作用于人体的电离辐射

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1、天然辐射源天然辐射源宇生放射性核素宇生放射性核素 宇宙射线在大气层，生物圈宇宙射线在大气层，生物圈 和岩石圈中通过不同的核反应产生的和岩石圈中通过不同的核反应产生的放射性核素称为宇生放射核素。放射性核素称为宇生放射核素。 研究天然辐射源的意义：研究天然辐射源的意义： 1 1、核工业、放射性同位素和辐射应用的、核工业、放射性同位素和辐射应用的 发展，发展， 以及其它技术的发展（如磷肥以及其它技术的发展（如磷肥 的广泛应用等）均有可能改变本底辐的广泛应用等）均有可能改变本底辐 射水平，因此有必要确定天然本底辐射水平，因此有必要确定天然本底辐 射水平，以区分天然本底辐射和人工射水平，以区分天然本底辐

2、射和人工 污染，及时发现污染和采取相应的环污染，及时发现污染和采取相应的环 境保护措施。境保护措施。2 2、对制定辐射防护标准有较大参考价值，、对制定辐射防护标准有较大参考价值， 一些国家已经采用天然辐射剂量水平为一些国家已经采用天然辐射剂量水平为参考线，制定辐射防护标准。参考线，制定辐射防护标准。3 3、人类所受放射性辐射剂量主要来源于、人类所受放射性辐射剂量主要来源于本底辐射，本底辐射， 因此研究本底辐射与人群因此研究本底辐射与人群健康之间的关系，健康之间的关系， 对揭示辐射对人类对揭示辐射对人类产生伤害作用的本质有较大意义。产生伤害作用的本质有较大意义。一、宇宙辐射一、宇宙辐射 （一）宇

3、宙辐射的来源（一）宇宙辐射的来源 1、初级宇宙射线、初级宇宙射线 银河宇宙射线银河宇宙射线 能量为能量为1081020eV 太阳粒子辐射太阳粒子辐射 能量多数为能量多数为100eV 少数为少数为109 eV 主要成分：核子主要成分：核子98%，电子，电子2%。 2、次级宇宙射线、次级宇宙射线 入射到地球大气层中的宇宙射线中的高能入射到地球大气层中的宇宙射线中的高能 粒子于大气层中的原子、分子相互作用产生的。粒子于大气层中的原子、分子相互作用产生的。e 很多粒子很多粒子 312e 通过宇宙射线的通过宇宙射线的核簇核簇射射，在，在 几百万分之一秒内产生几百万个新粒几百万分之一秒内产生几百万个新粒子

4、子 ,其主要成分：质子、中子、其主要成分：质子、中子、 介子。介子。2）宇生放射性核素主要成分：）宇生放射性核素主要成分： 3H、7Be、14C、22Na。 1、初级宇宙射线、初级宇宙射线 不能对人体形成直接照射。不能对人体形成直接照射。 2、次级宇宙射线、次级宇宙射线 能够对人体形成照射。能够对人体形成照射。1 ）照射的剂量水平与海拔高度）照射的剂量水平与海拔高度(Z)有关：有关： E(Z)=E1（0）0.21e-1.649z+0.79e0.4528z 式中：式中：E1（0）为海平面出的宇宙射线剂为海平面出的宇宙射线剂 量取量取240 Sv; Z为海拔高度为海拔高度,单位为单位为km。2）次

5、级宇宙射线对人体产生的年有效）次级宇宙射线对人体产生的年有效剂量剂量直接电离成分和光子直接电离成分和光子 280 Sv中子成分中子成分 100 Sv 总计：总计：380 Sv3、宇生放射性核素对人体产生的年有、宇生放射性核素对人体产生的年有效剂量效剂量 3H 0.01 Sv 7Be 0.03 Sv 14C 12 Sv 22Na 0.15 Sv 总计：总计：12.19 Sv 6、宇宙辐射对人体产生的总剂量、宇宙辐射对人体产生的总剂量 宇宙射线宇宙射线 380 Sv 宇生放射性核素宇生放射性核素 12.19 Sv 合计：合计： 392.19 Sv二、陆地辐射二、陆地辐射 1、原生放射性核素定义：原

6、生放射性核素定义： 半衰期与地球年龄相似的许多天半衰期与地球年龄相似的许多天然放射性核素广泛地存在于地球物质然放射性核素广泛地存在于地球物质中，这些放射性核素称为原生放射性中，这些放射性核素称为原生放射性核素。核素。2 2、原生放射性核素的构成：、原生放射性核素的构成： 铀系铀系 238U 具有衰变系的放射性核素具有衰变系的放射性核素 钍系钍系 232Th 锕系锕系 235235U 不具有衰变系的放射性核素不具有衰变系的放射性核素 4040 自发裂变产生的裂变产物（几率低，很少）自发裂变产生的裂变产物（几率低，很少）3 3、原生放射性核素形成的照射机、原生放射性核素形成的照射机理和方式：理和方

7、式： 直接的照射直接的照射 、外照射；外照射； 吸入照射吸入照射 、内照射。内照射。 食入照射食入照射 （一）原生放射性核素产生的外照射（一）原生放射性核素产生的外照射 1、环境中辐射来源：、环境中辐射来源： 原生放射性核素存在于构成地球的地壳之原生放射性核素存在于构成地球的地壳之 中，由于、中，由于、h h、等放射性核素易于生成氧、等放射性核素易于生成氧 化物，它们易于和硅的氧化物共存在一起，所化物，它们易于和硅的氧化物共存在一起，所 以以i i2 2多的地方原生放射性核素也多。另外多的地方原生放射性核素也多。另外 由于土壤是由岩石风化形成的，由于土壤是由岩石风化形成的，土壤中的剂量土壤中的

8、剂量 是由形成土壤是由形成土壤 的岩石种类决定。的岩石种类决定。 2、 岩石的剂量贡献：岩石的剂量贡献： 火成岩中：火成岩中：花岗岩花岗岩、闪绿岩、闪绿岩、 玄武岩和橄榄岩；玄武岩和橄榄岩； 沉积岩中：石灰岩、碳酸岩、沉积岩中：石灰岩、碳酸岩、 砂岩和砂岩和页岩页岩； 花岗岩花岗岩 页岩页岩 碳酸岩。碳酸岩。3 3、室外辐射、室外辐射 室外外照射主要是由厚度约室外外照射主要是由厚度约为为30cm的表层土壤中的的表层土壤中的40、232h和和238所提供表。所提供表。 4、室内辐射、室内辐射 来自建筑材料的外照射来自建筑材料的外照射 建筑材料的屏蔽作用建筑材料的屏蔽作用 5、土壤中原生放射性核素

9、不同活、土壤中原生放射性核素不同活 度浓度产生的外照射剂量率度浓度产生的外照射剂量率 6、室内、外陆地、室内、外陆地 辐射产生的辐射产生的空气吸空气吸 收剂量率收剂量率 室内：室内： 84 nGy84 nGyh h-1-1 波动范围波动范围 2020200200 nGy nGy h h 室外：室外：59 nGy59 nGyh h-1-1 波动范围波动范围 1818 93nGy 93nGy h h 7、室内、外陆地、室内、外陆地 辐射产生的外照射辐射产生的外照射 平均年有效剂量平均年有效剂量 室内室内 ：84 nGy84 nGyh h-1-18760h8760ha a0.80.80.7Sv/Gy

10、0.7Sv/Gy = 410 Sv 室外室外 ：59 nGy59 nGyh h-1-18760h8760ha a0.20.20.7Sv/Gy0.7Sv/Gy =70 Sv 合计：合计： 410 Sv + 70 Sv = 480 Sv (二）原生放射性核素产生的内照射二）原生放射性核素产生的内照射 天然本底的天然本底的内照射就是人体内受到长寿内照射就是人体内受到长寿命天然放射性核素的照射。命天然放射性核素的照射。 对人体内照射影响较大的原生放射性核对人体内照射影响较大的原生放射性核素有素有40以及以及238和和232h两个系列的一些两个系列的一些核素。核素。 放射性核素进入人体的主要途径是：放射

11、性核素进入人体的主要途径是：食入、其次是吸入。食入、其次是吸入。 1、对人体内照射影响较大的原生放射性核素对人体内照射影响较大的原生放射性核素 1）钾）钾-40 是经由食入途径进入人体造成内照射是经由食入途径进入人体造成内照射剂量的最主要的天辐射源。剂量的最主要的天辐射源。 在天然钾中，在天然钾中，4040自然丰度为自然丰度为1.171.17* *1010-4-4，比，比活度虽然很低但它作为机体中大量存在的生物元活度虽然很低但它作为机体中大量存在的生物元素的同位素，半衰期又较长（素的同位素，半衰期又较长（1 12 21.261.26* *10109 9年），成为人类内照射的主要辐射源。年），成

12、为人类内照射的主要辐射源。4040是是、辐射，其中辐射，其中衰变占衰变占89.3389.33。 4040对人体内照射的年吸收剂量：对人体内照射的年吸收剂量： 红骨髓最高，为红骨髓最高，为270270y y； 肺、性腺、骨衬细胞和全身其他肺、性腺、骨衬细胞和全身其他组织为组织为140-180GY140-180GY。2）铀）铀-238系系（分为五个子系）（分为五个子系） 234h、 234a 238 234； 230h； 226a； 218o、 214b、 214i 222a 214o 210i 210b 210o 正常饮食地区人体内：正常饮食地区人体内： 组织中组织中238238比活度为比活度为

13、1- 10mBq 1- 10mBq kgkg； 肾脏为肾脏为10-80 mBq/kg10-80 mBq/kg； 骨中为骨中为100-200mBq100-200mBqkgkg。 假定人体放射性假定人体放射性7070分布在骨，分布在骨，30 30 分布分布在软组织，肾中的水平为其它软组织的在软组织，肾中的水平为其它软组织的1010倍，则倍，则 骨中平均浓度为骨中平均浓度为150mBg150mBgkgkg； 肾中平均浓度为肾中平均浓度为50mBg50mBgkgkg； 它软组织为它软组织为5mBq5mBqkgkg。3）钍）钍-232系系（分为三个子系）（分为三个子系） 232232h h； 22822

14、8c c 228228h h 228228a a 224224a a 216216o o 212212b b 212212i i 212212o o 220220n n 208208b b 钍经由胃肠道吸收率很低，因而钍经由胃肠道吸收率很低，因而h h 由食入进入体内的贡献可以忽略。而主要是由食入进入体内的贡献可以忽略。而主要是通过吸入摄入。通过吸入摄入。 232232h h经由吸入途径年摄入经由吸入途径年摄入量为量为0.010.01q q。 钍是亲骨性核素，在骨骼内长时间存留，钍是亲骨性核素，在骨骼内长时间存留，在骨表面、淋巴结中比活度最高，其次是骨、在骨表面、淋巴结中比活度最高，其次是骨、

15、肺、肾、肝和脾。由于骨的质量比淋巴结大肺、肾、肝和脾。由于骨的质量比淋巴结大得多，体内钍在骨骼中。得多，体内钍在骨骼中。 骨内钍骨内钍232 232 的典型活度为的典型活度为140m140mq q。4）镭）镭-a a 镭是铀、钍的衰变产物，同位素有镭是铀、钍的衰变产物，同位素有2525种种之多，但作为天然源对人体产生有意义的照之多，但作为天然源对人体产生有意义的照射的镭同位素有：射的镭同位素有： 226226a a、228228a a、224224a a。 镭比钍更容易向植物和动物转移，因而镭比钍更容易向植物和动物转移，因而人体中的镭主要是由于食入摄入，在正常地人体中的镭主要是由于食入摄入，在

16、正常地区区 226226a a和和228228a a的食入摄入量大约是的食入摄入量大约是BqBqa a。2、吸入铀、钍系原生核素产生的内照射年吸入铀、钍系原生核素产生的内照射年待积有效剂量待积有效剂量3、食入铀、钍系原生放射性核素产生食入铀、钍系原生放射性核素产生的内照射的内照射 4、食入钾、食入钾-40产生的内照射剂量产生的内照射剂量 天然钾中活度浓度天然钾中活度浓度 剂量转换系数剂量转换系数 40K 2.6 108Bq/kg 3 Sv.a-1/(Bq.kg 1) 钾在人体内的浓度只受体内环境的控制钾在人体内的浓度只受体内环境的控制通常是恒定的，基本不受外界环境影响。通常是恒定的，基本不受外

17、界环境影响。 40K在人体组织产生的年有效剂量在人体组织产生的年有效剂量 儿童儿童 165 Sv 成人成人 185 Sv 平均值：平均值： 170 Sv 5、摄入陆地原生核素产生的加权年、摄入陆地原生核素产生的加权年 平均待积有效剂量平均待积有效剂量 40K以外的原生核素以外的原生核素 140 Sv 40K 170 Sv 合计合计 310 Sv （三）、氡及其子体的内照射三）、氡及其子体的内照射 1、人类对氡子体危害的认识人类对氡子体危害的认识 2、射气、射气 238 U 226 Ra 222 Rn 232 Th 224 Ra 220 Rn 235 U 223 Ra 219 Rn3、氡的特点：

18、、氡的特点： 无色无味溶于水，在水中的无色无味溶于水，在水中的溶解度随温度变。溶解度随温度变。 a0.1057+0.405exp(-0.0502t) 式中：式中：t t为温度，单位为度。为温度，单位为度。4 4、氡的半衰期及卫生学意义、氡的半衰期及卫生学意义 222 Rn 半衰期半衰期3.82d 有卫生学意义有卫生学意义 220 Rn 半衰期半衰期55.6s 有卫生学意义有卫生学意义 219 Rn 半衰期半衰期3.05s 无卫生学意义无卫生学意义 5、氡的子体、氡的子体 222Rn 218Po 214Pb 214Bi 214Po 3.82d 3.05min 26.8min 19.9min 16

19、4 s 210Pb 210Bi 210Po 206Pb 22d 5d 140d 220Rn 216Po 212Pb 212Bi 212Po 55.6s 0.15s 10.6h 60.6h 0.22s 208Pb 6、短寿命子体定义：短寿命子体定义： 半衰期短于氡半衰期短于氡-222的氡子体称为的氡子体称为短寿命子体。短寿命子体。 一般认为：一般认为： 肺支气管上皮细胞癌变始于基底细胞核。肺支气管上皮细胞癌变始于基底细胞核。 基底细胞在柱状细胞和杯状细胞的根部基底细胞在柱状细胞和杯状细胞的根部下呈梭形，其中央是基底细胞核。当支气管下呈梭形，其中央是基底细胞核。当支气管上皮细胞厚度连同纤毛厚度和被

20、覆盖的黏液上皮细胞厚度连同纤毛厚度和被覆盖的黏液厚度等于厚度等于 粒子射程时，基底细胞核可受到粒子射程时，基底细胞核可受到 粒子的电离辐射作用从而引起癌变。粒子的电离辐射作用从而引起癌变。 8、对人体作用的氡的主要来源、剂量水平、对人体作用的氡的主要来源、剂量水平及影响因素及影响因素 1）来源）来源 室外室外: 土壤、岩石土壤、岩石 室内：土壤、水、建筑材料室内：土壤、水、建筑材料 2）剂量水平）剂量水平 室外：室外：10Bq/m3 室内：室内：40 Bq/m33）影响因素）影响因素 室外：岩石土壤析出率、温度、室外：岩石土壤析出率、温度、 湿度、风湿度、风 室内：建材、楼层、通风室内：建材、

21、楼层、通风9 9、氡及其子体测量用单位和专用量、氡及其子体测量用单位和专用量 1） 测量空气中测量空气中222222RnRn或或220220RnRn的浓度时使用的浓度时使用 的单位为放射性活度浓度，的单位为放射性活度浓度，Bq/mBq/m3 3; ; 2） 测量空气中测量空气中222222RnRn子体或子体或220220RnRn子体的浓子体的浓 度时使用的单位为度时使用的单位为 潜能浓度（潜能浓度（PAEC)PAEC) 工作水平（工作水平（WLWL） 平衡当量氡浓度平衡当量氡浓度(EEC)(EEC) 1) 影响氡对人体产生的年平均有效剂量因素影响氡对人体产生的年平均有效剂量因素l 放射性气溶胶

22、放射性气溶胶粒子颗粒度分布；粒子颗粒度分布；l 未结合态子体未结合态子体 潜能在子体潜能在子体 潜能总和中所占潜能总和中所占 的份额的份额fp;l 呼吸速率；呼吸速率；l 支气管上皮细胞表面黏液向咽喉方向的廓清速支气管上皮细胞表面黏液向咽喉方向的廓清速率和靶细胞的厚度；率和靶细胞的厚度；l 氡及其子体的浓度。氡及其子体的浓度。 2）产生的年平均有效剂量）产生的年平均有效剂量 （1）空气中）空气中 222Rn及其子体及其子体 220Rn及其子体及其子体 支气管支气管 室内室内: 1.0 mSV 0.084 mSV 室外：室外：0.095 mSV 0.007 mSV 血血 液液 室内：室内：0.0

23、48 mSV 0.008 mSV 室外室外: 0.003 mSV 0.002 mSV 合合 计：计： 1.146 mSV 0.101 mSV（2）水中水中222Rn及其子体及其子体 吸入：吸入：0.025 mSV 食入：食入：0.002 mSV 综上所述综上所述 222Rn、 220Rn及其子体产及其子体产生的年平均有效剂量为：生的年平均有效剂量为： 222Rn: 1.147 + 0.002 = 1.15mSV 220Rn: 0.1mSV合计合计: 1.15 + 0.1 = 1.25mSV人类受天然辐射源照射的全世界年平均有效剂量（人类受天然辐射源照射的全世界年平均有效剂量（mSV) 某些工业

24、活动某些工业活动 农用肥料农用肥料 乘飞机乘飞机 燃煤发电站引起的照射燃煤发电站引起的照射 吸烟吸烟 第二第二 节节 人人 工工 辐辐 射射 源源 人工辐射源的构成人工辐射源的构成 公众照射公众照射 实在照射实在照射 医疗照射医疗照射 潜在照射潜在照射 职业照射职业照射 一、实在照射一、实在照射 （一）人工辐射源对公众产生的剂量（一）人工辐射源对公众产生的剂量l 大气层核武器试验落下灰产生的剂量大气层核武器试验落下灰产生的剂量l 核能发电对公众产生的剂量核能发电对公众产生的剂量l 同位素的生产和应用对公众产生的剂量同位素的生产和应用对公众产生的剂量l 医疗照射中医疗照射中X射线诊断对公众产生的

25、剂量射线诊断对公众产生的剂量l 核事故对公众产生的剂量核事故对公众产生的剂量 1) 采矿和水冶对公众产生的剂量采矿和水冶对公众产生的剂量2）浓缩铀和核燃料元件生产对公众产）浓缩铀和核燃料元件生产对公众产生的剂量生的剂量3）发电核反应堆对公众产生的剂量）发电核反应堆对公众产生的剂量4）乏燃料后处理厂对公众产生的剂量）乏燃料后处理厂对公众产生的剂量2、核事故、核事故 1）核电站）核电站 2）医疗事故）医疗事故 3）丢源）丢源 3、公众受人工照射水平、公众受人工照射水平二、潜在照射二、潜在照射 1 1、潜在照射潜在照射（Potential exposure)Potential exposure) 预

26、期不一定受到但可能遭受到的预期不一定受到但可能遭受到的照射，它可能有源的事故或由具有偶照射，它可能有源的事故或由具有偶然性质的事件或实践序列（包括设备然性质的事件或实践序列（包括设备故障和误操作）引起。故障和误操作）引起。2 2、存在潜在照射的领域、存在潜在照射的领域l 核能发电核能发电l 同位素的生产和应用同位素的生产和应用l 医疗照射医疗照射l 核辐照核辐照l 核废物收贮核废物收贮 潜能潜能： 222222RnRn或（或（220220RnRn）的某一子体衰变成）的某一子体衰变成212212PoPo或或210210PoPo过程中所发射出的过程中所发射出的粒子能粒子能量的总和。单位为：量的总和

27、。单位为： MeV MeV 或或 J J。 潜能浓度潜能浓度(PAEC):(PAEC): 单位体积空气中氡的短寿命子体混单位体积空气中氡的短寿命子体混合物发射出的全部潜能之和。单位为：合物发射出的全部潜能之和。单位为：MeV/mMeV/m3 3或或J/mJ/m3 3。工作水平工作水平（WL):WL): 出于辐射防护的目的定义出于辐射防护的目的定义潜能浓度的专用量潜能浓度的专用量为工作水平。为工作水平。 1WL=1.31WL=1.3 108MeV/mMeV/m3 3=2.0810-5J/mJ/m3 3 对工作水平进行时间积分可以得到对工作水平进行时间积分可以得到工作水平小工作水平小 时时（WLh

28、WLh）或或工作水平月工作水平月（WLMWLM）。 工作水平小时单位为工作水平小时单位为 MeVMeVh/mh/m3 3 或或 J Jh/mh/m3 3 1 1个工作水平月等于个工作水平月等于170170个个工作水平小时，即：工作水平小时，即： 1 WLM = 170 WLh1 WLM = 170 WLh。平衡当量氡浓度平衡当量氡浓度： 与空气中非放射性平衡状态氡子体混与空气中非放射性平衡状态氡子体混合物的合物的潜能总和相当的氡及其子体处于潜能总和相当的氡及其子体处于放射性平衡状态时的氡浓度放射性平衡状态时的氡浓度Ccq,Ccq,单位为单位为Bq/mBq/m3 3。 C Ccq cq = F=

29、 FC Cm m 式中：式中： F F 为平衡因子为平衡因子 C Cm m为空气中非放射性平衡状态氡为空气中非放射性平衡状态氡 浓度浓度气溶胶气溶胶： 固态相或液态相与气相之间形成的固态相或液态相与气相之间形成的“溶胶溶胶”体系称为气溶胶。体系称为气溶胶。放射性气溶胶放射性气溶胶： 含放射性物质的固态相或液态相的粒子含放射性物质的固态相或液态相的粒子与气相之间形成的与气相之间形成的“溶胶溶胶”体系称为放射性气体系称为放射性气溶胶。溶胶。 未结合态氡子体未结合态氡子体： 刚生成的刚生成的RaARaA原子是一个能量大约为原子是一个能量大约为100keV100keV的反冲核在它和器物表面或空气的反冲

30、核在它和器物表面或空气中固有的凝聚核结合之前能自由存在一中固有的凝聚核结合之前能自由存在一段时间。在这段时间里段时间。在这段时间里RaARaA以单原子形式以单原子形式存在于空气中，被称为未结合态氡子体。存在于空气中，被称为未结合态氡子体。 未结合态氡子体特点：未结合态氡子体特点： 在空气中具有很强的扩散能力。在空气中具有很强的扩散能力。 天然辐射源定义：天然辐射源定义： 天然存在的各种电离辐射源。天然存在的各种电离辐射源。 天然本地照射定义：天然本地照射定义： 天然辐射源对地球上人类的天然辐射源对地球上人类的照射。照射。 天然本底辐射特点天然本底辐射特点 长时间内人们接受的照射剂量率长时间内人

31、们接受的照射剂量率 相对恒定不变；相对恒定不变； 照射随地区不同有很大的变化，照射随地区不同有很大的变化，甚至部地区也有很大变化。甚至部地区也有很大变化。 涉及世界上全体居民；涉及世界上全体居民；人工辐射源定义：人工辐射源定义： 由人为的活动产生的电离辐由人为的活动产生的电离辐射源。射源。 核簇射：核簇射： 初始的次级宇宙射线粒子中的高能初始的次级宇宙射线粒子中的高能质子、质子、 中子和中子和介子与空气中的原子核介子与空气中的原子核进一步发生反应，形成更次级的粒子，进一步发生反应，形成更次级的粒子，当这个过程连续进行下去时，次级粒子当这个过程连续进行下去时，次级粒子数增加起来，数增加起来， 这个过程叫做核簇射。这个过程叫做核簇射。小小 结结 年根据新资料进年根据新资料进行了重新总结，结果是人类集体剂量的最大来源行了重新总结，结果是人类集体剂量的最大来源仍是天然辐射源，其次是医疗照射，用于诊断和仍是天然辐射源，其次是医疗照射，用于诊断和治疗照射的水平相近，但由于接受放射治疗者多治疗照射的水平相近，但由于接受放射治疗者多为高龄癌症患者，因此二者造成的健康影响不能为高龄癌症患者，因此二者造成的健康影响不能直接相比。大气层核试验在年代之后已经停直接相比。大气层核试验在年代之后已经停止。核电偶然发生事故和职业照射生产的集体剂止。核电偶然发生事故和职业照射生产的集体剂量甚低。量甚低。