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閒雲潭影日悠悠，物換星移幾度秋
如果老布恩迪亞（《百年孤獨》家族第一代）知道放射性，他也許會說：“放射性能讓你感受上帝的威力”。在現實中，這句話或許反映了很多人的心理：放射性物質的輻射很可怕。其實，放射性無所不在，我們每時每刻都在接受放射性輻射（本文中簡稱“輻射”），我們每個人從出生起就是一個放射源，人體在生命結束後還具有放射性。這種與我們同在的輻射叫作“本底輻射” 或“放射性本底”(background radiation)，本文旨在幫助您估算和理解（生活在美國）個人的本底輻射劑量。在此之前，先來簡單地看看何為“本底輻射”。“本底輻射”分“天然本底”和“人為本底”。
“天然本底輻射”主要來源於太空、陸地和人體。太空輻射包括伽瑪射線、高能質子和宇宙射線，絕大多數或被大氣折射、或被地球磁場反射，輻射到人體的隻有一小部分。然而，這卻是高空飛行空乘人員所接受的主要職業輻射，所以，對空乘人員和頻飛乘客來說，由於職業和人為活動造成的輻射不能算是“天然本底”。陸地輻射來自鈾、釷衰變係列中的核素，其中包括鐳和氡。這些放射性核素釋放alpha、beta 粒子和伽瑪射線。除了氡是氣態，其它核素可以溶解在地下水裏、吸附在土壤和岩石中。空氣中氡的衰變產物則隨著塵埃漂浮、沉降。食物和水中的輻射主要來自放射性鉀和碳同位素：鉀-40和碳-14（均為beta衰變），這也是人體放射性的主要來源。
“人為本底輻射”包括放射醫學診斷和治療，還有消費品包括如煙葉、建築和築路材料、煤和天然氣、煙霧探測器、熒光燈啟動器、夜光手表、含釷的燈籠罩、某些陶瓷（如瓷牙寇）和用於眼鏡的眼科玻璃等。“人為本底”也包括職業導致的輻射：放射醫療工作人員、空乘人員、核電廠和核燃料循環各個環節的工作人員、政府和大學研究機構、國防設施的工作人員。非空乘人員但卻因為頻繁高空飛行所受到的太空輻射也是“人為本底”的一部分。美國人平均本底輻射照射來源及分布如圖1所示。
圖1：美國平均本底放射性輻射來源及分布 【1】。
放射性輻射強度很低時對人體無害。隨著強度的增加，還有照射（接受輻射）時間的延長，輻射對人體的傷害開始於高能粒子對細胞直接或間接的電離作用，由此產生自由基和化學變化，進而損害DNA。沒有被修複或含有修複錯誤的DNA則會造成細胞的死亡和變異，因而導致死亡（高強度、長時間照射）、癌症或通過遺傳對下一代產生影響。傷害程度因輻射類型、核素、照射途徑而異。輻射類型因粒子能量而異，如圖2所示，不同粒子的能量和穿透能力不同。不同的核素在人體不同的器官內沉積，因而影響也各異，例如，碘同位素喜好甲狀腺，而釙同位素則看重肝髒。照射途徑分外部照射、食入或吸入；食入途徑分飲水、食入動、植物製品，以及放射性核素進入這些載體的途徑。例如，由重核素放射的alpha粒子不會通過外部輻射穿透皮膚，但是食入或吸入體內，其作用卻不可與外部輻射等量齊觀。
圖2：放射性粒子能量與穿透物質能力【2】。
如何衡量放射性輻射對人體的傷害？簡而言之，我們使用“個人每年輻射劑量”（簡稱“劑量”），美國使用的單位是
- “rem/年”或“mrem/年” （1 rem = 1000 mrem）；
- “rem” 中文發音“雷姆”；“mrem” 中文發音“毫雷姆”。
國際標準單位是：
- “Sv/年”或“mSv/年” （1 Sv = 1000 mSv）；
- “Sv” 中文發音“希弗”，“mSv” 中文發音“毫希弗”。
二者的轉換是：1 Sv = 100 rem；或1 mSv = 100 mrem 。
現在，您距定量了解放射性輻射劑量又近了一步。在估算您每年接受的平均本底輻射劑量之前，首先應該明確，輻射劑量很低時，對人體無害。第二，在低劑量範圍內，輻射對人體的傷害是概率性的，如致癌風險，而且風險隨劑量而增加。第三，當劑量很高時，輻射對人體的損害是確定性的，而且傷害程度隨劑量而增加。
接下來，您可以通過美國核安全管理局（NRC）提供的網站估算您每年接受的平均本底輻射劑量，這個網站計算包括所有本底輻射源的個人全身劑量，並使用全美平均氡氣劑量，即200 mrem：
http://www.nrc.gov/about-nrc/radiation/around-us/calculator.html
以筆者為例，我居住地的陸地輻射為46 mrem，過去的一年裏，我飛行了5萬英裏（50 mrem），僅作了一次mammogram，0.5次（2年1次）口腔X光，因而選擇“Nuclear medical procedure”（ 14 mrem） 。由此估算，我的平均劑量為379 mrem/年，其中天然本底輻射（包括氡氣、陸地、人體、太空）占83％，人為（包括飛行、放射醫療檢查等）占17％。主要放射源比例如圖3所示：
圖3：筆者本底輻射估算劑量的輻射源分布。
下一步，我們將估算的劑量與美國人平均本底輻射劑量進行比較。根據美國核安全管理局，美國人平均每年接受的劑量是620 mrem， 其中310 mrem來自“天然本底”，310 mrem來自“人為本底”［3］。應該指出，多年前美國平均本底輻射總劑量約為360mrem/年，其中放射醫療隻占15%，而現在的放射醫療占48%（圖1），這說明放射醫療技術發展迅速並被廣泛使用。與美國平均劑量相比，筆者的劑量，379 mrem/年，大約是全美平均的0.6 倍；筆者的天然本底輻射劑量為 0.83x379 = 315 mrem/年，也與全美平均值（310 mrem/年）相當。
也許您覺得我應該感到慶幸，但是，請不要忘記，以上估算網站使用的氡氣劑量是全美平均值，而每個地區的氡氣濃度是不同的。此外，每個人接受的放射醫療檢查和醫藥劑量也不同。為了檢驗我的估算值是否合理，我們先到以下網站找出更為精確的放射醫療的劑量：
http://www.doseinfo-radar.com/RADARDoseRiskCalc.html
在這個網站，我在Radiographic Procedures第一個窗口點了口腔X光（bitewing dental film）並輸入2.0（1次檢查需要4.0張，2年檢查1次），在第二個窗口點了mammogram並輸入1.0 ，然後點擊OK，得到結果是13.8 mrem。這說明我在NRC網站選擇“Nuclear medical procedure”的 14 mrem 相當準確，不必修正。如果您的總放射醫療劑量高於NRC估算網站包括的所有放射醫療劑量，就應該考慮修正（用上述網站）。
再來看看氡氣劑量是否需要修正。美國各地氡氣濃度各不相同，圖4顯示美國室內氡氣濃度分布。其中Zone 1: 平均濃度大於4 pCi/L; Zone 2: 平均濃度 2- 4 pCi/L； Zone 3: 平均濃度小於2 pCi/L。EPA標準是4 pCi/L（注： pCi是輻射單位，不是劑量，L是體積“升”）。
圖4：EPA氡氣地圖【4】
由圖4可見，我居住的縣屬於Zone 1。然而，州裏具體的數據顯示：
- 我居住的城市有17 – 39%地下室氡氣濃度超標；
- 我居住的城市有5 – 6%生活區域氡氣濃度超標；
- 我工作的城市有15％生活區域氡氣濃度超標。
這說明，即使生活在Zone 1，並不意味著您周圍的氡氣濃度就一定超標。筆者測量了自家地下室氡氣濃度，結果是1.9 pCi/L，低於標準。我的辦公室在高層而且有窗戶，自然也不必擔心氡氣濃度。這說明使用全美氡氣平均劑量，對筆者的情形是合理的，不必修正。如果需要修正，請參考您州政府的數據或文獻【6】。盡管我周圍的氡氣濃度正常，我們這個地區不久前有人因長期生活在氡氣濃度超標的地下室而死於氡氣輻射引發的肺癌。因此，我們一定不可低估氡氣的致癌風險！
如果您還有精力，請您再跟我做一個練習：假設我需要更多的放射醫療，致使我的劑量增加了300 mrem（約等於美國平均放射醫學劑量0.48x620=298 mrem），我的總劑量增加到379 + 300 ～ 680 mrem。如何看待這個劑量？請看表1 。表1列出一些美國國家標準和幾個國家的最高天然本底輻射劑量。由表中可以看出，我虛擬的680 mrem/年低於生活在印度Kerala Coast的人所接受的天然本底輻射劑量。表1還顯示，至少有一部分人類（生活在伊朗Ramsar）能夠承受高達25000 mrem/年的劑量。 表1進一步顯示，政府的標準都趨於“保守”，例如，任何核設施都要確保附近的公眾所接受的、從設施輻射的劑量，低於100 mrem/年。這是因為（1）要為確保公眾安全而留有足夠的“安全邊際”，（2）考慮到人從不同的放射源接受輻射，附加的劑量要越少越好。
誠然，放射醫療增加了輻射劑量，但是如果放射醫學診斷或治療帶來的益處高於風險，“冒”這個“險”是值得的，對不對？如果您需要很多劑量的放射醫療，建議您與醫生就“利”與“弊”進行深入地探討，科學決策（有關案例請看【5】）。
表1 標準與參考天然本底輻射劑量
綜上所述，本文介紹了如何估算個人每年接受的輻射劑量，是否需要修正、以及如何修正。美國人平均每年接受620 mrem左右的本底放射性輻射，其中“天然本底”和“人為本底”各占50％，“天然本底”的主要貢獻者是氡氣，“人為本底”主要來源於放射醫學。地球上“天然本底輻射”劑量可高達25000 mrem/年。 如果您隻接受常規放射性檢查，您最該關注的輻射源是氡氣。如果您生活、工作室內的氡氣濃度不超標，您每年氡氣劑量約為200 mrem。 如果您想更精確地計算氡氣劑量，可以參考【6】。 如果氡氣濃度超標，您應該盡快安裝排氣係統， 美國各州政府有關部門都有詳細的技術指導。如果您需要很多放射性醫療劑量，您應該與醫生深入溝通，權衡利弊、科學決策。
希望此篇拙文能解答一些網友對放射性及劑量的疑問，並衷心地感謝您耐心的閱讀。
參考資料來源：
【1】http://www.epa.gov/radiation/radiation-sources-and-doses
【2】https://en.wikipedia.org/wiki/Radiation
【3】http://www.nrc.gov/about-nrc/radiation/around-us/sources.html
【6】Ravikumar, P., Somashekar, R. K.（2006）: Estimates of the dose of radon and its progeny inhaled inside buildings， European Journal of Environmental Sciences, Vol. 3, No. 2, pp. 88–95， 2006.
