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1、核电与核辐射 1986 年 4 月 26 日，切尔诺贝利核电站的一个反应堆发生爆炸，将相当于 400 颗广岛原子弹的放射性尘降物散布到整个北半球。在此之前，科学家对辐射对植物和野生动物的影响几乎一无所知。这场灾难创造了一个活生生的实验室，尤其是在这个被称为禁区的 1100平方英里的区域。1994 年，德州理工大学生物学教授罗纳德切瑟和罗伯特贝克是首批获准完全进入该区域的美国科学家之一。“我们抓了一群田鼠，它们看起来和野草一样健康。我们对此非常着迷。”贝克回忆说。当 Baker 和 Chesser 对田鼠的 DNA 进行测序时，他们没有发现异常的突变率。他们还注意到狼、猞猁和其他曾经稀有的物种在
2、这片区域游荡，仿佛这里是原子野生动物保护区。2003 年由一组联合国机构建立的切尔诺贝利论坛发表了声明一份关于灾难 20 周年的报告证实了这一观点，称“环境条件对该地区的生物群落产生了积极影响”，将其转变为“一个独特的生物多样性保护区”。五年前，贝克和切塞尔在这片区域搜寻田鼠。Mousseau 到切尔诺贝利去数鸟，发现了与之相矛盾的证据。穆萨乌是南卡罗莱纳大学的生物学教授，他的合作者安德斯佩普穆勒现在是巴黎南方大学生态、系统学和进化实验室的研究主任。他们发现该地区家燕的数量要少得多，而那些存活下来的家燕则遭受着寿命缩短、(雄性)生育能力下降、大脑变小、肿瘤、部分白化病(一种基因突变)以及白内障
3、发病率更高的痛苦。在过去 13 年发表的 60 多篇论文中，Mousseau 和 Moller 指出，暴露在低水平辐射下对该区域的整个生物圈产生了负面影响，从微生物到哺乳动物，从昆虫到鸟类。包括贝克在内的批评人士对穆萨和穆勒持批评态度。贝克在2006年与切塞尔合著的 美国科学家(American Scientist)文章中指出，该区域“实际上已成为一个保护区”，穆萨和穆勒的“令人难以置信的结论只得到了间接证据的支持”。我们所知道的关于电离辐射对健康影响的几乎所有信息都来自于一项正在进行的对原子弹幸存者的研究，该研究被称为寿命研究，简称 LSS。辐射暴露的安全标准基于 LSS。然而，LSS 留下
4、了关于低剂量辐射影响的大问题没有得到解答。大多数科学家都同意，没有所谓的“安全”辐射剂量，无论剂量有多小。小剂量是我们最不了解的。LSS 并没有告诉我们多少低于 100 毫西弗(mSv)的剂量。例如，引起基因突变需要多少辐射，这些突变是可遗传的吗?辐射诱发的疾病(如癌症)的机制和遗传生物标记物是什么?三重危机 2011 年 3 月福岛第一核电站创建另一个生活摩梭实验室和穆勒可以研究低剂量的辐射,复制他们的切尔诺贝利核事故研究和允许他们“更高的信心,影响我们看到有关辐射,而不是其他因素,“摩梭说。福岛 310 平方英里的隔离区比切尔诺贝利小，但在其他方面是一样的。这两个区域都包括被遗弃的农田、森
5、林和城市地区，在这些地区，辐射水平在短距离内变化数量级。而且几乎可以肯定，他们进入福岛的速度比科学家进入苏联控制的切尔诺贝利的速度还要快。简而言之，福岛事件提供了一个解决争议的机会。福岛核事故发生后的几个月里，穆萨乌和莫勒就开始在这座正在冒烟的核电站以西受污染的山林里清点鸟类数量，但他们无法进入这个区域，亲眼看看家燕的情况。最后，在 2013年 6 月，穆萨乌是首批获准完全进入福岛禁区的科学家之一。对辐射的敏感度在生物和同一物种的个体之间有很大的差异，这是重要的原因之一，不要从蝴蝶推断到家燕或从田鼠推断到人类。蝴蝶对辐射特别敏感，Mousseau 说。2012 年8 月，在线期刊科学报告(Sc
6、ientific Report)发表了一篇论文，研究福岛核泄漏对淡草蓝蝶的影响。冲绳县琉球大学的生物学教授大木若二(Joji Otaki)透露，在这种不雅行为发生两个月后，在福岛附近采集的蝴蝶出现了翅膀、腿和眼睛畸形的情况。Mousseau 和 Moller对切尔诺贝利和福岛昆虫的调查显示，蝴蝶作为一个群体数量急剧下降。但御宅族的论文增加了一个重要的新皱纹。当他用健康的实验室样本培育突变的福岛毛茛属植物时，每一代新世代的基因异常率都在增加。Mousseau 认为这种现象，基因突变的积累，是一种潜在的侵蚀放射性生态系统健康的暗流，偶尔会在患有部分白化病的变异蝴蝶或家燕的后代身上显现出来。就连贝克
7、也对御宅族的结论表示赞同:“很明显，这些蝴蝶受到了辐射的影响。多代繁殖确实会导致基因组的改变。”我在机场遇到了 Mousseau 和他的博士后同事，一个叫 Andrea Bonisol Alquati 的意大利人，然后我们驱车前往位于福岛核电站北部南相马的酒店。我们穿过一个又一个废弃的城镇，向北蜿蜒走向核电站。穆萨乌一边开车，一边扫视着关闭的店面和空荡荡的房屋，寻找燕窝。家燕是理想的科学研究对象，因为它们是亲民的，这意味着这些鸟往往会在一生中回到同一个地方繁殖。它们与其他温血脊椎动物具有相似的遗传、发育和生理特征。家燕是众所周知的煤矿里的金丝雀,问题是除了煤矿放射性摩梭数大约 12 个旧巢“伤
8、疤”,月牙形的屁股上的泥浆在屋檐下,但并不是一个新巢。”他们第一年显示这样的负面影响,”他说。“我想今年很难找到他们。”“我简直不敢相信没有任何活动的燕窝。我没看见有什么苍蝇在飞。没有看到蜻蜓在飞。这真的是一个死区。”福岛核事故让我们看到了一个生态系统对放射性污染的早期反应，这种反应极为罕见。人们对切尔诺贝利几代田鼠和家燕知之甚少，更不用说其他动物了。坊间的报道指出，动植物大量死亡，但没有关于它们复苏的细节。是否有些物种进化出了更强的修复被辐射损坏的DNA 的能力?目前，研究福岛的生态系统对开发预测模型至关重要，这些模型可以解释，随着时间的推移，对低水平辐射暴露的适应能力以及基因损伤的累积是如
9、何取得进展的。穆萨乌感到遗憾的是，他未能在事故发生后立即进入安全区。在我们到达酒店后，他说:“我们会有更精确的数据来确定那里有多少只燕子，有多少消失了。”“那些回来的是耐药基因型，还是他们只是在某种程度上幸运?”第二天，在 Mousseau 的许可得到确认后，一队警察挥手让我们的车通过路障进入禁区。穆萨乌计划沿着海岸平原一路前行，清点每只燕子的数量，标出每一个鸟巢的位置，并尽可能多地捕捉鸟儿。“我们在这里得到的每一个数据点都是绝对无价的，”他对 Bonisoli Alquati 说。在离核电站一英里的地方，Bonisoli Alquati 看到一只燕子栖息在一所房子附近的电线上。一个用新鲜泥土
10、做的巢坐落在车库的窗台上。辐射水平最高达到每小时 330 微西弗，是正常背景辐射的 3000 多倍，是穆萨乌在该地区所记录的最高水平。Bonisoli Alquati 说:“10 个小时后，你就会得到你的年度剂量。双叶是一座鬼城，除了以前的居民外，所有人都不得进入，他们每月只能回来几个小时，检查房屋和企业。小镇商业中心上方的一条标语写着:“核能:能源的光明未来。”主要街道的辐射水平并不比该区域外的许多受污染地区差。通过双筒望远镜，北村看到六只燕子在盘旋在一家体育用品商店附近。“把网子和杆子挂起来!”他喊道。北村和 Bonisoli Alquati 蹲在店外，一团薄雾笼罩着他们他们之间松散。燕子
11、在头上飞来飞去，叽叽喳喳地叫着。鸟,鸟,他们花了两个小时才把六只燕子全部捉到并取样。在放鸟之前，Mousseau 给它们安装了微型热释光剂量计(TLDs)来跟踪它们辐射剂量。下面是双叶火车站，那里的辐射水平为 10 级在更高的地方，他们又捕获了两只燕子。日本政府最初誓言要在 2014 年 3 月前清理福岛县 11 个污染最严重的城市。他们的目标是将年剂量率降低到 1 毫西沃特，这是对普通公众的限制国际放射防护委员会的建议。但到目前为止，大部分清理工作都集中在稳定受损地区核电站的反应堆继续向太平洋泄漏辐射。日本当局不再有具体的去污时间表。相反，他们把每年 1 毫西弗定为长期目标，现在正令人鼓舞
12、8 万 3 千名撤离者中的一些人将返回年剂量率高达 20 的地方 mSv，相当于欧盟委员会对核工作人员的剂量限制。执政党日本最近发布的一份报告承认，许多受污染地区将会受到污染至少一代人都不适合居住。这一目标的改变凸显了我们对低剂量辐射影响的认识与公共政策管理之间的差距，其中包括核清理协议。尽管科学家们还没有确定一个“安全”的辐射剂量，但日本管理人员需要一个目标剂量来制定去污和安置政策，因此他们依赖于咨询机构，如国际放射防护委员会(International Commission on Radiological Protection)，以及不完善的研究机构，如 LSS。布伦纳的研究表明，癌症发病
13、率的增加与每年低至5毫西弗的剂量有关。虽然Mousseau和 Moller 已经观察到植物和动物种群的负面影响，但是在这个任意的阈值之下，没有确凿的证据支持或反对人类的直接健康风险。布伦纳说:“一旦你达到这种剂量，你就必须依靠对机理的最佳理解，而这是非常有限的。”在浪江市郊的一个居民区，Bonisoli Alquati 发现了一个谷仓燕窝，夹在两栋房子之间的一条窄巷子里。这是他在令人失望的一天里，在双叶和浪江附近无人居住的地区巡游，数着几十个空巢和伤痕之后，看到的第一个活跃的鸟巢。在大雨冲走鸟巢之前，对燕子数量进行统计对于建立事故发生前燕子数量的基线至关重要，但穆萨乌也需要活鸟的样本来进行他的
14、实验室工作。小巷子里的鸟巢里有三只小鸡，这是他在这个区域发现的第一只小鸡，还有三只未发育的蛋。“这是一个重要的巢穴，”Mousseau 说。Bonisoli Alquati 坐在汽车的前座。他从一个塑料容器里舀出一只小鸡，用各种工具量了量。他在小鸡柔软的翅膀下面吹着气，露出一小块皮肤，用针刺穿了它。一些血液进入毛细血管;有些人被弄脏在玻璃滑梯上。然后他用帆布袋把小鸡抱起来，放进“烤箱”里，“烤箱”是用管道胶带绑在一起的一堆铅砖。砖块形成了一个屏蔽室，使得 Mousseau 能够在不受背景辐射干扰的情况下测量单个鸟类的全身负荷。他说:“我们的目标是能够观察每只鸟从一年到下一年的情况，并确定存活的
15、可能性是否与它们接受的剂量有关。”“如果我们真的想了解基因变异和辐射敏感性的机制，以及它们如何影响个体，那么有必要进行更精细的剂量测定。”但是这个地方的辐射水平太高，无法精确测量。穆萨乌把车开到街上，重新设置了伽马能谱仪。几分钟后，它显示出铯 137 污染的明显信号，铯 137 是福岛放射性尘降物中的主要同位素。这只小鸡可能只有一周大，有放射性。家燕在日本是好兆头。许多人在房子的门上钉上小木平台来吸引鸟儿。在这个区域，平台和房屋一样，都是空的。隔离区关闭后的每一天，Mousseau 和 Bonisoli Alquati 都工作到深夜，在福岛北部洁净地区捕捉家燕，建立一个控制组。Clean 是一
16、个相对的术语。在灾难中疏散的南相马的本底辐射仍然是正常水平的两倍。看到谷仓里的燕窝里挤满了胖胖的、正在偷看的小鸡，真奇怪。穆萨乌在日本的最后一天，他在鹿岛一条沙质小街上发现了一个活跃的燕窝。穆萨乌得到了邻居的许可，可以用网捕鸟。他是当地河流协会的成员，他说他很高兴有人在调查放射性污染，因为政府没有。“永远保密，政府，”他抱怨放射性尘埃冲进河里。他说，在那里捕捞的锦鲤每公斤含有 24 万贝克勒尔铯。人们不吃这些鱼，这是幸运的，因为在日本，鱼的辐射上限是每公斤 100 贝克勒尔。总有一天，40%的人会被诊断出患有某种癌症。如果在这个发人深省的统计数字的噪音中隐藏着一个信号，一个可能指向低剂量辐射诱
17、发癌症的信号，那么流行病学家就太微弱了，听不见。布伦纳说，有关低剂量辐射的重大问题最终将由研究“辐射引起的染色体损伤，或辐射引起的基因表达，或基因组不稳定性”的研究人员来回答。这就是 Mousseau 和 Moller对家燕的研究开始的方向。“不幸的是，肿瘤没有告诉我们它们是由辐射或其他原因引起的，”Mousseau 说。如果他有足够的资金，Mousseau将会对每一只他在野外安装了TLD的燕子的DNA进行测序。通过将结果与个体剂量估计进行比较，他可能能够找到辐射诱发疾病的遗传生物标志物。去年 11 月，在我陪同慕斯卢前往福岛的 18 个月后，他第 12 次前往福岛。Mousseau和 Mol
18、ler 发表了三篇论文，证明福岛鸟类数量急剧下降。穆萨乌说，他们准备在鸟类学杂志上发表的最新人口普查数据为鸟类数量的持续下降提供了“相当惊人”的证据，“没有证据表明存在阈值效应”。但出于某种原因，福岛的鸟类受到辐射的几率似乎是切尔诺贝利的两倍。“也许是缺乏抵抗力，或者是福岛当地居民对辐射的敏感度增加了，”Mousseau说。“也许切尔诺贝利的鸟类已经在某种程度上进化出了抗药性，或者那些易受感染的鸟类在过去 26 年里已经被淘汰了。我们并不知道这个问题的答案，但我们希望能找到答案。答案可能就在我们旅途中所收集的仓燕子的血液中。对这些样本的初步分析并没有显示出基因损伤显著增加的任何证据，尽管现在下
19、结论还为时过早。Mousseau 需要更多来自污染最严重地区家燕的样本，那里的人口正在急剧减少。尽管摩梭和穆勒的最初发现负担得起一个令人信服的陷入困境的生态系统在福岛,2014年的报告由联合国科学委员会原子辐射的影响(联合国核辐射效应科学委员会)回声的切尔诺贝利灾难评估早些时候,宣称辐射影响“非人生物群”在高度污染的地区是“不清楚”和“微不足道”,更少的污染。“我们做的是基础科学，而不是毒理学，但科委会既没有询问我们的工作，也没有找人解释我们的发现，”Mousseau 说。“他们为人类健康设定了标准，却忽视了很大一部分潜在的相关信息。”他说，被忽视的证据是实质性的。“在我在切尔诺贝利和现在的福岛的多年经验中，我们已经发现了突变率增加对几乎所有物种和我们所观察到的每一个生态处理网络的影响的信号，”Mousseau 说。贝克没有在福岛进行研究的计划，但他最近对来自切尔诺贝利的另一种田鼠的 DNA 进行了测序。新的数据似乎支持 Mousseau 和 Otaki 的结论，即高突变率与辐射暴露有关。多代人接触的后果，无论是否会降低动物的健康或繁殖能力，或在后代中导致出生缺陷或癌症，目前仍不清楚。