美國環保署計劃重新評估水中氚標準

　　為最輕的元素氫加上兩個額外的中子即變成了放射性的氚（氚，元素氫的一種放射性同位素，又稱超重氫）。在1979年三里島事故發生之前，監管者就已擔心這種核反應堆的有毒副產品會對人類健康產生威脅。此前的1977年，在美國環保署（EPA）成立僅7年的時候，就將針對氚的第一個規則編撰成書。但是在接下來的幾十年中，發生了很多事情，其中不僅僅包含一系列核事故。

　　切爾諾貝利核泄漏釋放了大量的氚，4年前的3月11日，日本福島核電站重大泄漏事故引發的恐懼歷歷在目。與此同時，在美國和世界其他地方都發生著似乎永無休止的老舊核反應堆的泄露事件。

　　這種狀況引起了美國環保署的重視，其在今年宣布計劃，在一系列圍繞核能源的問題中，重點審視氚水（HTO）標準，以及個體暴露在輻射和核廢物中的風險極限。

　　超標報告引起環保署重視

　　美國環保署最近宣布，其在聯邦登記冊中注意到，美國核監管委員會已經接到報告稱，地下水中氚元素含量竟然有的高達320萬pCi/L（Ci是輻射量單位，1pCi是一億分之一Ci），這個值是1977年美國環保署公布標準的160倍。美國核監管委員會在某些核設施所在地域測量的值甚至更高一些。

　　“因為要對這些地點和相關調查樣本的地下水進行排放，環保署認為審慎的做法是重新檢測1977年的假設，當時并未將水途徑作為關注的重要方面。”美國環保署在它的一份文件中稱。

　　這一新的評價很具有挑戰性，然而，氚很難從影像學和人類健康的角度上站住腳。一方面，有證據表明來自氚的風險可以忽略不計，且目前的標準已然具有提前防范的能力；但另一方面，還有一些證據表明氚比原來預想的更有害。

　　寬松的標準等于沒有標準

　　多年觀察研究氚的健康物理學家們說，在上世紀70年代，美國環保署并沒有在設定最初標準的時候依據任何健康調查。相反，美國環保署從來自核武器試驗地表水中的超量放射性核素，來反向計算可接受的水中氚含量。

　　“這不是一個基于健康的標準，它的來源很容易獲得。”橡樹嶺風險分析中心的大衛·柯克說，他已經在橡樹嶺國家實驗室工作了30年，一直在評估氚的健康風險。20000pCi/L的飲用水氚含量標準很容易具有法規的操作性，“任何地方的任何飲用水都達不到這個標準。”

　　根據美國環保署的計算，1977年的這一標準導致的額外輻射劑量少于4毫Rem（Rem是X射線和伽馬射線輻射劑量單位），相當于每年從X光胸透中受到的40微希沃特輻射量（希沃特也是輻射劑量的一種單位，100個Rem等于1個希沃特）。但是這個標準帶出的問題是，氚是否可以飲用？

　　大自然中也有氚輻射

　　美國環保署將不得不把制定新標準所需的復雜而稀缺的氚暴露數據量慎重考慮在內。這種暴露水平的計算不僅包括核電站附近水中的含量水平，還包括那些區域附近飲用水的接觸量，以及自然環境中的輻射水平。

　　在高空中宇宙射線每年會產生400萬Ci的氚輻射量，這些大氣氚通過雨水進入地表水域。雖然不同的核電設施之間排放量不同，但全世界的核電站每年共同產生與大氣氚相同的輻射量。比如說，賓夕法尼亞州的海貍溪核電設施是美國氚水的最大制造者，美國核監管委員會的記錄顯示，生產每一兆瓦的電量都會產生大約1.5Ci氚輻射量。而亞利桑那州帕羅貝爾德核電廠的三個反應堆每年會從翻滾的蒸汽中釋放出超過2000Ci的氚輻射量。

　　但是核電站和宇宙射線都超過了核彈試驗遺留下來的數量級。利用氚觸發器的熱核炸彈也產生大量的大氣氚。每個百萬噸級的核爆試驗，都會大約產生700萬Ci的氚輻射量。1963年氚生產量由于地面試驗的終結達到了歷史上的峰值，炸彈中氚的半衰期為12年，核武器試驗帶來的氚會持續7個半衰期即84年。“地上氫彈爆炸會向大氣瞬間釋放大量物質，可以說是無處不在。”柯克說。

　　實際上，每個人都在喝含氚的水。“人們每天都暴露在少量氚的環境中，因為它已經廣泛地散布在環境和食物鏈中。”美國環保署在一份公開信息中陳述。

　　氫彈爆炸制造的氚最終會完全消失，只剩下核電廠和宇宙射線這兩個主要來源，還有一小部分氚來自照明附屬品以及熒光材料發光標志。但是不管從蒸汽中還是從水中排放，核電廠并沒有做好存儲氚的工作。2005年，伊利諾伊州的一群農民成功起訴了布雷德伍德核能發電廠的氚水泄露事件，他們聲稱自己的水井被污染，此次測量的氚含量比美國環保署設定值還要低。

　　治理氚的技術難度大、花費高

　　2011年2月8日日本福島核電站受到地震和海嘯的沖擊而產生嚴重安全事故，至少40萬立方米的氚水仍然被儲存。一系列成套技術將62種不同的輻射成分分離出去，卻只剩下了氚，主要是從水中分離出去既困難又昂貴。

　　諸如Kurion公司已經幫助過濾掉銫等放射性核素，他們表明有辦法去除氚。“這取決于東京電力公司和日本人民想要如何對待這些氚水。”材料科學家加埃唐·博諾姆說，“作為放射性核素，氚輻射確實會引發公眾的關注。”

　　Kurion公司的處理過程是將放射性核素濃縮在小體積的水中，然后用一種專有的材料捕捉并存儲氚，如果不將其加熱至500攝氏度以上，它并不會釋放出來。博諾姆強調說：“在事故中它也會很穩定。”

　　這個技術能夠在包括美國老舊的核反應堆等產生氚的地方得到應用。這是博諾姆和其他人希望看到的處理氚和其他核廢料的方法，這種方法能夠消除核電站遭受遺棄所帶來的恐懼。但是任何一種處理方式都比簡單地傾倒氚水來得更加昂貴。“如果真的事關科學，最好還是將大多數氚釋放到水流中，因為那是最好的稀釋方式。”

　　問題來了，治理氚是值得的嗎？答案取決于風險指數。

　　電離輻射確實對健康有威脅

　　人類攝入氚的風險在于得癌癥，當氚衰變時，會釋放出低能量的電子，這些電子會逃逸并進入DNA、核糖體或一些其他重要的生物分子中。另外，不像其他輻射物，氚通常是水的一部分，它會隨著水分子游走于身體的各個部分，這樣一來，從理論上可以引起任何部位的癌癥。但這種情況也有助于減少健康風險，因為任何氚水都會在一個月之內排出體外。

　　一些證據顯示，氚能釋放出一種叫做β粒子的輻射物，盡管皮膚能阻礙β粒子，但它仍比一些諸如γ射線的高能輻射物引起的致癌效果更強。理論上講，低能電子能產生更強大的影響，只是由于它沒有走得更遠或者將影響擴散開去的足夠能量。當其在原子尺度的“旅行”結束之時，已經在相對密閉的路徑中釋放完所有能量，而不像高能量粒子那樣沿途釋放。這種現象被稱為“電離密度”，已經被一種類似的輻射粒子——α粒子進行了證明。

　　電離是對人類健康產生危險的輻射源。從本質上說，放射性粒子射入原子或分子后，會激發出一個電子或另外一種粒子，原來的原子和分子變成帶電狀態或電離狀。

　　這些帶電分子在與其他原子或分子作用的時候會引起損傷，包括對DNA、基因和其他細胞機制的損害。時間一長，不穩定的DNA會引起罹患癌癥的高度風險。基于此，科學家認為任何劑量的輻射都會對健康帶來風險。

　　大樣本流行病學研究難以開展

　　電離密度顯示氚暴露可能引起致癌風險。美國職業安全和健康研究所計算了在核試驗地點的退伍軍人獲得的補償額度，大概有20萬人由于可能暴露于電離輻射環境而罹患癌癥。

　　但是，并沒有明確的流行病學研究來評估氚的真正風險性，連動物實驗也很缺乏。日本廣島和長崎的原子彈爆炸幸存者癌癥發病率較少，是因為他們并沒有暴露于氚環境下。“你需要研究大量人群樣本，但是沒有讓人信服的理由來花費巨資研究這件事。”柯克說。

　　使事情變得更加棘手的是，氚的放射性很難被察覺。因為電子氚發散出來并不是穿透性的高能粒子，很難用輻射監測設備來監測。這使得測量氚的輻射劑量很不容易。柯克說：“劑量一直是個問題，我認為明確的流行病學研究是無法做到精確測量劑量的。”

　　事實上，現在美國國家研究理事會正在努力測定居住在核電站附近的居民患癌風險，但不會測量氚泄露帶來的單獨風險。“我們的研究不會將氚泄露作為單獨事件來測量致癌風險，所以這個調研結果不會成為聯系癌癥發生和致死率之間關系的有效信息。”美國國家科學院醫藥研究所從事這項研究的項目主管奧萊納·克斯提在一封電子郵件中如此回應。

　　數據匱乏和無害論可能影響制定新標準

　　數據的缺乏可能會導致美國環保署新規則制定的復雜性。聯邦監管機構可能選擇保持現有的標準（因為此前已經在重新評估過后這樣做過）或者看看其他獨立州是如何進展的，盡管其他地方的情況也被不確定性的陰云籠罩著。

　　一些州如科羅拉多州和加利福尼亞州已經在飲用水中設定了更低的氚含量目標。比如說，美國能源部已經同意凈化其核武器生產設施附近的地表水，將之降到每升500pCi以下。相反，在新澤西州距離奧伊斯特·克里克核電站泄漏事故附近的氚水井監測含量達到了每升450萬pCi，盡管該地點之外并沒有檢測到氚水。

　　在伊利諾伊州的布雷德伍德，氚水已經泄漏并傳播開來，農田附近的地下水中已經達到每升1600pCi的濃度，如果按照一整年來平均，這個只會增加0.3毫rem，這是美國人均年受輻射量的1/1000。相比較而言，一次X光胸透都會帶來4毫rem的輻射劑量。

　　潛在的無害性也提出了一個問題——是否真的需要更嚴格的標準，這是美國環保署需要認真考慮的問題。“我認為目前飲用水中的氚含量很低，不會讓我很憂心。”柯克說，“關于氚的好消息是，即使你吸入或者攝入很多，它也會很快從體內排出去的。只要多喝幾杯啤酒，就搞定了。”