放射性到底有多可怕？
如果老布恩迪亚（《百年孤独》家族第一代）知道放射性，他也许会说：“放射性能让你感受上帝的威力”。在现实中，这句话或许反映了很多人的心理：放射性物质的辐射很可怕。其实，放射性无所不在，我们每时每刻都在接受放射性辐射（本文中简称“辐射”），我们每个人从出生起就是一个放射源，人体在生命结束后还具有放射性。这种与我们同在的辐射叫作“本底辐射” 或“放射性本底”(background radiation)，本文旨在帮助您估算和理解（生活在美国）个人的本底辐射剂量。在此之前，先来简单地看看何为“本底辐射”。“本底辐射”分“天然本底”和“人为本底”。
“天然本底辐射”主要来源于太空、陆地和人体。太空辐射包括伽玛射线、高能质子和宇宙射线，绝大多数或被大气折射、或被地球磁场反射，辐射到人体的只有一小部分。然而，这却是高空飞行空乘人员所接受的主要职业辐射，所以，对空乘人员和频飞乘客来说，由于职业和人为活动造成的辐射不能算是“天然本底”。陆地辐射来自铀、钍衰变系列中的核素，其中包括镭和氡。这些放射性核素释放alpha、beta 粒子和伽玛射线。除了氡是气态，其它核素可以溶解在地下水里、吸附在土壤和岩石中。空气中氡的衰变产物则随着尘埃漂浮、沉降。食物和水中的辐射主要来自放射性钾和碳同位素：钾-40和碳-14（均为beta衰变），这也是人体放射性的主要来源。
“人为本底辐射”包括放射医学诊断和治疗，还有消费品包括如烟叶、建筑和筑路材料、煤和天然气、烟雾探测器、荧光灯启动器、夜光手表、含钍的灯笼罩、某些陶瓷（如瓷牙寇）和用于眼镜的眼科玻璃等。“人为本底”也包括职业导致的辐射：放射医疗工作人员、空乘人员、核电厂和核燃料循环各个环节的工作人员、政府和大学研究机构、国防设施的工作人员。非空乘人员但却因为频繁高空飞行所受到的太空辐射也是“人为本底”的一部分。美国人平均本底辐射照射来源及分布如图1所示。
图1：美国平均本底放射性辐射来源及分布 【1】。
放射性辐射强度很低时对人体无害。随着强度的增加，还有照射（接受辐射）时间的延长，辐射对人体的伤害开始于高能粒子对细胞直接或间接的电离作用，由此产生自由基和化学变化，进而损害DNA。没有被修复或含有修复错误的DNA则会造成细胞的死亡和变异，因而导致死亡（高强度、长时间照射）、癌症或通过遗传对下一代产生影响。伤害程度因辐射类型、核素、照射途径而异。辐射类型因粒子能量而异，如图2所示，不同粒子的能量和穿透能力不同。不同的核素在人体不同的器官内沉积，因而影响也各异，例如，碘同位素喜好甲状腺，而钋同位素则看重肝脏。照射途径分外部照射、食入或吸入；食入途径分饮水、食入动、植物制品，以及放射性核素进入这些载体的途径。例如，由重核素放射的alpha粒子不会通过外部辐射穿透皮肤，但是食入或吸入体内，其作用却不可与外部辐射等量齐观。
图2：放射性粒子能量与穿透物质能力【2】。
如何衡量放射性辐射对人体的伤害？简而言之，我们使用“个人每年辐射剂量”（简称“剂量”），美国使用的单位是
- “rem/年”或“mrem/年” （1 rem = 1000 mrem）；
- “rem” 中文发音“雷姆”；“mrem” 中文发音“毫雷姆”。
国际标准单位是：
- “Sv/年”或“mSv/年” （1 Sv = 1000 mSv）；
- “Sv” 中文发音“希弗”，“mSv” 中文发音“毫希弗”。
二者的转换是：1 Sv = 100 rem；或1 mSv = 100 mrem 。
现在，您距定量了解放射性辐射剂量又近了一步。在估算您每年接受的平均本底辐射剂量之前，首先应该明确，辐射剂量很低时，对人体无害。第二，在低剂量范围内，辐射对人体的伤害是概率性的，如致癌风险，而且风险随剂量而增加。第三，当剂量很高时，辐射对人体的损害是确定性的，而且伤害程度随剂量而增加。
接下来，您可以通过美国核安全管理局（NRC）提供的网站估算您每年接受的平均本底辐射剂量，这个网站计算包括所有本底辐射源的个人全身剂量，并使用全美平均氡气剂量，即200 mrem：
http://www.nrc.gov/about-nrc/radiation/around-us/calculator.html
以笔者为例，我居住地的陆地辐射为46 mrem，过去的一年里，我飞行了5万英里（50 mrem），仅作了一次mammogram，0.5次（2年1次）口腔X光，因而选择“Nuclear medical procedure”（ 14 mrem） 。由此估算，我的平均剂量为379 mrem/年，其中天然本底辐射（包括氡气、陆地、人体、太空）占83％，人为（包括飞行、放射医疗检查等）占17％。主要放射源比例如图3所示：
图3：笔者本底辐射估算剂量的辐射源分布。
下一步，我们将估算的剂量与美国人平均本底辐射剂量进行比较。根据美国核安全管理局，美国人平均每年接受的剂量是620 mrem， 其中310 mrem来自“天然本底”，310 mrem来自“人为本底”［3］。应该指出，多年前美国平均本底辐射总剂量约为360mrem/年，其中放射医疗只占15%，而现在的放射医疗占48%（图1），这说明放射医疗技术发展迅速并被广泛使用。与美国平均剂量相比，笔者的剂量，379 mrem/年，大约是全美平均的0.6 倍；笔者的天然本底辐射剂量为 0.83x379 = 315 mrem/年，也与全美平均值（310 mrem/年）相当。
也许您觉得我应该感到庆幸，但是，请不要忘记，以上估算网站使用的氡气剂量是全美平均值，而每个地区的氡气浓度是不同的。此外，每个人接受的放射医疗检查和医药剂量也不同。为了检验我的估算值是否合理，我们先到以下网站找出更为精确的放射医疗的剂量：
http://www.doseinfo-radar.com/RADARDoseRiskCalc.html
在这个网站，我在Radiographic Procedures第一个窗口点了口腔X光（bitewing dental film）并输入2.0（1次检查需要4.0张，2年检查1次），在第二个窗口点了mammogram并输入1.0 ，然后点击OK，得到结果是13.8 mrem。这说明我在NRC网站选择“Nuclear medical procedure”的 14 mrem 相当准确，不必修正。如果您的总放射医疗剂量高于NRC估算网站包括的所有放射医疗剂量，就应该考虑修正（用上述网站）。
再来看看氡气剂量是否需要修正。美国各地氡气浓度各不相同，图4显示美国室内氡气浓度分布。其中Zone 1: 平均浓度大于4 pCi/L; Zone 2: 平均浓度 2- 4 pCi/L； Zone 3: 平均浓度小于2 pCi/L。EPA标准是4 pCi/L（注： pCi是辐射单位，不是剂量，L是体积“升”）。
图4：EPA氡气地图【4】
由图4可见，我居住的县属于Zone 1。然而，州里具体的数据显示：
- 我居住的城市有17 – 39%地下室氡气浓度超标；
- 我居住的城市有5 – 6%生活区域氡气浓度超标；
- 我工作的城市有15％生活区域氡气浓度超标。
这说明，即使生活在Zone 1，并不意味着您周围的氡气浓度就一定超标。笔者测量了自家地下室氡气浓度，结果是1.9 pCi/L，低于标准。我的办公室在高层而且有窗户，自然也不必担心氡气浓度。这说明使用全美氡气平均剂量，对笔者的情形是合理的，不必修正。如果需要修正，请参考您州政府的数据或文献【6】。尽管我周围的氡气浓度正常，我们这个地区不久前有人因长期生活在氡气浓度超标的地下室而死于氡气辐射引发的肺癌。因此，我们一定不可低估氡气的致癌风险！
如果您还有精力，请您再跟我做一个练习：假设我需要更多的放射医疗，致使我的剂量增加了300 mrem（约等于美国平均放射医学剂量0.48x620=298 mrem），我的总剂量增加到379 + 300 ～ 680 mrem。如何看待这个剂量？请看表1 。表1列出一些美国国家标准和几个国家的最高天然本底辐射剂量。由表中可以看出，我虚拟的680 mrem/年低于生活在印度Kerala Coast的人所接受的天然本底辐射剂量。表1还显示，至少有一部分人类（生活在伊朗Ramsar）能够承受高达25000 mrem/年的剂量。 表1进一步显示，政府的标准都趋于“保守”，例如，任何核设施都要确保附近的公众所接受的、从设施辐射的剂量，低于100 mrem/年。这是因为（1）要为确保公众安全而留有足够的“安全边际”，（2）考虑到人从不同的放射源接受辐射，附加的剂量要越少越好。
诚然，放射医疗增加了辐射剂量，但是如果放射医学诊断或治疗带来的益处高于风险，“冒”这个“险”是值得的，对不对？如果您需要很多剂量的放射医疗，建议您与医生就“利”与“弊”进行深入地探讨，科学决策（有关案例请看【5】）。
表1 标准与参考天然本底辐射剂量
综上所述，本文介绍了如何估算个人每年接受的辐射剂量，是否需要修正、以及如何修正。美国人平均每年接受620 mrem左右的本底放射性辐射，其中“天然本底”和“人为本底”各占50％，“天然本底”的主要贡献者是氡气，“人为本底”主要来源于放射医学。地球上“天然本底辐射”剂量可高达25000 mrem/年。 如果您只接受常规放射性检查，您最该关注的辐射源是氡气。如果您生活、工作室内的氡气浓度不超标，您每年氡气剂量约为200 mrem。 如果您想更精确地计算氡气剂量，可以参考【6】。 如果氡气浓度超标，您应该尽快安装排气系统， 美国各州政府有关部门都有详细的技术指导。如果您需要很多放射性医疗剂量，您应该与医生深入沟通，权衡利弊、科学决策。
希望此篇拙文能解答一些网友对放射性及剂量的疑问，并衷心地感谢您耐心的阅读。
参考资料来源：
【1】http://www.epa.gov/radiation/radiation-sources-and-doses
【2】https://en.wikipedia.org/wiki/Radiation
【3】http://www.nrc.gov/about-nrc/radiation/around-us/sources.html
【6】Ravikumar, P., Somashekar, R. K.（2006）: Estimates of the dose of radon and its progeny inhaled inside buildings， European Journal of Environmental Sciences, Vol. 3, No. 2, pp. 88–95， 2006.