關于放射性物質基礎知識（α、β、γ射線）一、放射性元素有些元素能夠自發地從不穩定的原子核內部放出粒子或射線（如α、β、γ射線等），同時釋放出能量，最終衰變形成穩定元素，這種性質稱為放射性，這類元素稱為放射性元素。在元素周期表上，原子序數大于83的元素都是放射性元素，83以下的元素中只有锝（Tc，原子序數43）和钷（Pm，原子序數61）是放射性元素。放射性元素可以分為天然放射性元素和人工放射性元素。天然存在的放射性元素只有釙、氡（氣體）、鈁、鐳、錒、釷、鏷和鈾，其中鈾和釷最為常見；人工放射性元素是通過核反應人工合成的元素，如锝、钷和原子序數大于93的元素，比較出名的就是锝（用于醫療）和钚（用于核工業）。二、放射性同位素同位素是同一元素的不同種原子，它們具有相同的質子數，但中子數卻不同。例如原子序數為1的氫就有三種同位素，分別是氕（H）、氘（D）、氚（T），它們的原子內都只有一個質子，但分別有0、1、2個中子。在自然界，H占氫元素的99.98%，D占0.016%，T主要通過人工合成（自然界里極微量的T是宇宙射線與上層大氣間作用，通過核反應生成的）。這三種同位素里，T具有放射性。碳（C）在自然界有3種同位素，它們是C-12，C-13，C-14，其中C-14具有放射性（占碳元素的百萬分之一），可以用來測文物年代。鉀（K）在自然界也有3種同位素，它們是K-39，K-40，K-41，其中K-40具有放射性（占鉀元素的0.01%，它是巖石和土壤中天然放射性本底的重要來源之一。鈾（U）在自然界同樣有3種同位素，它們是U-234（0.005%），U-235（0.720%），U-238（99.275%），它們都具有放射性。同位素分為穩定同位素和放射性同位素，它們按一定的比例在自然界存在。碳和鉀雖然有天然的放射性同位素，但含量極少，所以這兩種元素不被認為是放射性元素。更多的放射性同位素是由人工合成，服務于國防、生產、科研、醫療等領域。原子彈威力不等同于放射性危害很多人對放射性的過度恐懼來自于原子彈，但放射性危害只是原子彈的第三重影響，原子彈最大的破壞力來自于光熱和沖擊波，它們是裂變反應（而非放射性）的結果。當較重的原子核發生裂變時會發生質量虧損，損失的質量按照愛因斯坦的質能方程（E=mc2，能量=質量x光速的平方）轉換成了巨大的能量。例如，1945年在日本廣島上空爆炸的原子彈，裂變反應中僅有1g的質量轉化成能量，但它的威力卻相當于16讓人高興的是，氡的半衰期只有4天，不用多久它就可以大部分衰變成穩定元素，而不再具有放射性。但危險之處也在此，短半衰期意味著它的放射性更強。利用放射性核素的半衰期，我們可以做很多事情：例如C-14測年法：古代生物在活著的時候，不斷從環境攝入C-14，機體維持著C-12和C-14的平衡。當生物體死后，新陳代謝停止，體內的C-14因為衰變而逐漸減少。由于C-14的半衰期是5730年，可以根據C-14的殘留推算出生物的年代。C-14只能準確測出5-6萬年以內的出土文物或化石，對于例如生活在五十萬年以前的周口店北京猿人，利用C-14測年法是無法測定出來的。在核醫學臨床應用中使用最廣的核素是锝99m，半衰期只有6.02小時，射線能量適中，可利用其殺死癌細胞，但又不至于在體內長留。五、天然本底輻射天然放射性元素是構成自然界的組成部分，在各類巖石、土壤、水體、大氣、乃至人體中都有不同數量的放射性元素存在。你知道鈾在地球上的含量有多少嗎？平均每噸地殼物質中約含2.5克鈾，這比鎢、汞、金、銀等元素的含量還高。鈾在各種巖石中的含量很不均勻，例如在花崗巖中的含量就要高些，平均每噸含3.5克鈾。碳和鉀是構成人體的必要元素，自然界中含有一定比例的碳-14（百萬分之一）和鉀-40（0.01%），它們在人體中的比例也一樣。這些天然存在的微量放射性輻射就是天然本底輻射，它已是自然平衡體系的一部分，不會危害人類健康，因為人類和其它生命在進化過程中，已經適應了本底輻射環境。地球人平均一年累計所受輻射約為2.4mSv（毫希沃特，其中宇宙射線0.4，大地0.5，氡1.2，食物攝入0.3）。六、人體能承受多大的輻射我想這是大家最關心的問題：為何在國外，觀眾能那么近距離地欣賞放射性礦物？是他們在拿健康開玩笑，還是我們恐懼過了頭？輻射劑量（mSv）影響和標準0.05核電站工作人員一年累計輻射0.1-0.3做一次X射線胸部透視的劑量0.2乘飛機從北京到紐約之間往返一次的劑量（宇宙射線、飛行高度有關）1.0一般公眾一年工作所受人工放射劑量、從事輻射相關工作女性所受人工放射劑量極限1.2與1天平均吸1.5盒（30支）紙煙同居的被動吸煙者一年累計輻射1.5普通人一年累計所受輻射2.0從事輻射相關工作的婦女從被告知懷孕到臨產腹部表面所受人工放射劑量極限2.4地球人平均一年累計所受輻射（宇宙射線0.4，大地0.5，氡1.2，食物0.3）4一次胃部X射線透視的劑量5從事輻射相關的工作者一年累計所受輻射法定極限6.91次CT檢查7-20CT全息攝影13-601天平均吸1.5盒（30支）紙煙者一年累計50從事輻射相關工作者一年累計所受輻射極限。士兵、消防員、警察一年累計所受輻射法定極限100對人體健康明顯有害的輻射劑量極限從事輻射相關工作者五年累計所受輻射法定極限250白血球減少500淋巴球減少；國際放射防護委員會規定除人命救援外所能承受的輻射極限。1,000出現被輻射癥狀。惡心，嘔吐；水晶體渾濁2,000細胞組織遭破壞，內部出血，脫毛脫發。死亡率5%3,000-5,000死亡率50%（局部被輻射時3000:脫毛脫發；4000:失去生育能力；5,000:

白內障、皮膚出現紅斑）7,000-10,000死亡率99%10,001以上目前通用的輻射劑量是以Sv（希沃特）來表示，考慮到它是相當大的計量單位，日常使用更多的是mSv（毫希沃特）和μSv（微希沃特）：1mSv=0.001Sv，1μSv=0.001mSv。那么多少劑量的輻射不會影響人的健康呢？美國環保署（EPA）發布的人均年吸收輻射上限是1mSv（不包括天然本底輻射和生活中的輻射，如手機、電視等）。當短時輻射劑量低于100mSv時，醫學上觀察不到對人體的確定性效應，即明顯的組織損傷；當劑量超過4000mSv，在沒有醫學監護的情況下，有50%的死亡率，而當劑量超過6000mSv時，則可致命。國際輻射防護委員會規定放射性工作人員全身均勻照射的年劑量應該低于50mSV，普通居民應該低于1mSv。為防止隨機效應，我國放射衛生保護基本標準中規定，放射性工作人員受到全身均勻照射時的年劑量當量不應超過50mSv，公眾應該低于5mSv（如果長期持續受到放射性照射，則年劑量不應超過1mSv）。以上限制都不包括天然本底輻射和醫療照射。另外，公眾成員的皮膚和眼晶體的年劑量當量不應超過50mSv。對健康產生影響的放射性指標中有短期輻射和長期累積輻射兩項，短期輻射的上限是100mSv，長期累積輻射是每年1mSv，偶爾的年份可以達到5mSv。這就好比溫度，人可以承受短時的高溫，但長時間（24小時以上）能接受的溫度就要低得多得多。核輻射對人和生物的傷害，與核輻射的劑量、人們暴露于核輻射的時間以及核物質的半衰期有關，雖然嚴重者可立即致死，但具體而言：當短時輻射量低于100mSv時，對人體幾乎沒有危害。有一個很好的例證：國外科學家帶著橡膠手套直接捧取純金屬钚塊，難道他在拿生命開玩笑？唯一的解釋就是短時間钚的體外接觸，不足以危害他的健康。無獨有偶，英國女王伊莉莎白二世訪問哈維爾核子實驗室時，就曾受邀觸摸了一塊以塑料包裹的钚環，以體驗其“溫暖”的感覺。這是一個放射性礦物（各種鈾礦）的展示（沒有特殊保護措施），實測的最高輻射值為29.9μSv/h，遠低于100mSv的短期輻射標準，即使你在這些放射性礦物面前呆一個小時，受到的累積輻射也只有29.9μSv（0.03mSv）。我見過對一些瀝青鈾礦（含鈾42-76％）的零距離檢測，輻射值大概在400μSv/h，由此可以估計一下純鈾的放射水平，你大概就不會對那位科學家的“壯舉”感到吃驚了。在那張圖片中，金屬钚所釋放的α射線和大部分β射線已被阻擋，只能感受到γ射線的溫暖感覺了。別忘了钚的半衰期是8200萬年，鈾-238是45億年，它們都是非常緩慢的釋放著這些射線，和那些幾年、幾天乃至幾小時就衰變掉的放射性核素的輻射強度相比簡直是天壤之別。不要想當然地以為接觸到鈾，皮膚就會被灼傷、細胞壞死，這也許是電影或者小說中的情節。七、內照射內照射是放射性核素進入生物體（常通過呼吸道和消化道），使生物受到來自內部的射線照射。對γ射線來說，因其射程長、穿透力強，內照射與外照射并無多大差別；而對于α和β射線，在體外大部分被阻擋，一旦進入體內，將會引起極高能量的局部吸收，導致特異的生物學效應，引起細胞損傷和癌變。事實上，在體內造成最大傷害的是α射線，因其電離作用最強。由于放射性核素只有全部從體內排出或全部衰變完后，對機體的照射作用才停止，其有效累積劑量可能大于1.0Sv。內照射的典型案例就是美國使用貧鈾彈而導致戰斗和非戰斗人員的慢性放射性疾病。貧鈾的主要成分是提煉鈾-235后剩下的鈾-238，鈾-238的放射性較低，釋放γ射線的能力較弱，所以不像鈾-235那樣危險。但鈾-238釋放α射線的能力很強，只比鈾-235稍弱。只是α射線的穿透力是最差的，在空氣中只能前進幾厘米，不能穿透人的皮膚，所以如果是外照射，鈾-238的危害不大。一般情況下，用普通的橡皮手套就可以完全杜絕鈾-238的輻射危害。特殊情況下，短時間用手拿起鈾-238也不會造成嚴重后果。當然，如果長時間直接接觸鈾-238，也會損傷人的皮膚。

鈾是自然界比重最大的物質，所以貧鈾被美國以及北約用于制造威力強大的穿甲彈。正常狀態下未使用的貧鈾彈一般是無害的，只要按照正常的保存和運送方法。但是貧鈾彈在被使用后，其嚴重危害性就會全部暴露出來。穿甲彈的貧鈾彈芯在擊中目標后的高溫中會劇烈燃燒，同時產生大量煙霧和粉塵，隨空氣流動而四處飄散，通過呼吸道進入人體內，或者沾染到泥土、水源和植物上。我們知道，由于有空氣、衣物和皮膚的阻隔，貧鈾的射線不會從外部對人造成較大危害。但是如果這些粉塵進入人體就是完全另外一種情況了。鈾-238微粒可以直接作用于脆弱的內臟器官，α射線會近距離地給細胞造成嚴重危害，導致癌癥和其他癥狀。由于貧鈾粉塵都是從消化道和呼吸道侵入，所以這些部位的器官最容易產生病變，比如鼻癌、肺癌、胃癌等。如果攝入太多粉塵的話，這些有毒微粒還會通過血液進入肝臟、腎臟和骨骼，導致更嚴重的傷害。這些病都是慢性病，病癥在5年之內都不會顯現。最新調查表明，伊拉克戰后的的癌癥死亡率是戰前的十倍。其中受害最重的是兒童，癌癥死亡率高達千分之十六。美國自己也嘗到了使用貧鈾彈的苦果，所謂的“海灣戰爭綜合癥”、“科索沃戰爭綜合癥”在一定程度上是由使用貧鈾彈引起的。主要表現為體質下降，心情煩躁、頭痛，肌肉關節痛，睡眠障礙等癥狀。由此可見，內照射是最嚴重的放射性危害，尤其是α射線內照射。放射性物質的體外接觸并不可怕，但要嚴格防范產生內照射的各種隱患：放射性物質衰變會產生放射性氣體氡，它很容易通過呼吸進入體內，造成內照射。所以放射性物質（包括礦物標本）必須存放在通風良好的環境中。任何放射性物質的散落，必須處理干凈：未被預警的人們可能會長期和這些散落的放射性物質接觸，進而在不知情的狀況下讓這些物質通過呼吸或消化道進入體內。接觸放射性物質后要洗手，絕對不能在放射性物質附近吃喝東西、抽煙或者睡覺。八、放射性礦物天然的放射性礦物其實放射性不是很強，這是因為能形成礦物的放射性核素都具有很長的壽命（半衰期）–比地球的年齡還長或至少可以和地球年齡相比較。放射性核素的放射性強弱和它的半衰期有非常大的關系，氚的半衰期只有11.2年，具有很強的放射性，但仍然沒有放射性藥物中使用的核素锝99m強，锝99m的半衰期只有6小時，一個單位的锝99m每秒釋放的射線是氚的16,000倍，钚的7,000,000倍（當然锝99m的用量極微，目的是殺死癌細胞，短半衰期是為了不在體內殘留放射性）。自然界沒有钚礦，是因為钚的最穩定同位素钚-244半衰期是8200萬年（放射性也不是很強）。但對于地球46億年的歷史來說，天然的钚元素已經減半減半再減半了50多次，所以無法成礦。在自然界，只有四種主要放射性核素的壽命可以和地球年齡比較，它們是：鈾-238（占鈾總量的99%以上，半衰期45億年）鈾-235（不到鈾總量的1%，半衰期7億年）釷-232（100%，半衰期140億年）鉀-40（占鉀總量的0.01%，半衰期12.8億年）。由于鉀-40占鉀總量的比例太小，鉀元素不被認為是放射性元素。這就意味著放射性礦物不是含鈾就是含釷。很多稀土礦由于含有痕量的鈾或釷（某些稀土元素是鈾衰變的產物），也具有少量的放射性。另外，鈾和釷的衰變鏈中會產生很多短壽命的其它放射性核素（當然放射性也更強），不過這些放射性核素只以痕量存在，而且較短的半衰期使得它們也都無法聚集成礦。還有兩種相對常見的放射性核素：鐳-226和氡-222，它們都是鈾衰變的產物。氡被認為是最危險的放射性物質之一，因為它是氣體，很容易被吸入肺部造成內照射。幸運的是，氡只有4天的半衰期，這樣在建筑建造的過程中，天然的氡可以很快衰變為穩定元素，使人們可以放心入住。但4天的半衰期也意味著氡有非常強的放射性。另一種有名的放射性核素是碳-14，占碳總量的百萬分之一，半衰期是5732年，可用于年代測定。碳-14的半衰期雖然很短，但宇宙射線與地球大氣的核反應仍然源源不斷的提供著新的碳-14。由于它是碳元素，它會很快散布到所有的生命體中。事實上，我們的身體也是天然的放射源（大部分貢獻來自于鉀-40，然后是碳-14，最后才是鈾及其衰變產物）。注意我說鈾和釷的放射性不是很強并不意味著它們不危險。放射性物質的危害源于其釋放的多種粒子：β射線（高能電子）、γ射線（高能光子）、中子及α粒子（高能氦核），它們的穿透力也各不相同。鈾和釷的放射性主要是

α射線，在空氣中只能前進幾厘米，甚至能被紙張阻擋。將放射性礦物放在玻璃或者塑料盒中可以阻擋99%以上的放射。α放射源的危險主要來自于吸入其粉塵（或其衰變產生的放射性氡氣）。九、收集放射性礦物的注意事項只要有適當的保護措施以及預警得當，即使是非專業人士也可以安全地收藏放射性礦物標本。將放射性礦物置于透明帶蓋的盒子里，這樣可以避免觀賞時放射性礦物碎屑的掉落，也減少了皮膚接觸，同時阻擋α射線和部分β射線。放射性礦物可以用手直接接觸，但不要時間過長。接觸放射性礦物后，請用肥皂洗手。勿將放射性礦物放入口袋。打開放射性礦物的容器時（可能包含放射性氣體氡），可以考慮暫時屏住呼吸。不要去吹放射性礦標的灰塵。絕不要在放射性礦物周圍吃喝東西、抽煙或睡覺。觀賞放射性礦物保持適當距離，因為α和β射線經過幾英寸的空氣或者普通玻璃就會被阻隔，γ射線穿透力很強，但其衰減和距離也有很大的關系。不要收藏超過4-5cm的標本，因為輻射的強弱和放射性物質的多少有關。再小的放射性礦標，也不要將其放在日?；顒拥姆块g內（臥室、起居室、書房），因為再弱的放射性，一年的累積劑量也會超出安全標準。十、對放射性礦標做好記號注意讓小孩和過于好奇的大人遠離放射性礦物。鈾和釷衰減過程中會產生放射性的氡氣，應將放射性礦物標本放置于通風的地方；如果放于櫥內，則應考慮安裝一個