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辐射的类型及其对人类的不利生物影响

辐射类型 紫外线辐射 放射性
发布:2020-09-17 16:25:31    

辐射的非电离类型是微波,无线电波和手机辐射。这些能量非常低,只有在强度提高时才会受伤,并且像手机这样的东西是完全安全的。了解所有辐射的实际强度,以避免高能辐射的不利影响。

UVA,UVB和UVC紫外线的强度不同,可能会伤害人的皮肤,导致灼伤,癌症或皱纹。图片:西伯利亚艺术/快门)

不同类型的紫外线辐射的影响

紫外线(通常称为UV辐射)具有足够高的能量,足以破坏原子键。有UVA和UVB作为UV类型。还有UVC,但是该辐射不会使其穿过地球的臭氧层。UVA,UVB和UVC是人类看不见的不同颜色的光。

UVA可以更深入地渗透到皮肤并引起晒黑,而UVB则可导致灼伤。但是,它们都可引起皮肤癌,UVB可能性更大。它们还会引起皱纹,最好的办法是使用带有SPF因子的防晒霜。与SPF因子相关的数字表明其在阻止紫外线方面的有效性。标明SPF 15意味着在阳光下停留15次才能获得与不戴防晒霜相同的曝光量。SPF 50意味着在阳光下停留时间是其50倍。需要多少取决于皮肤的白皙程度,人在哪里,在阳光下呆多长时间。

不断变化的放射性核

尽管不同类型的辐射很重要,但要记住,辐射量会随时间而变化。例如,假设有100个放射性核。原子核在开始时并没有真正的放射性,而只是坐在那里,什么也不做。放射性的实际行为是当他们射出一个粒子,然后原子核将其身份更改为另一个原子核的那一刻。

每个核都有一定的概率在特定的时间内衰减。有的有,有的没有。这是一个完全随机的过程。等待足够长的时间,有一段时间它们的一半将被衰减,留下50个未衰减的原子核。半核衰变所需的时间称为半衰期,而发生这种衰变所需的时间取决于物质。有些元素会衰减几分之一秒,而另一些元素可能需要几分钟,几天,几周,几个月,几年甚至更长的时间。

核在开始时并不活跃,但是一旦发射粒子将其身份更改为另一个核便变得活跃。(图片:Inductiveload /公共领域)

减少放射性的数字

经过一个半衰期后,仍有50个尚未衰变的核。等待另一半衰期,其余的一半衰变了,其余的25没有衰变。等待另一个半衰期,剩下12或13。底线是每个半衰期剩下的数量减少一半。

综上所述,在前半衰期中,有50个核衰变,而在后半衰期中,只有25个核衰变。这意味着在前半衰期有更多的放射性。因此,对遇到放射性的最佳响应是将其屏蔽足够长的时间,以使其衰减掉。经过5个半衰期后,放射性约为2%,这就是开始时的放射性。

碘131和铯137

在放射性情况下,存在一些令人担忧的物质。一种是碘131,另一种是铯137。碘131的半衰期约为8天。因此,等待近一个月,危险将完全过去。相反,铯137的半衰期为30年,这意味着要等待180年才能衰变。

衰变期

如果存在相同量的放射性碘和铯,则意味着它们都将具有相同数量的要衰变的核。以100个原子核为例,50个碘原子核仅需8天即可腐烂,而铯需要30年才能腐烂。由于放射性只是衰变的行为,这意味着碘会更加危险,因为衰变发生的时间更短。在放射性物质含量相同的情况下,半衰期短的物质在较短的时间内会有更多的衰变,这将更加危险。如果放射性物质的含量差异很大,那将改变情况。但是半衰期是重要的参数。半衰期短通常意味着更危险,但更容易等待。

不同的辐射能量

不同类型的辐射的能量都有其生物学影响。如果有人将自己限制在一定量的辐射范围内,那么并非所有元素都会发出相同的能量。例如,在伽马射线中,铊208发射具有260万电子伏特能量的伽马射线。相比之下,铀235发出的伽马射线的电子伏特为20万。因此,铊伽马射线的能量是铀的13倍。

辐射能造成生物威胁。在一定辐射量的限制下,并非所有元素都会发射相同的能量。(图片:NASA(原始); Mysid提供的SVG。/公共领域)

要计算在一定时间内收到的辐射剂量,重要的是要知道放射性物质的块有多大,因为更大的块有更多的原子要衰变。了解元素的半衰期也很重要,因为如果只有几分钟,则每秒衰变要比半衰期为5,000年多。最后,重要的是要知道能量是什么,它在哪里沉积以及它是什么类型,其中α粒子停留在表面并且中子深深地渗透。

辐射的单位:Gray和Rad

当知道评判辐射的能量时,重要的是要知道单位。对于吸收的能量,通常使用两个单位。Gray等于每公斤1焦耳的吸收能量,是合适的公制单位。有一个较旧的单位,称为rad,它是“辐射吸收剂量”的缩写。1 rad = 0.01grays,或者1gray = 100 rads。Rad是常用的,但强烈建议不要使用。

不同的辐射生物损伤程度

当涉及到生物损害时,并非所有类型的辐射都相同。有些会造成很大的损害,并对人们的健康造成危险。Beta和γ辐射比α辐射危险性小。Alpha颗粒被皮肤阻止,但是如果有人呼吸放射性α发射源,这些颗粒会撞击其肺部内表面并将所有能量集中在一个点上。γ和β的穿透力更强,将能量损失分散到更多的细胞上,因此,没有任何一个细胞像α粒子那样受到如此强烈的打击。中子在相对良性的伽玛和β和破坏性更强的α之间造成中等程度的破坏。

辐射破坏能力

中子撞击原子核,而其他中子则在原子电子占据的区域中失去能量。每种类型的辐射都有不同的生物影响,这意味着某些不同的单位会考虑每种类型的辐射的相对破坏能力。例如,如果将相对损害称为Q,则对于品质因数,可以将rad或灰度数乘以Q以得出有效的生物学影响。但是不同类型的辐射会造成不同程度的损害。例如,将塑料片放在某人的手上,他们会出汗。另一方面,将同样的塑料放在他们的脸上,他们会遇到真正的麻烦。它表明,有时抽象中听起来相同的动作可能会对生物学产生非常不同的影响,辐射就是其中之一。

Rem和Sieverts的单位

对应于rads的辐射剂量单位是rem,伦琴等人的缩写。对应于Gray的单位是西弗特,其中100rem=1西弗特。一西弗的辐射剂量会使人生病,甚至可能致命。相反,一年中遇到的辐射量要小得多。因此,生物学相关辐射剂量的最方便单位是毫西弗或西弗的千分之一。

有关辐射类型及其对人类的不利生物影响的常见问题

问:紫外线有哪些不同类型?

紫外线(通常称为UV辐射)具有足够高的能量,足以破坏原子键。UVA,UVB和UVC是不同类型的紫外线。UVA,UVB和UVC是人类看不见的不同颜色的光。

问:哪种有害UVA或UVB?

UVA可以更深入地渗透到皮肤并引起晒黑,而UVB则可导致灼伤。但是,它们都可引起皮肤癌,尽管UVB更是如此。

问:铯137为什么如此危险?

铯137危险,因为它的半衰期为30年,这意味着要等待180年才能衰变。

问:碘131的半衰期是多少?

碘131的半衰期约为八天。因此,等待近一个月,危险将完全过去。

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