放射性核素循環(huán)
一、概述
放射性污染問題早為人們所關(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)射線的稱為放射性核素（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。天然的輻射源來自宇宙射線、土壤水域和礦床中的射線。人工的輻射源主要是醫(yī)用射線源、核武器試驗(yàn)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)過裂變或聚變，僅在幾秒鐘之內(nèi)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，通過核試驗(yàn)或核作用物都進(jìn)入大氣層。然后，通過降水、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(nèi)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，遺留下來的很快分解，殘存劑量多在檢測(cè)水平以下。
陸地生態(tài)系統(tǒng)放射性核素主要來自大氣顆粒的沉降以及液體和固體的廢棄物。生態(tài)系統(tǒng)中的植物通過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。從植物開始，放射性核素通過食物鏈在生態(tài)系統(tǒng)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(wěn)定性元素鈣的化學(xué)性質(zhì)類似，與鈣一起參與骨組織的生長代謝。90Sr和137Cs雖然在化學(xué)性質(zhì)上分別與穩(wěn)定性元素鈣和鉀類似。在體內(nèi)也積累在同一部分，但它們很容易通過牧食動(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養(yǎng)物質(zhì)的地區(qū)、北極凍原地區(qū)由于過去戰(zhàn)爭的原因，已有相當(dāng)數(shù)量的放射性塵埃了。該地區(qū)的主要植物——苔蘚類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從苔蘚植物開始，在食物鏈中轉(zhuǎn)移。從白腰馴鹿（Rangifer caribu）和馴鹿到野生食肉動(dòng)物，然后再轉(zhuǎn)至人類。因?yàn)椋籽Z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(dāng)?shù)厝说闹饕澄镔Y源。對(duì)于北方阿拉斯加土著人，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，愛斯基摩人春季體內(nèi)137Cs的含量經(jīng)常會(huì)提高50%；而當(dāng)夏季新鮮魚類食物增加時(shí)，又隨之下降。
各種放射性核素在環(huán)境中經(jīng)過食物鏈轉(zhuǎn)移進(jìn)入人體，其進(jìn)入人體的速度和對(duì)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(nèi)的代謝情況及人們的飲食習(xí)慣等。
放射性核素進(jìn)入人體后，其放射線對(duì)機(jī)體產(chǎn)生持續(xù)照射，直到入射性核素蛻變成穩(wěn)定性核素或全部被排出體外為止。就多數(shù)放射性核素而言，它們?cè)跈C(jī)體內(nèi)的分布是不均勻的。因此，常可觀察到一定劑量下某些器官的局部效應(yīng)。
放射性核素對(duì)水域生態(tài)系統(tǒng)的污染大都是來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)物和魚類所吞食。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；某些魚類能富集55Fe。在食物鏈中，放射性核素濃度一般隨營養(yǎng)階層增高而增加。
三、令人關(guān)注的安全問題
從事放射性工作或長期接受小劑量電離輻射是否對(duì)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)問題。
我國對(duì)天然放射性高本底地區(qū)調(diào)查表明，居民中未出現(xiàn)突變性疾病增加的現(xiàn)象。我國從20世紀(jì)70年代開始對(duì)廣東省陽江天然放射高本底地區(qū)調(diào)查，到1987年為止，還沒有發(fā)現(xiàn)長期接受小劑量電離輻射會(huì)影響人體健康的情況。調(diào)查發(fā)現(xiàn)這個(gè)本底地區(qū)平均年照射量率為3.3*10-2gy，為一般本底地區(qū)（一般本底地區(qū)平均為1.14*10-2gy）的3倍。經(jīng)調(diào)查累計(jì)觀察了該地區(qū)和對(duì)照地區(qū)近200萬人·年（1人觀察一年為“1人·年”），惡性腫瘤死亡率不高于對(duì)照區(qū)和全國平均水平，同時(shí)調(diào)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，也無顯著差異。
應(yīng)當(dāng)如何對(duì)待發(fā)展核能問題，這是當(dāng)今關(guān)注的問題。
能源問題是世界性的問題。目前我國除了努力開發(fā)利用石油、天然氣和水力資源外，還必須重視研究、開發(fā)與利用核能。
1954年，前蘇聯(lián)建成了世界上第一座核電站，人類開發(fā)利用原子動(dòng)力的夢(mèng)想終于成了現(xiàn)實(shí)。隨著核電站的發(fā)展，人們對(duì)核電站安全的擔(dān)心不是沒有根據(jù)的。1979年3月美國三哩島核電站二號(hào)堆發(fā)生了一次嚴(yán)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(shè)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(jì)上造成10.5~18.6億美元的損失，并沒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(nèi)的居民被迫撤離，歐洲不少國家也受到輕微的核污染，引起了強(qiáng)烈的國際反響。據(jù)報(bào)道，有31人死亡，203人受傷，135000人被疏散。事故后果尚在進(jìn)一步觀測(cè)中。應(yīng)該說，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(dāng)前世界正在運(yùn)行的核電站已達(dá)381座。據(jù)國際原子能機(jī)構(gòu)報(bào)道，在1985年，全世界電力的六分之一是由核反應(yīng)堆提供的。在不少國家和地區(qū)，核電已經(jīng)居電力生產(chǎn)的主要地位；法國電力的2/3來自核電，比利時(shí)為57.8%，我國臺(tái)灣省為59%。因此，從長遠(yuǎn)看，世界經(jīng)濟(jì)的未來，開發(fā)利用核能是增加能源的一個(gè)途徑。
美國一項(xiàng)耗資幾百萬美元，花了三年時(shí)間于1975年發(fā)表的《反應(yīng)堆安全研究》一文中有這樣的結(jié)論：在美國建100座壓水堆和沸水堆核電站，對(duì)美國人每年造成的個(gè)人死亡風(fēng)險(xiǎn)只有汽車事故的十萬分之一，飛機(jī)事故的三千分之一。因此可以說，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(jì)劃地建設(shè)核電站是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，我們要不失時(shí)機(jī)地把核能事業(yè)健康地發(fā)展起來。
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——摘自科學(xué)出版社·蔡曉明編著·《生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)》·第二篇 生態(tài)系統(tǒng)功能·第九章 第五節(jié)
