被核辐射污染过的牛奶，煮开了能喝吗？

2011年6月28日，科学松鼠会出现在了当日中央电视台的《焦点访谈》节目里，随后，科学松鼠会网站的访问量激增，很快导致网站的彻底瘫痪[1]。然而，节目里面主持人和记者拿来说明科普的一个问题，却让人忍不住要说两句。敬一丹阿姨说“被核辐射污染过的牛奶，煮开了能不能喝？”，而记者去街头采访的时候，问的是“被核辐射过的牛奶，煮开了是否能喝？”。这个问题虽然取材于《第八次中国全民科学素养调查》（以下简称为《调查》），但是却并不准确。《调查》里面的问题，实际上是一个判断对错题，题目为“含有放射性物质的牛奶经过煮沸后对人体无害”[2]，答案是“错误”。这几个题目有什么区别呢？

其实，“核辐射”和“核污染”是两个有联系但是并不等价的概念，相比《调查》的原题，主持人和记者的表述将这两个概念混淆在了一起。

自然界存在很多放射性元素，人类也制造了很多人工的放射性元素。这些放射性元素在发生聚变、裂变、衰变等核反应的时候就会放出各种核辐射，包括携带很高能量的质子、中子、氦原子核、电子、光子等等。核辐射是一些快速运动的微观粒子，除光子外，它们的速度一般接近光速的量级，带有的能量都比分子里面的化学键的键能高。因此，这些核辐射的粒子在碰到人体的时候有一定的可能性破坏人体内分子的化学键，造成分子的性质改变，就可能会对人体造成损伤。一般来说，这些损伤都是可以修复的，只要我们受到的核辐射水平不超过一定的数值，就可以认为是安全的。

用来衡量辐射对生物体组织的伤害（剂量当量）的数据，国际单位是Sv（Sievert，译作西弗或者希沃特），一Sv等于一焦耳每千克，实际使用中很多数据比较小，常用毫（千分之一，m）Sv或者微（百万分之一，μ）Sv。全球人均每年受到的自然辐射是2.4 mSv，一些常见的辐射数据请参考《辐射伤害知多少？（上）》和《辐射剂量图表》。对于牛奶来说，质子、氦原子核（alpha射线）、电子（beta射线）还有高能光子（gamma射线）的辐射并不会对牛奶的营养产生很大的影响，这些粒子也不会停留在牛奶里面，并不会对牛奶造成污染，对人体也不会有影响。受到这些核辐射的牛奶，即使不煮开，也是可以喝的。甚至对于部分食品，辐照灭菌是一种常见的处理方式（参见云无心 《辐照食品，望文生“疑”》）。

前面说过，自然界里面就存在有一定的放射性元素。实际上，我们喝的水，呼吸的空气，里面都含有少量的放射性元素，比如地下水和土壤里就含有微量的放射性元素氡。所以实际上，我们体内就有一定量的放射性元素，给我们带来从内到外的核辐射。而且我们平时吃的食物喝的水，里面都会有微量的放射性元素，只要剂量在一定范围内，通常认为对健康并不会造成影响。核辐射（准确来说是包括核辐射和x光在内的电离辐射）对人体产生的伤害有两种效应，一种是确定性效应，指辐射剂量超过一定数值之后发生的效应，比如说，在原子弹爆炸或者核电站发生严重核泄漏事故的时候 因为受到高剂量辐射导致的辐射病或者放射性损伤（比如上千mSv的剂量有可能导致不育等严重伤害身体机能的症状甚至致命），空气、食物和水里面含有的放射性物质一般都低的很，远小于确定性效应需要的数值。另一种是随机性效应，我们受到的电离辐射不管剂量多小，总是有可能诱发癌症以及遗传疾病，受到的辐射剂量越高，诱发癌症或者遗传疾病的可能性也越高[3]。 从防护随机性效应的角度出发，可能有人希望除去所有空气和食物里面的放射性物质，然而，这样的想法在技术上是非常困难的，其经济成本也是我们不能承受的。 前面提到的全球年人均受到的自然辐射里面，来自于呼吸的空气和摄入的食物里面的氡、钾-40和碳-14等的贡献约为1.5 mSv[4]，只要从食物里面获得的电离辐射剂量不比这个数字大太多，就可以不用担心食物里的放射性问题。

然而，如果是原子弹爆炸，或者是核电站发生严重的放射性元素泄漏事件的时候，就有可能在一定地区里面含有大量的放射性物质粉尘，这样的区域就是核污染区域。核污染区域里面生产的牛奶、青菜等，就可能含有大量的放射性物质，对福岛核事故有一定关注的读者肯定比较熟悉。被核污染的牛奶，如果含有超过一定标准的放射性物质，那么对人体就有可能造成伤害。而且，其内部含有的放射性物质不会受到“煮沸”的影响。因此，《调查》里面的那道题目，“含有放射性物质的牛奶”经过“煮沸”之后并不能保证对人体无害，而是要看里面含有的放射性物质究竟有没有超标，这道题答案应该是“错误”。

举个例子来说，半衰期约为8天的碘-131是核污染中常见的一种放射性元素（参阅vivimice的《“盐”尽于此》），以美国食品药品管理局（FDA）给出的牛奶里面碘-131为例，其限定值（ Derived Intervention Level）为170贝克勒耳每千克[5]，相当于每秒钟一千克牛奶里面有170个碘-131原子发生衰变反应，超出这个数值的牛奶长期饮用有可能对人造成危害。煮沸并不能保证把牛奶里面超过标准放射性元素含量降到标准以下。而体重70公斤的成人体内每秒钟有约4300个钾-40原子发生衰变，有约3000个碳-14原子发生衰变[6]，相比较来说，符合FDA这个标准的牛奶不会明显增加人们被电离辐射诱发癌症等的几率，也不会对人的健康造成明显的影响。

细心的读者可能会注意到，在前边提到“核辐射”的时候，我们并没有提到中子辐射（可参见松鼠Sheldon关于中子辐射的文章）。这一般在接近原子弹爆炸的中心点附近或者发生严重泄漏的核电站附近才会有很大的影响，在很强的中子辐射作用下，一般的物质也可能会产生严重的放射性，对周围的人员造成后续的辐射伤害[7]。不过，对于牛奶来说，考虑安全问题时极少会涉及到中子辐射，对于核污染区域的牛奶，一般只会考虑里面含有的放射性物质的含量。

总结来说，“核辐射过”的牛奶，除一般不常见的大剂量中子辐射之外，一般来说对健康是没有影响的，可以放心饮用，应不应该煮沸跟它“被辐射过”没关系。“核污染”的牛奶，或者“含有放射性物质”的牛奶，如果放射性物质含量超过一定的数值，则可能对健康产生危害，煮沸也无济于事。因此，将“含有放射性物质的牛奶经过煮沸后对人体无害”的问题转变成“被核辐射污染过的牛奶，煮开了能不能喝？”或“被核辐射过的牛奶，煮开了是否能喝？”，其答案也会有相应的变化。

感谢Sheldon，云无心，赵承渊和游识猷对本文提供的帮助。

参考资料：
1.科学松鼠会 上镜 CCTV《焦点访谈》, http://songshuhui.net/archives/56396
2. 在[1]中的视频里02:21处给出了部分题目的内容。
3.中华人民共和国环境部，郑钧正《确定性效应与随机性效应的区别》。
4.  联合国原子辐射效应科学委员会，＂Report of the United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation to the General Assembly＂．
5. 美国食品药品管理局（FDA），＂FDA Derived Intervention Level (DIL) or Criterion for Each Radionuclide Group＂.
6.www.rerowland.com,＂THE RADIOACTIVITY OF THE NORMAL ADULT BODY＂；Harvard Natural Science Lecture Demonstrations, ＂Radioactive Human Body＂．
7. 世界核能协会，“Hiroshima, Nagasaki, and Subsequent Weapons Testing”