常坐飞机的人需要担心宇宙射线的辐射吗？

Answer 1

“辐射”是让人经常闻之色变的两个字。这里的辐射一般指的是电离辐射，包括了电磁波中波长相对较短、能量相对较高的γ射线、X射线和紫外线中波长较短的部分，以及α粒子、β粒子、中子等粒子。电离辐射由于能量较高，能够使原子或者分子发生电离，而电离如果发生在生物体上就有可能造成伤害，因此电离辐射往往需要采取措施加以防范。

提到电离辐射，人们往往想到原子弹、核反应堆等强辐射源，但实际上电离辐射每时每刻都存在于我们身边。大气中的氡、土壤和岩石中的放射性元素等，都在不停地释放出电离辐射，它们被称为背景辐射。包括人类在内的所有生物都是在存在背景辐射的情况下进化而来，机体已经发展出一系列应对辐射的机制，加上背景辐射通常非常微弱，因此一般来说背景辐射谈不上有什么危害，我们不必担心。

不过值得一提的是，背景辐射有一部分来自宇宙射线，即来自外太空的高能粒子。对于生活在低海拔地区的人来说，由于宇宙射线会与地球大气层相互作用而被削弱，因此对我们的影响并不大，宇宙射线造成的辐射只占到背景辐射的10%左右[1,2]。但随着海拔增高，空气变得稀薄，宇宙射线造成的影响也会更加显著，在远离地表的高空就更为明显[2]。因此经常乘坐飞机的人以及飞行员和机组人员会受到更多来自宇宙射线的辐射。

背景辐射通常的构成情况。图片来自参考文献[1]

那么常坐飞机的人、飞行员和机组人员是否需要担心宇宙射线辐射造成的危害？

首先我们需要清楚由于高空飞行遭受的宇宙射线的辐射有多强。在评价辐射对生物体可能造成的危害时，我们通常使用剂量这个概念，即一定时间内被生物体吸收的辐射。简单来说，飞行时间越长、飞行高度越高，来自宇宙射线的辐射剂量就越多。除此之外，在高纬度地区特别是两极飞行时会比在低纬度地区同一高度飞行受到更多来自宇宙射线的辐射，这是因为宇宙射线会被地球磁场屏蔽，而这种屏蔽作用在赤道最强，两极最弱。

根据这些因素，一些权威机构都给出了估算由于高空飞行所受到的辐射剂量的工具。例如美国联邦航空管理局给出的一个工具可以详细计算乘坐多次航班受到的辐射剂量 [3]。一般来说，每飞行1000英里（约1600公里），我们会由于宇宙射线而额外接受0. 01毫希的辐射剂量 [2]。作为对比，每年来自于背景辐射的辐射剂量大约是3毫希。对于飞行员和机组人员，一般认为每年在背景辐射之外额外会受到0.2-5毫希的辐射剂量[4]。根据这个估算，飞行员和机组人员每年额外受到的辐射剂量已经接近甚至超过核电站员工等由于职业需要必须接触辐射源的从业者[5]。

不过即便如此，由于经常乘坐或者驾驶飞机而额外接受的辐射的剂量仍然是相当低的，也低于目前国际原子能机构设定的由于职业原因每年接受辐射的剂量限值（每年不超过20毫希）。这么低的辐射剂量如果对人体有影响，主要的表现形式将会是癌症等疾病的发病率上升。因此我们可以用流行病学调查的方法来研究这些辐射对人的影响，即分别比较一下普通人和飞行员或者经常坐飞机的人，看看后者是否有某些疾病的发病率会明显增加。

那么这些流行病学调查的结论如何呢？虽然有的研究表明暴露在更强的宇宙射线辐射下确实能够增加患某些疾病的风险，例如2005年一项流行病学调查就表明飞行员更高的白内障发病率与遭受更多的宇宙射线辐射相关[6]，但还有很多研究虽然发现飞行员和机组人员这个群体癌症等疾病的发病率确实高于普通人，却并不能确定发病率的增加一定是来自于更多的宇宙射线辐射[7]。还有的研究则干脆观察不到这种风险的增加，例如在欧洲进行的一项研究表明，飞行员由于患癌症而死亡的比例反而低于对照组[8]。因此，关于宇宙射线对飞行员、机组人员、常坐飞机的人等群体健康的影响，目前的研究可以用三个字归纳：不清楚。

由于目前的实验研究尚不能给出确切的结论，我们只能从理论上估算一下宇宙射线对健康的影响。目前世界各国在评估低剂量辐射带来的风险并采取防护措施时，通常采用“线性无阈”模型，也就是说任何剂量的辐射都会对人体造成伤害，伤害的严重程度与辐射剂量呈简单的正比关系。这个模型是否真的能准确描述低剂量辐射对健康的影响，实际上存在争议，但由于使用起来比较方便，因此仍然被普遍接受。

根据这个模型，美国联邦航空管理局给出了一个估算的例子：一位飞行员每年执行700个飞行时数的纽约至芝加哥的美国国内航班，25年下来，来自宇宙射线的辐射剂量约为68毫希，这会使得他由于癌症死亡的概率增加千分之三 [4]。而根据统计，在英美等国，癌症造成的死亡已经占到总的死亡数的四分之一左右[9, 10]。也就是说，一个普通人本来就会有20-30%的概率死于癌症。由此可见，由于经常坐飞机而遭受的更多宇宙辐射对健康造成的损害，即便确实存在，也是微不足道的。实际上几乎任何职业都存在对健康造成负面影响的风险因素，而在现有的安全标准下，辐射相关行业的从业者健康受到的损害并不比其他行业更加突出[11]。

综上所述，经常坐飞机的人以及飞行员或者机组人员确实会由于宇宙射线的原因比普通人受到更多的辐射剂量，但这些更多的辐射对健康的负面影响即便有也是非常小的，因此我们不必为此过于担心。

参考文献

[1] http://www.world-nuclear.org/uploadedFiles/org/Features/Radiation/4_Background_Radiation(1).pdf

[2] http://www.nrc.gov/about-nrc/radiation/around-us/calculator.html

[3] http://jag.cami.jccbi.gov/cariprofile.asp

[4] “What Aircrews Should Know About Their Occupational Exposure to Ionizing Radiation”,https://www.faa.gov/data_research/research/med_humanfacs/oamtechreports/2000s/media/0316.pdf

[5] http://www-ns.iaea.org/tech-areas/communication-networks/orpnet/documents/cn223/7-frasch-presentation.pdf

[6] Vilhjalmur Rafnsson, Eydis Olafsdottir, Jon Hrafnkelsson, Hiroshi Sasaki, Arsaell Arnarsson, Fridbert Jonasson, “Cosmic Radiation Increases the Risk of Nuclear Cataract in Airline Pilots: A Population-Based Case-Control Study”, Archives of ophthalmology, 2005, 123, 1108

[7] Boice JD Jr, Blettner M, Auvinen A., “Epidemiologic studies of pilots and aircrew”, Health Physics, 2000, 79, 576

[8] I. Langner, M. Blettner, M. Gundestrup, H. Storm, R. Aspholm, A. Auvinen, E. Pukkala, G. P. Hammer, H. Zeeb, J. Hrafnkelsson, V. Rafnsson, H. Tulinius, G. De Angelis, A. Verdecchia, T. Haldorsen, U. Tveten, H. Eliasch?, N. Hammar, A. Linnersj?, “Cosmic radiation and cancer mortality among airline pilots: results from a European cohort study (ESCAPE)”, Radiation and Environmental Biophysics, 2004, 42, 247

[9] http://www.cdc.gov/nchs/data/nvsr/nvsr64/nvsr64_02.pdf

[10] http://www.cancerresearchuk.org/health-professional/cancer-mortality-statistics#heading-Four

[11] http://www.physics.isu.edu/radinf/risk.htm

（作者：魏昕宇）