放射性核素循環(huán)

一、概述

   放射性污染問(wèn)題早為人們所關(guān)注。放射性物質(zhì)像許多有毒物質(zhì)一樣，可被生物吸收、積累。元素的同位素物質(zhì)可散發(fā)射線(xiàn)的稱(chēng)為放射性核素（radionuclide）或放射性同位素（radioisotope）。放射性的輻射源有天然和人工兩大類(lèi)。天然的輻射源來(lái)自宇宙射線(xiàn)、土壤水域和礦床中的射線(xiàn)。人工的輻射源主要是醫用射線(xiàn)源、核武器試驗及原子能工業(yè)排放的各種放射性廢物。

   放射性元素有：鋅（⁶⁵Zn）、鍶（⁹⁰Sr）、銫（¹³⁷Cs）、碘（¹³¹i）、磷（³²P）等。有些元素經(jīng)過(guò)裂變或聚變，僅在幾秒鐘之內便能產(chǎn)生巨大能量。如鈾、钚和氫的同位素氘、氚。有些并不裂變的放射性同位素，如碳、鋅和磷等在示蹤研究中有重要的意義。

二、放射性核素的循環(huán)

   放射性核素可在多種介質(zhì)中循環(huán)，并能被生物富集。不論裂變或不裂變，通過(guò)核試驗或核作用物都進(jìn)入大氣層。然后，通過(guò)降水、塵埃和其他物質(zhì)以原子狀態(tài)回到地球上。人和生物既可直接受到環(huán)境放射源危害，也可因食物鏈帶來(lái)的放射性污染而間接受害。放射性物質(zhì)由食物鏈進(jìn)入人體，隨血液遍布全身，有的放射性物質(zhì)在體內可存留14年之久。

   核電站排出的放射性物質(zhì)一般放射活性很低。來(lái)自核電站水中的放射性污染使水中微量元素被激活，產(chǎn)生放射性同位素。大部分放射性同位素以廢物形式被處理，遺留下來(lái)的很快分解，殘存劑量多在檢測水平以下。

   陸地生態(tài)系統放射性核素主要來(lái)自大氣顆粒的沉降以及液體和固體的廢棄物。生態(tài)系統中的植物通過(guò)葉子在大氣中既可攔截污染顆粒，又可吸收放射性核素。植物還可以從土壤、落葉層中吸收放射性核素。從植物開(kāi)始，放射性核素通過(guò)食物鏈在生態(tài)系統中遷移。例如，⁹⁰Sr和¹³⁷Cs是生物地化循環(huán)中最為重要的兩種放射性物質(zhì)。放射性鍶與穩定性元素鈣的化學(xué)性質(zhì)類(lèi)似，與鈣一起參與骨組織的生長(cháng)代謝。⁹⁰Sr和¹³⁷Cs雖然在化學(xué)性質(zhì)上分別與穩定性元素鈣和鉀類(lèi)似。在體內也積累在同一部分，但它們很容易通過(guò)牧食動(dòng)物進(jìn)入食物鏈，特別是那些降水量高并且有少量鈣和或其他營(yíng)養物質(zhì)的地區、北極凍原地區由于過(guò)去戰爭的原因，已有相當數量的放射性塵埃了。該地區的主要植物——苔蘚類(lèi)就已吸收了降落在它們上面的放射性顆粒。主要污染物質(zhì)⁹⁰Sr和¹³⁷Cs從苔蘚植物開(kāi)始，在食物鏈中轉移。從白腰馴鹿（Rangifer caribu）和馴鹿到野生食肉動(dòng)物，然后再轉至人類(lèi)。因為，白腰馴鹿整個(gè)冬季都取食苔蘚，春季時(shí)肉中¹³⁷Cs的含量要比秋季高3_~6倍。白腰馴鹿是當地人的主要食物資源。對于北方阿拉斯加土著(zhù)人，在春季向北遷移時(shí)宰殺動(dòng)物，然后貯存其肉作為春末夏初的食物。這樣，愛(ài)斯基摩人春季體內¹³⁷Cs的含量經(jīng)常會(huì )提高50%；而當夏季新鮮魚(yú)類(lèi)食物增加時(shí)，又隨之下降。

   各種放射性核素在環(huán)境中經(jīng)過(guò)食物鏈轉移進(jìn)入人體，其進(jìn)入人體的速度和對人體的作用受到許多因素的影響，包括放射性核素的理化性質(zhì)、氣象、土壤等環(huán)境因素，動(dòng)植物體內的代謝情況及人們的飲食習慣等。

   放射性核素進(jìn)入人體后，其放射線(xiàn)對機體產(chǎn)生持續照射，直到入射性核素蛻變成穩定性核素或全部被排出體外為止。就多數放射性核素而言，它們在機體內的分布是不均勻的。因此，?？捎^(guān)察到一定劑量下某些器官的局部效應。

   放射性核素對水域生態(tài)系統的污染大都是來(lái)自核電站排出的廢物。進(jìn)入水中的放射性物質(zhì)成為水底的沉積物，并在淤泥和水之間不斷循環(huán)。有些沉積物會(huì )被底棲動(dòng)物和魚(yú)類(lèi)所吞食。某些海產(chǎn)動(dòng)物，如軟體動(dòng)物能富集⁹⁰Sr；牡蠣能富集大量⁶⁵Zn；某些魚(yú)類(lèi)能富集⁵⁵Fe。在食物鏈中，放射性核素濃度一般隨營(yíng)養階層增高而增加。

三、令人關(guān)注的安全問(wèn)題

   從事放射性工作或長(cháng)期接受小劑量電離輻射是否對人體有害，會(huì )不會(huì )誘發(fā)惡性腫瘤和遺傳性疾??？這已成為普遍關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題。

   我國對天然放射性高本底地區調查表明，居民中未出現突變性疾病增加的現象。我國從20世紀70年代開(kāi)始對廣東省陽(yáng)江天然放射高本底地區調查，到1987年為止，還沒(méi)有發(fā)現長(cháng)期接受小劑量電離輻射會(huì )影響人體健康的情況。調查發(fā)現這個(gè)本底地區平均年照射量率為3.3*10^-2gy，為一般本底地區（一般本底地區平均為1.14*10^-2gy）的3倍。經(jīng)調查累計觀(guān)察了該地區和對照地區近200萬(wàn)人·年（1人觀(guān)察一年為“1人·年”），惡性腫瘤死亡率不高于對照區和全國平均水平，同時(shí)調查的26000名12歲以下兒童，遺傳性疾病和先天性畸形的總患病率，也無(wú)顯著(zhù)差異。

   應當如何對待發(fā)展核能問(wèn)題，這是當今關(guān)注的問(wèn)題。

   能源問(wèn)題是世界性的問(wèn)題。目前我國除了努力開(kāi)發(fā)利用石油、天然氣和水力資源外，還必須重視研究、開(kāi)發(fā)與利用核能。

   1954年，前蘇聯(lián)建成了世界上第一座核電站，人類(lèi)開(kāi)發(fā)利用原子動(dòng)力的夢(mèng)想終于成了現實(shí)。隨著(zhù)核電站的發(fā)展，人們對核電站安全的擔心不是沒(méi)有根據的。1979年3月美國三哩島核電站二號堆發(fā)生了一次嚴重的失水事故，幸好由于堆的事故冷卻緊急注水裝置和安全殼等設施發(fā)揮了作用，使排放到環(huán)境中的放射物質(zhì)含量極小。盡管在經(jīng)濟上造成10.5_~18.6億美元的損失，并沒(méi)有造成大的人身傷亡。

   1984年4月，前蘇聯(lián)基輔附近的切爾諾貝利核電站發(fā)生事故，放射性¹³¹i釋放量3.7*10¹⁶Bq（10⁶Ci），30km范圍內的居民被迫撤離，歐洲不少?lài)乙彩艿捷p微的核污染，引起了強烈的國際反響。據報道，有31人死亡，203人受傷，135000人被疏散。事故后果尚在進(jìn)一步觀(guān)測中。應該說(shuō)，某些偶然事故不能改變核能發(fā)展的必要性。核能是一種新的能源，在發(fā)展中技術(shù)將會(huì )更趨完善。當前世界正在運行的核電站已達381座。據國際原子能機構報道，在1985年，全世界電力的六分之一是由核反應堆提供的。在不少?lài)液偷貐^，核電已經(jīng)居電力生產(chǎn)的主要地位；法國電力的2/3來(lái)自核電，比利時(shí)為57.8%，我國臺灣省為59%。因此，從長(cháng)遠看，世界經(jīng)濟的未來(lái)，開(kāi)發(fā)利用核能是增加能源的一個(gè)途徑。

   美國一項耗資幾百萬(wàn)美元，花了三年時(shí)間于1975年發(fā)表的《反應堆安全研究》一文中有這樣的結論：在美國建100座壓水堆和沸水堆核電站，對美國人每年造成的個(gè)人死亡風(fēng)險只有汽車(chē)事故的十萬(wàn)分之一，飛機事故的三千分之一。因此可以說(shuō)，核電站是一種比較安全的能源。我國人均能源并不豐富，有計劃地建設核電站是國民經(jīng)濟發(fā)展的需要，我們要不失時(shí)機地把核能事業(yè)健康地發(fā)展起來(lái)。

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——摘自科學(xué)出版社·蔡曉明編著(zhù)·《生態(tài)系統生態(tài)學(xué)》·第二篇 生態(tài)系統功能·第九章 第五節