切爾諾貝利核事故：輻射和健康影響研究

1986年4月發生的切爾諾貝利核事故是核電史上最嚴重的輻射照射事故。這次事故已經二十年了，人們對事故後期輻射和健康影響仍然十分關注。2000年UNSCEAR向聯合國大會提交的報告「電離輻射源與效應」中，對事故後15年的當地局部地區輻射和效應做出初步的評價（附件J）。2002年經濟合作與發展組織核能機構（OECD/NEA）發表了「切爾諾貝利：輻射和健康影響的評估」報告，基於切爾諾貝利事故後十幾年至2002年的資料，對事故現場和事故過程，放射性核素的釋放、擴散、沉積和特性，當局的反應，劑量評估，健康影響，農業和環境影響，潛在剩餘輻射危險，經驗教訓等進行系統的分析和評估。這份報告由多位知名專家撰寫，資料翔實，評估客觀，對加強核安全研究和做好核應急準備具有重要參考價值。本文綜合兩個報告的主要內容，就切爾諾貝利核事故及其後期效應研究作一概要介紹。

　　一、事故原因

　　切爾諾貝利核電站位於烏克蘭境內，4號機組原定於1986年4月25日停機，進行例行檢修。當時決定利用停堆的機會來試驗在停堆情況下，減速的渦輪機能否提供足夠的電力支持應急設備和堆芯冷卻水循環泵的運行，直至柴油應急發電機開始供電。不幸的是，在試驗時因沒有與核反應運行安全管理人員進行適當的信息交流和協調，以致試驗的安全預防措施不夠充分；加之人員「安全文化」水平低，致使運行人員進行了一些偏離安全程序的操作，造成了一種潛在的危險事態。同時，由於反應堆設計上存在重大缺陷，造成運行不穩定，當操作失誤時，促進了事故的發生。上述因素造成突發的、無法控制的功率高峰，引起了劇烈的爆炸，幾乎完全摧毀了反應堆。在反應堆內石墨減速棒（總重1700噸）和其他材料發生大火，致使放射性物質廣泛且較長時間釋放到環境中。這次事故是核工業史上最嚴重的核事故，普遍認為該事故是缺乏「安全文化」的產物。

　　二、放射性核素的釋放、擴散、沉積和特性

　　（一）大氣釋放水平

　　1986年蘇聯提供的資料：堆芯惰性氣體100%釋放，發揮性碘、碲和銫釋放，10～20%。釋放劑環境中的核燃料初估為3.0±1.5%(1986)，後修正為3.5±0.5%(1991年)，泄漏核燃料為6噸。總釋放量為1～2×1018Bq，其中137Cs為70×1015Bq，31%沉積在蘇聯境內。

　　至1995年估計，堆內只剩下47%的核燃料。137Cs釋放份額為20～40%，約為85±26×1015Bq。第一波釋放高峰在第1天達0.45×1018Bq，以後幾天有所減少；第二波釋放高峰發生在7～10天間（堆芯高溫），10天以後釋放量減少。

　　（二）擴散和沉積

　　擴散與氣象條件和放射性顆粒大小有關。大顆粒基本沉降在反應堆100公里範圍；小顆粒可擴散至更遠，主要隨降雨沉降。地面高污染區主要集中在蘇聯境內（俄羅斯、烏克蘭、白俄羅斯），也波及至北半球每個國家，越遠污染水平越低，南半球沒有監測到污染。隨著時間的推移，大部分短壽命放射性核素已超過10個物理半衰期，放射影響可以忽略不計，長壽命的137Cs（30年）是污染區的主要核素，污染影響可持續300年。

　　三．劑量評估

　　（一）清理人員

　　1．現場工作和救援人員：包括電站職工、消防隊員和前往救援人員，約數百人（電站工人400人）。這部分人員受到幾種來源的複合照射，初期住院的499人，受照劑量103人<1Gy,41人為1～2Gy，50人為2～4Gy，22人為4～6Gy，其餘21人為6～16Gy。（後來確診為急性放射病者134人）。甲狀腺劑量：173人在0～1.2Gy， 7人超過11Gy，最高達20Gy。

　　2．其他清理人員：輔助清理工作的人員共約60萬人（登記的為40萬人），年齡多位20～40歲，大多數為男性。三國（烏克蘭、俄羅斯和白俄羅斯）登記的平均劑量逐年下降：1986年約為170mSv,1987年為130mSv，1988年為30mSv，1989年為15mSv。

　　（二）30km內撤離人員

　　事故後20小時撤離4.9萬人，以後數天至數周內撤離6.7萬人平均外照射劑量估計為17（0.1～380）mSv。普里皮特鎮，3歲以下幼兒共2400人，甲狀腺平均劑量為1.4Gy；4～11歲兒童共8100人，甲狀腺平均劑量為0.3Gy；小於16歲者38900人，甲狀腺平均劑量為0.07Gy。

　　（三）居住在污染區內的人員

　　將37kBq/m2定為受切爾諾貝利事故影響的區域，約有3%的前蘇聯歐洲部分137Cs的沉降活度大於該值。440萬人居住區137Cs污染範圍為37～185 kBq/m2；58萬人居住區為185～555kBq/m2。大於555 kBq/mw2為嚴格控制區，居民數從1986～1987年的27萬人降至1995年的19萬人，採取措施後，年有效劑量維持在5mSv以下。但實際全身劑量估計為5～250mGy，平均40mGy。0～7歲兒童甲狀腺劑量從可忽略的水平至40Gy，平均值近1Gy（白俄羅斯戈麥爾州）。

　　（四）前蘇聯以外的居民

　　事故後頭幾周內，主要是131I通過牛奶攝入。幼兒甲狀腺劑量：歐洲1～20mGy，亞洲0.1～5mGy，北美約0.1mGy,成人甲狀腺劑量則低5倍。以後主要是134Cs和137Cs照射。事故後頭一年全身劑量：歐洲0.01～0.5mGy，亞洲0.005～0.1mGy，北美洲0.001mGy。個體終身劑量估計比第一年受照劑量大3倍。

　　四．健康影響

　　（一）急性放射病 所有有癥狀的受照人員被安排住院治療和觀察，共499人，237人初診急性放射病（後來確診急性放射病的134人），他們全是電站的工人、消防和早期救援人員，受照劑量範圍為0.7～16Gy，劑量高者近半數合併有燒傷，內污染並不很嚴重。28人在事故後頭3個月內死於急性放射病和嚴重燒傷。早期另有3人分別死於爆炸、心梗、燒傷。

　　受照劑量為6～16Gy的21人，因受照劑量大且合併嚴重燒傷（含?燒傷），雖經對症和骨髓移植（13例）治療，20人死於嚴重放射損傷。受照劑量為4～6Gy的21人中，有7人因放射損傷和燒傷死亡。55人受2～4Gy照射，僅1例死亡。照射劑量在2Gy以下者，無死亡。

　　在1987～1998年間，治療活存的106例急性放射病病人中有11例死亡，其中3例死於冠心病，兩例死於MDS，2例死於肝硬化，1例因肺感染死亡，1例原Ⅱ級放射病人死於急性粒細胞白血病。

　　在56例病人中觀察到放射性皮膚燒傷。在急性放射病活存者中，最重要的持續性傷殘是白內障和皮膚潰瘍。在頭5年中，有14名正常嬰兒出生在急性放射病活存者家庭。

　　（二）晚期健康效應

　　切爾諾貝利核事故受照人員的晚期健康效應一直受到高度關注。IAEA、WHO及有些國家開展了關於切爾諾貝利事故健康效應的國際性合作研究項目。研究系統全面，操作規範，觀察人群較大。基本結論是：除甲狀腺癌以外，沒有證實可歸因於照射的腫瘤性疾病的增加。

　　1．甲狀腺癌

　　在2000年，白俄羅斯、烏克蘭、俄羅斯相關地區共發生甲狀腺癌約1800例，主要集中在3個嚴重污染區受照的兒童。普遍認為這與放射性碘的吸收有關。甲狀腺癌發生的特點是：①多發生在受照時年齡為15歲以下的兒童，年齡越小發生率越高。②以前的研究表明，甲狀腺癌發生率增高主要在照後6～8年出現，且將持續到照後20年，而這次事故後約4年就開始出現甲狀腺癌發病率的增高。③切爾諾貝利地區發現的甲狀腺癌具有侵襲性，常表現為腺體向外周生長，並發生遠距離轉移。白俄羅斯和烏克蘭所發現的兒童甲狀腺癌中，有一大部分都具有侵襲性：48%～61%的病例觀察到甲狀腺外生長，59%～74%有淋巴結轉移，7%～24%有遠部位（主要是肺）轉移。④甲狀腺癌類型：大多為乳頭狀腺癌。

　　2．其他腫瘤

　　白血病是輻射照射後腫瘤性疾病發生潛伏期最短的病症，其「潛伏期」一般為2～10年。切爾諾貝利核事故後，經近20年的相關人群隨訪觀察，沒有發現可歸因於輻射照射的白血病發病率的增加。同樣，淋巴瘤、骨髓異常增生綜合症（MDS）等也沒有實質性增加

　　3．遺傳效應

　　綜合多國的研究，沒有發現因此次事故造成的嬰兒出生缺陷、先天畸形、死胎、早產兒發生率的增加。

　　4．社會心理學效應

　　對於與切爾諾貝利事故有關的心理學效應，已進行了廣泛的研究。心理異常主要表現為恐慌、焦慮、頭痛、憂鬱、睡眠障礙、精力不集中、情緒不穩定、失助感和一些非理性行動等。引起廣泛而持久的心理障礙，早期與對輻射恐懼有密切關係，後來主要與居民遷移、社區變化、行動限制、食物供應變化，以及蘇聯解體有關。

　　五．農業和環境影響

　　（一）農業影響

　　切爾諾貝利事故的污染，造成了三國12.5萬km2的土地放射性銫水平超過37kBq/m2,3萬km2放射性鍶水平高於10kBq/m2，其中5.2Km2為農業用地。1991年時0～5cm地表土層內的137Cs活性濃度範圍為25～1000kBq/m3。早期採取的措施是強制性限制人員進入、中止耕種、停止消費新鮮果蔬、停止放牧、宰殺肉食動物等，造成農業損失十分巨大。後來在一些地區採用一些治理措施：去掉表層土、施用鉀肥（可使銫的吸收度降低2～14倍）、石灰與糞肥、礦肥（灰土區可使銫富集下降下降30倍），沙和粘土（泥炭土可使銫固定在土壤中而減少植物吸收）等，對減少農作物放射性核素的吸收和轉移有較好的防治作用。對於受內污染的牛，採取無污染飼料10天或普魯士藍溶液餵養，可將放射性銫的含量降到最低。

　　在事故30km禁區內，估計放射性污染的總量：137Cs為4.4×1015Bq，90Sr為4×1015Bq，239Pu和240Pu為32×1015Bq。因污染嚴重，解禁仍遙遙無期。而事故地點附近的歐洲國家也受到污染的影響，但其程度不嚴重。

　　（二）環境影響

　　1．森林：森林是高度多態性生態系統，是人們勞動和休閑的場所，也是一些食物的來源，漿果和蘑菇是當地的日常食品，木材及其製品是重要經濟來源。森林的污染對人們的生產和生活造成很大的影響。

　　受影響最大的是緊靠事故地點西邊和南邊的一大片松樹林，因受照劑量超過100Gy而全部死亡，該處森林由綠色變為紅色，故又稱「紅色森林」。另有375公頃森林區土地受嚴重污染，為防止森林失火導致污染擴散，採用剷除10～15cm表層土，砍伐已死亡的樹木，並將它們深埋（共埋10萬m3）,使污染水平降低了10倍。植樹種草以抑制揚塵，防止污染擴散。限采限獵限售以防放射性物質隨食物進入人體。

　　2．水域：切爾諾貝利電站冷卻水池是最嚴重的污染水域。基輔水庫及附近的水系污染水平已明顯降低，由於嚴密監控，沒有發生公共衛生問題。對30km禁區內地下水的研究（1995）發現，90Sr是關鍵的放射性核素，會在此後10～100年內仍高於飲用水平。水域污染主要影響漁業的發展和水的利用（飲用和用水），在嚴重污染區影響最大。

　　在前蘇聯以外地區，湖泊的直接和間接污染仍是問題，魚類污染仍超出市售水平，如1987年瑞典大約有1.4萬個湖泊（占該國湖泊總數的15%）魚類放射性銫的水平超出1.5kBq/kg（市售水平），這種影響的生態半衰期範圍從幾年至幾十年不等（因魚種和湖泊類型而不同）。其它歐盟國家，137Cs水平在1987～1990年間為0.1Bq/L或以下，不會引發健康問題。

　　（三）十六年後的情況

　　確定了約4000km2的禁區，包括反應堆周圍的半徑30km的區域，其中白俄羅斯為2100km2、烏克蘭為2040km2、俄羅斯為170km2，禁止所有農業生產。

　　污染水平大於555kBq/m2的土地：禁區內5.49萬公頃，其他為3.56萬公頃；185～555kBq/m213萬公頃；37～185kBq/m2為110萬公頃；3.7～37kBq/m2為7.2萬公頃。有140萬人居住在污染水平大於185 kBq/m2地區，13萬人居住在高於555kBq/ m2地區。對於個人年平均劑量<1mSv地區，視為生活正常，如個人年平均劑量>1mSv，需向居民提供社會補償。事故十六年後，人們受照主要來自消費被137Cs污染的農產品，目前農產品生產遵循以下原則：①食品污染水平不能使平均個人劑量高於每年1mSv；②食品的生產無論經濟和社會成倍都不能台昂貴。③注意食品的污染水平監測。1997年實施新的食品限值標準：奶製品100Bq/L，肉類200 Bq/L，土豆和麵包為20Bq/kg，目前超過此水平的市售食物已很少。預計，事故後20～25年，一般污染地區將取消食品限制，生活和生產將恢復正常。

　　六．潛在剩餘輻射危險

　　（一）「石棺」

　　「石棺」是用30萬噸鋼筋混凝土和鋼板將反應堆埋起來（包括底部）的包埋體，又稱「石棺」。「石棺」內存有數噸未用的核燃料。「石棺」於1986年11月建成，以後又經數次加固和防滲漏維修。「石棺」仍存在潛在輻射危險：①石棺的支撐物是原反應堆的原來的結構，這些結構已經受損，當失去支撐作用時有頂部塌陷的危險；②滲漏的可能，石棺頂部有大量裂縫，雨水滲漏可使溫度增加，金屬腐蝕和棺內溫度增高；③設計時沒有考慮抗震、抗撞擊、防水淹等性能，自然災害時有塌陷危險。據估計，如發生事故其影響不超過30km的範圍。目前，石棺內放射水平已降低了10倍，頂部劑量水平已由0.5Gy/h降至0.05Gy/h以下。有一組負責劑量檢測的專業人員定期進入或在其周圍實施監測，他們的累積劑量為0.5～13Gy，由於是長間隔多分次的照射，這些人員中沒有觀察到輻射的確定性健康效應。

　　（二）放射性廢物的存儲

　　事故造成大量的放射性廢物和污染的設備。這些廢物以下述4種方式存儲：①一部分埋在30km區域內的溝渠或集裝箱內，用混凝土隔板與地下水隔離。②緊急處理階段，在4號反應堆附近挖了600~800個廢物深坑或深溝，用於埋藏收集的落下灰和表層土，估計放射性活度1?1015Bq。③大量的已污染的設備、機車和車輛仍在現場露天放置。④還有一些埋藏點未被查清。放射性廢物儲存地點多在禁區內，防止意外事故和污染擴散（包括地下水）是輻射防護的主要問題。

　　（三）切爾諾貝利核電站的關閉

　　切爾諾貝利核電站始建於1966年，1號機組和2號機組分別與1996年和1991年停止運行。5號和6號在4號機組事故時尚沒有建成。因此，3號機組的關閉受到鄰國和國際社會的高度關注，以防再度發生類似事故。經多次協商，在歐盟同意提供23億美元之財政援助後，烏克蘭於2000年12月15日關閉了最後一組機組。但後續工作仍十分繁重。

　　七．經驗教訓和啟示

　　切爾諾貝利事故提示：應加強對核安全文化的重視，包括嚴格安全設計、安全管理和技術培訓。其次，做好事故的應急準備和防護措施非常重要。

　　（一）加強核事故應急處理的準備

　　普遍認為這次事故的處理是一次不錯的應急處理，但在應急準備和輻射防護方面還有很多不足。在事故的最初階段，官方沒有充分準備，只是隨著事態的發展、被動地採取應對措施，後來才制定了本該預先建立的應急處理方案。由職責分工不明確，過多的機構參與決策過程，責任和許可權重疊，政令缺乏協調，信息公布不統一，易出現被動和混亂局面，造成不必要的損失。這提示，應建立核輻射突發事件的應急處理預案，健全指揮體系和救援體系，加強技術培訓和應急器材的儲備，以應急需。

　　（二）加強和重視核安全文化建設

　　這次事故引起了人們對核安全文化的重視，包括核安全設計、嚴格執行操作規章、強化人員培訓，做好應急準備等。同時，提示應加強全方位的核安全研究。

　　（三）加強核事故應急醫學處理體系的建設

　　貫徹「以人為本」的方針，醫學救援是核事故應急處理的關鍵環節之一。建立健全核應急醫學救援的管理和救援體系，做到任務、人員、技術和裝備的落實，可以使事故時受傷人員得到及時救治，公眾得到保護。

　　（四）重視培訓工作

　　嚴重的核輻射突發事故的應急救援是一項複雜且技術性很強的工作，需要多種專業人員參與，因此加強各種專業技術培訓和相互配合的演練是順利完成核應急救援工作的前提，應予高度關注。

　　此外，相關法規建設、統一信息發布、防護裝備和藥物的儲備、通訊聯絡、心理障礙的疏導、相關科學研究等亦應加強。總之，有備才能無患。

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