【据《Disaster Medicine》2012年10月报道】题:核灾难管理(作者Alexander. G等)
2001年发生的9·11事件和世界范围内的核材料扩散事件,包括盗窃和走私,增加了因恐怖分子利用辐射作为武器而造成核灾难发生的可能性。迄今为止有两个威胁使用辐射作为恐怖武器的记录事件,均发生在俄罗斯。1995年,车臣叛乱分子在莫斯科公园埋了一个铯-137“脏弹”,并在将其引爆之前向媒体发出了警报。1998年,在车臣共和国铁路线附近发现了一个装有放射性物质的集装箱,系在一个地雷上。
核灾难可以发生在不同的场景。一种极端的情况将会是恐怖分子使用一万吨低产核武器进行恐怖袭击的威胁。恐怖分子使用核装置或放射性物质进行核袭击,其威胁不是一个如果的问题,而是何时发生的问题。因为媒体对此种袭击的关注增加,很多人已开始意识到其威胁。现在为核袭击或核事故成功地制定计划成为当务之急。来自美国国家癌症研究所的Alexander介绍了核武器杀伤的基本原理和临床前沿研究。
核武器通过爆炸、高温和辐射的直接或间接影响产生生物学效应。前两种影响相当简单,它们造成的损伤机理很容易理解。另一方面,辐射是一种更为复杂的有害动因,通常被医疗专业人员忽视。了解辐射如何与物质发生作用,可以洞察用以检测和衡量辐射的方法,减少生物危害,并对核灾难及其后果进行管理。
一、辐射物理学
核武器爆炸之后,巨大的能量以电离辐射的方式迅速释放。电离辐射被定义为“与物质发生直接或间接相互作用形成离子对的微粒和电磁辐射类型”的辐射。电离辐射可以分成两类:直接电离辐射和间接电离辐射。直接电离辐射是带电粒子(电子、质子、β粒子、α粒子等)有足够动能,通过与原子或分子的约束轨道电子直接碰撞产生电离。间接电离辐射是不带电粒子或光子(中子、X射线、γ射线等)能够释放约束轨道电子,但只是间接地。
与光线类似,X射线和γ射线都是光子或小量化包的纯电磁能,就像光线。然而,它们有高得多的非可见频率。X射线和γ射线只是起源不同。X射线产生于外轨原子壳,而γ射线来自原子核内部。它们都是低线性能量转移辐射;换言之,它们在穿透组织时在辐射轨道上沉淀相对低额能量,并在体内深处沉淀能量。
很多放射性同位素通过发出多种不同类型的微粒而衰减。最常见的粒子辐射形式是α辐射、β辐射和中子辐射。
α粒子是大量的带电氦离子。因为它们在非常短的距离内沉淀其所有能量,因此α粒子被归类为高线性能量转移辐射。因为它们的规模很小,用一张纸或薄衣服就能轻易的将其阻挡。β粒子是非常轻微带电的高速电子微粒,能够穿透至几厘米深。中子辐射不带电粒子,在核爆炸期间,几乎完全从分裂与聚变过程中自行射出。防止辐射照射到人类或将其对人造成的影响减小到最少的重要因素包括:时间原理、距离原理和屏蔽原理。
二、辐射生物学
辐射生物学是描述辐射在生物领域引起的许多变化的研究领域。因为带电粒子(如:电子、质子、β粒子、α粒子和裂变碎片)能够破坏(离子化)化学键,引起化学和生物变化,所以它是直接电离辐射。电磁辐射(如:X射线、γ射线)因其不能自己引起任何化学变化和生物变化,是间接电离辐射。作为替代,它们在其穿过的材料中沉积了动能,产生二次带电粒子(电子),随后能引起化学改变和生物改变。
电离辐射通过两个机制向生物材料转移能量:离子化和激发。辐射能够通过与身体内的水分子间接发生相互作用损害细胞。这导致不稳定、毒性过氧化物分子(自由基)产生,然后损害敏感分子和亚细胞结构。
α辐射被第一毫米内的暴露皮肤充分吸收。它一般不是一种外部辐射危害。α辐射如果被吸入、摄入或储存在开放型外伤中,就会对身体构成严重危害。如果国内储存了能够发出α辐射的放射性材料,所有的放射能将会立即被吸收进材料的每个粒子周围的非常小体积的组织内。α粒子的内部沉积会引起长期的辐射损伤。如果皮肤表面有发出β辐射的放射性材料,接着发生的β辐射会损害皮肤基底层,并引起深度“β”烧伤---损伤类似于表面热损伤。如果β材料包含在身体内部,β辐射能引起相当大的伤害。γ辐射是高能辐射且具有穿透性,因此是一种内部和外部辐射危害。γ射线能够引起全身损伤。中子辐射穿透性极强,也能够导致全身辐射。与γ射线相比,中子能够对组织引起超过20倍的损害。
细胞、组织和器官对一剂量电离辐射的敏感度主要取决于两个因素:细胞分裂速度和细胞的辐射敏感度。细胞在进行有丝分裂期间,当其中的DNA正被分开时,对辐射的敏感度最高。依靠积极干细胞池的组织和器官要比那些由很少有或没有干细胞活性的成熟细胞池组成的组织和器官系统对放射线更敏感。
(贺加贝 报道)