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人手一支的輻射偵測器,是全民科學時代的濫觴,還是另一個奠基在偽科學之上的盲目潮流?

廖英凱
・2014/02/27 ・8363字 ・閱讀時間約 17 分鐘 ・SR值 576 ・九年級

2011年福島核災以來,許多人開始積極關注核能產業的利弊得失與風險評估,除了有關於核能電廠安全問題的討論以外,也有越來越多人注意到核廢料的處理及其他核能相關設施的核洩漏問題。近年來,民間團體開始自行量測與解讀環境中的輻射,在一些網路購物與集會現場也有相關設備與平台的推廣。如同官方所提出的量測數據應該被驗證而非單純取信,此種民間的量測器材與方法,其正確程度亦值得我們深入討論。本文企圖整理近期輻射量測的相關文獻並對部分爭議與謬誤之處加以釐清。

台灣的輻射監測平台

目前台灣具一定規模的輻射監測單位或團體,筆者整理如下:

行政院原子能委員會輻射監測中心的全國環境監測

原能會自1989年起建置全國性的即時輻射監測系統,全台共計45個測站,全天候採樣並即時更新在網路上,是目前國內規模最大器材最貴的輻射監測平台。

台灣電力公司的核能設施環境輻射監測

此輻射監測網頁是台電公司在核電廠與蘭嶼儲存場,各選擇廠界上幾個點,架設測站量測輻射即時數值,選在廠界的意義,應該是因為這是一般民眾可接觸到核能設施的最近距離。

台灣環境輻射地圖

此地圖由紀錄片工作者林瑞珠女士及「台灣環境輻射走調團」維護,他們利用三種型號的儀器,總共測量1969個測點,累積大約25000個測值。這些數值可以簡單歸納出例如東北季風不影響監測數值、以及與核能設施較遠的南投雲林高雄反而是輻射強度前三高的區域,有興趣者可以自由下載原始數據並加以研究應用。你也可以在此影片中,看到林女士在2014/01/17輻射地圖APP開發研討會的簡報分享

公民輻射量測地圖

此地圖由「主婦聯盟環境保護基金會」所規劃,接受所有人自行上傳量測數據、資料與照片截圖。有興趣加入行列上傳數據者,可以在這裡看到相關教學。

公民輻射偵測回報討論區

此相片集由Facebook社群「反核部隊」所收集,由網友自行投稿輻射偵測器與背景圖片,尚未形成地圖形式。

監測的品質與可信度

進一步觀察上述五項輻射偵測地圖,會發現後三項民間版本的輻射監測,較前兩項原能會與台電的數值,高出一倍有餘。

在過去實際測量的爭議案例中,2012年9月份日本學者中生勝美與加藤洋教授發現蘭嶼數個輻射熱點劑量超過福島警戒區,與原能會和台電的監測數值相差千倍:

而另一方面的論述,財團法人核能資訊中心,也於2012年11月份邀請上述兩位日籍學者共同至蘭嶼勘查測量,並記錄始末。行政院原子能委員會爾後也於2013年7月邀請另外三位日籍學者(石黒秀治、渋谷進、森內茂)至蘭嶼測量,但查無異狀:

對於這樣的議題爭論,除了認為政府的數值是編出來的解釋以外,也有歸因為老朽核電廠或核廢料減容中心的輻射物質外洩與核廢料未妥善管理所致:

但相關論述至今僅停留在「假設與實驗」階段,尚未有足夠強力的科學證據支持相關論述。在預設政府資訊必須被質疑與檢驗的前提下,以群眾為力量的「公民監測」模式,絕對是個驗證政府資訊正確性的良好方向,但監測方式與器材因攸關到測量數值是否具有可信度,是否能經得起科學方法的考驗更是主事者與「公民科學家」應優先面對的難題

儀器是準的嗎?

在國外的例子中,近年來經營日本各地輻射監測的民間網站「Safecast[1]」即發現,不同廠牌、型號之間的儀器量測數值會有明顯差異,下圖可看到他們在同一環境下,比較四台不同儀器的測量結果。

圖片來源:INFORMATION, MISINFORMATION, DISINFORMATION (OR, “THESE AREN’T THE DROIDS YOU’RE LOOKING FOR.”) PART 2 – SAFECAST (2012)

註:筆者曾有機會能見過幾款非官方組織及個人所擁有的輻射偵測設備,在同一環境中亦有數值相異甚大的狀況。以下列兩圖為例,左圖為日本暢銷品牌Air Counter,價格親民操作容易,當時在室內量測到0.12 μSv/hr。而右圖則為手持放射性同位素識別分析儀identiFINDER 2,據聞該款分析儀要價50萬元,量測範圍與誤差都遠優於前者,除可偵測輻射強度外,更可以分析辨別放射性核種;但同時同地所量測到的數值卻僅有0.066 μSv/hr。兩儀器測量結果仍有不可忽視的差距。

對於非官方版本的輻射監測平台來說,除了林瑞珠女士所維護的台灣環境輻射地圖有部分地圖是用同一型號之設備量測,其餘平台因開放民眾自行上傳測量結果,使數據多來自數款不同廠牌與型號的偵測器。考量到在上述國內外例子中,不同款式的偵測器測量結果差異甚大,若利用多種偵測器且又未能控管實驗步驟一致性的數據收集方法,其結果難以具有科學研究或科學普及的參考價值。

而在同廠牌型號的偵測器中,以兩個非官方版地圖所使用的另一款儀器Inspector Alert為例,也曾發現在量測CRT螢幕時數值會飆高,由於該款偵測器被設計可測量α、β、γ和X射線,故量到高數值應該是因CRT螢幕內的陰極射線管在發射高速電子掃描螢幕時會產生X光的緣故[2][3],但該款儀器無法分辨所量測到的游離輻射種類為何,從而提高了環境中輻射值的判讀的難度。(不過,如果量到那麼高,就趕快逃走或是不要抱著螢幕就好XD)

註:有一台烏克蘭製「СИНТЭКС ДБГБ-01С Д03ИMETP БbITOBOИ」筆者因為連這是哪國文字都搞不清楚… 沒有辦法查到技術文件,若您知道非常歡迎補充給我…

再以日本熱門銷售的Air Counter_S為例,其測量範圍為0.05~9.99 μSv/hr,該廠牌與型號因為售價便宜且操作簡單、讀取容易,不乏公眾人物所使用(例:反核!蔡康永要求全面廢核 現量輻射值嚇壞人 – NOWNEWS),也在上述三個民間版本的輻射偵測地圖中都可見其身影。

但是,該款偵測器的技術規格載明其誤差為±20%(以單價來看這樣的誤差表現其實蠻不錯的),原理為利用矽半導體來量測輻射劑量。以半導體量測輻射劑量的優點是因為半導體要產生一個離子對所需的能量(W值)為3.6eV(Si),相較之下氣體中的相應數字約為30eV,因而有更好的能量解析度(energy resolution),也因半導體體積小,近年來開始被運用於個人用電子劑量計(silicon diode personal electronic)。但是,半導體敏感的優點也讓他特別容易受到微波、溫度等環境影響,反而不利於偵測環境中些微的輻射變化。

在實際量測的部分,林瑞珠女士也發現該款偵測器容易受到電磁波影響,測量時手機與電腦等電器需放置於兩公尺以外,且人潮聚集與廣播喇叭處均會受到干擾 [4]。在日本也有人針對該廠牌的輻射偵測器做電磁波與振動影響的實驗評比

下圖為林瑞珠女士比較同一房間不同位置的測量結果,可看出三台儀器的量測數值有明顯差距。筆者推測造成這樣的差異,原因可能有房屋內建材成分、偵測器與建材距離、偵測器品質與誤差、電磁波干擾等眾多原因所致。因此該類儀器的適合使用時機,應較適用於輻射屋與輻射物質的初步確認或是有較大規模核洩漏時警告用,若利用該類型的「入門款」儀器的數值作為判讀環境輻射的工具,應優先考量此類儀器的誤差過大且在測量範圍下限區域時易受干擾之限制。

註:若要判斷核能設施是否有洩漏,除了以劑量來考慮以外,由於核電廠的核分裂產物以鈷-60、錳-54、碘-131、氙-133為主,和天然背景輻射的來源核種鉀-40、鈾-238、釷-232、銣-87及氡氣等截然不同,因此利用上述有提到的核種分析儀器會是恰當的作法。

圖片來源:2013台灣環境輻射地圖剪報 – 林瑞珠

每小時超過0.11μSv,就超標有危險嗎!?

進一步討論量測讀數的意義。近來開始聽到有人主張「根據國際輻射防護協會的標準,一般人每年累積輻射不能超過1毫西弗」 – 周振元或是「即使忍受容許基準的1毫西弗/年,台灣兩千萬人每年仍有1千人是因為擁有核電而致癌死亡。」- 劉黎兒

這樣的論點乍看之下是正確的,各國法規與許多研究指出致癌率與輻射劑量有正相關,且為簡化危險評估與防護判斷而採用無劑量低限值的假設模型(線性無閾值模型 LNT: linear non- threshold theory,關於進一步資訊,建議參考:輻射到底有多毒? – 三分鐘科學):以車諾比事件來說,白俄羅斯各地區居民在核災後的甲狀腺致癌比率有顯著提升 [5];一篇針對低劑量游離輻射與致癌風險的經典研究文獻指出,在日本原爆倖存者中,接受低劑量(5~125 mSv、平均34 mSv)輻射暴露者,會明顯增加癌症發生率(EER for group ≃ 0.025) [6];日本研究團隊也將小鼠長期(400天)曝露於低劑量(1.1 mGy/day)的γ射線,發現小鼠會因多種原發性腫瘤的產生而死亡 [7]。但是,相關研究所使用輻射劑量與所定義的「低劑量」輻射,仍至少數百倍於1 mSv/yr為標準的觀點。

而從國內外的法規與建議來看,我國的法規「游離輻射防護安全標準」第12條即規定:「輻射作業造成一般人之年劑量限度,依下列規定:一、有效劑量不得超過一毫西弗。[8]」而美國環保署(USEPA)也規範了一般大眾每年可接受的人工輻射為100 mRem(100 mRem = 1 mSv) [9],國際輻射防護委員會(ICRP)同時建議一般大眾每人每年的額外接受輻射劑量為1 mSv [10]。美國國家輻射防護和度量委員會(NCRP)亦建議,在有連續或頻繁曝露輻射的狀況下,每人每年的額外劑量限度為1 mSv,背景輻射與放射線醫療則不在此限。但若並非連續或頻繁曝露,則劑量限度可提高為每年5 mSv [11]。(註:有說法指出,以上研究文獻與建議有可能因核能相關產業龐大而左右研究成果,讀者需自行斟酌判斷,亦可參見STS領域的討論。)

以1 mSv/yr的標準來看,即為平均0.114 μSv/hr。似乎略低於上列民間組織在各地的輻射量測數值。也是「每小時0.11微西弗累積1年,就超標」這樣論點的主要依據。但仔細留意這樣的規定和建議,會發現這是對於人工輻射的限制,自然背景輻射、放射醫療其實並不在此限。

先考慮自然背景輻射,由聯合國原子輻射效應科學委員會(UNSCEAR)與EPA的報告指出,全球天然輻射的有效劑量平均值為2.4 mSv/yr [12][13],換算為0.27 μSv/hr。而台灣地區的天然輻射值為1.62 mSv/yr [14],換算為平均0.18 μSv/hr。

圖表來源:台灣地區天然背景輻射介紹 – 陳清江「物理雙月刊」 (2001)

再進一步分析天然輻射的組成,亦有論點指出天然輻射應區分體內曝露與體外曝露,而在體外曝露的部分「超過0.07微西弗/時就是超標了」。分析天然輻射的組成,由下表可看出天然輻射劑量來自於宇宙射線、地表體外曝露、地表體內核種曝露、氡氣吸入與攝入的總和。若僅考量體外輻射曝露部分,則應採計前兩項的總和,因此可量測到的有效劑量應為 0.9 mSv/yr (全球平均0.85 mSv/yr),換算為平均0.103 μSv/hr (全球平均0.097 μSv/hr)。

但除了天然輻射以外,我們的環境中仍有人工造成的輻射物質(註:猜猜看人類引爆過多少顆核彈?),根據輻射偵測中心自民國81年至民國87年的報告指出,我國國民輻射劑量總值為平均2.44 mSv/yr [15] (全球平均 3.1 mSv/yr [16]、美國6.24 mSv/yr [17]、日本3.83 mSv/yr [18]),此數值為天然輻射與人造輻射的總和。而人造輻射又可細分為醫用輻射、放射性落塵、職業曝露、雜項射源及核子設施共五項。其中醫療用輻射比重最大,平均每人為0.81 mSv/yr,其餘四項總和則為0.01 mSv/yr [15],換算為0.001 μSv/hr,數值過小仍不足以影響結果。

圖片來源:輻射防護簡訊34 – 財團法人輻射防護協會 (1998)

因此,在忽略前文所提及之實驗儀器與測量方式的缺陷,而假設數據一定有效的前提下,以量測到「每小時0.11微西弗累積1年,就超標」這樣的論述做為輻射防護的安全標準,是對原始文獻有嚴重的錯誤解讀,更與大自然現狀相悖。

如果想進一步了解不同劑量的輻射的法規設定或是對於人體的影響等,筆者非常推薦由資料視覺化程式設計師李慕約所設計的「輻射劑量換算表」與癮科學所翻譯的「輻射劑量圖」。

 

為什麼官方數據還是低那麼多?

但是,若以前文所提到的台灣地區天然輻射體外曝露值(宇宙射線+地表體外曝露)為平均0.103 μSv/hr來看的話,原能會的全國環境監測所量到的各地數值卻在0.04~0.08 μSv/hr之間,這其中仍有相當大的落差值得進一步深究(謎之音:難道被產官學萬惡集合體給鬼隱了嗎?)

原能會的全國環境監測網站之數據來自於45個「環境加馬輻射偵測站」,設備組成為一個離地面一公尺左右的γ射線偵測器(主要使用型號為蓋革管 INER ERM-GB,亦有高壓游離腔 REUTER STOKE RSS131(User’s Manual)、比例計數器 IGS510A [19])以及資料收集模組和上網數據機。如果點進網頁看看這些環境監測站,均設置在戶外的露天金屬箱內。但地表體外曝露(地表加馬輻射)0.64 mSv/yr這項數值,其實是室內有效劑量0.57 mSv/yr與室外有效劑量 0.07 mSv/yr的加總 [14](註:室內較高的原因是因為天然建材中就會含有微量輻射)。因此,就過去的調查數據,戶外的的環境監測平均值應為0.33 mSv/yr,換算為0.038μSv/hr,以此數據來看,今日原能會在各地的實際環境監測數值則略高於此調查平均值。(註:今日環境監測的器材與過去調查用器材方法其實並不一樣,因此需再考量器材與方法所造成的差異,僅能作為一個初步的參考資料。)

另外,此處特別值得關注的是,本文所引用的台灣地區普查數據,多為1980~1995年間所量測完成,欠缺近20年來較新的研究報告。儘管是2012年的清大開放式課程教材仍採用1998年的調查結果。這可能是因為筆者資料搜尋能力不足,或是該調查數據確實沒有更新必要。筆者也訪談了幾位輻射防護領域的產學界工作者,得知其一原因是過去國內環境量測的主力之一陳清江教授,近年來已不再著力於全國性的輻射調查,導致相關資源與人力出現斷層。也因此,若想解釋上述實際環境監測數值高於過去調查平均值一事,除了歸因為尚無實證的核洩漏等疑慮以外,也須考量時隔20年後的全球環境改變及量測技術提升等諸多變因。

總結  (如果按了end懶得全部看完就直接看這一段吧…)

綜觀今日各官方與民間的輻射測量平台及近年能見度較高的相關論述。筆者認為:

  1. 參與輻射測量公民須優先面對不同型號儀器的設計規格與參數設定差異,並新增儀器校正步驟。需統一量測方式並多次測量以讓數據具有統計上的意義。且對於廉價儀器須留意誤差過高與在測量範圍下限區域時易受干擾之限制。
  2. 對於0.11 μSv/hr (1 mSv/yr)的超標論點,是對原始文獻及相關法規有嚴重的錯誤解讀,更與大自然現狀相悖,以此為論述者應盡速修正。
  3. 就現有各平台的輻射測量設備與已量測資料,無法看出與核能相關設施的地域相關性,所量測的數值也低於世界天然輻射背景值,因此仍不足以佐證「國內核能設施有洩漏」以及「台灣輻射劑量高而導致癌症」等類似論點。
  4. 對於原能會的全國環境監測,儘管有定期校正且量測即時,但測量數據因受儀器限制無法真實反映人體實際吸收數值,應該清楚說明量測數值(體外曝露)涵義,另建議可再加上宇宙射線、體內曝露、氡氣、人工輻射的參考值以方便民眾了解環境現狀。
  5. 台灣地區的自然及人工輻射普查報告均已歷時過久,且可能有學術研究的人力斷層。鑒於近年來興起的諸多環境輻射關注,筆者認為原能會或國內輻射防護相關科系可考慮更詳細說明研究成果或重新調查國內自然及人工的輻射現況。

後記

核能存廢議題在這幾年來有著相當激烈的討論與吵架,但是就算我國未來決定停止使用核能,我們仍須面對已經製造出來的核廢料、放射線應用的原料與副產物,以及周遭國家核子設施的洩漏風險。也因此,一個有效、易懂且可信的環境輻射監測平台,除有助於健康安全的把關,也可以避免不必要的憂慮而造成的資源浪費與心理壓力。希望本篇文章能有助於關心此議題的朋友釐清現狀,遏止錯誤的論述散布,並為推動各輻射監測平台改良盡棉薄之力。

我們處於令人傷心的年代,化解偏見比分解原子還難。   愛因斯坦
It is a sad age when it is more difficult to break a prejudice than an atom.  Albert Einstein

參考資料與推薦閱讀

  1. 關於Safecast,他們將政府、非政府與公民科學家的核輻射監測資料整合在網站上,以減少輻射監測的缺口,並以集資創業的方式在日本各地增設輻射測量裝置,想進一步了解,你可以參考「Safecast:改善日本的輻射監測 – 泛科學」這篇文章的介紹。
  2. 游離輻射的來源 – 張寶樹 (2013)
  3. Cathode ray tube「Wikipeida」
  4. 此計畫使用輻射偵測器介紹 – 台灣環境輻射地圖
  5. Howe, Geoffrey R. “Lung cancer mortality between 1950 and 1987 after exposure to fractionated moderate-dose-rate ionizing radiation in the Canadian fluoroscopy cohort study and a comparison with lung cancer mortality in the atomic bomb survivors study.” Radiation research 142.3 (1995): 295-304.
  6. Brenner, David J., et al. “Cancer risks attributable to low doses of ionizing radiation: assessing what we really know.” Proceedings of the National Academy of Sciences 100.24 (2003): 13761-13766.
  7. Tanaka III, I. B., et al. “Cause of death and neoplasia in mice continuously exposed to very low dose rates of gamma rays.” Radiation research 167.4 (2007): 417-437.
  8. 游離輻射防護安全標準 – 行政院原子能委員會
  9. Radiation Protection / Health Effect – USEPA
  10. “The 2007 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection”. Annals of the ICRP. ICRP publication 103 37 (2–4). 2007. (註:有中文版 part 1, part 2)
  11. Recent Applications of the NCRP Public Dose Limit Recommendation for Ionizing Radiation – NCRP (2004)
  12. Report of the United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation to the General Assembly – UNSCEAR
  13. Sources and Effects of Iopnizing Radiation Vol.2 – UNSCEAR (2008)
  14. 台灣地區天然背景輻射介紹 – 陳清江「物理雙月刊」 (2001)
  15. 輻射防護簡訊34 – 財團法人輻射防護協會 (1998)
  16. Sources and Effects of Ionizing Radiation Vol.1 – UNSCEAR (2008)
  17. Ionizing Radiation Exposure of the Population of the United States – NCRP (2012)
  18. “Radiation in environment” – Ministry of Education, Culture, Sports, Science, and Technology of Japan (1992)
  19. 台灣地區核能設施環境輻射監測年報 101年1月至12月 – 行政院原子能委員會輻射偵測中心
  20. 輻射其實離我們很近—輻射與生活 – 張仕康、門立中「科學月刊」 (2011)
  21. 日本輻射外洩,會影響我們嗎? – 李明揚「科學人雜誌」 (2011)
  22. 漫談生活中的輻射 – 中華民國核能學會 (2003)
  23. 火力發電比核電害死更多人? – 彭明輝 (2013)
  24. 核能發電已經拯救上百萬人的生命 – 張清浩「泛科學」 (2013)
  25. Radiobiology for the Radiologist 7th – Eric J. Hall (2012)
  26. 分子輻射生物學 – 黃正仲 (2011)
  27. Principles of Radiation Interactions – MIT Open Course Ware (2004)

關於輻射量測的原理,由於寫再多字也不會有稿費已經有許多成熟的教材與學術文獻,整理如下以供有興趣進一步了解的朋友使用:

文章難易度
廖英凱
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非典型的不務正業者,對資訊與真相有詭異的渴望與執著,夢想能做出鋼鐵人或心靈史學。 https://www.ykliao.tw/

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將一生毫無保留地奉獻給科學——瑪麗亞.斯克沃多夫斯卡.居禮
椀濘_96
・2022/03/21 ・3561字 ・閱讀時間約 7 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

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瑪麗亞.斯克沃多夫斯卡-居禮(Maria Skłodowska-Curie,1867-1934),看姓氏不難聯想到,她就是我們所熟知的居禮夫人。她開創了放射性理論,發明分離放射性同位素技術,以及發現兩種新元素,是第一位獲得諾貝爾獎的女性,也是首位獲得兩座獎項的學者,在科學上的貢獻對後世影響深遠。

瑪麗亞.斯克沃多夫斯卡-居禮(1867-1934)。圖/Wikipedia

艱難困苦的童年

瑪麗生於波蘭華沙的書香世家,排行老么,家中有布朗斯拉娃(二姐)與索菲亞(大姐)兩位姊姊。父親是一名中學老師兼理事,母親原為一名校長,祖父亦是位受人尊敬的數學與物理教師。

當時的波蘭已被俄羅斯帝國佔領,在沙皇的統治下,波蘭人民的生活處處受限,也影響了瑪麗一家的命運。瑪麗的父親因濃烈愛國精神而被俄國上司打壓,校方撤除了他的理事一職,並將他們全家趕出宿舍;加上雙親的家庭參與波蘭獨立民族起義,家中又遭遇投資失利,經濟頓時陷入困境。

隨後瑪麗一家搬進廉價的住所,父親為貼補家用便招收了多名寄宿生,平時除供應食宿外,從學校下班後還替他們補習來賺取更多收入。生活看似漸漸好轉,但遺憾的是,短短三年內瑪麗的大姐及母親皆因病去世。

1890 年,瓦迪斯瓦夫.斯克沃斯基與女兒們的合影,左起:瑪麗亞、布朗斯拉娃(二姐)、索菲亞(大姐)。圖/Wikipedia

因性別在求學路上受阻

天資聰穎的瑪麗亞自幼就是個相當用功的學生,尤其在數理方面更是表現亮眼;在她 15 歲那年,便以第一名的成績從女子文理學校畢業。

然而,因當時波蘭的正規高等院校拒收女性學生,波蘭女子若想繼續接受正規的大學教育,唯一一條路就是出國留學,但這對瑪麗家中的經濟條件而言,是筆相當大的開銷且難以負擔。

成績同樣優異的二姐曾想過前往巴黎學醫,夢想成為一名懸壺濟世的醫師,但礙於家中經濟狀況遲遲無法如願。瑪麗想幫姐姐盡早完成學業,決定先當家教來資助其學費,兩人也約定,待畢業後再協助瑪麗出國求學。在瑪麗的支持下,二姐終於得以前往巴黎一圓醫師夢。

爾後的幾年,瑪麗一面做著家教工作,一面自學,期間閱讀了大量化學相關書籍,也是在這時獲得了第一份實驗室工作機會,這消息對她相當振奮;儘管實驗室設備簡陋,但能把在書中讀到的知識親手實作就已心滿意足,此經歷也影響了她未來將走上科學研究這條路。晚年瑪麗回憶起這段的時光:

「就是因為這第一次的實驗室工作,使我肯定自己在實驗研究上的興趣。」

突破重重阻礙取得學位

1891 年,24 歲的瑪麗在進行實驗室工作的同時,也終於踏上留學路,前往巴黎大學修讀物理學。剛到巴黎的她人生地不熟,對語言不熟悉外,又因過往在波蘭所受的教育無法應付大學課程,初期學業表現遠遠不及同儕。瑪麗便在課業上下足功夫,閒暇時間也都泡在圖書館裡,終於皇天不負苦心人,靠著清晰的思維加上勤奮苦讀,成績漸漸有了起色。

1893 年瑪麗以第一名的佳績成功取得了物理學碩士學位,原先是想再取得一個數學學位,但此時她已將留學用的積蓄花光,也就放棄了這份念頭。幸運的是,在友人的協助下,華沙當局頒發給瑪麗海外優秀留學生「亞歷山大獎學金」,使她得以重返巴黎大學繼續深造,並在隔年順利取得第二個碩士學位。值得讚揚的是,在畢業的幾年後她將這份獎學金歸還給委員會,這舉動令人相當震驚,從未有任何一名學子歸還過,而瑪莉是第一位。

科學界的佳偶——居禮夫婦

學成後,瑪麗留在法國並開啟了她的科研生涯。當時為了能夠順利進行工作,正尋找著合適的實驗室;在同鄉物理學家約瑟夫.科瓦爾斯基介紹下,她結識了未來的丈夫,法國青年科學家——皮耶.居禮。對科學滿懷熱情的兩人情投意合,彼此欣賞著對方的個性及才華。

1894 年,瑪麗返回波蘭生活,原以為能在家鄉繼續從事喜愛的科研工作,然而波蘭的大學仍以性別為由將其拒絕。在皮耶的說服下,瑪麗回到巴黎並協助他完成了磁性研究,兩人也在同年結為連理。

當時總有人打趣得說:「皮耶最大的發現就是瑪麗」。

在實驗室裡的居禮夫婦。圖/Wikipedia

帶領科學邁向新篇章

婚後夫婦倆一面養育女兒,一面做科研。瑪麗首要目標就是取得博士學位,她選定了當時剛發現的X射線以及鈾射線作為研究主題。後續在研究鈾礦時,透過驗電器的測量結果,瑪麗推斷鈾礦必定含有其他活性比鈾大的物質,於是開啟了她尋找其他放射性物質之路。

皮耶對瑪麗亞的工作越來越感興趣,隨後也加入了太太的行列。他們用酸液分解研磨過的瀝青鈾礦,再用化學分析方法分離出瀝青礦中可能含有比鈾更具放射性的物質。不久後,成功從實驗裡發現了比鈾的活性高 300 倍的新元素。隨後居禮夫婦發表了一篇聯合署名論文,正式宣布以「釙」(Polonium)命名所發現的新元素,以紀念波蘭。

在發現釙之後不久,她從實驗中發覺似乎有更強烈的放射性物質,便認定這也許是另一個新元素,這時物理學家亨利.貝克勒也加入了居里夫婦的研究行列。他們終於找出這個放射性比鈾大 900 倍的物質,三人將新元素命名為「鐳」(radium),拉丁文意為「射線」,也在研究過程中創造出單詞「放射性」(radioactivity)。

在當時居禮夫婦聯合及單獨發表的 32 篇論文中,其中一篇就為:在鐳輻射下,病變或腫瘤細胞比健康細胞死得更快。可說是若沒有這份的研究成果,就不會有現在用來治療癌症的放射性療法了。

得來不易的諾貝爾獎

在一系列研究及發現後,1903 年瑪麗終於獲得巴黎大學物理博士學位。同年瑞典皇家科學院授予居禮夫婦及亨利.貝克勒諾貝爾物理學獎,起初委員會僅表彰皮耶和貝克勒,不過有位倡導女性科學家權利的委員通報並向上申訴,瑪麗亞才能獲得提名,成為了首位獲得諾貝爾獎的女性。

1911 年諾貝爾獎證書。圖/Wikipedia

隨著瑪麗亞成功從金屬中提煉出鐳,1911 年瑞典皇家科學院授予她第二座諾貝爾獎(此次為化學獎),以表彰:「發現了鐳和釙元素,提煉純鐳並研究了這種引人注目的元素的性質及其化合物」。此次的獲獎肯定也使她能夠說服法國政府支持並建立鐳研究所,該研究所於 1914 年建成,研究領域涉及化學、物理、醫學等。

將自己毫無保留地貢獻給科學與社會

一戰期間瑪麗為協助戰地外科醫生,便在靠近前線的地方設立了戰地放射中心。她的身影穿梭在戰地醫院中,指導著 X 光裝置的組裝及使用,據估計,超過 100 萬受傷士兵受過她的流動式 X 光機治療。

瑪麗與她的 X 光車。圖/Wikipedia

在戰後的歲月裡,瑪麗亞將時間奉獻將所學與經驗傳授給學生,也包括許多遠從世界各地慕名而來的後進學者。在她的指導下,鐳研究所培育出了四位諾貝爾獎得主,女兒伊倫.約里奧-居禮及女婿弗雷德里克.約里奧-居禮也在其中。

1934 年,瑪麗亞因再生不良性貧血逝世於療養院,後世普遍認為是因長時間暴露於輻射中而造成的,當時科學上並未了解到游離輻射會對人體產生危害,也未開發任何防護措施。瑪麗亞的生活處處充滿放射性物質,幾十年間患上了多種慢性疾病,然而一直到去世,她從未意識到這會危及自己的健康甚至是生命。

瑪麗亞.斯克沃多夫斯卡-居禮一生不慕名利,奔波於科學研究、教育學子,將畢生毫無保留地貢獻給科學與社會。直到今日,世人仍持續讚賞她的付出與貢獻,紀念這位偉大的科學家。

參考資料:

  1. 維基百科—瑪麗.居禮
  2. 科學名人堂—居禮夫人
  3. 居禮夫人:大家都聽過的科學家,與她充滿波折的人生和感情路
  4. 科技大觀園—開啟輻射醫學大門的居禮夫人
  5. 傑出的科學貢獻與多舛波折的人生:瑪麗.居禮誕辰|科學史上的今天:11/7
椀濘_96
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考慮輻射粉塵飄落,福島五縣食品改為「品項限制」是較有保障的作法
台灣科技媒體中心_96
・2022/02/18 ・1636字 ・閱讀時間約 3 分鐘

行政院於今(111)年 2 月 8 日宣布取消日本福島地區食品進口禁令,以「回歸科學檢驗、比國際標準更嚴格、為食安把關」 等三原則調整管制措施,其中包括從「禁止特定地區進口」改為「禁止特定品項進口」、風險品項需提供雙證(輻射檢測證明及產地證明),以及福島等五縣食品必須逐批檢驗才能進口等三項配套措施。

由於目前大眾仍未能有機會看見和理解「日本進口食品」相關的科學證據,常出現因政治而失焦的非理性討論,台灣科技媒體中心於 2 月 17 日召開記者會,邀請慈濟大學公共衛生學系謝婉華副教授與清華大學原子科學技術發展中心許芳裕教授,分別說明輻射食品的科學證據,以及目前制訂福島食品進口的規範時,如何評估對人體健康的影響。

台灣科技媒體中心邀請許芳裕教授、謝婉華副教授一同召開記者會。圖/台灣科技媒體中心提供

許芳裕表示,目前世界上很多國家都遵循國際放射防護委員會(ICRP)的建議,制定與核輻射有關的法規。ICRP 將輻射的危害分為「確定效應」和「機率效應」,前者是指過量輻射對人體的損害會隨著劑量提高而加深,後者則與癌症發生的機率有關。從 1945 年開始的輻射效應數據研究顯示,只要劑量低於每年 1 毫西弗(mSv),對人體的影響都是可以忽略的。

目前國際標準指出,若是單次或年累積曝露的劑量低於 100 毫西弗,都可以忽略,若超過 100 毫西弗,可能會有健康影響。研究證據也說明 100 毫西弗對人體沒有確定效應(損害),機率效應(癌症發生率)的影響則可以忽略。因此目前各國法規均訂有人員劑量限值:輻射工作人員職業曝露每年不得超過 50 毫西弗,一般人則不得超過 1 毫西弗——只要符合法規劑量限值內,健康效應的風險應可忽略。

至於國際是如何換算「食品檢驗」到「人體接受的安全劑量」。許芳裕說明,國際上是透過國際食品法典委員會(Codex)的規範,假定成人每年攝取 550 公斤的食物量、嬰幼兒的每年攝取 200 公斤的食物量,再參照各國進口日本食品的比例,來制訂食品輻射限量標準。假設日本食品佔所有飲食的十分之一,納入放射性元素和劑量的影響後,就可換算出各國成人和嬰幼兒的食品輻射限量標準。

日本在制訂國內標準與估算安全劑量時,是以銫-134 和銫-137 為準,假定每人 100% 會攝入輻射食品。

以衛福部的資料為例,台灣目前是參照日本較嚴格的數值,相對其他國家來說較為嚴格。

謝婉華依據其在 2017 年的研究結果表示,大部分的檢測結果都顯示「若台灣民眾因進口食品產生額外的輻射曝露,健康危害應是可被忽略的」。在計算這些額外的輻射總曝露風險時,0-3 歲兒童的額外輻射曝露總量為每年 0.000147 毫西弗,相比照一張胸部 X 光片的 0.02-0.05 毫西弗,風險極低,但和攝入的曝露風險無法類比。

澳洲官方報告也指出,日本福島事件帶給澳洲居民的風險低於 1 毫西弗的輻射曝露量,對人體的機率效應影響可以忽略。另外,在去(2021)年 9 月,美國也解除日本食品輸入的「進口警示」,並且分析 1,749 筆資料,發現僅有 3 筆(2 筆綠茶、1 筆薑粉)檢出輻射量,但遠低於標準。

綜上所述,現今開放日本福島五縣市食品,對國人的健康風險應該可被忽略。

許芳裕和謝婉華都同意,因台灣對福島地區食品的檢驗標準比國際嚴格,在符合檢驗標準下,進口該地區食品的健康風險極低。至於法規將原先的「地區限制」修訂為「品項限制」,確實是更安全的方法,因為輻射粉塵可能會飄落其他縣市,使得鄰近福島 5 縣的地區也有風險,所以改為品項限制更能安全把關,也更符合科學做法。

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福島五縣食品即將開放進口!——安全嗎?如何以科學方法評估風險?
Evelyn 食品技師_96
・2022/02/15 ・4361字 ・閱讀時間約 9 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

  • 文/Evelyn 食品技師

2011 年 3 月 11 日,日本發生福島核災事件,釋出放射性物質汙染土壤、水源及食品。之後我國立即對福島、茨城、櫪木、群馬、千葉等 5 縣生產製造之食品啟動暫停輸臺管制措施。

而在 2022 年 2 月 8 日,也就是事故即將滿 11 年前夕,行政院宣布「日本福島五縣地區食品進口」正式解禁[1],該消息一出,便掀起全臺一陣軒然大波。

有關福島五縣食品的爭議不斷,相信民眾想知道的是,現在開放日本福島五縣地區食品進口到底安不安全?政府如何把關民眾的安全?

核災發生十年後,採取「地區式」管制措施已不合時宜

福島核災事件發生第一時間,各國皆因緊急應變考量,採取「地區式」管制,也就是禁止包括福島在內附近縣市的食品進口,為最安全保守的做法。

然而,以「地區」作為管制,很容易對該地區造成污名化,因為並非所有來自於日本某特定地區的食品都會有輻射污染,也不易使民眾聚焦到底進口的食品是否有受輻射污染之風險。

輻射殘留超過標準的區域分佈,並非所有來自於日本福島五縣地區的食品都會有輻射污染。資料來源/參考資料 4

加上 11 年的時間過去,風險的影響已有所改變。依世界貿易組織(WTO)規範,會員國採取食品安全檢驗措施,應有科學根據,且不應構成對國際貿易的隱藏性限制,美國、歐盟等國家,早已皆調整其管制密度。

我國這樣故步自封的管制方式,容易引起與日本之間的糾紛,亦難以符合國際自由貿易的發展原則,連帶影響其他經濟貿易的發展。

對於半衰期較長的放射物質,是否有輻射殘留的疑慮?

有醫師提出其對於福島五縣食品的質疑[2],舉出輻射物質銫-134、銫-137 和鍶-90 的半衰期分別是 2 年、30 年和 29 年,後兩者可能仍有輻射殘留的安全疑慮。

根據 106 年度「受核事故影響食品之人體健康風險評估」的報告指出,日本厚生勞動省於 2012 年修訂食品管制標準時提及,就福島電廠影響及調查分析結果,將半衰期超過 1 年之放射性核種,如銫-134、銫-137、鍶-90、釕-106、鈽及鋂等,列入風險考慮。

銫以外的核種只約占總劑量之 12%,鍶-90 半衰期雖然為 29 年,但因其含量較低且需要耗時 2 星期(甚至更久)的時間來偵測,故厚生勞動省評估以上之比例修正因數,選擇以「銫」作為輻射檢測食品標準之主要代表性核種

歐盟法規也特別指出,依日本電廠事故狀況,鍶、鈽及鋂釋出到環境的量非常有限,所以對於日本食品不需對鍶、鈽及鋂等核種實施檢測或特別管制,僅規定檢測銫-134、銫-137 即可。

對於醫師質疑有安全疑慮的銫-137,我國一直有列在監測指標中;鍶-90 在日本、歐盟的評估下,釋出到環境的量有限、可忽略,故兩者輻射殘留是不需擔憂的。

「零檢出」不等於「零含量」,應以科學方法做決策

衛福部公布草案的第一時間,還是可以聽到許多人要求輻射要「零檢出」,這是不合理的,因為零檢出易遭解讀為「含量為零」,有諸多爭議。

隨著檢測儀器及分析技術的進步快速,現在先進的儀器感度可達到十億分之ㄧ(1 ppb)的層級,過去食品檢驗不出來的物質現在可能驗得出來,但它並不是零濃度,而是趨近於零、非常低的濃度。 

現今面對食品安全問題時,應以客觀、理性的角度,運用一套以科學為基礎的「風險分析」,來做食安風險的決策。

所謂風險分析,係為評估食品對於人體健康與安全所可能造成的風險,確認並執行控制該風險的適當措施,且就該風險與該措施與利害關係人進行溝通。

風險分析是由風險評估、風險管理與風險溝通三個要素所構成,細節可詳見此文:福島 5 縣食品輸入,如何知道風險可接受?分析報告說了什麼?,這邊就不多加說明。

如何透過「風險評估」瞭解致癌風險有多少?

風險分析首先要做的便是「風險評估」,有四項重要步驟,分別為:危害辨識、劑量反應評估、暴露評估及風險特徵描述。

以下就 109 年度「輸入食品風險分析」報告中,以成年人的風險評估為例,解釋其致癌風險是如何判定的:

一、危害辨識(Hazard Identification)

按國際標準,以銫-134、銫-137 作為危害辨識標的。

二、劑量反應評估(Dose Response Assessment)

針對存在食物的生物性、化學性、物理性因子其可能造成的不良健康效應進行定性或定量的評估。

依國際放射防護委員會第 119 號報告,一般民眾攝入每單位放射性核種的約定有效劑量(Committed Effective Dose),銫 134 的劑量為 1.9×10-8 西弗/貝克,銫-137 的劑量為 1.3×10-8 西弗/貝克。

三、暴露評估(Exposure Assessment)

進行食品輻射劑量估算,以每人每年暴露多少西弗分析,透過不同年齡族群、不同類食品的平均攝食率資料庫,套入公式換算。該報告得出成人每年平均輻射曝露劑量為 0.002814 毫西弗。

四、風險特徵描述(Risk Characterization)

將前面三者的資訊進行整合後,向風險管理者提供科學建議。

依國際放射防護委員會第 103 號報告,每 1 西弗輻射曝露會增加成年人 4.2% 的癌症及遺傳效應之風險,也就是癌症斜率因子(cancer slope factor; CSF)[註 1]

接著計算致癌風險有多少,依據美國國家環境保護局(U.S. Environmental Protection Agency; US EPA)所公佈之風險評估流程,化學物質對人體之致癌風險可以下式計算[5]

致癌風險 = 化學物質之暴露量 × 癌症斜率因子

= 成人每年平均輻射曝露劑量 0.002814 毫西弗 × 10-3(單位轉換成西弗)× 4.2%,

得出成人每年平均輻射曝露所產生的癌症及遺傳效應增加風險為 1.18 × 10-7。 

按 US EPA 之標準,風險發生率低於 10-6 者,歸類為「可忽略之風險」。就該報告的結果來看,除了成人之外,所有年齡層的癌症風險均判定為可忽略之風險。 

各年齡層的癌症風險,均判定為可忽略之風險。資料來源/參考資料 4

我國的「風險管理」措施是結合美國與歐盟的做法

風險評估完成後,接著進行「風險管理」,也就是要確認控制該風險的適當措施。從日本公布之官方資料中可以發現,輻射超標產品不限於分布在我國管制地區,已不適用「地區管制」的方式。

日本當地針對食品放射性物質的管理除了持續監控及公開相關資訊外,也有訂定食品的檢查計畫。若監測發現食品有超過輻射標準值時,會將其回收、銷毀,同一生產批次的食品亦一併處理,並以縣或部分區域為單位進行出貨管制等措施,此法結合特定產品與地區式的管制。

美國雖仍管制日本 14 縣市的食品輸入,但管制輸入的「特定品項」會依輻射檢驗數據滾動式調整,而非只管制「特定地區內的全數食品都不能進口」。

歐盟則是未禁止日本食品的輸入,僅要求「特定地區的特定食品」須檢附官方輻射檢驗證明。

而臺灣這次解禁有三大配套措施把關[6]

一、福島 5 縣食品現行規範從「禁止特定地區進口」改為「禁止特定品項進口」。

二、針對高風險品項需提供「雙證」,提供輻射檢驗證明、產地證明。

三、所有產品在邊境需逐批檢驗合格才能放行。

其實就是結合了美國與歐盟的管制特色,還是相當嚴謹,標準並沒有比別人寬鬆。

政府輕忽「風險溝通」,導致資訊不對稱

雖然風險的決策過程是科學、客觀、理性的,卻與民眾的認知有所差距。

不管是美牛還是核災食品,為何科學無法克服民眾的食安疑慮?一文,說明了政府在食安問題上,用「低風險」來遊說社會大眾,之所以沒有效果,是因為一般民眾對於機率的認知,通常帶有主觀的成分。

且最令民眾困惑的是,為何在有食安疑慮的情況下,政府仍亟於開放進口這些食品?若政府願意公開把不開放進口的負面後果明確讓民眾知道,或許民眾就會比較願意承擔風險,轉而支持開放進口。

這凸顯出「風險溝通」在風險評估與風險管理中所扮演之重要性。

風險分析架構,須透過風險溝通交換並整合風險評估與風險管理的資訊和意見。圖 / 參考資料 4

一般法規命令草案公告期間,應至少公告 60 天[8],以蒐集各界意見或評論,但這次的草案僅進行 10 天的預告期。如此匆促的決策時間,真能夠將「風險溝通」這一部分做得完善嗎?

再者,情況特殊,有定較短期間者,應於草案內容公告時,一併公告其理由,先予敘明。這部分似乎沒有看見衛福部有說明清楚[1]

其實,端看我國食品最高法規《食品安全衛生管理法》第 4 條,雖然揭示了風險相關的基本原則,但並沒有風險溝通中的雙向資訊交換與公眾參與,導致我國食安主管機關組織架構中,並未有風險溝通的專門小組或人員,風險溝通具體的實施程序也付之闕如[8]

當然,媒體、整體公民亦必須同時善盡其在風險分析體系中的積極義務:媒體應多擷取學術研究單位所提供之健康風險資訊;社會公民亦應提升自身閱聽素質,對於未來食品議題的溝通才較有根本性的助益。

科學證明日本食品是安全的!惟須確實執行進口管制措施

回歸到日本食品進口到底安不安全的問題,科學性的風險評估結果已證實其風險之低微可忽略,且臺灣訂定的規範相較於國際是嚴謹的,可惜的是食安風險溝通的品質還有待加強。

最後要注意的是我國的管制政策,是極仰賴邊境嚴格的查驗、充沛的檢驗量能,以及進口業主是否清楚相關規範,故需要各方共同努力並執行確實,才能為社會大眾做好安全把關。

註解

  1. 癌症斜率因子(cancer slope factor; CSF):又稱斜率係數(slope factor; SF),或是單位風險係數(unit risk factor; URF),即是在說明每增加一個單位之劑量所增加致癌的風險。

參考資料

  1. 衛生福利部食品藥物管理署,2022。衛生福利部預告調整日本食品輸入管制措施
  2. 趙于婷,2022。台灣解禁日本福島核食!毒物專家點出「關鍵隱憂」。ETtoday新聞雲。
  3. 謝婉華、陳國瑋、吳涵涵,2017。106 年度「受核事故影響食品之人體健康風險評估」計畫之日本進口食品風險評估。衛生福利部食品藥物管理署委託。
  4. 姜志剛,2020。109 年度「輸入食品風險分析」計畫。衛生福利部食品藥物管理署委託。
  5. 陳慧諴。如何搜尋及解讀毒性物質資料?。國家環境毒物研究中心。
  6. 行政院,2022。政院:調整日本食品輸入管制措施 以「三原則、三配套」為國人健康嚴格把關
  7. 中華民國法務部,2022。行政程序法第 151、154 條行政函釋
  8. 潘誼鎂,2019。我國食品安全風險溝通法制之建構。國立交通大學科技法律研究所碩士學位論文。新竹。
Evelyn 食品技師_96
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一名食品技師兼研發專員,對食品科學充滿熱忱。有鑒於近年發生許多食安風暴,大眾對於食品安全的關注越來越高,網路上卻充斥著不實資訊或謠言。希望能貢獻微薄之力寫些文章,讓更多人有機會認識食品科學的正確知識!想獲得更多食品營養資訊可追蹤作者的粉絲專頁喔!https://www.facebook.com/profile.php?id=100066016756421