原创 赵喜同学
信不信由你，你正被辐射包围着！当你浏览这篇文章的时候，来自阳光、电灯、路由器、墙壁上的电缆和广播电台的电磁辐射正在穿过你的身体。而且，我们永远也不能摆脱辐射。
不得不说，我们大多对辐射都有各种各样的误解，我们今天就聊一下，什么是辐射。
辐射值得担心吗？这完全取决于你吸收了多少辐射，以及什么形式的辐射。
辐射是从一个地方移动到另一个地方的能量，其形式可以是波或粒子。辐射主要有两种：电磁辐射和粒子辐射。这两种形式的辐射都带有能量。
电磁辐射：这种 "电磁"辐射以光速传播，以波长或频率来定义。电磁辐射的波长范围很广，从最短的γ射线和X射线，到紫外线和可见光，再到波长更长的红外线和无线电。电磁辐射的有害性取决于其强度和波长。少量的短波长（UV-B）紫外线辐射会对人体的健康造成危害。辐射会增加患皮肤癌的风险。少量的无线电辐射足以让汽车收音机接收到遥远的电台，但微波炉中过多的辐射可以在 60 秒内把你烤熟！电磁辐射由生物体、化学反应、核反应和各种人造技术产生，如医疗成像系统、无线电发射机、电力系统、手机、微波炉和计算机。
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粒子辐射： 这种辐射由高速穿越空间的物质粒子组成。这些粒子通常是原子粒子，如电子、中子、α 粒子，甚至是整个原子核。夜光手表表盘上的镭粒子足以使其在黑暗中发光，对人体无害，但过多的镭粒子会破坏细胞中的 DNA，导致突变、癌症甚至死亡。
粒子辐射通常由具有 "放射性 "的不稳定原子产生，人造粒子辐射可以在核反应堆中产生，也可以在费米实验室、欧洲核子研究中心或其他加速器实验室的实验室条件下产生。
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地球上常见的粒子辐射有三种，由许多放射性物质产生。每种类型都会对组织造成不同程度的伤害：
α粒子由放射性原子释放。它们是含有两个质子和两个中子的原子核：基本上是氦核。它们可以被纸片挡住，但也可能被尘埃微粒吸入，随着浓度的增加而对肺部组织造成损害。
β粒子（或β射线）也是放射性原子在 "β衰变 "过程中释放出来的。它们由高速运动的高能电子组成，需要几毫米厚的铝才能阻挡大部分电子。
中子在核裂变和核聚变等核反应中产生。由于它们不带电荷，因此很容易穿透许多物质。需要大量致密的铅或水泥来屏蔽中子辐射。
要讨论辐射和人类受辐射的情况，我们必须使用标准单位来描述辐射量及其在人体组织和技术系统中的积累情况。
在 1978 年之前，国际辐射单位与度量委员会 (ICRU) 所使用的常规辐射剂量单位是伦琴 (R)、拉德 (Rad) 和居里 (Ci)。从 1978 年开始，ICRU 建议采用国际单位制 (SI)，其中加入了一些特殊的新单位以测量辐射剂量：贝克勒尔（Bq）、戈瑞（Gy）和希沃特（Sv）。
剂量：这是物质在一段时间内吸收的总能量的量度。这种物质可以是人体组织，也可以是敏感的计算机电路。剂量的SI单位是 Gy，意为 "辐射吸收剂量"。1 Gy等于向1kg物质传递 1焦耳（J）的能量。1 Gy等于 100 Rad。
当量剂量：这是将吸收的能量（Gy）与其对人体组织造成的伤害程度进行比较。当量剂量的SI 单位是希沃特（Sv）。1 Sv等于 100 Ram。
辐射剂量可以非常精确地测量和定义。它只是传递给物质样本的能量。而等效剂量则更容易测量。一定量的能量对组织样本或电子造成的损害。对不同的组织样本或电子元件造成不同程度的破坏。数学公式表示为
当量剂量（Sv）= 剂量（Gy）x 品质因数（Q）
不同形式的辐射会产生不同程度的组织损伤
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电磁辐射，如 X 射线和γ射线，会产生 "一个单位 "的组织损伤，因此这类辐射的 Q = 1，所以 1 Gy = 1 Sv。β辐射也是如此，具有相同的 Q 值。对于α粒子，Q=15-20，对于中子，Q=10。这意味着，1 Gy的辐射剂量会产生 10 Sv的剂量，Q=10。辐射也会根据不同时间的吸收量产生不同的影响。让我们举两个极端的例子，让你的整个身体都受到 "照射"：短时间内的大剂量辐射和长时间内的小剂量辐射：
短时间内的大剂量辐射：在癌症治疗中，对身体的小部分部位进行照射以杀死癌细胞。这是因为辐射能将能量传送到细胞组织中并被吸收，而与正常细胞相比，癌细胞对热非常敏感。虽然患者有时会感到恶心和脱发，但摧毁癌细胞的好处（患者的生存）远远大于副作用，副作用通常是暂时的。典型的剂量是在几平方厘米的范围内照射约 2Gy，甚至在单个肿瘤区域照射 50Gy！如下表所示，全身剂量的影响要严重得多！
0.5 - 1 Gy 无明显不适
1 - 2 Gy 恶心、呕吐。30 天内 10% 死亡
2 - 3 Gy呕吐。35% 30 天内死亡
3 - 4 Gy 呕吐、腹泻。30 天内 50%致命
4 - 5 Gy 脱发、发烧、3 周内大出血
5 - 6 Gy 内出血。60% 在 30 天内死亡
6 - 10 Gy 肠道损伤。14 天内 100% 死亡
50 Gy 谵妄、昏迷：7 天内 100% 死亡
80 Gy 数秒内昏迷。一小时后死亡
100 Gy 瞬间死亡。
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长时间内的小剂量辐射：在地面上，你每年大约会接收到4 mGy的辐射（例如，Q=1 时为 4 mSv/年），这些辐射来自：自然背景辐射；各种形式的医疗检测产生的辐射；你的饮食；以及你居住的地方。如果可以活80岁，在你的一生中，这些辐射加起来就是 80 x 4 = 320 mGy。到目前为止，最大的辐射来自于你家中的放射性氡气，其辐射量可高达 1 mSv/年，产生的辐射量为 80 mGy。这些辐照中的许多部分无一例外地导致了每个人的平均癌症风险。
0.002 mSv 牙科 X 射线
0.010 mSv 诊断性胸部 X 射线
0.065 mSv 骨盆/髋部 X 射线
0.150 mSv 结肠镜检查钡灌肠
0.300 mSv 乳房 X 光检查
0.440 mSv 骨扫描
2 至 10 mSv 全身 CT 扫描
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因此，辐射对医学的影响取决于剂量的强度、涉及的是全身还是少数细胞，以及在给定剂量下的照射时间。因此，辐射影响的计算是一个复杂的过程。一下子受到 2.8 Gy的辐射，35% 的人会在 30 天后死亡，但在 70 年的寿命中，每年受到同样的辐射量仅为 4 mGy，这很容易存活下来，而且不会造成伤害。
截至目前，低于 100 mSv的辐射与致癌没有一致结果，也没有明确证据表明因放射线辐射而导致癌症增加。但是专家们比我们要严谨的多，国际放射线防护委员会（ICRP）以防止放射线致癌为目的，以慎重态度出发提出劝告，假定即使是受到 100 mSv以下的辐射线量也会造成癌症死亡率增高。但是，这个假定仅适用于以防止放射线致癌为目的场合，不适用于受极低线量辐射群体的致癌数的计算。（更多内容参见XI区：）
比如，日本的人口之中原有约 30％的人死于癌症。按国际放射线防护委员会的推定，假设有1000人受到100 mSv的辐射，因癌症而死亡的人，有可能从 300 名增高到305 名。但是，这里所提到100 mSv不是指一年中的被辐射线量，而是指到现在为止所受到的累计辐射线量。而且，这个 100 mSv不包括从自然界受到的放射线辐射。
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请记住，暴露于某些辐射仅仅是我们在地球表面生活和均衡饮食的代价之一。事实上，由于辐射会导致突变，而突变会导致进化，因此完全有理由说，如果没有辐射，地球上有机生命的进化就会走上一条截然不同、缓慢得多的道路！
NASA
*NCRP Report No. 160 (2009)
该图显示了造成你每年剂量的各种辐射源。其中有些辐射源你一点儿办法有没有。例如，构成你骨骼和组织的放射性元素。其他形式的放射性可能会减少或增加，这取决于你选择的居住地或你的个人情况。例如，每年的牙科 X 射线或放射成像。如果你患有癌症并正在接受放射治疗，你可能会比其他人受到更多的辐射。再比如宇宙中的辐射源。大气层能使我们免受大部分这些物质的影响，但如果你住在海拔较高的地方或经常乘坐飞机，接触的程度可能会更高。再比如土壤或岩石中的辐射源。某些地区的粘土中放射性同位素的浓度比其他地区高，如果你住在大量花岗岩矿床附近，岩石中可能蕴藏着更多的铀或其他放射性矿石。还有消费品，包括食品。香蕉富含钾，但也含有少量钾的放射性同位素。到目前为止，最大的氡气来源于地下室中的氡气，它是肺癌的主要来源。因此，你应该保持地下室通风良好，并定期检查氡气含量！
放射性污染与辐射照射
放射性污染是指任何在不需要的地方释放辐射（以α粒子、β粒子或γ射线形式存在的能量）的物质。例如，在 2011 年 3 月 10 日日本地震后，福岛核电站储存的乏燃料棒发生了火灾。燃料棒中的放射性物质通过灰烬和烟雾释放到环境中。这些灰烬被认为是放射性污染，任何物体或地方都会受到污染。相比之下，妥善储存的乏燃料棒不会被视为污染，因为放射性物质被控制在理想的位置，无法扩散。任何时候，如果放射性物质不在密封的放射源容器中，并有可能扩散到其他物体上，都有可能造成放射性污染。日本福岛核电站附近的人，如果受污染的灰烬落在衣服或皮肤上，就可能受到外部污染。在灰烬被清除之前，受污染者将暴露在灰烬中放射性物质释放的辐射（能量形式为α粒子、β粒子或γ射线）中。去污方法包括妥善处理衣物和清洗皮肤。如果吸入或吞咽受污染的火山灰，也有可能造成内部污染。戴上口罩或用湿毛巾捂住口鼻，防止火山灰进入体内，可以降低内部污染的风险。检测污染的方法通常是将辐射探测器的探棒靠近并穿过可疑的表面区域。
另一方面，辐射照射不会扩散，也不会 "进入"人体。当α粒子、β粒子或γ射线击中人体并在体内沉积能量时，人们就会受到辐射照射。这些能量可能会也可能不会对生物造成伤害。当辐射从附近的放射源发射出来时，人就会受到辐射。可以通过减少在辐射源附近逗留的时间、远离辐射源或在人与辐射源之间加装屏蔽来尽量减少辐射照射。辐射源可能是他们身上或附近的放射性污染，也可能来自附近储存的安全辐射源。
例如，2011 年 3 月 10 日日本地震发生后，在福岛核电站乏燃料储存区附近工作的工人通常暴露在被认为可以接受的极低水平辐射中。地震和海啸造成的破坏导致覆盖乏燃料的水流失。这些水有助于屏蔽乏燃料，并使工人受到的辐射量保持在较低水平。水消失后，辐照率上升，工人们不得不撤离这些区域，以减少在辐射源附近逗留的时间，增加与辐射源的距离，从而减少辐照。辐照水平是通过测量环境辐射水平的手持式测量仪和在辐射源附近工作的人员佩戴的 TLD（热释光剂量计）来测量的，以监测他们的辐照率，确保其低于可接受的标准。
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关于辐射，还存在很多误解：
误解 1：人暴露在辐射下会产生放射性
错误！人之所以会具有 "放射性"，是因为含有各种放射性同位素或α粒子的尘埃颗粒落在了人的皮肤或衣服上。一旦通过脱衣和皮肤擦洗对人进行了去污处理，所有的放射性微粒源都会被消除，人也就不再受到污染了。
误解 2：人受到污染后会 "在黑暗中发光”
错误！没有任何物理机制会发射可见光，使受污染的人发出明显的光。没有任何放射性同位素可能滞留在尘粒上，并传递到身体表面而发出可见光。不过，有发射γ射线的“γ射线发射器”和发射电子的"β射线发射器"，但这些都是人类看不见的。不过，它们可以通过标准剂量测定技术检测出来，并通过消除污染的方法清除。
误解 3：辐射都有害
错误！这取决于如何使用。对于诊断医学或治疗癌症来说，与不使用相比，辐射显然是有益的。但是，如果辐射水平过高，必然会导致受辐射人群的癌症发病率上升，这显然是不好的。在低水平下，辐射改变遗传信息和导致突变的能力实际上可能是地球上生命进化的 "驱动力 "之一。与所有其他自然现象一样，从日光浴中使用的紫外线到核裂变反应堆中使用的原子解体，只要采取适当的措施，辐射和放射性都可以安全使用。你不会在不知道如何驾驶的情况下以 200公里/小时的速度驾驶跑车。同样，如果不正确理解放射性的影响，也不会使用它。
以下是辐射好处的一些示例：
健康：辐射为我们的医疗提供诸多便利，如许多癌症治疗，以及诊断成像方法。
能源：辐射使我们能够通过诸如太阳能和核能来生产电力。
环境和气候变化：辐射可用于处理废水或创造抗气候变化的新植物品种。
工业和科学：利用基于辐射的核技术，科学家可以检查过去的物体，或在汽车工业等领域生产具有优良特性的材料。
误解 4：微希沃特等于微希沃特/小时
错误！它们就像 "公里 "和 "速度 "或 "升 "和 "升/小时 "一样不同。新闻为了吸引眼球，在报道辐照时通常会去掉 "每小时"。微希沃特是你累积的总剂量，而每小时微希沃特是你吸收辐射的 "速度"。
误解5：医院应该摒弃CT
错误！每年有上亿人进行CT检查，为疾病诊断和评估以及治疗方案制定做出了重要贡献，是现代医学最重要的检查手段。任何检查都要平衡利弊。临床医生认为有必要进行CT检查时，患者不应因为害怕辐射伤害而放弃CT检查。万一延误了病情，那就损失大了。人体部分器官如甲状腺、性腺等以及儿童对辐射更敏感，在进行相关检查时，检查技师会根据检查目的在满足诊断的前提下，使用尽可能低的辐射剂量。（更多内容参见XI区：；关于CT辐射更多相关知识参见XI区：）
最后说一句，所有温度高于绝对零度（约为-273.15℃）的物质，都有辐射。生存还是毁灭，自己拿主意吧。
更多科普，关注XI区！
主要参考NASA，IAEA，NCRP，日本国立放射医学综合研究所等机构的官方文件。仅供非专业人士交流目的，不用于商业用途。
2024年5月10日
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