【摘要】本文指出世界衛生組織制定的飲用水中氚標準限值，嚴重低估了氚的放射線危害，提出了估算其危害的方法，應基于體內氚含量與飲用水相同，論證飲用水氚標準限值，應從如今世界衛生組織推薦的10000Bq/L，降低到700Bq/L；本文更進一步指出，應當依據輻射防護的無閥原理，將增加的限值濃度降低到2.8Bq/L。由于人們無法采取措施降低氚含量，水環境，尤其是飲用水水源地也應采用該標準，排放標準雖可以降低，也不宜超過280Bq/L。日本定為1500Bq/L，超過本文標準5倍以上，超過法國和美國標準2倍以上。從本文估算飲用水等標準的巨大變化可以看出，日本排放核電廢水產生的污染危害，遠遠超過人們的了解。我們應慎重發展核電。放射性氫是指氫的同位素氚，其原子核比氫同位素多了兩個中子，屬于不穩定同位素，會發生β衰變，放出最大能量為18000電子伏特，平均能量為5700電子伏特電子，自身變成氦原子核，半衰期為12.3年。氚是很多放射性衰變反應的副產物，廣泛存在于地球環境中，自然界水中本底濃度約為6.7貝克勒爾/升[1?]。1個貝克勒爾是指每秒發生一次放射性衰變反應，對氚的衰變來說，同時放射一個平均能量為5700電子伏特的電子，它的能量遠遠低于大多數放射線衰變釋放的高能放射線。氚產生后，部分直接以氣態排放到大氣中，但絕大部分都置換水中氫原子，形成含氚污水，簡稱為氚水，其化學性質和水基本沒有區別，難以與水分離。核電站產生的放射性廢物中，氚被認為是危害較小的污染物，又沒有經濟可行的方法進行處理，加上含氚廢水量巨大，如今都直接排放了。2014年《科學美國人》文章指出，美國環保署自1977年首次制定了氚的排放標準，以放射性活度衡量，設定為2萬皮居里/L（=740Bq/L），當時美國環保署制定該標準依據的是：通過地表水核武器試驗放射性核素提供的輻射暴露，反向計算出水中氚的可接受水平。所以，這個標準并非是基于實際的醫學或者流行病學而制定的健康標準。 更大問題是人們忽視氚的放射性危害，由于氚衰變產生的電子能量較低，平均能量僅為5700電子福特，遠低于大多數放射性核素釋放的射線能量，一般認為，在生物組織中穿透距離不超過0.5毫米，不可能穿過皮膚，因而認為環境中氚對人體產生的危害很小。例如，美國負責氚的放射線健康影響研究項目的美國國家科學院醫學研究所高級項目官員Kocher說，“我認為今天飲用水中的氚含量足夠低，我不會擔心”。“關于氚的好消息是:即使你吸入或攝入了大量的氚，它也會被排出體外。”他補充道:“喝幾杯啤酒就完事了。”對人們健康影響最重要的是飲用水，所以關鍵是飲用水標準，但如今的世界衛生組織標準，基本就是在該假設下制定的。以人均每天飲水2升，水在體內停留最長時間不超過1個月來計算水中氚的劑量當量，不超過標準要求的0.1mBq/L得到[2?]。這里的劑量當量是指單位質量生物體吸收的輻射能量乘以輻射線的品質因子，再乘以其它修正因子得到。通常認為β放射線的品質因子為1，其它修正因子通常大于等于1，也可視為1，從而計算得到（其單位是Sv，1Sv=1J/kg）。世界衛生組織制定的推薦標準為10000Bq/L[2?]。這是日本官方經常提到的數據，是日本為其排放含氚核污水，經過數百倍稀釋后，低于該標準值，從而認為無害的主要理由。問題在于，上述計算飲用水中氚的推薦限制的方法，是有問題的，嚴重低估了氚的危害。由于氚和水分子中氫原子很容易相互交換，取代水分子中氫原子，形成氚水，飲用含氚飲用水，不僅體內水分子被氚水替代，體內各種生物分子中氫，也會按比例被氚替代，形成與氚結合的有機分子。自然界各種穩定同位素核素都是均勻分布的，就是這種道理的體現。富氫水可以減輕氚的放射線毒性，被證實是有效的[3?]，其道理也在于此。它們必然長久駐留在人體內，一直作用于人體細胞和組織，而不是上述計算假設為人體的過客。由于氚核就在機體和細胞內部，作用距離就是0了，必須完全考慮其影響了。按照正常人體重和飲用水水量來計算，平均一個月飲用水量，就超過人體所有水分，相比氚的12.3年半衰期，可以基本忽略衰變影響。人體中的氚含量，就會等于飲用水中氚含量，幾乎沒有差別。因此，當飲水中氚的活度是1 Bq/L，即使將吸收劑量當成劑量當量，忽略5700電子伏特電子的品質因子和其它校正因子影響，有效劑量當量至少為：5700*1.6*10^(-19) *365*86400*1000 mSv/年=2.88*10-5 mSv/年按照每種放射性核素0.1mSv/年限制要求，則飲用水中氚濃度上限是3477Bq/L。這僅是世界衛生組織標準的三分之一。但這沒有考慮氚的放射線品質因子等影響。筆者早在20多年前，就發表多篇文章[4?]，通過理論和實驗數據，論證數萬電子伏特低能輻射離子的輻射影響，包括輻射危害，遠大于兆電子伏特的高能離子，其主要原因是低能輻射離子在生物體內局部釋放的能量密度要遠大于品質因子為10的高能離子。前面提到的《科學美國人》文章則指出，一些證據表明，盡管皮膚可以阻擋β粒子，氚發出β粒子實際上比γ射線等高能輻射更容易致癌。該理論認為，低能電子實際上會產生更大的影響，因為它在一個相對有限的運行軌跡上釋放大部分電離能量，而不是像高能粒子一樣沿著它的很長路徑釋放能量。這就是眾所周知的電離密度，并且已經用類似的被稱為阿爾法粒子的輻射形式顯示出來。如果考慮5700電子伏特電子的品質因子，就需要乘上5倍以上，則飲用水中氚濃度上限就應當低于700Bq/L。
另一方面，人們制定輻射防護標準，更應依據其理論基礎，電離輻射的線性無閾模型[5?]。也就是說，理論上任何劑量的電離輻射均可導致一定的生物學效應，如致癌效應。我們無法說那個劑量水平就是絕對的零風險。在電離輻射防護中，應盡可能遵循可以合理做到的盡量低的輻射程度[6?]（ALARA原則）。簡而言之，增加輻射總是有害的。在這一原則下，包括世界衛生組織等人類組織制定的總輻射劑量當量限制是1.0mSv/年。由于自然本底僅為2.4mSv/年，該標準要求在本底基礎上增加的輻射劑量當量總量不超過42%。這是所有涉及輻射線標準都必須遵守的基本要求。那么各種放射性核素標準是否也應當照此辦理？而不是具體到每種放射性核素，則要求不超過0.1mSv/年。由于自然界和人類應用放射線核素形成的核電等產業，產生的放射性核素種類很多，高達數千種，即使部分接近上限，也很容易超過總劑量當量要求。如今核電產生的大量放射線污染物，只是儲備起來，并沒有得到處理，也沒有找到處理方法，減少其污染，只是等著其自然衰變，對半衰期長達5700年的碳14，以及很多更長的放射線核素來說，人們終其一生都看不到多少減少。 如今大量核電廠運行，不斷向環境中排放大量放射線核素，污染環境，其主要危害之一，就是增加癌癥發病率。西方從1970年代開始大力發展核電，到八十年代后，法國核電占供電比例高達70%， 美國、德國、日本等也高達30%左右，保持至今，積累了大量核廢料，僅美國每年就增加2400噸左右核廢料，同時每年向海洋大量排放放射性氚水。近日，由浙江大學和蘇格蘭愛丁堡大學領導的一個國際科學家團隊研究了204個國家29種癌癥在所有14歲至49歲人群中的發病率，結果發現[7?]，2019年50歲以下人群癌癥發病率比1990年增加了79%。研究者稱，遺傳只是因素之一，飲食習慣、生活習慣等也是促成因素，環境因素的影響程度尚不清楚。然而，在不到30年時間，癌癥發病率增加79%的主要因素，恐怕是環境劇烈變化是最大變量。大量污染物，包括放射線核素，排放到環境中，恐怕是主要因素。2009年5月加拿大安大略邦飲用水咨詢委員會(ODWAC)應環境部長的要求，發布了一份正式報告[1?]，結論是安大略省飲用水氚質量標準應從目前的7，000 Bq/L水平修訂為新的更低的20 Bq/L水平。該濃度是自然本底濃度的3倍，其主要理由是，目前的限值不足以保護人類免受氚暴露的致癌風險。而按照本文提出的上述原則，飲用水氚質量標準應降低到增加的氚放射線活度上限是2.8Bq/L。氚對人體健康危害的研究是比較困難的。這一方面是氚衰變產生的電子能量較低，導致需要比其它放射性核素較高劑量的輻照，才會有比較明顯的生物學效應。另一方面是氚釋放的電子穿透射程低，導致人們難以在健康研究中，定量研究氚放射性的生理毒性。至今為止，并沒有明確的輻射生物學研究來評估氚的真實健康風險，也缺乏動物研究。廣島和長崎原子彈爆炸的日本幸存者的癌癥發病率幾乎不能揭示什么，因為他們不僅僅暴露在氚中，其它核素影響遠超氚。更棘手的是，研究其生物學效應時，氚的放射性很難檢測。因為氚衰變產生的電子不是穿透性或高能粒子，普通輻射監測設備甚至很難探測到。這使得測量氚的輻射劑量變得困難。“劑量測定一直是個問題，” 負責此項研究的美國國家科學院醫學研究所高級項目官員Kocher指出。“我認為明確的流行病學研究很可能是不可能的”。如今每年核電站都排放了大量放射性氚。按照核電站機組實測排放情況，一臺1GW=100萬千瓦機組核廢水排放量約為25TBq/年，排放到大氣中氚的放射性約為其十分之一左右。其它核電站都類似。2022年世界核電裝機總量為400GW，估計直接排放到海水中總量為10PBq/年（1P=10^15）。持續20-30年保持在這樣排放量下，可以估算整個海洋氚的平均放射性活度會穩定在10*12.3/ln2=177.5 PBq。如果核電繼續發展，大氣和海洋中氚的總量和平均濃度還會繼續增加。核電釋放的氚，大都集中在局部，例如，國際原子能機構公布的監測數據表明，法國附近部分海域的海水氚放射性濃度嚴重超標。2011年英吉利海峽中局部海域的海水氚濃度高達8739 Bq/L，超過法國標準10倍以上，而且超標區域也很大，時間也很長。美國《聯邦公報》上的公告指出，一些核設施的地下水中的氚水平高達每升320萬皮居里(=11.84萬貝克勒爾/升) ，超過美國排放標準160倍。都對當地環境造成了明顯的危害。由于它們會在自然界中循環，包括進入飲用水，從而危害更大范圍人群的健康。水中氚是無法采取處理措施減少的，水環境中的氚含量，就等于飲用水的氚含量。從這個角度來看，水環境中的氚標準，尤其是水源地，應與飲用水一致。我們僅僅可以降低排放標準，粗略地看，可以按照稀釋一百倍估算，則含氚核廢水的排放標準應控制在280Bq/L。我們還可以根據其它放射線污染物排放標準，例如銫137，我國規定為0.7Bq/L，按照世界衛生組織提供的銫137和氚換算放射線活度到劑量當量系數，可以得到氚的排放標準應為500Bq/L，與上述推算也是相近的。它和美國及法國制定的740 Bq/L排放標準相差不大。日本將其排放標準定在1500Bq/L,，超過了本文估算標準3-5倍。日本此次排放核污水，不僅僅是排放高含放射線氚廢水，而是被大量其它核廢料中的放射線核素污染的核污水。這是由于福島核事故，炸毀了數個核反應堆，不僅釋放了大量放射線物質，還讓核融毀產生的核廢料暴露于環境中，但日本卻沒有象蘇聯人那樣，采取措施。從而不斷需要使用水冷卻，產生大量核污水。通常核電廠運行中產生了大量核廢料，包括各種放射性核素，放射性總量遠大于氚，它們并沒有被處理，至今為止，也無法處理，僅僅儲存在核電廠。按照當前技術經濟性水平，恐怕將存在幾十萬年，其輻射影響都將一直存在。由于它們不斷釋放高能放射性粒子，即使存放的代價都無比巨大。日本用水清洗暴露在環境中的核廢料，產生大量核污水，如今稍作處理，就通過用海水稀釋方式，從含氚濃度高達620000Bq/L，稀釋到1500Bq/L，直接排海，這是為今后用水清洗核廢料，從而可以向大海排放核污染，解決核廢料問題了。這是美國支持日本此次排放核污水的主要原因，過去西方曾經向大海排放了核電和核武器制造產生的大量核廢料[8?]。后因各國人民的反對，才不得不停止，使得西方各國都積累了大量高放射性核廢料。如今又要重拾過去的邪惡做法，這對人類來說，恐怕是一場災難。這充分顯示，西方不負責任的本性，也顯示發展核電帶來的巨大危險。再說，日本用稀釋法排放污染物，與直接排放，排放到環境中污染物，一點也沒有減少，僅僅降低了局部濃度和危害。如今全球各國早就停止發展核電，美國自1979年三里島核事故后，雖然媒體經常宣傳報道新建核電項目，但是，實際上再也沒有新建核電廠了；2011年福島核事故發生后，日本和西方各國都大力停止正在運行的核電廠，以便早日停止產生十分危險的核廢料。在核廢料沒有良好處理方法情況下，我們應當慎重發展核電。1. Dingwall, S., et al., Human Health and the Biological Effects of Tritium in Drinking Water: Prudent Policy Through Science - Addressing the ODWAC New Recommendation. Dose-Response, 2011. 9(1).2. Burns, D., Guidelines for Drinking-water Quality - 4th Edition. Asian water: Asia's journal of environmental technology, 2011. 27(7).3. Hong Li , Y.Y., Jing Liu , Binghui Lu , Huimin Wan , Luxun Yang , Weidong Wang , Rong Li, Hydrogen-rich water attenuates the radiotoxicity induced by tritium exposure in vitro and in vivo. Journal of radiation research, 2021(No.1): p. 34-45.4. Huang, W. and Z. Yu, A dose-survival model for low energy ion irradiation. International journal of radiation biology, 2007(2): p. 133-139.5. 朱國英，陳紅紅主編；王紅復，鳳志慧，劉海寬，花正東。陳春暉，高林峰，翟江龍副主編, 電離輻射防護基礎與應用. 2016: 上海：上海交通大學出版社. p. 121.6. 陳玉清, 核安全概論. 2020: 北京：國防工業出版社. p. 52.7. Zhao, J., et al., Global trends in incidence, death, burden and risk factors of early-onset cancer from 1990 to 2019. BMJ Oncology, 2023. 2(1): p. e000049.8. Meili, L.Y.a.D., Biology of Marine Pollution（in Chinese, 海洋污染生物學）. 1991: Beijing: Ocean Press 北京：海洋出版社. p. 19-21.
（作者系昆侖策研究院特約研究員；來源：昆侖策網【原創】，作者授權發布，修訂發布；圖片來自網絡，侵刪）
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