[科普中国]-低剂量辐照

规定

低剂量辐照，中国规定平均个人年剂量不会超过2500μSv（250m rem）,而国际放射防护委员会（ICRP）建议的职业人员的年限制剂量当量为50mSv

危害即使辐射剂量低，依然能使被辐照物质的物理性能和化学组成发生变化，使生物体（微生物等）受到不可恢复的损失和破坏。

低剂量辐射对生物体效应展现出多样性，而且不同LET辐射源的效应差异明显，很难通过大剂量效应中推导。低剂量辐射的健康危害主要是远期致癌风险性，而早期效应随辐射品质、剂量、剂量率以及受照个体的不同会有不同的表现形式，突出的有三个方面：

1）细胞在接受一次几个cGy低剂量预照射后，能够对随后大剂量辐照损伤产生一定的防护作用，这种作用被称为适应性反应，或单次低剂量整体照射产生的免疫刺激效应；

2）单次低剂量辐照所产生的单位剂量的急性损伤效应比大剂量的更大，这被称为低剂量辐射超敏感性，其剂量大小通常在0.2～0.5 Gy的范围内；

3）旁效应，是指发生在照射细胞周围的未受照细胞中的生物效应，该效应会导致高于预测值的辐射损伤效应。低剂量辐射的这些多样性效应给辐射防护实践带来了新的思考。2

应用已经产业化和商业化应用的领域有：食品辐照保藏、医疗用品辐射灭菌消毒、辐射化工、三废治理等。

食品辐照保藏领域消毒灭菌方法有很多，如：热力消毒法、化学药剂（包括液体和气体消毒剂）消毒法、紫外线消毒法、微波消毒法、超声波消毒法、电离辐射灭菌法等，其中主要有以下三种：

①高温高压（压力蒸气灭菌法）法。

②气体熏蒸（环氧乙烷）法。

③电离辐射（γ射线及电子束）灭菌法。

高温高压法是最早的灭菌方法，它的主要缺点是：灭菌不彻底；不适用于那些对热敏感的材料（如塑料制品、一些橡胶制品等）；方法还要消耗大量的能源；它不能连续作业，无法大批量生产。这是一种原始的、落后的方法。

气体熏蒸方法是用化学物质的气体，对被灭菌物品进行熏蒸，主要使用的化学物质是环氧乙烷、溴甲烷等。比起前一种方法它有了较大进步：它能较大批量生产，灭菌较彻底。但是，这种方法的缺点有很多：工艺参数多、控制较难；不能连续生产；包装材料必须是能透气的（又不能透菌）；被灭菌的产品中有压紧而不能渗进气体的地方将会有微生物残留；在产品中有化学物质残留等。特别值得指出的是，这些化学物质是强致癌物质，尽管对残留量有明确的限值，但毕竟还是有残留，对人类健康造成威胁。

继前两种方法之后，人们采用了先进的辐射灭菌的方法，使用的辐射源主要是放射性同位素钴-60产生的γ射线及加速器产生的高能电子束或X射线。这种方法是一种环保型灭菌方法：它的灭菌工艺容易控制（只需要控制辐照剂量）；灭菌彻底、不存在热对流和气体扩散问题；因为它是在常温下进行的，方法实用于各种对热敏感的材料制品;可连续大规模生产；产品不会产生感生放射性且无任何污染。

“欧共体及其贸易伙伴自1991年起就明文禁止在医疗保健行业采用环氧乙烷、溴甲烷熏蒸法进行灭菌处理。根据1989年保护环境制定的《蒙特利尔议定书》条款，损害臭氧层的二溴化乙烯，溴甲烷或环氧乙烷之类用于食品熏蒸和灭菌的化学物质，必须停止使用。取而代之的是无污染的钴-60等γ射线辐照灭菌法。”（摘自《科学时报》）。

从以上的比较不难看出，辐照灭菌方法是目前最先进的灭菌方法，先进国家的大部分医疗卫生用品都是用这种方法灭菌。用辐照灭菌方法取代其它灭菌方法已是人们的共识，环氧乙烷气体熏蒸灭菌法被淘汰已是不可逆转的潮流。

事实上辐照食品正逐步进入寻常百姓家，如脱水蔬菜、方便面调料及真空包装的熟肉制品、保健饮料、土特产品等。1998年6月1日起我国市场上所有出售的辐照食品必须贴上辐照食品标识后，也逐渐被消费者所认识、接受。

辐照食品是采用放射性60Co的γ射线、X射线或高能电子束等穿过食物机体，使其中的水分和各种营养物质发生电离作用后，破坏细胞内的DNA分子(细胞质的损伤和生物膜的破坏也是其中的重要过程)，从而抑制蔬菜的发芽和生根。辐照后的粮食3年内不会生虫、霉变;大蒜、土豆、洋葱经过辐照后能延长保存期6~12个月。

肉禽类食品经过辐照处理，可全部消灭霉菌、大肠杆菌等腐败性和致病性微生物，从而大大延长了它们的保质期。开发辐照肉品，有利于增强我国肉类产品在国际市场的竞争实力。近年来我国肉类产量持续增长，如1995年我国畜肉类产量达到4966万吨，占世界总产量20%，成为世界第一；但出口却没有同步增加，主要品种的出口量甚至下降，其中一个重要原因是相关肉制品卫生标准达不到欧美发达国家和地区的进口要求。蒙特利尔公约规定，发达国家将在2005年前、发展中国家将在2015年前彻底禁止使用传统制冷剂溴甲烷。这对我国通过冷冻冷藏来保存肉类的传统方法提出了挑战，却为辐照肉品市场的发展提供了机遇。例如，流通在各大超市里面的定量小包装鲜肉产品，一般包装下2~4℃时鲜肉的保质期是2天，即使是采用真空包装或真空-充气包装，其保质期也只是5~7天，而如果采用真空包装或真空-充气包装再利用低剂量辐照处理，在2~4℃下保质期为30天，且经过辐照处理的鲜肉已经有效地杀灭了各类寄生虫和致病菌，大大有利于各类食源性疾病的预防。3

灭菌消毒领域医疗产品辐照消毒的应用:辐照消毒有灭菌彻底，无污染，无残留,价格便宜，节省能源，操作方便，可在常温下灭菌消毒等优点。已发展成为一种不可代替的新技术，形成了一定的产业规模，特别在国际上几乎全部废止化学消毒灭菌的办法后。其应用具有不可替代的意义。我国有13亿人口，31万个医疗卫生机构，县级以上的医疗机构约有1.5万个，是全球医疗器械十大新兴市场之一，已成为除日本以外亚洲最大的市场。2000年，我国的医疗器材市场容量达227亿元，平均年增长率15%，占世界份额的3%，其中有相当一部分产品出口，对辐照灭菌有大量的需求。我国医疗器材目前主要还是采用ETO法灭菌，随着蒙特尔国际环保公约的生效，生产企业已在逐步淘汰ETO法，转而采用辐射灭菌法，所以说，一次性使用医疗器材的辐射灭菌有很大的潜在市场。

工业领域-低剂量辐射化工辐射化工产品是辐射加工技术发展最快的领域。辐射化工是用电离辐射作用于物质产生的化学变化（化合、 分解、交联、聚合、接枝、固化、降解等） 来实现材料改性的一种新的加工方法。它与常规加工技术（热加工、光加工、 化学加工等）比较，主要特点是：无须添加引发剂或催化剂，能在常温基至低温下进行反应， 可合成或制备用常法难以获得的高性能特殊材料。

辐射化工产品附加值高，应用面广，涉及通信电子、电力交通、石油化工、航空航天等诸多国民经济重要领域，在同辐技术产业中占有十分重要的地位。 近十几年来，随着世界范围产业结构的升级和环保意识的增强，辐射化工作为一种高效、节能、无污染、易控制的绿色化工产业受到世界的普遍重视，显示出旺盛的生命力。由于它工艺过程简单，易操作，产品质量好，效益好，所以它以很高的速度迅速产业化。辐射化工主要是使多相高分子聚合物经γ射线辐照引发聚合而生产化工产品类。在这个领域中，已有许多产品，已经形成规模生产，例如热收缩材料方面,已应用到电力和各种部门。

在其他方面应用①在农业上：用辐射的办法诱发人为的突变称为突变育种，即利用突变改良品种。也就是从中选出有用的形质，可直接作为品种利用，或作为交配的母本材料。其目的是提高产量和使用品种早熟。这些方面已获得可喜的成果。

②动物用配合饲料的杀菌：很早之前在外饲料添加物就有30多个品种被指定为辐射处理的对象。用辐射加工技术处理无菌饲料方面得到相当的发展，其应用前景非常可观。实验证明用高剂量照射蛋白质和氨基酸几乎不引起营养学方面的变化，对维生素类的辐射分解，除了维生素A和E外，其他不存在问题。维生素A和E的分解程度和加热处理相差不多，特别是实验物用饲料中绝大部分都采用辐射加工处理。

③辐射加工处理淀粉：辐射处理淀粉已受到广泛的重视，并把它用作水产炼制品的副料，婴幼儿食品，病人食品，干燥肉汁的填充剂。总之用辐射处理淀粉的目的是作为工业原料的改质，作为食品材料的杀菌和加工适应性的改良。

④固定化酶的辐射加工处理：酶是对生物物体具有催化作用的蛋白质，因为易溶于水，所以只能使用一次，反应完了酶的活性有残留，但对酶来说是不可回收的，加热凝固沉淀后只有取出扔掉。像这样酶的使用方法从节省资源角度来看是不经济的。如果酶能固化参与综合反应就能进行酶反应的自动化和连续化，这种络合是在60Coγ射线照射下产生。例如日本川山岛等于1975年将丙烯酰胺等的单体和酶的混合液一起放在干冰丙酮上进行冻结，在不置换氮的前提下，用60Coγ射线以每小时1-9Gy的剂量照射5-10分种，使之结合，解冻以后，能够制造出海绵膜结构或念珠状的固定化酶。

⑤皮革的消毒，灭菌，防腐：特别对那引起新鲜的，刚剥离下来的皮革有着特殊的效果。例如刚刚剥下来的牛皮。羊皮可通过辐射加工处理，可使其不变质，不变味，可使其保持很长一段时间不会腐烂。

⑥牧草：牛羊食用的牧草有许多微生物和病菌，为了保证牛群、羊群的健康繁殖，已在食用低剂量辐射加工处理后的牧草，进行饲养。特别这些牧草出口时都要经过低剂量辐射加工处理。

⑦在其他方面应用还很多，例如商品养护，花卉保鲜等。

由以上可以看出，低剂量辐照技术应用的领域非常广泛。事实证明辐射加工技术是一项正在向产业化，商业化前进的高新技术，也说明辐射加工技术是极富生命力的事业。4