第一天然电离辐射源 |
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视频版 在数十亿年到数亿年前 宇宙中发生的超新星爆炸,或中子星碰撞 形成了地球上广泛分布的铀 斗转星移,时至今日 铀依然存在于各类天然的岩石、土壤和水中 不过绝大多数含量极低 不同岩石或水域,铀的含量差异也较大 譬如,家装常用的石材中,花岗岩的铀含量通常相对较高 铀的同位素中 铀-238放射性极其微弱 其半衰期,即半数发生衰变所需的时间 大约在45亿年左右 由于其几乎与地球年龄相当的超长半衰期 铀-238占据了目前自然界中铀的绝大多数(>99.2%) 铀-238会发生级联衰变,形成各种衰变产物 如第五代衰变产物:镭-226 镭-226的半衰期约为1600年,放射性比铀-238强了很多 镭与磷光体混合可以发出绿色、蓝绿色等各种颜色的光 早期由于公众对其危害认知不足 镭曾被广泛用于制作夜光涂料,风靡一时 玛丽·居里因为元素镭和钋的发现,以及镭的分离和研究 在1911年获得了诺贝尔化学奖 镭-226的衰变产物,也就是铀-238的第六代衰变产物 就是本期视频的主角——氡-222 氡-222是一种具有高度放射性的气体,半衰期只有约3.8天 氡会从岩石、土壤、水或建材中释放出来 积聚在相对封闭的空间,如矿井、洞穴或建筑物内 地下室和一楼由于更靠近地下的土壤或岩石 而且氡比空气重得多,它们的氡含量通常相对更高 氡-222会发生α衰变,即通过释放α粒子衰变为其它元素 α粒子由两个质子和两个中子构成,带两个正电荷 其穿透能力很弱,纸张或人体的皮肤外层足以阻挡绝大多数的α粒子 因此,体外的氡通常不会对人体造成直接危害 但是,氡是一种无色无味的气体,不知不觉就会被轻易吸入体内 体内氡释放的α粒子极具危险性 所幸,氡是一种惰性气体,化学性质不活泼 吸入体内的氡,绝大多数会在α衰变发生之前,就被呼出了体外 氡对人体的危害性,主要在于其衰变产物 氡-222的级联衰变产物,如钋-218、铅-214、铋-214、钋−214 不再是气体,而是具有高度放射性的金属或类金属物质 这些放射性物质会吸附于漂浮在空中的尘埃颗粒上 这些被污染的颗粒物一旦被人体吸入 会沉积或扩散到肺部的支气管、细支气管、肺泡等区域 在这些区域,钋-218、钋−214会持续发生α衰变 衰变过程中释放的α粒子也会持续攻击附近的细胞 如分布于呼吸道内表面的上皮细胞 α粒子的直接撞击、电离,或通过自由基介导的间接效应 都可能导致细胞功能受损,诱发复杂的染色体畸变或DNA损伤 尤其是具有增殖和分化潜能的肺上皮干细胞或祖细胞 如分泌细胞、基底细胞等 α粒子在体内穿透距离短,会在局部造成更大的危害 基因突变及患上肺癌的风险也会随之变高 实际上,除α粒子外 氡-222级联衰变的过程中也会释放β粒子、γ光子 不过,体内释放的α粒子是造成辐射损害的主导因素 氡-222前4种主要的衰变产物,钋-218、铅-214、铋-214、钋−214 半衰期都较短,最长的铅-214,半衰期也不到27分钟 直到衰变为铅-210、钋-210,半衰期分别约为22年、138天 体内的铅-210、钋-210,一部分会通过粪便、尿液等排出体外 剩余的可能会沉积在骨骼、肝脏、肾脏、脾脏、大脑等处 残留微弱的电离辐射 铅-210、钋-210最终都会衰变为稳定的铅-206 这也是铀-238衰变链的终点! |
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