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在网上流传甚广的的“核雾霾”言论,称雾霾与燃煤中的铀放射性有关,引起很大关注。该说法有很多不准确的地方,推测的成分更多,自然受到了多名专家的反驳[1, 2]。但看了专家的反驳文章中提供的数据之后,却不经意发现了一个令人不安的事实:那就是,近几年中国的本底辐射增加很快,不可忽视。
世界平均本底辐射的强度为2.4毫西弗/年。根据潘自强院士等人的数据[1, 3],1999年,中国背景辐射还是2.26毫西弗/年,但在近几年,已经增加到了3.1。十几年内增加了0.84。这一增量影响的是全民,因此,不是一个小数字。作为比较,涉核产业工作人员5年内不能超过100毫西弗,公众一年额外接受的剂量不能超过5毫西弗,这是局部短期少量人员的标准。如果对环境产生影响,影响的范围广大,任何工业活动产生的核污染不能超过1毫西弗。可是十几年内,中国全国的背景辐射增加了0.8毫西弗,因此,这是一个惊人的增量。
根据每接受1000毫西弗辐射剂量,癌症可能性增加5.5%计算,0.8毫西弗背景辐射增量造成癌症可能性的增加量为(平均寿命算80岁):0.8*80/1000 * 5.5 = 0.37%。也就是每个人一生中患癌症的可能性增加0.37%,14亿人中将多出500万癌症病人,分散到每一年就是6万人。因为这一本底辐射的增加,中国每年将多出6万癌症病人。
那么增加的辐射是什么呢?怎么来的?从上面中国近几年的背景放射性来源[1]可以看出,氡,钍系,其它,加在一起有2.06,超过本底辐射总量的三分之二。比较一下日本的本底辐射构成,可以发现,中国多出来的部分主要是氡和钍系的放射性。这些是中国本来就有的吗?但为什么90年代本底辐射只有2.26呢?与世界平均数相差不远。一般来自宇宙射线的部分(与纬度和海拔有关),不会有很大的变化。自然条件下,氡只是在很少的地方富集,不会是全域内的。那么多出来的这些氡是从哪来的呢?
根据地壳内放射性元素的衰变性质,我们知道,氡来源于土壤中铀和钍的放射性衰变。氡的半衰期很短,如果不被扰动,氡会在地层中衰变掉。衰变能的很少一部分贡献到地层γ辐射中,大部分变成更低能的X射线和热,被土壤吸收,对人体伤害很小。但是一旦从土壤、岩石等中逃逸出来,游离到大气中,就会被人呼吸到肺中,形成内照射。同样一个氡原子核的衰变,内照射对人体的有效伤害,是体外衰变转化成γ射线再辐射到人体上造成伤害的数万倍。因为本来衰变α粒子在物质中减速耗散的能量全被人体吸收了。并且,吸收同样能量的辐射,α粒子的有效伤害能力是伽马射线的20倍。
那么多出来的这些氡是那些人类活动放出来的呢?从上面的讨论可以知道,所有大规模“动土”的活动,都可以导致氡游离到大气中,包括:
采矿,特别是露天开采。含选矿。
石油、天然气开采。
大规模土建施工,造新城,修公路铁路,挖隧道。
采煤,烧煤。煤中也有铀和钍。
露地农业,主要是翻地。
基础建材行业。水泥行业,大量采石。采砂,采土,采石。
很遗憾,上述活动是工业化的基本组成部分。因此大规模工业化,必然导致本底辐射增加。
其实美国也一样,大量采矿,大量烧煤,大量使用农业机械翻地。因此美国的本底辐射也很高,氡的贡献一项就超过所有本底的三分之二。中国、日本、美国本底放射性辐射的对照见表1。
表1,中国,日本,美国本底放射性构成比较
辐射种类 | 中国 | 日本 | 美国 |
宇宙射线 | 0.36 | 0.3 | 0.33 |
氡 | 1.56 | 0.4 | 2.28 |
陆地γ射线 | 0.54 | 0.4 | 0.21 |
钍系 | 0.185 | ||
体内钾40等 | 0.17 | 0.4 | 0.28 |
其它 | 0.315 | ||
共计 | 3.13 | 1.5 | 3.1 |
由于中国每年采煤烧煤近40亿吨,加上露天开采表层剥离等,对大气中氡增量的贡献显然不会小。因此,“核雾霾”说还是有一些正确成分,那就是,烧煤能够增加环境中的放射性辐射水平。
[1] "核雾染"不可信,潘自强,如http://www.cepnews.com.cn/news/500405
[2] 雾霾是由煤中的铀造成的吗?代世峰等,http://blog.sciencenet.cn/blog-1245385-946712.html
[3] Dose Level Analysis of OccupationalExposure in China, Zhang Liangan等,http://www.iaea.org/inis/collection/NCLCollectionStore/_Public/43/003/43003917.pdf
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