輻射危害 前言 輻射 (radiation) 是傳遞或發射能量的一種方式, 依照其能量的大小可以區分為游離輻射 (ionizing radiation) 與非游離輻射 (non-ionizing radiation) 游離輻射本身具有較高的能量, 因此若使用或防護不慎則可能會造成人體健康上的不良效應 非游離輻射對生物體或人類的健康效應到目前為止, 科學研究仍然無法全然知悉 輻射定義與基本觀念 輻射 ---- 是一種能量傳遞的形式. 以電磁波或粒子方式發射或傳遞能量. 1. 游離輻射 --- 通過或照射物質產生游離粒子的輻射. 如 αβγ 射線.x 射線. 中子射線. 宇宙射線. 能量高 >10 電子伏 (1ev=1.60 10 ¹²erg) 2. 非游離輻射 --- 能量不足以使物質產生游離帶電的輻射. 如可見光. 紅. 紫外線. 微波. 無線電波. 雷射. 能量 <10 電子伏特. 3 電磁輻射之波長 定義輻射 1
輻射基本觀念 半衰期 --- 放射核種之原子個數因放射衰變成原有一半所需時間. 生物半衰期 --- 生物體內組織. 器官或個體中存在之定量物質透過生物轉換過程被排出至原有一半時所需時間. 輻射特性 游離輻射的形式 輻射能量 游離輻射劑量單位 游離輻射的形式 1. α 射線 ---- 氦原子核,2 個正電. 其線性能量轉換大, 易生游離作用, 穿透力小. 皮膚或紙張就能予以遮斷. 2. β 射線 ---- 帶有一個電子或正電子, 質量為質子的 1/1840, 運動速度較大, 穿透力遠大於 α 射線, 具有游離能力, 鋁箔紙可加以遮斷. 3. 中子 ---- 不帶電, 最高穿透力. 屬於間接游離輻射粒子. 游離輻射的形式 γ 射線 --- 高能量的電磁波, 來自原子核內部, 本身不帶電也無質量, 伴隨核衰變產生, 穿透力很大, 高密度材料才能阻斷, 屬於間接游離射. X 射線 ---- 來自原子核外部的電磁波, 高速電子射入原子核附近因減速轉向損失能量產生 X 射線. 不帶電, 不具質量. 游離輻射的健康危害 輻射造成的生物效應 1. 生物個體 2. 細胞層面 3. 染色體或遺傳基因層面 游離輻射的健康危害 生物個體層面 1. 急性作用 ---- 短時間高劑量暴露, 導致分子激化與與自由機形成, 使細胞組織失去功能或死亡. 白血球數目減少, 造血器官. 腸胃消化道或中樞神經受損甚至死亡. 外觀上可見頭髮脫落. 皮膚紅腫灼傷. 有恕限劑量存在, 屬於非機率效應 ( 嚴重程度 ) 2 慢性危害 ---- 突變或致癌, 特別是骨骼. 軟組織. 或造血器官的癌症. 發生機率隨暴露劑量升高而升高, 機率效應 ( 發生機率 ). 2
游離輻射的健康危害 細胞層面產生的效應 1. 干擾細胞正常功能, 經恢復期後, 回復正常. 2. 受損細胞失去分裂繁殖能力, 最後細胞死亡. 3. 受損細胞不正常分裂繁殖, 體細胞增生成腫瘤, 性細胞遺傳物質改變, 造成不孕. 4. 輻射量很高時, 細胞腫脹破裂而死亡. 游離輻射的健康危害 染色體或遺傳基因層面高劑量時 ---- 直接造成染色體或遺傳基因破壞斷裂致使細胞死亡. 低劑量時 ---- 基因突變產生癌症或遺傳效應 輻射偵檢方法 依偵檢的原理分類 一般輻射度量的方法可分為物理或化學度量法及生物劑量術兩大類, 其基本作用皆為量測或觀察輻射在物質內釋放游離能所產生的游離效應 人員體外劑量監測 法規規定 : 依游離輻射防護標準與人員劑量有關的規定 : 第八條 : 輻射作業依工作人員可能接受暴露之程度分為 : 甲種狀況 : 工作人員一年之曝露可能超過年個人劑量限度十分之三者 乙種狀況 : 工作人員一年之曝露不可能超過年個人劑量限度十分之三者 技術需求 1. 對欲度量的輻射線要有良好反應 2. 靈敏度高 監測範圍廣 3. 精密度和準確度技 3
管理需求 1. 劑量計要易於識別 2. 大小及重量適當 堅固耐用 3. 易於使用, 測讀迅速確實 4. 低成本 人員體外劑量監測 使用人員劑量計應注意事項 : 一 ) 佩章使用人員工作時應將佩章帶於胸前衣著上, 如果穿著防護衣著 ( 如鉛裙等 ), 應將佩章佩帶於防護衣著內 二 ) 使用人必須使用自己之佩章, 不得轉借或與他人交換使用 三 ) 使用人不得私自將佩章打開, 或故意曝露輻射 工作完畢後, 應將佩章放置於指定之控制佩章架上, 不得私自攜離或任意放置 四 ) 控制佩章及佩章架, 應置於不易受潮及正常使用輻射源時不致受到輻射照射之處所 五 ) 工作人員如以病人身份接受輻射曝露時, 不得佩帶佩章 游離輻射危害控制 1. 運用時間. 距離. 屏蔽 (TDS) 三個基本防護原理. 2. 使用輻射防護器具 3. 服用藥物 4. 訊息知識宣導讓勞工了解. 輻射危害控制目的 1. 防止非機率效應發生 2. 將機率效應發生的可能性降低至一般可接受的水準. 3. 確保凡是具有輻射暴露的工作都是正當的. 劑量限制的基本概念 1. 輻射防護措施的採行必須確認可獲得正面淨利益 2. 使輻射暴露量降低至合理可行的最低限度. 3. 個人輻射暴露的等效劑量不得超過國際輻射防護委員會建議限值. 輻射防護原則 1. 體外輻射暴露 A. 時間 --- 縮短人員輻射暴露時間與等候放射性物質衰變. B. 距離 --- 遙控操作. 工作者遠離輻射源. 移除輻射源. C. 屏蔽 ---α 射線極易被空氣分子吸收, 不需屏蔽 β 射線選用輕物質 ; γ 射線使用鉛等較重物質 ; 中子使用含氫較多物質如水. 塑膠. 石蠟等. 輻射防護原則 2. 體內輻射暴露 A. 減少人體吸收 ---- 嚴禁輻射管制區內飲食或吸菸 ; 工作後與飯前洗手 ; 外傷時勿在污染區內工作 ; 正確使用個人安全衛生防護具. B. 促進排泄 ---- 促進新陳代謝縮短生物半衰期. C. 防止滯留 --- 藥物控制 ( 胃部灌洗. 瀉藥 ). 人體輻射計測. 4
非游離輻射的定義 非游離輻射多屬能量小於 10 電子伏特 (ev) 的電磁波, 具備 10 電子伏特的電磁波其頻率約為 2.4 1015 赫 (Hz), 其波長則約為 0.124 微米 (μm) 由於此等輻射所具有的能量並不足以使原子產生離子或自由基, 因此稱之為非游離輻射, 包括 : 紫外線 ( 主要是波長在 200 奈米 (nm) 以上的部分 ) 可見光 紅外線 微波與射頻輻射 極低頻電磁場 靜電場 25 非游離輻射之波長與頻率範圍 種類 波長 頻率 部份紫外線 200-400 nm 7.5 105-1.5 106 GHz 可見光 400-700 nm 4 105-7.5 105 GHz 紅外線 700 nm-1 mm 300 GHz-4 105 GHz 微波 1 mm-1 m 300 MHz-300 GHz 射頻輻射 1 m-100 km 3 khz-300 MHz 極低頻電磁場 1,000-10,000 km 30-300 Hz nm=10-9 公尺 ;mm=10-3 公尺 ;km=103 公尺 ;khz=103 赫 ;MHz= 106 赫 ;GHz=109 赫 26 決定非游離輻射能量的因素 電磁輻射中輻射頻率愈高的部份其所產生的能量也就愈大 低頻率的紫外線是非游離輻射中能量最高的部份 射頻輻射與極低頻電磁場則是屬於能量較低的非游離輻射 非游離輻射與人體組織接觸時可以因為被組織吸收而產生熱 因此局部的高溫也可能因此而造成身體特定部位的傷害 ( 如皮膚 眼睛 ) 各種游離輻射的環境來源 27 28 紫外線的環境來源 紫外線在環境中的主要來源為太陽光, 但多屬低強度的範圍 ; 工業製程則經常是產生高強度紫外線的來源, 例如, 白熱型燈具 電焊 以及電弧都是紫外線主要的工業來源 紫外線通常又被區分為三部分 : 近紫外線 : 波長介於 320-400 nm 遠紫外線 : 波長介於 200-320 nm 真空近紫外線 : 波長小於 200 nm 由於不同波長紫外線所引起的生理效應不同 29 紫外線的環境來源 人類於日常生活中所能接觸到的紫外線大多屬於近紫外線, 這是因為波長 295 nm 以下的紫外線 ( 屬於遠紫外線的範圍 ) 多被大氣所吸收而無法到達地面 由於大氣層日漸遭受人類活動的破壞, 地球上某些地區上空的大氣層甚至日漸喪失過濾遠紫外線的功能, 此現象也導致地球上某些地區的遠紫外線強度增加, 這也導致人類過度暴露於紫外線的機率 ( 右圖取自環保署網站資料 ) 30 5
可見光的環境來源 可見光也多來自太陽光, 涵蓋波長介於 400-700 nm 的電磁波 在正常的狀況下, 可見光本身並不具危害性, 但不適當的照明強度或對比則對眼球會造成傷害 某些產品是利用激勵可見光輻射放射而再加以放大光而產生, 稱之為雷射產品 雷射產品多使用於精密加工作業, 如飛機 / 汽車製造, 精密儀器加工, 材料表面硬化 / 處理等行業 紅外線的環境來源 一般環境中的紅外線也來自太陽光, 職場環境中的紅外線則以從事紅外線進行烘乾作業以及乾燥處理作業的人員暴露於過量紅外線的機會最高 工業界也應用紅外線進行加熱金屬零件以便於在裝配作業中達到收縮密合的目的 此外, 紡織品 紙張 皮革 肉製品 蔬菜等之脫水作業也常藉助紅外線 以氧化鋁 氧化鋯 二氧化鈦 三氧化釔等礦物質製成的精密陶瓷, 通電給予動能後所激發出來的遠紅外線能量最強 31 32 環境中的紫外線 可見光 與紅外線多來自太陽光 微波與射頻輻射的環境來源 微波與射頻輻射 ( 頻率介於 3kHz-300GHz) 在我們日常生活環境中隨處可遇, 大多是人為產生 美國聯邦通訊委員會特別將頻率為 13.56,27.12, 40.68,915,2,450,5,800 及 22,125 MHz 的七個頻率指定提供工業 科學研究 與醫學方面的用途, 因此這些頻率的廣播通訊波即被稱為工業 - 科學 - 醫療 (Industrial- Scientific-Medical,ISM) 頻率電磁波 資料來源行政院環境保護署環境監測及資訊處 (http://www.epa.gov.tw) 34 33 微波與射頻主要的環境來源及其相對應之頻率範圍 行動電話基地台與電腦終端機產生的非游離輻射均屬於射頻輻射 來源個人通訊 ( 行動電話 ) 衛星通訊廣播警用雷達電腦終端機鹵素燈泡微波爐電子防盜設備自動門感應器手持條碼感應器復健用透熱設備, 手術用電刀 頻率 800-900 MHz,1,800-2,200 MHz 800-24,000 MHz 0.3-3 MHz( AM ),30-300 MHz (FM),300-3,300 MHz(TV) 10.5,24,35 MHz 0.003-0.03 MHz 0.003-0.03 MHz,2,450 MHz 915 及 2,450 MHz 300-3,000 MHz 1,000-10,000 MHz 900-950 MHz 3-30 MHz 35 36 6
家電或辦公室設備為室內極低頻電磁場的主要來源 變電所與輸配電線為室外極低頻電磁場的主要來源 37 38 電焊工人 電力工作者是極低頻電磁場的職場暴露者 環境中各種非游離輻射暴露概況 39 40 紫外線與紅外線的暴露概況 我國行政院環保署所公佈之紫外線指數預測圖 世界氣象組織在 1994 年制定一套紫外線指數標準, 只要紫外線指數超過 7, 就是紫外線過量, 只需要 20 分鐘就可以曬傷 台灣在夏天 (5-9 月 ), 紫外線指數超過 7 的日數, 北部有四成, 中部約六成, 南部約八成, 所以平時應注意紫外線指數預報, 做好防曬措施 41 42 7
台灣電力公司針對家電設備進行極低頻磁場測量之數據 家電種類 測量數量 測量位置極低頻磁場分佈範圍 (min-max mg) 3 公分 30 公分 100 公分 電視 15 85-225 15-25 1.3-4.7 線圈處 除濕機 16 300-6,000 19-89 1.8-5.5 馬達處 電冰箱 5 4.9-100 1-16 0.1-2.2 壓縮機處 電熱器 7 100-2,000 4.7-54 0.5-3.4 後方 最大極低頻磁場位置 微波爐 14 95-2,500 8-165 1.2-37.2 微波發射處 吹風機 16 50-1,700 0.7-11.1 0.2-2 馬達處 電磁爐 6 95-3,000 7.4-82 0.7-11.6 後方 ( 較不一致 ) 電子鍋 9 8-90 0.7-2.7 0.2-1.9 電源線入口處 電鍋 12 12-80 0.5-3.6 0.1-3.5 電源線入口處 電熱水瓶 12 12-70 0.6-6.1 0.2-2 底部周圍 冷氣機 26 8-300 1-22 0.2-13 控制版面附近 吸塵器 15 160-4,000 7.2-143 0.5-17.2 馬達處 洗衣機 9 9-1,200 3.6-88 0.4-11 側下方進水時較大 電風扇 6 140-600 1.5-9.4 0.3-1.6 馬達處 台北市運轉變電所緊鄰民宅之磁場最大值 變電所所名 最大值 (mg) 變電所所名 最大值 (mg) 萬華 66.8 興雅 8.6 中山 45.8 北投 8.6 龍峒 34 水源 8.4 城中 32.7 建成 7.8 建國 29 士林 7.8 古亭 23.4 農安 6.3 內湖 21.8 中崙 6.2 中正 20.8 敦化 4.4 石牌 19.6 蘭雅 4.2 關渡 17.9 民生 4.1 青年 16.4 康寧 4.1 木柵 16.3 三張 3.6 松山 15.2 榮星 3.6 虎林 14.4 大同 3.5 四平 13.9 大安 3.5 成都 12.6 中研 3.3 臥龍 12.6 東興 2.5 社子 12.6 陽明 2.2 常德 10.2 博嘉 2.1 台北 9.8 華陰 1.3 個人電腦 13 40-60 2.3-4 0.4-1.8 後上方或側面偏向線 圈處 43 44 紫外線的生物效應 非游離輻射的生物效應 就穿透皮膚的程度而言, 波長在 320-400 nm 的近紫外線部份對皮膚的穿透力最大, 可達皮膚的真皮層, 使皮膚曬黑, 損傷彈性纖維, 長期會造成皮膚老化, 亦可能誘發皮膚癌, 此段波長的紫外線也同時會造成角膜炎 白內障 以及眼球水晶體之眩光等生理危害 波長在 280-315 nm 的紫外線雖然只到達皮膚的表皮, 但會讓皮膚紅腫 脫皮 曬黑, 是曬傷的罪魁禍首, 它也會導致角膜炎 結膜炎 白內障 皮膚紅斑 皮膚癌等疾病 45 46 可見光的生物效應 能夠產生炫光使眼睛產生不適感是可見光最常見的影響, 當光線充足時, 甚至可能造成眼球的傷害, 但可見光較少會傷害到皮膚 紅外線的生物效應 當人體接受到紅外線時, 皮膚會產生熱的感覺 波長在 5000 nm 以上的紅外線可以完全由皮膚的表層所吸收, 而介於 750-1500 nm 的紅外線則會造成皮膚的燒傷以及眼球的傷害 與紫外線類似, 紅外線對人體健康的影響多屬於熱的生理危害 47 48 8
微波與射頻輻射的健康效應 熱效應 : 是指微波與射頻輻射對人體所造成皮膚紅腫 白內障 以及男性不孕等熱生理反應 非熱效應 : 是指此等非游離輻射對人體所造成癌症與生殖危害等非熱生理反應而言 微波與射頻輻射的健康效應 ( 續 ) 若微波與射頻輻射強度大於 10 mw/cm2 則可能引起熱效應的傷害 頻率在 3000 MHz 以上的微波輻射多為皮膚所吸收, 而頻率在 3000 MHz 以下的微波輻射則可被皮膚下層的組織所吸收 例如, 頻率為 2450 MHz 的微波 ( 即我們日常使用微波爐所產生之微波頻率 ) 能穿透肌肉達 1.67 公分 ; 對於脂肪組織之穿透深度更達 8.1 公分 49 50 微波與射頻輻射的健康效應 ( 續 ) 有關非熱效應的部分, 研究發現 : 人類暴露於低強度的微波與射頻輻射, 也會出現淋巴瘤或流產 先天畸形等健康效應 而早期一些針對微波與射頻輻射暴露所進行的職業流行病學研究也發現 : 某些微波與射頻輻射職業族群 ( 包括電台員工 無線電操作與維修人員 業餘無線電玩家 軍用雷達操作人員 以及電信員工等 ) 發生白血病與腦瘤的危險性較高 個人通訊射頻輻射之非熱效應研究 環境中由行動電話或基地台所產生之射頻輻射, 其強度均遠低於射頻輻射能產生熱效應的最低強度 ( 即 10 mw/cm 2 ) 通常只有在距天線 5 公尺之內的一般民眾或職業族群, 其射頻輻射暴露方會超過美國國家標準局所建議之最高暴露建議值 ( 約 1.2 mw/cm 2 ), 但仍低於 10 mw/cm 2, 因此日常使用行動電話或居住於基地台附近, 並不會有立即的熱生理危害現象出現 51 52 個人通訊射頻輻射之非熱效應研究 ( 續 ) 但此強度的射頻輻射則有可能會干擾心律調節器或其他植入式醫療設備儀器 到目前為止, 流行病學研究並未發現行動電話使用者之全死因死亡率與一般民有所差異 雖然最近的零星流行病學研究指出暴露於行動電話電磁波會增加罹患腦瘤的危險性 ; 但這些結果目前尚缺乏一致性的發現, 也缺乏合理的致病機轉解釋 終端機射頻輻射非熱效應之研究 由於終端機使用陰極射線映像管會產生許多頻率不等的非游離輻射, 其中最主要的部份即是頻率介於 20-30KHz 之電磁場, 稱為非常低頻率電磁場 (very low frequency (VLF)electromagnetic fields (EMF)) 53 54 9
高壓電線產生的極低頻電磁場是否會產生健康危害一直困擾著許多人 被懷疑與極低頻電磁場有關之疾病 極低頻電場易受建築物或樹木屏蔽 ; 而磁場則幾乎不受屏蔽, 因此流行病學多針對磁場之生物效應進行探討 許多研究指出居家或職場極低頻磁場暴露與癌症的有關 ( 包括白血病 / 腦瘤 / 乳癌 ) 也有部分研究探討異常生殖或神經行為改變 ( 包括睡眠障礙 / 沮喪 / 自殺 / 神經退化性疾病等 ) 圖片資料來源 : WORLD HEALTH ORGANIZATION:ESTABLISHING A DIALOGUE ON RISKS FROM ELECTROMAGNETIC FIELDS, WHO, GENEVA, SWITZERLAND 2002 55 56 有關極低頻磁場生物效應之流行病學證據 經過 20 多年累積的流行病學証據大致顯現出 : 長時間暴露 ( 職業或居家 ) 於極低頻磁場可能與白血病 ( 特別是 15 歲以下的小兒白血病 ) 的發生有關 流產 先天畸形等異常懷孕結果, 以及與異常神經行為改變 ( 例如, 失眠 頭疼 甚至是自殺等 ) 的相關性較低或不明顯 避免過度暴露於非游離輻射的策略 : 非工程改善策略 時間與距離是避免過度暴露於非游離輻射的非工程改善策略 以高壓輸電線所產生的極低頻磁場為例, 在 345kV 高壓輸電線下方所測得的極低頻磁場強度可以達到 50-250 毫高斯 (mg); 但在此輸電線兩側一百公尺以外的地區所量測到的極低頻磁場強度則只有 1-3 毫高斯, 與一般環境中的背景強度 2 毫高斯類似 57 58 國際癌症研究總署 (International Agency for Research on Cancer, IARC)2001 年的報告 WHO 所屬 IARC 於 2001 年組成一個 21 人的專家會議, 回顧並評估過去流行病學 動物實驗的研究證據, 並在其研究報告中指出 : 對於 15 歲以下兒童白血病 (childhood leukemia) 而言, 4 mg 以上的 ELF 暴露是一個可能的致癌物質 (possible carcinogen to human( 在 IARC 人類致癌物質的分類中屬於 Group 2B)); 但這仍未是 WHO 最後的定論, 各國也還在觀望後續 WHO 對此問題的態度與建議 59 IARC 致癌物質分類的依據 屬於第一類 (Group 1) 致癌物質者多半是有充分的流行病學研究數據支持該物質確實會在人體造成癌症的發生 屬於第 2A 類 (Group 2A) 的致癌物質則是有充分的證據顯示該物質會在實驗動物身上致癌 屬於第 2B 類 (Group 2B) 的致癌物質則是有一致性的證據顯示該物質會在人類身上致癌, 但同時也不能排除可能有其他因子的干擾或是因為研究設計發生偏差等其它解釋因素 60 10
預防電磁波危害之基本觀念 儘量遠離電化製品 無法遠離時儘量縮短使用時間 選用電磁波小的製品 電燈泡比日光燈小 無線電話比行動電話小 與其選用大型, 儘量選用小型 年輕人及孕婦要特別注意 要曉得測定出的安全距離 注意後方及兩側 插頭不用時要拔掉 睡覺時要特別注意 改變非依賴電不可之心態 11