融化的北极冰原,正悄悄释放致癌的放射性气体

作者: Chris Baraniuk

来源: 科研圈

发布日期: 2022-06-06 22:23:46

气候变化导致北极永久冻土融化,释放出致癌的放射性气体氡,可能增加人类肺癌风险。科学家正在研究如何预测和减少氡的释放,以及如何保护居住在永久冻土地区的人们免受氡的危害。

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”。

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的岩石物理学家保罗·格洛弗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。

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。

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的肿瘤学临床护理专家史黛西·斯坦尼弗表示,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。

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的地学学者、博士生尼古拉斯·哈森说:“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。

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。

加拿大卡尔加里大学的放射生物学家亚伦·古达齐表示,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”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。

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。

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。”

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