切尔诺贝利核电站事故的剂量估计以及对健康和对环境的影响

切尔诺贝利核电站事故的剂量估计以及对健康和对环境的影响1剂估计量事故对人员的照射有两个主要照射途径，第一是放射性碘吸入后对甲状腺的辐射剂量，第二是放射性铯外照射引起的全身剂量。对全身吸收剂量所造成的晚期效应影响，要比相同的剂量对甲状腺，其危害性要高出大约20倍。人员受到事故的照射分为四类：（1）核电厂的工作人员和参加去污行动的人员；（2）事故后两周内从30公里范围内撤离出来的居民；（3）前苏联的公众，其中包括污染区内的居民；（4）其它国家的公众。参加去污和降解活动的人员大约有80万之多，在众多受照人员中，消防队员和工厂人员在事故的第一天受照最为严重，所受剂量大部分来自燃料碎块和沉降在各种物体表面放射性颗粒的外照射。在事故发生的第一天，大约有13.5万人从半径30公里的区域内撤离出来。在撤离前，这些公众已经受到了放射性烟羽和先期沉降的放射性物质的外照射，另外，还包括从云团中吸入放射性物质的内照射。很显然，碲--132在事故后的第一周起了很重要的作用，一个月后铯--137和铯--134占了主导地位。由于衰变的原因，铯--134随后到比铯--137低得多的水平上，几年后，铯--137就成为唯一对污染有实际意义放射性核素。由吸入和食入放射性核素造成的内照射剂量，情形也大体相似：在事故后的最初几周内，放射性碘是重要的核素，并且通过污染的空气，更重要的是通过消费污染的食物，造成了甲状腺剂量。大约一个月以后，放射性铯再次成为主要因素，几年后，铯--137成为唯一有实际意义的核素。在前苏联，大约有400万人居住在地面污染超过37KBq/m²的地区。在事故早期，为了掌握、管理人员受照剂量，前苏联政府在1986年成立了全苏联盟剂量统计办公室（AUDR），负责记录下例四类人员的医疗和剂量数据：（1）去污人员，（2）从30公里范围内撤离出来的人员，（3）污染区的居民，（4）受照人群中的儿童。在1991年全苏联盟剂量统计办公室（AUDR）登记了659，292人的数据。从1992年开始，白俄罗斯、俄罗斯和乌克兰的国家统计办公室取代了原全苏联盟剂量统计办公室。在前苏联以外的其它国家，重要的核素仍然是放射性碘和放射性铯。这些放射性核素一旦沉降到地面，就会通过食入途径进入人体产生剂量。沉降的放射性铯也是污染地区和其它表面对人员进行长期外照射的一个来源。大多数生活在北半球的人，在不同程度上都受到来自事故的辐射。前苏联以外其它国家铯--137沉降水平范围在忽略不计到50KBq/m²之间。1)应急人员剂量大多数参加去污行动的人员可以分成两类：（1）电站工作人员和消防队员，以及参加急救行动的人员，数量大约有几百人；（2）在电站和周围地区参加去污、石棺建造和其它恢复行动的人员，这类人员在1986--1990间总数达到80万人。1986年4月26日夜间，大约有400人在电站，这些人遭受了多种源的综合效应：（1）来自放射性云团、喷洒在现场的反应堆燃料碎块和沉降在皮肤上放射性微粒的γ外照射和β辐射，（2）吸入放射性微粒的内照射。工人们佩戴的剂量计都过载，因此无法估计所受剂量。但是，从住院治疗的遭受急性放射性综合症的237病员中，可以获得一些照射情况。使用生物剂量学的方法，已估计出这些病员中的140人受到的全身外照射剂量为1--2Gy，55人外照射剂量在2--4Gy之间，21人外照射剂量在4--6Gy，其余21人外照射剂量在6--16Gy。此外，通过对甲状腺的测量，吸入甲状腺的剂量高达约20Sv，其中173人的甲状腺剂量在0--1.2Sv之间，5名工人的甲状腺剂量高于11Sv。第二类应急人员是从场外动员来的大量成年人，他们主要从事去污行动，工作在场内、城镇、林区和农区，目的是使这些地区能够恢复工作和生活。这类人员的数量最多，达到几十万人。起初，前苏联军队投入的力量占这类工作人员的50%，另一半则来自民防组织、公安部门、内政部和其它组织。对于参加应急行动人员所接受的剂量数据很不完整。1986年6月中旬以前，前苏联还没有建立起完整的剂量管理体系，在此之前，人员剂量的估计是来自对地区放射性的测量，应急人员开始遭受辐射剂量的限值是250mSv/年。1987年这个限值降到100mSv/年，1988年又降到50mSv/年。统计数据表明，记录的平均剂量是在逐年降低，1986年是170mSv，1987年是130mSv，1988年是30mSv，到1989年为15mSv。目前很难对这些数据的正当性进行评价。2)30公里内撤离人员剂量事故发生后，前苏联立即在电站附近开展了γ剂量率的测量。大约20小时后，风向开始转变，吹向皮普利亚镇，该镇的γ剂量率显著地增加，随即决定撤离该镇居民。20小时后，1，200辆轿车将49，000名居民撤出皮普利亚，在其后的几天至几周内，又从污染区撤离了80，000人。已经通过问卷的形式，获得了对撤离出来的人员所受剂量评价的有关情况，调查的内容包括这些人居住的地方、房屋类型、稳定碘的消费，以及其它活动情况。a)甲状腺剂量为了了解受照人员甲状腺剂量情况，对撤离的人员进行了甲状腺碘活度的测量。2，000多名前皮普利亚居民的测量，对剂量的再建有了足够的品质保证。一项结合问卷调查的对比分析表明，甲状腺剂量主要是由于吸入碘--131造成的。在各年龄组的个人剂量分布超过了两个数量级，影响个人剂量的主要因素是居住地与反应堆的距离。儿童的甲状腺剂量与从皮普利亚撤离出来的人员剂量基本相同，但后来发现成人的剂量要高一些，这是因为成人从30公里范围撤离出来后消费含有碘--131的食物造成的。b)全身剂量撤离人员的全身剂量主要来自沉降的碲--132、碘--132、铯--137，以及在空气中的短寿命放射性核素。在30公里的区域内设置了80个测量点，每天对γ剂量率进行测量，在皮普利亚镇设置了30个测量点，每小时对空气中的γ剂量率进行测量。通过这些测量，并结合问卷调查，对乌克兰撤离的90，000人的全身剂量做了再建工作。这些人受到的全身剂量范围很广，平均值为15mSv，集体剂量为1，300人·希。从白俄罗斯撤出来的24，000人所受剂量高一些，这是因为主导风向开始是向北的。IAEA会议的结论是，在撤离人员中，大约有10%的人员全身剂量超过50mSv，5%的人员全身剂量超过100mSv。3)生活在污染区内人员的剂量a)甲状腺剂量对生活在污染区内众多人员甲状腺剂量再建是通过对这些人员甲状腺碘活度测量取得的，在乌克兰白、俄罗斯和俄罗斯，分别对15万、数万和6万人进行了测量。个人剂量的很大变化，使得对剂量分布情况的估计很困难，并且当前对剂量的估计仍然受到相当多不确定因素的影响，尤其是在一些地区只对少数人的甲状腺做了活度测量。在白俄罗斯，事故时0--14岁的儿童集体甲状腺剂量大约为170，000人·希；在乌克兰8个严重污染区，该年龄组儿童的集体甲状腺剂量大约为60，000人·希，总人口的集体甲状腺剂量大约为200，000人·希；在俄罗斯，总人口的集体甲状腺剂量大约为100，000人·希。造成甲状腺剂量的来源有两个方面：一是饮用了含有碘--131的牛奶，一是食用了污染的新鲜蔬菜。b)全身剂量全身剂量的主要途径也有两个方面：一是沉降放射性核素的外照射和经食物进入人体内的放射性铯。外照射直接与单位面积的放射性活度有关，并且受到居住地空气中γ剂量率的影响。林业工人和居住在木结构房屋的其它工人所受剂量是最高的。在事故后的第一年，饮用当地生产的牛奶是造成食入铯的主要途径，但后来，蘑菇成了主导因素，这有两个原因：一是牛奶的污染随着时间开始降低，而蘑菇中的污染相对稳定；二是由于三国经济的变化，公众采集比事故后第一年更多的蘑菇。在两种因素中，外照射是主要的，但就个人所受的最高剂量却来自食品消费。4)前苏联以外国家公众的剂量尽管切尔诺贝利事故的放射性物质释放，主要对白俄罗斯、俄罗斯和乌克兰造成了影响，但释放的物质经过大气扩散，在北半球的多数国家都有发现。不过，公众的剂量在许多地方要比前苏联污染地区低得多。在最初几周内，碘--131通过饮用牛奶是产生剂量的主要因素。在欧洲，婴儿的甲状腺剂量范围为1--20mSv，在亚洲为0.1--5mSv，在北美为0.1mSv，成人的甲状腺剂量要低约5倍。此后，铯--134和铯--137就是外照射和内照射的主要来源。在事故后的第一年内，欧洲公众的全身剂量为0.05--0.5mSv，亚洲为0.005--0.1mSv，北美为0.001mSv。小结切尔诺贝利核事故使众多的人受到了额外的剂量：·应急人员--大约有80万人员参加了去污行动。事故后立即行动的工人和在石棺中执行特殊任务的科学家，接受的最大剂量为数戈瑞。应急人员的平均剂量在170mSv（1986年）和15mSv（1989）之间。·撤离公众:事故后撤离了10万多人。撤离的人员遭受了来自放射性碘，尤其是碘--131吸入所引起的内照射，和放射性烟羽经过，以及沉降地面放射性的外照射。3岁以下儿童甲状腺平均剂量为1Sv，成人大约为70mSv。乌克兰境内30公里内撤离的公众，全身外照射剂量变化范围很大，平均值为15mSv。·前苏联境内污染区公众大约有27万人生活在铯--137活度高于555KBq/m²的污染区。在事故最初几周内，主要是由于消费了污染的牛奶，造成了甲状腺剂量。在白俄罗斯戈迈尔（Gomel）地区，儿童受到了很高的甲状腺剂量，基范围是从忽略不计到40Sv，0--7岁的儿童甲状腺平均剂量接近1Sv。在1986年夏季后，由于对食品进行了控制，这些地区的公众照射剂量主要来自沉降的铯--137的外照射。1986--1989年间，全身剂量范围为5--250mSv，平均剂量为40mSv。在没有进行食品控制的地区，如乌克兰的诺伏罗（Rovno）地区，内照射要高于外照射。·前苏联境外的公众:挥发性放射性物质（如碘和铯）扩散到整个北半球，公众接受的剂量要低，各国的数值变化也很大。剂量的大小主要取决于降水情况。2对健康的影响辐射对人员的伤害，主要是射线的能量在人体内与细胞作用，产生电离，从而引发疾病，甚至死亡。在人体细胞中，DNA是很重要的物质。DNA具有自我修复功能，当电离使DNA无法自我修复时，就可能诱发疾病。1)急性健康效应所有急性确定性健康效应发生在工厂人员，或参加灭火和事故后立即投入去污行动的人员当中。事故发生时当即死亡2人：1人死于爆炸，另1人死于冠状动脉血栓。1人在事故发生的清晨死于烧伤，28人在事故前几周死于治疗中心，死亡人数为31人。IAEA的结论是：28人死于急性放射性疾病，其中26人是在事故后前三个月死亡的，在这些人中有50%人的皮肤受到辐照损伤；另外2人在事故现场死于非辐射原因，还有1人死于冠状动脉栓塞。此后，又有14人死亡，但原因不能直接地归因于事故辐射。总数达211，499人受到医学观察，其中237人被立即确诊为患有急性辐射综合症，多数病人在24小时内被医院收治。这些病人根据病情的严重程度、症状和估计的剂量，被分成四类。公众没有接受到如此高的剂量而引发急性放射性病，通过对白俄罗斯11，600人的调查，已经得到证实。在最高受照人群组（6--16Gy），照后15--30分钟内首先出现的反应是呕吐，大面积烧伤和β辐射常使得病情加重。在前两周，白血球和血小板急剧下降，骨髓中的血红细胞遭到高剂量的破坏。尽管采取了特别医疗措施，但几乎所有受到这样高剂量照射的病人（21人中的20人）都死亡。在较低的受照人群中，呕吐出现的稍晚一些，血小板和白血球计数没有下降这么剧烈，没有出现发热和毒血症。β对皮肤的烧伤是主要的因素，并且粘膜破坏很难治愈，但是低于1--2Gy照射组的人员中没有出现早期死亡。2)晚期健康效应有许多报告报道了因切尔诺贝利事故导致了一些疾病的增加。事实上，根据目前的知识水平，事故只增加了甲状腺癌的发病率，同时，也给公众的心理带来了负面影响。对于有些疾病，现在还不能够与电离辐射效应联系起来。为了做进一步地研究，WHO在过去组织了“切尔诺贝利事故健康效应国际计划”（IPHEA）。这个项目主要集中在对白俄罗斯的白血病、甲状腺疾病和口腔健康、出生前受照儿童的智力健康和流行病学统计方面的研究。这个项目在1994年结束了，但目前还在进行涉及到甲状腺疾病、事故恢复工作的工人、剂量再建和指导公众在事故时行动的长期研究计划。预计这些新的项目将帮助人们更清楚地了解未来健康效应的情况。在欧洲，由于事故的影响，估计总的终生癌症发病率要比自然发病率高0.01%，在北半球，癌病发病率增加0.004%。可见，晚期健康效应在前苏联以外的地区并没有很重要的意义。1990年下半年，IAEA组织进行了“国际切尔诺利项目”，主要是对居住在地面铯--137污染超过555KBq/m²水平的农村固定人口进行调查。由于不可能对所有的人进行检查，只在各年龄组选择了一些代表，大约有1，356人受检。检查发现，没有出现归因于辐射的不正常健康情况，但在污染区和控制的村庄，却出现了与非辐射有关的健康失调情况。事故给公众心理带来了负面后果，这个后果又与前苏联在社会、经济和政治上发生的变化搅合在一起。3)甲状腺癌事故发生后，放射性碘造成了众多人员的甲状腺剂量，引起了甲状腺疾病的发生，包括甲状腺癌，尤其对三国的儿童威胁更大。IAEA会议的结论是：到1995年底，0--15岁儿童的甲状腺癌人数为800例，其中有三人因此而死亡。事故后六个月出生的儿童，发病率未见增加。4)心理效应事故发生后，前苏联污染区和受事故影响地区的公众产生了悲伤和焦急的心情，这里面有许多原因，其中包括与撤离和迁避有关的社会和经济的瓦解、限制土地的使用，以及干净食品的短缺。研究表明，精神紧张的症状可能与感到失去对自身环境的控制有联系。尽管如此，首要的和最主要的原因是公众对辐射长期健康效应不确定性的担心，其次是政府方面对国际组织的辐射防护推荐值的错误解释，导致了情况与措施的相互矛盾；公众对中央政府的不信任；利用事故搞经济开发和由此而给政府带来效益；以及对事故不准确的报道。精神紧张可以被认为是对人体功能有不利精神体验的过程，其机制是能通过植物神经系统和内分泌系统产生的生理效应。对任何重大事故而产生的与健康影响有关的精神紧张，除了事故性质外，将取决于许多因素。通过对一些灾害的研究发现，受影响的精神紧张者将产生病症。在确定所引起的病症性质方面，精神紧张的强度和性质要比每个人的个性更为重要。沮丧、冷漠、精神错乱很早就有发现，无所作为和失望可能起着重要的作用。这样的效应在受切尔诺贝利事故影响的人群同样可见。研究已经表明，许多人对未来感到恐惧和盲然。公众对1976年发生在意大利塞维索（Seveso）和1984年发生在印度博帕尔（Bhopal）事故的反应，与切尔诺贝利事故的反应是类似的。这些事故的共同特点是释放了引起急性和长期效应的有毒物质。尽管事故引发的心理影响是十分重要的，但却无法量化。可以预计受切尔诺贝利事故的人们会产生伴随紧张的焦急，这些症状在于事故最重要的后遗症中。小结·31人死于事故阶段或其后不久，并有137人因患急性放射性疾病受到治疗。·广泛的心理效应出现在前苏联受事故影响的地区，表现为焦虑的精神紧张。这种心理效应的严重后果，在公众中产生了冷漠和失望的感觉，并导致了撤离。在世界其它地方，个体效应是很小的。·在十年中，儿童中甲状腺癌有了显著增加，在一定程度上，成人的甲状腺癌也有增加。·在儿童中，甲状腺癌：——呈大的乳突状和具有特别的扩散性，事实上常自我在局部发病和/或转移；——普遍地出现在事故时0--5岁的儿童中，并且生活在遭受碘--131严重污染的地区；——潜伏期明显比预计的要短；——发病人数仍在增加。·到现在没有发现白血病、先天性缺陷、畸型儿或由辐射引发的其它疾病。不可能通过对公众的监测来发现癌症发病率有作何显著时增加。3对环境的影响本节主要介绍对森林和水源的污染情况。1)森林森林是具有很高多样性的生态系统。由于树木具有很强的渗透功能，因此，在林区内的沉降常常要比农业地区高。当森林被污染时，特定的生态途径常常导致了放射性核素的强滞留。有机成分高的森林土壤层的稳定性，增加了放射性核素从土壤到植物的转移，林中的地衣、苔藓和蘑菇也常呈现出放射性核素浓度高的现象。对野生动物的转移，使得一些人食用这样的动物，造成了不可接受的照射。基于这样的事实，斯堪的纳维亚不得不对鹿肉进行控制。而在其它地区，蘑菇受到了放射性铯的严重污染。1990年，俄罗斯的林业工人受到的剂量要比生活在同一地区的其他人高出3倍。此外，与林业有关的工业，如纸浆生产，由于在浆液废渣和粉尘中浓缩了放射性核素，已经表明是有潜在的辐射防护问题。但是，为纸浆生产砍伐树木也许是消除森林污染的一个可行的办法。为了对森林的污染，前苏联采取了不同的办法。有些办法十分有效。这包括限制进入林区和防止森林火灾。在污染的林区中，有一个被称为“红森林”的林区。该林区在靠近事故现场的南部和西部。这是片松树林，树木所受剂量高达100Gy，所有树木全部死亡。有一个面积为375公顷的地区受到严重污染，并在1987年采取了补救措施来降低土地污染和阻止放射性核素通过森林火灾来扩散。林区10--15厘米的表层土壤被铲除，死树也被砍伐。废物被埋藏在壕沟