由于超音速飞行的发展,在辐射防护领域已经面临着宇宙辐射及其对机组人员影响的问题。在对这些影响的初步认识中,以及现代喷气飞机正在较高的髙度飞行的情况下,关于机组人员是否应当作为职业工作者就成为必须考虑的问题。实际上,如果把他们作为一般公众,按照对一般公众的剂量限值要求,他们将要经常接受超剂量限值的照射。ICRP1990年的建议指出,喷气飞机的机组人员在飞行中接受的天然辐射源的照射,应该作为职业照射[1]。机组人员的职业照射成为一个重要的研究课题。1991年6月25日至27日,在卢森堡召开了民航机组人员的辐射照射国际讨论会,《辐射防护剂量学》杂志于1993年集中报道了讨论会的论文,为当前的辐射防护领域、航空部门以及法规机构等提供了最新的科学资料。
最近几年,我们在这方面开展了初步的测量研究,积累了一些数据资料,将对辐射防护领域,航空部门及法规机构提供参考。
1 宇宙辐射在飞机飞行的高度,银河宇宙辐射由起源于太阳系以外的高能带电粒子与大气中的氮、氧以及其他成分的原子碰撞所产生的电子、μ介子、反冲质子和中子组成,其强度随太阳活动的11年周期的上升和下降呈相反的变化。太阳宇宙辐射的能量低,强度弱,对飞机飞行高度的辐射水平一般没有重要的影响。然而在一个大的太阳耀斑期间发射的太阳粒子数目和能量可以变得很高,足以在飞机飞行的高度使辐射水平显著増加,但这样的太阳粒子事件不能可靠地预测,自1956年以来,大约已经有6次太阳粒子事件。
地磁场对进入地球大气的宇宙辐射提供一些屏蔽,在赤道附近屏蔽最大,在接近两极地区逐渐下降到零。在两极地区12 km上空的飞机巡航高度,其宇宙辐射水平大约是赤道地区同样高度的2倍[2](表 1)。
包围地球的大气层也提供少受宇宙辐射照射的屏蔽作用。在12km高度,相当于大气深度约为200g·cm-2 (相当于2 m水的质量),而在21公里的高空,只相当于50 g·cm-2的大气深度和50cm水的质量。因此,在较低高度,具有较厚的大气层,而对宇宙辐射提供了较大的屏蔽作用。例如在美国地面的辐射水平大约为0.06 μSvh-1,而在美国上空12km处,其宇宙辐射水平约为8 μSvh-1,比地面高出130多倍。在卢森堡上空同样的高度,宇宙辐射水平也约为8 μSvh-1 (表 1)。
2 仪器与方法本文采用美制RSS—111型高压电离室和国产FD — 3013型闪烁辐射仪测量宇宙辐射电离成分,采用FD—3013的主要目的是从RSS—111读数中扣除某些飞机本身具有的少量Y辐射对读数的贡献。RSS—111的刻度可以搠源到国家标准和美国国家标准局(NBS)。RSS—111对天然本底辐射水平测量的总不确定度为5 %, 而FD — 3013约为12%。表 2为RSS—111与新引进的RSS — 111的改进型RSS—112比对测童的结果。由表 2可见,除全身计数器低本底屏蔽室内一点,二者相差9 %以外,其余各点均在-2 %和+4 %之间一致。宇宙辐射中子成分是用UNSCEAR1988年报告书采用的方法估算的。危险评价参考了美国民用航空医学研究所提供的方法[2]。
在测量的30条国内航线中,估算了机组但如果把机人组员仍作为一般公众,则人员接受的宇宙辐射照射的总量,表 3列出4.98mSv的中位值就明显的高于5年平均1了其中的典型值, 即最低值、中位值和最高mSv的公众年有效剂量限值。也就是说,如值。按每年飞行l000h计,机组人员的年有果不把机组人员作为放射职业工作者,那效剂量范围在0.12和9.17mSv之间。这些值么,他们中的大多数在飞行中将经常接受超明显的低于国家对职业人员规定的平均50量的辐射照射。
为了保护胎儿的健康,ICRP(1990)对杯孕妇女的职业照射另有专门推荐,即一个妇女只要她声明已经怀孕,在孕期余下的期间内,其腹部表面接受的当量剂量不超过2 mSv。对于辐射防护而言,由银河宇宙辐射对母亲的照射与对胎儿的照射应当认为是相同的。从表 3所列数据推算可知,胎儿接受的照射多数超过了推荐限值,这取决于孕妇飞行的航线和飞行的时间。例如,一个女机组人员怀孕后继续在北京和乌鲁木齐之间飞行,并且一个月飞行80h, 3个月的累积剂量将是2.2mSv, 超过ICRP建议的2 mSv的妊娠限值。如果她是在北京和昆明之间飞行,6个月累积的剂量将是2.4mSv, 也超过了2mSv的限值。
4 致死性癌症的危险癌症死亡是与电离辐射照射有关的主要健康影响问题。表 4给出机组人员在飞行期间受宇宙辐射照射而诱发致死性癌症的超额危险估计[1] 1一个机组人员在被研究的(或相似的)一条或几条航线上飞行30年,每年飞行l000h,则该人由于受宇宙辐射的职业照射而最终死于癌症的起额危险在1/ 6900和1/91之间;只飞三亚一深圳航线或相似航线的机组人员蒙受的超额危险最小;只飞北京_乌鲁木齐航线或相似航线的机组人员危险最大;飞昆明一北京航线或相似航线的危险(1/170)是中位数,大大超过我国平均的致死癌症的自然发生率。
父母双方或一方受到射线照射后,母亲再受孕生下的孩子都会有遗传一种或几种辐射诱发的严重遗传缺陷的危险。严重遗传缺陷的后果可以是在出生时出现或在以后出现组织或功能方面的异常。表 5给出了由于母亲在受孕之前,母亲或父亲受到宇宙辐射的职业照射,而使活产小儿诱发严重遗传缺陷的危险估计[1]。由表 5可知,如果一个女表 5父母一方受照后,母亲怀孕生下的活产小儿$组人员在怀孕前已经飞行了5年,每年飞行l000h, 那么,由于母亲受职业照射而对孩子诱发严重遗传缺陷的中位危险约为1/ 6700。如果在母亲怀孕前,父亲也是受到同等数量的照射,那么,由于父母双方受照,对孩子诱发的严重遗传缺陷的危险将来自二者之和,约为1/3350。
对受到照射的胎儿来说,其危险不但与受照剂量大小有关,而且也与受照时胎儿的发育阶段有关。表 6给出由于母亲受宇宙辐射照射致使胎儿也受此照射而引起严重健康缺陷的危险估计[2]。在估算时考虑的辐射诱发的可能后果是严重的智力低下和儿童期致死性与非死性癌症。如果母亲在怀孕的前5个月,每月飞行80h,那么,对这个孩子的中位危险约为1/2000,最大危险约为1/1100。
在所研究的30条航线中,对未怀孕机组人员即使每年飞行l000h之多,所接受的宇宙辐射总量最大也仅为ICRP推荐的年限值的一半。对未怀孕的机组人员来说,辐射照射都未必是限制飞行的一个因素。但对怀孕机组人员来说,情况是不同的,对她们应考虑从高空高纬度长时间飞行的航线上换下来,改作较轻的工作。
机组人员接受宇宙辐射照射所致剂量对其造成某些超额危险,应引起政府机关、航空部门和法规机构的重视。
[1] |
李德平, 等译, 国际放射防护委员会1990年建议书(第60号出版物)第一版, 北京, 原子能出版社, 1993 : 20~57。 |
[2] |
Friedberg W. Tle cosmic radiation en-vironment at air carrier flight altitudes and possible associated health risks, Radiat[J]. Pfot Dosim, 1993, 48(1): 21. |