辐射是在空间中传播的能量。阳光是一种最常见的辐射形式。它可以传递光和热。我们利用墨镜、遮阳棚、帽子、衣服和防晒霜来减少阳光对我们的影响。如果没有太阳地球上也不会有生命，但是我们逐渐认识到过多阳光也不是一件好事情。事实上阳光也具有一定危险性，所以我们要减少阳光暴晒。阳光由长波段的红外线到短波段的紫外线等一系列波长的辐射组成，紫外线具有一定的危险性。

比紫外线更短波长的是更高能量的辐射，它们被用在医学上。我们在空间中也会受到来自空气、地表和岩石的低剂量辐射。我们把这些种类的辐射统称为电离辐射。电离辐射会对物质，特别是对于活组织造成危害。在较高剂量下电离辐射很危险，所以控制我们的受照射量是很必要的。尽管我们无法感知这种辐射，它是可以探测并测量的，辐射很容易被监测出来。

生物一直在有电离辐射的环境中进化。此外，我们的生命与健康都离不开人工产生的辐射。医疗和牙科上的X射线可以辨别出隐藏的病症。其他种类的电离辐射被用来诊断疾病，一些人用辐射治疗疾病。

本底辐射是在我们环境中自然条件下存在的。不同地区的本底辐射差异很大。生活在花岗岩地区或多矿石地区的人们会比其他人受到更多的地面辐射，而生活在高海拔地区的人们则接受更高剂量的宇宙射线。许多天然本底辐射是由于氡的存在，这是一种从地壳中渗透出来的气体，存在于我们呼吸的空气中。

不稳定的原子

电离辐射来自原子核，其中原子是物质的基本组成部分。每种元素以原子的形式存在，这些原子有不同大小的原子核。大多数原子是稳定的，比如一个碳-12的原子永远保持碳-12的原子，氧-16的原子永远保持氧-16的原子。但是有一些原子会转变或分裂成新的原子。这些原子被称为“不稳定”的或具有放射性的原子。一个不稳定的原子有过多的内能，结果原子核会经历自然变化变成一个更加稳定的形式。这就叫“放射性衰变”。不稳定的同位素叫放射性同位素。一些元素比如铀，就没有稳定同位素。

原子衰变

当放射性同位素发生衰变的时候，它会通过γ射线或快速运动的小粒子等辐射的形式放出过剩的能量。如果放出α或β粒子，就会变成新元素。衰变可以分成γ、β、α衰变。通常情况下原子要经过一步或多步衰变成一个稳定的没有放射性的原子。

另一种核放射性来源是一种形式的放射性同位素转变成另一种形式，在过程中放出γ射线。激发态符号为“m”，放在它的原子序数旁边，比如锝-99m（Tc-99m）衰变成锝-99。伽马射线也经常，伴随着α或β射线一同放出。放射性物质的活度用贝克（Bq）来表示，这个量可以让我们对一些物质的放射性活度进行比较。1贝克是每秒发生一个原子的衰变，每次衰变产生一些电离辐射。

尽管固有的放射性是相同的，一个人受到的放射性剂量是不同的，处理1kg高品位铀矿会比1kg分离铀大很多，因为铀矿包含有许多短寿命放射性产物，而铀有很长的半衰期。

半衰期

半衰期是放射性物质中一般原子发生衰变所需的时间。随着元素的不同，半衰期可以有百万分之一秒，也可以有百万年之久。经过一个半衰期，物质的放射性水平被减半，经过两个半衰期变成四分之一，经过三个半衰期变成八分之一，以此类推。

所有铀原子都会发生轻微衰变，经过很多步衰变成稳定的铅。每一步都有不同的半衰期，并放出特定的辐射。在衰变链中，短寿命的放射性同位素单位质量会放出更多辐射。岩石中和土壤中许多天然放射性活度都来自铀-238衰变链。

电离辐射类型

这里我们只关心来自原子核的电离辐射。电离辐射有两种形式，光和高能粒子。电离辐射撞击物质，会产生离子，这一过程叫电离。在组成生物的分子中，这一变化会在生物学上造成很大影响。

下面是几种电离辐射：

X射线和γ射线：与光类似，代表物质中能量以波的形式传播，就像空间中太阳放出的光和热。X射线和γ射线基本相似，但X射线多是人为产生。但是与光不同，X射线与γ射线有更大的穿透力，能够穿透人体。混凝土、铅和水这类物质被用来屏蔽这类辐射。

α粒子：由两个质子和两个中子组成，以原子核的形式存在。α粒子带正电荷。由于α粒子尺寸相对较大的，它们与物质碰撞很快失去能量。因此α粒子有较小的穿透力，能够被第一层皮肤或纸片挡住。

然而，如果α粒子源通过吸入或吞入放射性灰尘进入人体，α粒子会影响人体细胞。在体内，由于在较短的距离能量就释放光了，α粒子可以比其他任何辐射造成更严重的生物损伤。

β粒子：是多种放射性原子的原子核放出的高速电子。这些粒子比α粒子小很多，能够穿透1-2厘米的水或人类皮肤。它们可以用几毫米铝片阻挡。

宇宙射线：由高能粒子构成，大多数是质子，它们从外太空撞击地球。高纬度的宇宙射线比海平面的宇宙射线要强，这是因为海平面的大气层更密集，能够给予更多的保护。

中子：也是很有穿透力的粒子。在地球上中子大多数来自核反应堆中一些原子的裂变。水和混凝土是反应堆堆芯常用来屏蔽中子辐射的物质。

α、β、γ和X射线不会引起身体的放射性。但是在自然状态下大多数物质本身就包含可测量的放射性。

电离辐射的量度

人类是不能感受辐射或辨别物质是否具有放射性的。然而许多仪器能够可靠又准确地探测和测量放射性。一个人受到的电离辐射的量是根据在人体组织中吸收的能量来衡量的，用格雷来表示。1格雷（Gy）表示在1kg质量物质中沉积1焦耳能量。

不同种类辐射的相同照射量产生的生物效应也有所不同。1Gyα射线比1Gyβ射线有更大的影响。当我们讨论辐射影响的时候，我们用有效剂量表示辐射，单位是西弗特（Sv）。无论是何种辐射，1Sv辐射产生相同的生物效应。较小的有效剂量用毫西弗特或微西弗特表示。我们用最常见的单位毫西弗特（mSv）。

电离辐射的健康风险有哪些？

电离辐射比本底剂量高很多的时候，经过长时间照射，患癌症和白血病的几率增加，这一点在很多年以来广为人知。尽管没有证据直接证明辐射诱导人类基因突变，但是经过植物和动物实验也可以假定电离辐射会造成基因突变，影响未来后代。在很高的水平下，经过几周的射线照射都会增加患病和死亡的几率。

辐射造成的损伤取决于很多因素——剂量、剂量率、辐射类型、受照射身体部位、年龄和健康状况等等。包括人类胎儿在内的胚胎对辐射损伤极其敏感。但是低剂量辐射造成癌症的几率是多大？普遍假设是任何剂量的辐射，无论有多小，都可能对人类健康造成危害。然而没有科学证据证明很短时间内小于50mSv的剂量或一年100mSv（天然本底年剂量的40倍）剂量的照射对人类健康的危害。

辐射量的大量累积会造成癌症，这只会在照射几年甚至20年后观测到。这种时间上的延迟使得很难估计辐射的致癌率，因为任何造成癌症的药剂都可能是致癌因素。在西方国家，四分之一的人死于癌症，吸烟、饮食、基因和强烈光照都是主要的致癌因素。辐射是一种很弱的致癌物，但是过度射线照射也会增加风险。人体对于辐射以及化学和其他致癌物造成的损伤都有防御机制。防御机制可以通过低水平的照射大大增强，也能被很高水平的剂量抑制住。

另一方面，特别针对肿瘤的大剂量辐射被用来杀死癌细胞，这种方法（通常与化学疗法和外科手术一起）通常可以拯救生命。更大剂量射线被用来杀死食物中的有害细菌，为绷带和其他医疗器械杀菌。辐射已经在现代社会成为一种有用的工具。

在每个高科技国家工作的医疗和工业环境中工作的成千上万的人都会受到高于本底的照射。因此他们会戴监测设备在工作的时候，它们的照射量被监测。这些受到职业照射的群组健康记录显示它们比普通人的癌症率更低，在很多情形下比有辐射照射下相同工作的人致癌率更低。

下表显示全身辐照剂量和个人辐照剂量的可能影响：

10,000 mSv 短期的全身剂量会立刻导致疾病，比如呕吐、白血球数目减少，在几周之内就会死亡。2-10Sv的短期剂量会导致严重的辐射疾病，很可能会导致死亡。

1,000 mSv 短期剂量是导致辐射疾病的临界值，但不太可能会致死。高于1000mSv，疾病的严重程度随剂量增加。如果在较长时间之内剂量高于1000mSv，不太可能有健康影响，但是会增加多年后患癌症的风险。

250 mSv 是控制福岛事故工作人员的最大允许短期剂量。

高于100 mSv癌症的可能性随剂量增加。1000mSv剂量照射患癌症的风险值为5%。（如果正常癌症几率是25%，1000mSv剂量会将其增加到30%）。

50 mSv 保守来说是导致成人患癌症的最低剂量。这也是一年的职业照射最高剂量。

20 mSv/yr 五年的平均值20 mSv/yr是放射性人员的上限。放射性工作人员包括核工业工厂、铀矿的矿工以及医院员工。

10 mSv/yr 是澳大利亚铀矿矿工受到的最大实际剂量率。

3-5 mSv/yr是澳大利亚和加拿大铀矿矿工受到的普遍剂量率（本底剂量）。

3 mSv/yr 是北美天然放射源的本底辐射，包括空气中2 mSv/yr的氡。

2.5 mSv/yr是天然源的典型本底辐射，包括空气中氡的0.7 mSv/yr。地球上任何地区的所有人群受到的最小剂量大约是1.5 mSv/yr。

0.3-0.6 mSv/yr是人造源辐射剂量率的范围，人造源大部分是医学用途。

0.05 mSv/yr, 天然本底辐射的很小部分，是核电站防护边界最大辐射的设计目标。实际剂量值更小。

本底辐射

天然本底辐射是大多数人的主要受照射来源。其辐射水平范围是1.5—3.5 mSv/yr但是可以大于50 mSv/yr。

在伊朗、印度和欧洲有些地方的天然本地辐射剂量超过50 mSv甚至高达260 mSv（在伊朗的拉姆撒）。天然本底在寿命期限的剂量达几千mSv。然而没有证据表明在这些高辐射剂量地区出现癌症或其他健康问题。

因为天然长寿命放射性核素的衰变，地球具有放射性。放射性衰变会导致电离辐射的释放。除了来自地球的辐射，我们也受到来自太空的宇宙辐射。此外，我们也受到X射线这样的人工源的照射。我们在高海拔地区活动，比如坐飞机和滑雪时，也会受到更大的宇宙辐射。一个成人在人体组织中平均含有13mg放射性钾-40，因此我们在与别人近距离接触时还会对其他人产生辐射量！这些源的相对剂量水平如下：

放射性保护的国际委员会建议 ，除了本底辐射，下面是限制的辐射值：
普通人： 1 mSv/yr
放射性工作人员： 五年平均值20 mSv/yr

人造射线

电离辐射也可通过医学、商业和工业活动产生。最熟悉的放射性源是医学上的X射线。天然辐射占人群平均剂量的88%，医学辐射占剩下的12%。天然和人造源在种类和影响上没有区别。

辐射防护

由于高水平电离辐射有一定危险性，我们应该完全避开它吗？尽管我们想要这样，但是事实上是不可能的。辐射总是在环境中，在我们体内存在。然而，我们可以降低高水平辐射对我们不必要的照射。

辐射很容易被探测。有许多简单、敏锐的仪器能够探测极小量的辐射。下面有四种方式保护人类免受可辨识辐射源的辐射：

限制时间：对于工作中暴露在除本底辐射以外辐射中的人，通过限制辐射时间可以降低剂量，患病的几率也基本可以消除。

距离：与距离火源越远热度越低是一样的道理，辐射强度随源的距离增加而降低。

屏蔽：铅、混凝土和水能够给予人们很好的保护，使人们免受穿透性辐射，比如γ射线的照射。因此放射性物质多贮存在水下，或在由厚混凝土建造的房间通过远程控制。

限制：放射性物质受到限制，使之与环境隔绝。比如医疗用途的放射性同位素被放置在封闭的设备中，核反应堆在封闭系统中操作，有多重屏蔽。房间中气压也降低，以防任何房间中发生的放射性物质泄露都不跑会出房间。

对辐射的认知

电离辐射已经被深入研究了一个多世纪了。与许多影响人类健康的事物相比，辐射已经被科学地认知。对于电离辐射主要国际承认的权威是联合国原子辐射效应科学委员会（UNSCEAR），它成立于1955年。UNSCEAR的作用是评估和报告电离辐射照射的水平和效应。

公众甚至是医学从业者，对电离辐射的认知水平很低，因此会在主观上产生错误信息，导致恐慌。这是由辐射不可见的性质、对放射性活度的单位混乱认知造成的。然而，辐射很容易被探测，能够精确测量。人们也能通过非科学来源和大众传播对辐射影响有较多了解。

对辐射缺乏认知会对公众健康产生很大影响。在1987年巴西一家废弃医院的旧放疗源被偷，导致4人死亡，20例辐射病和更多的重大污染。在1986年切尔诺贝利核事故导致几例甲状腺癌死亡，大量的社会心理影响导致超过100000人的迁移，而大多数迁移是不必要的。对于公众人员，辐射恐慌比辐射本身更具有灾难性。

在医疗和工业环境中从事高科技工作的有数以万计的人，这些工作的人们受到高于本底水平的辐射。在工作时他们会戴上监控“徽章”，他们的照射量受到严密监控。这些职业照射群组的健康监测显示他们比普通人群有更低的癌症和其他病症死亡率，有些情况下，比从事相似工作的非受照人群死亡率还要低很多。

对于世界人群来说癌症的出现是不一样的，由于地区差异找出低水平职业照射剂量与癌症率之间的关系不太容易。这一问题被研究了很久，但是目前没有实质性证据能够证明癌症在西方国家类似年龄的放射性工作人员之间出现几率更大。