放射性矿石

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1、 矿物晶体有放射性吗？很多人都会提这个问题。大家对“放射性”的恐惧可以理解，因为有广岛原子弹、切尔诺贝利的现实案例，但对矿物晶体的放射性疑虑来自哪里呢？ 我们熟知的钻石、水晶、玉及其它各类宝石都是矿物晶体，难道它们有放射性吗？事实上，绝大部分矿物晶体都没有放射性，只有极少数含铀、钍等放射性元素的矿物有放射性（具体有哪些矿物有放射性，见后文）。通常这些放射性矿物的价格昂贵，普通人很少有机会能接触到。 收集放射性矿物会危害健康吗？你也许会瞪大眼睛：“放射性矿物人们都避之不及，还有人去收藏？”。其实很多放射性矿物非常美丽，在国外的自然博物馆和矿展上经常可以看到它们的身影。这些展出的放射性矿标并未有里

2、三层外三层的特殊保护，也未见观众因恐惧而不敢上前观赏，在老外眼里，接触此类矿物并不可怕。 是我们过于神经质了？原因在于我们一直对“放射性”都只有一个模糊的概念，提到“放射性”，就想到原子弹、核事故，而缺乏一个全面科学的认识。网上有过不少介绍矿物放射性的文章，但阅读下来我发现有不少描述不够科学、甚至夸张的说法，所以我决心重新整理一下资料，帮助大家重新认识放射性矿物收藏的问题。 下面的视频便是华盛顿自然博物馆中的放射性矿标展品，吸引了很多游人驻足观看。关于放射性的一些常识放射性元素 有些元素能够自发地从不稳定的原子核内部放出粒子或射线（如 、 射线等），同时释放出能量，最终衰变形成稳定元素，这种性

3、质称为放射性，这类元素称为放射性元素。在元素周期表上，原子序数大于 83 的元素都是放射性元素，83 以下的元素中只有锝（Tc，原子序数 43）和钷（Pm，原子序数 61）是放射性元素。 放射性元素可以分为天然放射性元素和人工放射性元素。天然存在的放射性元素只有钋、氡（气体）、钫、镭、锕、钍、镤和铀，其中铀和钍最为常见；人工放射性元素是通过核反应人工合成的元素，如锝、钷和原子序数大于 93 的元素，比较出名的就是锝（用于医疗）和钚（用于核工业）。放射性同位素 同位素是同一元素的不同种原子，它们具有相同的质子数，但中子数却不同。例如原子序数为 1 的氢就有三种同位素，分别是氕（H）、氘（D）、氚

4、（T），它们的原子内都只有一个质子，但分别有 0、1、2 个中子。在自然界，H 占氢元素的 99.98%，D 占 0.016%，T 主要通过人工合成（自然界里极微量的 T 是宇宙射线与上层大气间作用，通过核反应生成的）。这三种同位素里，T 具有放射性。 碳（C）在自然界有 3 种同位素，它们是 C-12，C-13，C-14，其中 C-14 具有放射性（占碳元素的百万分之一），可以用来测文物年代。 钾（K）在自然界也有 3 种同位素，它们是 K-39，K-40，K-41，其中 K-40 具有放射性（占钾元素的 0.01%，它是岩石和土壤中天然放射性本底的重要来源之一。 铀（U）在自然界同样有 3

5、 种同位素，它们是 U-234（0.005%），U-235（0.720%），U-238（99.275%），它们都具有放射性。 同位素分为稳定同位素和放射性同位素，它们按一定的比例在自然界存在。碳和钾虽然有天然的放射性同位素，但含量极少，所以这两种元素不被认为是放射性元素。更多的放射性同位素是由人工合成，服务于国防、生产、科研、医疗等领域。原子弹威力不等同于放射性危害 很多人对放射性的过度恐惧来自于原子弹，但放射性危害只是原子弹的第三重影响，原子弹最大的破坏力来自于光热和冲击波，它们是裂变反应（而非放射性）的结果。当较重的原子核发生裂变时会发生质量亏损，损失的质量按照爱因斯坦的质能方程（E=mc

6、2，能量 = 质量 x 光速的平方）转换成了巨大的能量。例如，1945 年在日本广岛上空爆炸的原子弹，裂变反应中仅有 1g 的质量转化成能量，但它的威力却相当于 16 万吨黄色炸药发生爆炸，瞬间摧毁了整个城市，并造成十几万人当场死亡。随之而来的才是漫长的放射性危害，而放射性危害是我们需要深入了解的。三种射线 放射性物质具有 和 衰变形式，分别释放出 射线和 射线，多余的能量通过 射线释放。一般放射性物质衰变的时候，、 三种射线同时产生。 射线是氦原子核（两个质子，两个中子），带两个正电荷； 射线的是电子，带一个负电荷； 射线是是光子（电磁波），只是波长更短，能量更高。三种射线中以 射线的电离能

7、力最强，对人体伤害最大，但其穿透力相当弱，几厘米的空气或纸张就能完全挡住 射线，更不用说穿透皮肤了； 射线电离能力较弱，但具有较好的穿透力，可以被 3mm 的铝板阻挡； 射线具有极强的穿透力，超过 X 射线，可以穿透几厘米厚的铅板，但由于它的电离能力最弱，所以对人体造成的伤害最小。 和 射线经过几英寸的空气或者普通玻璃就会被阻隔， 射线穿透力虽强，但对人体的伤害也最小，所以放射性物质在体外对人造成的危害是相当有限的。但如果放射性物质进入体内，危害就要大得多，这在后文的“内照射”中将作解释。有一点要记住， 射线的内照射是各种放射性危害中最大的。半衰期 放射性元素的原子在释放 、 射线的同时，会衰

8、变成其它元素，这种衰变有一定的速率。当原子中有半数发生衰变时所需要的时间，叫半衰期。 在自然界，只有 4 种主要的放射性元素和地球寿命差不多： 铀-238：半衰期是 45 亿年 铀-235：半衰期是 7 亿年 钍-232：半衰期 140 亿年 钾-40：半衰期 12.8 亿年 其它天然放射性元素钋、氡（气体）、钫、镭、锕、镤 都是 铀-238、铀-235、钍-232 衰变链中的产物。很多放射性元素因为半衰期较短，在自然界几乎已无存在其矿物：例如钚最稳定的同位素 钚-244 的半衰期是 8200 万年，对于 46 亿年的地球历史来说，天然存在的钚早就减半减半再减半了不知多少次了，几乎可以说没有了

9、，更不用说聚集成矿了。所以，放射性矿物不是含铀就是含钍（钾-40 只占钾元素的 0.01%，含量太少了）。 通常来说，半衰期越短的放射性核素，其放射性也越强。钍-232 的半衰期是 140 亿年，放射性是 4 种主要放射性元素中最弱的。值得一提的是氡，它是放射性监测的重点对象，因为它是气体，容易通过呼吸道进入人体，形成内照射。让人高兴的是，氡的半衰期只有 4 天，不用多久它就可以大部分衰变成稳定元素，而不再具有放射性。但危险之处也在此，短半衰期意味着它的放射性更强。 利用放射性核素的半衰期，我们可以做很多事情： 例如 C-14 测年法：古代生物在活着的时候，不断从环境摄入 C-14，机体维持着

10、 C-12 和 C-14 的平衡。当生物体死后，新陈代谢停止，体内的 C-14 因为衰变而逐渐减少。由于 C-14 的半衰期是 5730 年，可以根据 C-14 的残留推算出生物的年代。C-14 只能准确测出 5-6 万年以内的出土文物或化石，对于例如生活在五十万年以前的周口店北京猿人，利用 C-14 测年法是无法测定出来的。 在核医学临床应用中使用最广的核素是 锝99m，半衰期只有 6.02 小时，射线能量适中，可利用其杀死癌细胞，但又不至于在体内长留。天然本底辐射 天然放射性元素是构成自然界的组成部分，在各类岩石、土壤、水体、大气、乃至人体中都有不同数量的放射性元素存在。你知道铀在地球上的

11、含量有多少吗？平均每吨地壳物质中约含 2.5 克铀，这比钨、汞、金、银等元素的含量还高。铀在各种岩石中的含量很不均匀，例如在花岗岩中的含量就要高些，平均每吨含 3.5 克铀。碳和钾是构成人体的必要元素，自然界中含有一定比例的 碳-14（百万分之一）和 钾-40（0.01%），它们在人体中的比例也一样。 这些天然存在的微量放射性辐射就是天然本底辐射，它已是自然平衡体系的一部分，不会危害人类健康，因为人类和其它生命在进化过程中，已经适应了本底辐射环境。地球人平均一年累计所受辐射约为 2.4mSv（毫希沃特，其中宇宙射线 0.4，大地 0.5，氡 1.2，食物摄入 0.3）。人体能承受多大的辐射 我

12、想这是大家最关心的问题：为何在国外，观众能那么近距离地欣赏放射性矿物？是他们在拿健康开玩笑，还是我们恐惧过了头？ 目前通用的辐射剂量是以 Sv（希沃特）来表示，考虑到它是相当大的计量单位，日常使用更多的是 mSv（毫希沃特）和 Sv（微希沃特）：1mSv = 0.001Sv，1Sv = 0.001mSv。 那么多少剂量的辐射不会影响人的健康呢？美国环保署（EPA）发布的人均年吸收辐射上限是 1mSv（不包括天然本底辐射和生活中的辐射，如手机、电视等）。下表为辐射对人体的影响以及相应标准（日本）：辐射剂量（mSv）影响和标准0.05核电站工作人员一年累计辐射。0.1 - 0.3做一次X射线胸部透

13、视的剂量。0.2乘飞机从东京到纽约之间往返一次的剂量（宇宙射线和飞行高度有关）。1.0一般公众一年工作所受人工放射剂量（ICRP推荐）从事辐射相关工作的妇女从被告知怀孕到临产所受人工放射剂量极限。1.2与1天平均吸1.5盒（30支）纸烟同居的被动吸烟者一年累计辐射7。1.5日本人一年累计所受辐射。2.0从事辐射相关工作的妇女从被告知怀孕到临产腹部表面所受人工放射剂量极限。2.4地球人平均一年累计所受辐射（宇宙射线0.4，大地0.5，氡1.2，食物0.3）4一次胃部X射线透视的剂量。5从事辐射相关的妇女工作者一年累计所受辐射法定极限。6.91次CT检查7 - 20CT全息摄影。10日本原子力安全

14、委员会所制定“室内避难”的辐射剂量。13 - 601天平均吸1.5盒（30支）纸烟者一年累计78。50从事辐射相关工作者（非女性）一年累计所受辐射法定极限。日本原子力安全委员会所制定“避难”的辐射剂量。自卫队员，消防员，警察（妇女除外）一年累计所受辐射法定极限。100已证明对人体健康明显有害的辐射剂量极限从事辐射相关工作者（非女性）五年累计所受辐射法定极限。从事辐射相关工作者（非女性）在紧急状况下从事一次作业所受辐射法定极限9。250福岛第一核电站事故现场人员暂定辐射剂量上限。白血球减少。500淋巴球减少。国际放射防护委员会规定除人命救援外所能承受的辐射极限。1,000出现被辐射症状。恶心，呕

15、吐。水晶体浑浊。2,000细胞组织遭破坏，内部出血，脱毛脱发。死亡率5%。3,000 - 5,000死亡率50%（局部被辐射时3,000 : 脱毛脱发、4,000 : 失去生育能力、5,000 : 白内障、皮肤出现红斑）10。7,000 - 10,000死亡率99%。10,001以上 当短时辐射剂量低于 100mSv 时，医学上观察不到对人体的确定性效应，即明显的组织损伤；当剂量超过 4000mSv，在没有医学监护的情况下，有 50% 的死亡率，而当剂量超过 6000mSv 时，则可致命。 国际辐射防护委员会规定放射性工作人员全身均匀照射的年剂量应该低于 50mSV，普通居民应该低于 1mSv。为防止随机效应，我国放射卫生保护基本标准中规定，放射性工作人员受到全身均匀照射时的年剂量当量不应超过 50mSv，公众应该低于 5mSv（如果长期持续受到放射性照射，则年剂量不应超