电离辐射对人体的损伤机理及防护方法研究

电离辐射对人体的损伤机理及防护方法研究

摘要：本文针对核能应用、国防科技等涉核领域工作中，工作人员时常会接触到电离辐射的实际情况。详细论述了电离辐射对人体的损伤机理及对它的防护方法，有助于广大工作人员科学认识电离辐射的危害，掌握防护方法，从而有效对它进行防护，确保辐射防护安全。关键词：电离辐射；外照射；内照射；辐射防护。

引言

在核能应用、国防科技等涉核领域工作中时常会接触到电离辐射，一些年轻的工作人员对电离辐射认识不全面，夸大了它对人体的危害作用，对它心存畏惧，结果在工作中畏手畏脚，影响了工作的效率和质量。本文针对这种现实情况，着重对电离辐射对人体的损伤机理及电离辐射的防护方法做了详细的论述，以使广大工作人员正确认识电离辐射，消除恐惧心理，并掌握对它的防护方法，更好的完成各项工作。

1 电离辐射对人体的损伤作用

电离辐射作用于人体，可能造成器官或组织的损伤，因而表现出各种生物效应。通常所说的辐射损伤就是指电离辐射所引起的各种生物效应的总称。辐射效应出现在受照者本人身上的叫躯体效应，如放射病，辐射诱发的癌症等；出现在受照者后代身上的称为遗传效应。

辐射效应分为随机效应和非随机效应。随机效应的发生不存在剂量的阈值，其发生的几率与受照剂量的大小有关，如遗传效应及某些躯体效应（即癌症）。非随机效应的发生只有当受照剂量超过某一阈值时才会发生，也就是说效应的发生是存在剂量阈值的，其效应的严重程度随受照剂量的大小而异。性细胞的损伤引起生育力的损害、眼晶体损伤引起的白内障等，就是非随机效应。

1.1 躯体效应

根据躯体效应发生的早晚，可分为急性效应和晚期效应。

1.1.1 辐射的急性效应

这是受照者一次或短时间接受大剂量照射时所发生的效应。在核能应用的正常运行过程中，或工作人员在遵守操作规程的日常工作中，一般不会发生这种照射，只是在下述情况下才可能发生：（1）超临界事故；（2）违反操作规程或丢失辐射源的严重事故；（3）核爆炸时，距爆心投影点（空爆）一定距离内，无屏蔽情况下的照射。

1.1.2 辐射的晚期效应

辐射的晚期效应是指受照后数年所出现的效应。当受急性照射恢复后或长期接受超容许

水平的低剂量照射（内照射或外照射）时，可能发生晚期效应。晚期效应主要指辐射诱发的癌症、白血病及寿命缩短等。

1.1.

2.1 癌症

癌症是某些组织的恶性过度增长，使患病器官失去功能。癌症和其他恶性疾病一样，病因和发病机制尚不太明确。无论急性照射还是长期超容许水平小剂量的内、外照射，都可能诱发癌症。辐射致癌的发生率和剂量大小、剂量持续时间有关。

1.1.

2.2 白血病

白血病可看作是造血器官的癌症。白血病的发生率也与受照剂量和剂量率有关。受照者的吸收剂量在1-5戈瑞时，白血病的发病率与受照剂量成线性关系。

1.1.

2.3 辐射致寿命缩短

辐射致寿命缩短指的是由辐射而引起的非特异性寿命缩短，即由于受照所致机体过早衰老和提前死亡，不是指因癌症等恶性疾患而造成的寿命损失。

1.2 遗传效应

我们知道生殖细胞是具有遗传特性的细胞核，核内有特定数目的染色体。染色体是生物遗传、变异的物质基础，由蛋白质和脱氧核糖核酸所组成。DNA具有修复损伤和复制自己的能力，许多决定着遗传特性的基因定位在DNA分子的不同区段上。

电离辐射的作用，可能造成DNA分子的损伤（如分子单链、双链的断裂或错误修复）。如果是生殖细胞中的DNA分子受损伤，并把这种损伤信息传给后代，后代身上就可能出现某种程度的遗传疾患。

1.3 慢性小剂量照射的特点

“小剂量”是指多大的剂量尚无统一明确的规定。有的指小于1戈瑞的照射，更多的是指最大容许剂量当量以下的职业照射。

关于慢性小剂量照射的生物效应，曾用流行病学的方法对高本底地区进行了遗传学调查。调查项目包括对夫妇的怀孕指数、子女的性比、婴儿死亡率、多台妊娠和人体畸变等。调查结果与对照地区居民比较，未发现明显的差异。在最大容许剂量以下的低剂量、低剂量率照射下，寿命缩短、眼晶体浑浊、生殖力低下等效应都可以不予考虑。

慢性小剂量照射的生物效应，有的人认为是辐射损伤与机体的修复这一矛盾的又统一又斗争的结果。例如当损伤较轻时，机体能够依靠本身的修复作用而恢复正常，因此机体便不会表现出辐射损伤的症状，反之，辐射损伤的症状便表现出来。

1.4 影响辐射损伤的因素

辐射损伤是一个复杂的过程，它与许多因素，如辐射敏感性、剂量、剂量率、照射方式、机体生理状态等有关。

1.4.1 辐射敏感性

细胞、组织、器官、机体或任何有生命物质对辐射损伤作用的相对敏感程度称辐射敏感性或放射敏感性。在受照条件严格一致的情况下，机体不同的器官、组织或全身出现某一效应的时间快、慢及严重程度不同。某种效应出现快又相对严重的可称之为对辐射的敏感性高，反之，对辐射的敏感性低。

人体各类细胞的辐射敏感性是不同的。一般地说，新生而又分裂迅速的细胞（如血细胞）辐射敏感性高，肌肉及神经细胞的辐射敏感性最低。细胞核内的染色体对辐射非常敏感，可通过分析外周血淋巴细胞染色体的畸变程度，定量地估算机体受照剂量。

在人的个体发育的不同阶段中，辐射敏感性从幼年、少年、青年至成年依次降低，而胚胎期有个关键时期，即受精后约经38天，辐射敏感性最高。因此，妊娠早期的妇女，应避免腹部受照射，年龄未满18岁的青少年不应参加职业放射性工作。

1.4.2 剂量

剂量与辐射效应之间有着复杂的关系。我们按随机性效应与非随机性效应分别进行说明。

对于随机性效应，许多资料表明，效应与剂量的关系并非直线关系，而是呈S型曲线。在此种情况下，把大剂量获得的资料外推到小剂量时，就可能过高地估计小剂量的危险度。对辐射防护来说，用这种外推的危险度来评价危险的上限，是偏安全的。

对于非随机性效应，这如前面所述，它的发生是有剂量阈值的，受照剂量必须大于阈值剂量，效应才会发生，而且其严重程度和剂量大小有关。

1.4.3 剂量率

由于人体对辐射损伤有一定的修复作用，故在受照总剂量相同时，小剂量的分散照射比一次大剂量率的急性照射所造成的辐射损伤要小得多。例如，若一生（50年）全身均匀照射的累积剂量为2Gy，并不会发生急性的辐射损伤；如果一次急性照射的剂量为2 Gy，则可能产生严重的躯体效应，在临床上表现为急性放射病。因此，进行剂量控制时，应在尽可能低的剂量率水平下分散进行。

1.4.4 受照条件

受照条件包括照射方式，照射部位及面积等。

1.4.4.1 照射方式

照射方式分为外照射和内照射。

在外照射情况下，当人体受穿透力强的辐射（X，γ，n）照射一定剂量时，可造成深部组织和器官，如造血器官、生殖器官、胃肠道和中枢神经系统等的辐射损伤。

放射性核素进入体内造成的内照射危害，与核素的性质、进入途径及在关键器官中的沉积量有关。例如长期吸入高浓度的氡及其子体产物可诱发肺癌。

各种不同的辐射按其对人体的危害作用大小排列如下：

外照射：n＞γ，X＞β＞α

内照射：α＞β，γ，X

1.4.4.2 照射部位

辐射效应与受照部位有关，受照部位不同，产生的效应也不同。例如以6Sv照射全身可引起致死。而同样的剂量照射手或足，甚至不会发生明显的临床症状。在相同剂量和剂量率照射条件下，不同部位的辐射敏感性的高低依次排列为：腹腔、盆腔、头部、胸部、四肢。因此，要特别注意腹部的防护。

1.4.4.3 照射面积

在相同剂量照射下，受照面积越大，产生的效应也越大。以6Sv照射为例，在几平方厘米的面积上照射，仅引起皮肤暂时变红，不会出现全身症状；受照面积增大到几十平方厘米，就有恶心、头疼等症状出现，但经过一个时期就会消失；若再增大受照面积，症状会更严重，如受照面积达到全身的1/3以上，就有致死危险。因此，应尽量避免大剂量的全身照射。当然，同时还与受照部位密切相关，如果受照部位是重要器官所在，即使是小面积的照射也会造成该器官的严重损伤。

2 电离辐射的防护方法

针对电离辐射对人体可能造成的危害，我们应采取行之有效的防护方法，确保工作人员的辐射防护安全。电离辐射的防护分为外照射防护和内照射防护。

2.1 外照射防护的一般方法

外照射防护的目的，在于控制辐射对人体的照射，使之保持在可以合理做到的最低水平，保障个人所受的剂量当量不超过国家规定的标准。外照射防护，可采用以下三种方式中的一种或它们的综合：尽量缩短受照时间，尽量增大与辐射源的距离，在人和辐射源之间加屏蔽。

2.1.1 控制受照时间

我们知道，累积剂量和受照时间有关，受照时间按越长，所受累积剂量越大。某些情况下常通过受照时间的控制，来限制个人所接受的剂量。在一切接触致电离辐射的操作中，应以尽量缩短受照时间为原则。

2.1.2 增大与辐射源之间的距离

增大与辐射源之间的距离可以降低受照剂量。例如操作一个γ点源，因受照剂量率与离源的距离平方成反比，距离增加一倍，剂量率减少到原来的四分之一。应该注意到，受照剂量率与距离平方成反比的关系，仅适用于点源。它与辐射源的大小、几何形状及离源的相对距离有关。例如测量长10cm，直径1cm的均匀柱状γ源，当距离近时（22cm-40cm）受照剂量率并不服从与距离平方成反比的关系。当距离增大到1.5m-2m以上时，受照剂量率逐渐接近这一关系。

2.1.3 屏蔽

在实际工作中，由于条件所限，往往单靠缩短接触时间和增大距离并不能达到安全操作的目的。例如室内安装一大型60Co辐照源，离工作人员的最大距离也只有几米。在工作人员处的剂量率可达1Gy/s以上，这时即使在那里停留一秒钟也是很危险的。因此，上述两种方法都不适用，而必须采用屏蔽防护。屏蔽防护就是根据辐射通过物质时被减弱的原理，在人与辐射源之间加一层足够厚的屏蔽物，把外照射剂量减少到容许水平以下。

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3.1 屏蔽方式

根据防护要求的不同，屏蔽物可以是固定的，也可以是移动式的。属于固定式的屏蔽物是指防护墙、地板、天花板、防护门、观察窗等。属于移动式的如包装容器、各种结构的手套箱、防护屏及铅砖等。

2.1.

3.2 屏蔽材料

用作γ射线和X射线的屏蔽材料是多种多样的，如水、土壤、岩石、铁矿石、混凝土、铁、铅、铅玻璃等。在实际工作中，必须根据辐射源的活度、用途和工作性质来具体选择屏蔽材料。

2.1.

3.3 屏蔽设计内容

屏蔽防护应用极广，在一切核工程及强源操作中，都要涉及到屏蔽问题。进行屏蔽防护时，要根据辐射源的种类、活度、用途进行具体设计。屏蔽设计的内容包括：选择合适的屏蔽材料、确定屏蔽的结构形式、计算屏蔽层的厚度、妥善处理散射和孔道泄露等问题。

2.2 内照射防护的一般方法

造成内照射的原因，通常是因为吸入被放射性物质污染的空气、饮用被放射性物质污染的水、食入被放射性物质污染的食物或者在发生事故情况下放射性物质从伤口进入体内。

内照射不同于外照射的显著特点是，即使停止接触放射性物质以后，已经进入体内的放射性核素，仍将产生照射。特别是有效半衰期很长的核素如239Pu等，在体内排泄极慢。即使摄入量为1/10个最大容许积存量左右，其约定剂量当量也是很大的。因此，内照射防护的基本原则是采取各种措施，尽可能地隔断放射性物质进入人体内的各种途径，在“可以合理做到”的限度内，使摄入量减少到容许标准以下尽量低的水平。下面介绍内照射防护应采取的基本措施。

2.2.1 防止放射性物质经呼吸道进入体内

放射性粉尘或放射性气体逸入空间，可能造成工作场所空气的严重污染，这是造成放射性物质经呼吸道进入体内的主要途径，其基本的防护措施是：

2.2.1.1 空气净化

空气净化就是通过空气过滤、除尘等方法，尽量降低空气中放射性粉尘或放射性气溶胶的浓度。

2.2.1.2 稀释

稀释就是不断地排出被污染的空气并换以清洁的空气，换气次数视空气被污染的水平而定。为防止环境放射性污染，被排出的污染空气一般应经过滤器过滤。

2.2.1.3 密封包容

密封包容就是把可能成为污染源的放射性物质存放在密闭的容器中或者在密闭的手套箱或热室中进行操作，使之与工作场所的空气隔绝。

2.2.1.4 个人防护

个人防护，就是工作人员佩戴高效率的防护口罩、采用隔绝式或活性炭过滤式防护面具。当空气污染严重时，工作人员可戴头盔或穿气衣作业。

2.2.2 防止放射性物质经口进入体内

通常情况下，食品被放射性物质污染较为少见。极个别情况下，工作人员可能经被污染的手接触食物而将放射性物质转移至体内。因此，防止放射性物质经口进入体内，主要是防止衣物和水源污染。

2.2.3 建立内照射监测系统

应对工作环境和周围环境中的空气、水源、有代表性的农产品进行常规监测，以便及时发现操作中出现的问题，改进防护措施。在必要的情况下，应对某些工作人员的排泄物进行定期检查或用全身计数器进行检查，以便及时发现体内污染事件。

3 结束语

今天，大量调查结果表明，原子能工业与一般工业（如采矿、机械制造、建筑、铁路运输等）相比，已经成为安全记录较好的工业。对待辐射危害应持有科学的态度，只要采取合适的防护措施，辐射的危害是可以减小和防止的，对工作人员的安全是有保证的。因此，对辐射盲目害怕是无科学依据的。

参考文献：

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