国家核安全局）4月10日的发布，由于各地检测出的人工放射性核素所造成的辐射剂量极其微弱，只有10-7微希沃特/小时量级，小于岩石、土壤、建筑物、食物、太阳等自然辐射源形成的天然本底辐射剂量率(0.1微希沃特/小时左右)的十万分之一。而通常情况下，超过100毫希沃特，才会对人体造成危害（如图2所示）。

图2 短时大剂量辐射的医疗反应

图片来源：http://www.cmt.com.cn/detail/19519.html

苏旭表示：土壤、空气、水中的天然本底辐射，可能与人工放射性核素放出不同的射线，但都以射线对人体作用可能引起损伤的量作为计量单位，因此可用来对人体造成的辐射效应进行对比。

不过，各种放射性核素，在人体内停留时间不尽相同。通常要综合物理上放射性物质衰减一半所用的时间（半衰期），以及在生物体内代谢一半放射性物质的时间，两者加权计算，得到一个有效半减期。而同一种核素的不同化学形态，也同时决定其在体内的停留时间。朱茂祥表示：辐射这个东西即便量再低，我们也不能说是完全安全的。因为辐射效应有其随机性。比如辐射的致癌作用，极其微小的辐射量，也可能导致100万人中，将来有1人因辐射产生癌症。人类利用放射技术越来越广泛，人工辐射的增加在所难免，但在天然本底辐射无法回避的情况下，要将新增人工辐射控制在很低的水平内。

目前，天然本底辐射导致的个人年辐射剂量，全球平均为2.4毫希沃特；对于人工辐射，国内标准规定的公众年剂量限值为1毫希沃特。

三、长期效应

尽管目前极微量的放射性物质，不足以对环境和公众健康带来危害，但日本核危机远未解除，对国内的影响也将进一步扩大。

4月7日，日本内阁官房长官枝野幸男表示，随着福岛核电站核危机的持续，放射水平正在增加，福岛核电站周围20公里的撤离区，可能有必要扩大范围。次日，国家质检总局也发布公告，决定扩大禁止从日本进口食品、农产品的品种和产地范围，品种扩至整个食品、食用农产品及饲料。公告中称，“日本核泄漏事故对食品、农产品质量安全的影响范围不断扩大、影响程度不断加重。”实际上，日本近期也不排除继续遭遇强震的可能。而福岛第一核电站排入海水中的放射性物质，也将在30年后扩散至整个太平洋。在这样的背景下，长期监控放射性物质情况，关注核物质扩散的长远持续效应，显得尤为必要。

针对日本辐射物在国内的扩散传播，环境保护部（国家核安全局）已加强各地辐射环境应急监测（如图3所示），每天两次发布全国省会城市和部分地级市辐射环境自动监测站实时连续空气吸收剂量率监测值，卫生部也在对各地食品和饮用水进行实时抽样检测工作（如图4所示），严密监控辐射物指标。朱茂祥表示：更长一段时间后，含有放射性物质的草和植物，有可能在牛身上富集，牛肉和奶制品都可能受到影响。但剂量会非常微小，加上半衰期的因素，甚至可能检测不到。在朱茂祥看来，未来半衰期比较长的铯-137，可能成为土壤中主要的新信号核素。最终，所有扩散的人工放射性核素，都将慢慢转换成环境的一部分。