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融化的北极冰原 正悄悄释放致癌的放射性气体

加新网CACnews.ca| 2022-6-6 13:59 |来自: 科研圈

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数千年来,致癌的氡始终被困于冰雪北极的冻土之下,但气候变化正令它“重返自由”。


图片来源:?Pixabay


文章来源 科研圈


作者 Chris Baraniuk


翻译 阿金


编辑 魏潇


数千年来,在地球极北地区冰封的地层深处,一种放射性危害物质始终困于其中。但是,多年前英国利兹大学(University of Leeds)的岩石物理学家保罗·格洛弗(Paul Glover)意识到情况并非永远一成不变:终有一日,它将破土而出。


格洛弗曾参加过一场学术会议,会上一位发言者描述了永久冻土的低渗透性。永久冻土会保持至少两年的冰冻状态,而在某些情况下甚至会被冰封数千年。这是一层冰铸的地盾,犹如一条厚实的毯子,将污染物质、微生物以及各种分子封锁在我们脚下,其中也包括了致癌的放射性气体氡——镭元素衰变释放出的气体。


“我是突然间意识到的,如果地下有氡,永久冻土层能将其困住。”格洛弗回忆道,“那要是冻土层突然不在了呢?”自此之后,格洛弗努力钻研方法,预估随着气候变化,永久冻土融化可能会释放出多少氡。


北极圈和亚北极圈地表存在大片永久冻土区域,如今这些冻土正在融化,而且融化速度不断加快。在 2022 年 1 月发表的一篇报告中,格洛弗与合作者马丁·布劳恩(Martin Blouin)使用建模技术,发现未来建造于永久冻土地区并附带地下室的房屋可能会暴露在高水平的氡气中。马丁·布劳恩是加拿大绘图软件公司 Geostack 的技术主任。“随着永久冻土的融化,这些活跃的被存积在北极的氡将涌出地表,进入建筑物滞留其中,造成健康危害。”格洛弗说道。


没有人确切知道氡穿透冻土地面扩散出去的速度有多快,但格洛弗在二氧化碳扩散速度的基础上,根据氡的特性做了相应调整,由此得到一个可以用到模型中的数值。计算表明,如果 40% 的永久冻土在 15 年甚至更短时间内融化,被释放出的氡会令建筑于永久冻土层上、位于地面或地面以下房屋地下室的放射性水平增加至每立方米 200 贝可(Bq,放射性活度单位)以上,并且这种情况会持续至少 4 年。


根据世界卫生组织的数据,长期暴露于每立方米 100 贝可的放射性活度下可令肺癌风险增加约 16%。包括英国在内的一些国家,将放射性平均暴露的最高安全水平设定在每立方米 200 贝可。但如果一个地区没有用地质学手段检测过氡是否存在,人们就不知道自己是否处于危险中,因为氡气无臭、无色也无味。


格洛弗强调研究中的模型是为理解永久冻土融化如何影响人们接触氡气而进行的初步尝试。例如,其中并没有考虑到冻土融化速度中的季节变化因素,也没有考虑冻土中的冰雪消融导致的土壤压实影响,而这些作用可能会将更多的氡泵送到地面。


2021 年的一项研究显示,约有 330 万人生活在永久冻土之上,这些冻土区域到 2050 年将彻底融化。并非所有生活在冻土区域的人都会接触到氡,但其中许多人会:例如,加拿大、阿拉斯加、格陵兰岛以及俄罗斯部分地区的居民。而且氡暴露和肺癌之间的联系证据确凿,美国肯塔基大学护理学院(University of Kentucky’s College of Nursing)的肿瘤学临床护理专家史黛西·斯坦尼弗(Stacy Stanifer)表示,这和吸烟增加个体肺癌风险一样属实。她还指出,研究表明氡是肺癌死亡率高达 10% 的贡献者——全球每年肺癌死亡人数超过 100 万人。



格陵兰岛上的住宅。图片来源:nick_russill,?CC BY 2.0.


“吸入氡气对每个人来说都很危险,如果你同时还吸烟,危险更甚。”斯坦尼弗指出。在北极圈和亚北极圈社区中,吸烟行为相当普遍。2021 年的一项研究报告说,生活在加拿大因纽特土地上超过一半的 15 岁及以上因纽特人表示自己每天都吸烟,而加拿大全体人口中的吸烟人口比例仅为 16%。


如今,随着永久冻土层的逐渐融化,科学家不知道到底有多少氡正在被释放出来,美国阿拉斯加大学费尔班克斯分校(University of Alaska Fairbanks)的地学学者、博士生尼古拉斯·哈森(Nicholas Hasson)说:“我称之为空白点。”他注意到,在现实生活中永久冻土层复杂又不规律,因此他同意格洛弗的说法,展开野外实地测量是证明模型结果的关键。如果我们将永久冻土想象成一块冰做成的瑞士奶酪,这片奶酪的地下冰层并不均匀,有一些地方会比其他地方更厚实,因为如果有地下水流经过会促进冰的消融。


哈森和同事们已经研究过,那些永久冻土正消融的地方会异常迅速地排放出甲烷——一种比二氧化碳效力更强的温室气体。因此他表示,类似的“烟囱”可能会在某些地方排放出大量氡气。


对人类健康而言,真正的关键是有多少氡会进入人类住宅。科学家甚至房屋主人自己就能够使用放射性检测器来评估这一状况。2022 年 2 月在线发布的一项仍处于同行评审中的新研究,测量了格陵兰岛三座城镇内 250 多户人家一年内的氡含量。结果发现,在那尔萨克(Narsaq)的 59 栋住宅中,有 17 户人家发现自家的放射水平超过了每立方米 200 贝可。


这项研究的主要作者是丹麦奥胡斯大学(Aarhus University)的放射生态学家维奥莱塔·汉森(Violeta Hansen),她强调说这些都是基于小样本房屋数量的早期结果,还需要展开更多研究,之后她才能评估格陵兰岛全部房屋建筑与氡相关的健康风险。如今,她正领导一个国际项目,展开野外实验,收集加拿大和格陵兰在内的不同国家房屋内的氡测量数据。“我们需要给公众提供低成本、高效率、切实可行的缓解方法。”汉森说道。



格陵兰岛上的村落。图片来源:Pixabay


加拿大卡尔加里大学(University of Calgary)的放射生物学家亚伦·古达齐(Aaron Goodarzi)表示,重点在于在没有坚实的科学数据和可行的解决方案之前,需要避免给人们制造恐慌和焦虑。好消息是一旦房屋主人知道自家存在氡气之后,一些久经考验的方法可以立刻派上用场,以降低室内氡含量。例如,古达齐指出一种称为“底板降压”(subslab depressurization)的技术,将密封管道插入房屋下方,并与排气扇连通。这样可将建筑物下方的所有氡气吸入管道,再排放到环境大气中。他说:“只要把它想象成通风管道就可以了。”


而且建筑物的类型也很关键。格洛弗的模型发现建造在桩子或者支柱物上的房屋,因其与地面分离,不会受到氡含量增加的影响。幸运的是,北极和亚北极圈地区的许多房屋都是这样的构造。但对于那些结构不同的房屋,减少氡含量的成本可能让地区内的低收入社区无法承受。“当然,这是一个必须考虑的公平问题。”古达齐说,他提出某些地区的社会房屋管理者有责任确保他们提供的住宅是健康无害的。


加拿大卫生部发言人表示,政府目前建议房屋主人检测自家住宅的氡含量,之后如果有必要,就需要寻求有资质的供应商安装缓解装置。


鉴于氡气肉眼不可见,许多人可能认为氡其实没有那么多。格洛弗说在永久冻土融化情况变得更加恶劣之前,现在就获得相关信息将能挽救生命。


“我们知道氡气致命。”他说,“但与此同时,我们还是有很多办法来保护自己。”


原文链接:


https://knowablemagazine.org/article/physical-world/2022/race-against-radon

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