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水本身有放射性吗？

水有可能具有放射性吗？有趣的是，答案是肯定的，但这种情况非常罕见，大多数人通常不会担心。

水（H2O）由氢和氧组成。氢原子有不同类型，称为同位素（质子数相同，中子数不同）。氢具有三种同位素，其中两种是稳定的（非放射性），另一种是不稳定的（放射性）。让我们把它们分解一下：

1、氕（氢-1或1H）

迄今为止，最丰富的氢同位素是Hydrogen-1，其核有一个质子，没有中子；它非常稳定，不是辐射源。请注意，氕是氢同位素的名称，而不是氢元素的名称。除非另有说明，氢的化学符号H是氕。氕很稳定，不是辐射源。

2、氘（氢-2或2H）

还有另一种不太常见、稳定、非放射性的氢同位素：氢2，又名氘。这种同位素的原子核中有一个中子和一个质子2H。在化学符号中，它有时被指定为D，代表氘。请注意，“D”代表氢同位素，而不是元素；没有指定为大写D的元素。如果水分子中的一个氢恰好是氘，则其化学式可以写为DHO或1H2H16O，而不是H2O或1H1H16O(除非另有说明，简单的H可假设为1H)。甚至D2O也是可能的。生物学家有时使用氘化（带有氘的水分子）作为示踪剂来追踪生物系统中的水。

化合物的分子“重量”是组成该化合物的元素中质子和中子的质量之和。H2O的分子量为18amu（原子质量单位），氢各1个，氧16个。但如果其中一个或两个氢实际上是原子质量为2的氘，那么该水分子的分子量将比正常情况重一或两个amu。这种水被称为重水。“重”水的浓度在淡水中仅为150ppm左右，在海水中约为200ppm。重水很有价值，因为它是一种重要的慢化剂（它会减慢裂变反应堆中的中子），但它并不便宜，也不容易将其从低浓度的海水中分离出来。重水是所有氢同位素均以氘形式存在的水。

3、氚（氢-3或3H）

氚具有放射性。如果水含有氚，则可以认为它具有放射性。

氚或氢-3或3H具有一个质子（元素的定义是氢）和两个中子。这样的组合并不稳定，最终会瓦解，变成其他东西并发出辐射。放射性同位素的不稳定性可以用半衰期来描述，即一半的放射性同位素分解并发射辐射需要多长时间。就氚而言，半衰期为12.3年。

氚通过发射Beta粒子（β辐射，ß–）进行衰变并转变为 Helium-4或4He。

 3 H ––> 4 He + ß –。

如果水分子中的氢之一是氚，那么水本身就具有放射性。由于不存在仅用字母T表示的元素（T是钛，Th是钍等），因此可以在水分子的化学式中使用单独的大写 T来表示其中一个氢是氚：HTO。

在一个有数十亿年历史的地球上，人们可能想知道周围怎么可能有氚。答案是，由于宇宙辐射（在这种情况下，中子以光速的相当一部分移动），氚在地球大气层中不断产生，使整个地球大气层中的氚浓度保持在仅 7.3千克。14 N + n ––>  12 C + 3 H 大部分氚最终成为水分子的一部分；水被氚化。

现代世界还有其他氚来源。核爆炸和核反应堆都会产生它。当前的一个问题是日本福岛第一核电站向海洋释放氚水，该电站在最近（2011年）的地震和海啸中受损。

‍氚对于氢弹至关重要。这种炸弹是氢聚变的一种形式，但与太阳中发生的情况不同。太阳下的氢聚变是一个连续的三步过程。在足够高的温度下，数百万度，氕被聚变产生氘，氘被聚变产生Helium-3。Helium-3聚变产生Helium-4+氕以及大量的能量。

人类没有技术能够将所需的数百万度温度维持在不到一秒的时间内，而这些温度是由原子弹爆炸、铀或钚裂变产生的。因此，任何氢聚变都必须通过一个非常快的步骤完成，其中涉及氘和氚的聚变。D + T ––> 4 He + n + 大量能量。

可以从海水中昂贵地提取氘，但获取氚却是一个问题。它必须通过用中子轰击锂来制造：6 Li + n ––>  3 H + 4 He 更糟糕的是，Lithium-6仅占锂的1.9%左右；大多数锂是7Li，不能用来制造氚。这听起来与原子弹有类似的问题，原子弹需要U-235，其仅占铀的 0.7%，大部分是不可裂变的U-328。不要忘记，你需要原子弹才能引爆氢弹。

分离两种非常相似的同位素非常困难且昂贵，更不用说锂在地球上很稀有，并且对锂电池等其他东西的需求很大。最后，氚的半衰期较短，因此保质期也很短。这意味着氢弹的保质期很短，也许是件好事。如果有人找到了如何经济地从水中提取氚的方法，这可能不是一件好事，这是极不可能的，因此没有针对氚的饮用水处理。

由于氚具有放射性，但非常非常罕见，因此它在水中的浓度通常以其放射性来测量；以任何其他方式测量如此微小的浓度都是极其困难的。地表水的氚浓度通常为 10至30pCi/L(0.4-1.2Bq/L)。

居里(Ci)是一克镭释放的辐射的量度，虽然只是一小撮镭，但它是极其危险的。皮居里(pCi)是居里的百万分之一，但辐射量仍然很大。辐射量（活度）通常以体积、一升空气或水的形式给出。

‍EPA对饮用水中氚的限值为20,000pCi/L，远高于地表水源饮用水中通常发现的约20pCi/L。考虑到这一点，EPA对室内空气中氡气的限值为pCi/L，而EPA健康建议（即拟议的氡气标准）范围为300至4000pCi/L。氡气的10-4癌症风险为150pCi/L。10-4癌症风险是饮用水中某种化学物质的浓度，相当于“估计终生癌症风险为万分之一”（EPA，“2018年版饮用水标准和健康建议”）。氡和氡的暴露限值的差异部分是因为它们发射不同种类的辐射：氚发射β辐射，氡发射α辐射；不同的辐射类型具有不同的穿透力和冲击力。空气与水的限值之间的差异部分是因为人类呼吸的空气比喝的水多得多，而且人体的不同器官暴露于水而不是空气。

‍注：氚发出β辐射，氡发出α辐射。

注：“EPA每年4mrem的基于剂量的饮用水标准是基于每升氚的最大污染物水平20,000皮库里。1991年，EPA使用改进的计算得出结论，氚浓度为60,900 pCi/L将产生每年4mrem的剂量。然而，EPA在其最新法规中保留了20,000pCi/L的氚值。

地表水中的氚与大气处于平衡状态（收入=流出），也就是说，水中因放射性衰变而损失的氚被大气中更多的氚化水所取代，因此地表水中的氚含量相当恒定。

然而，如果地表水变成地下水，因放射性衰变而损失的氚将不再被大气中的氚取代。这类似于碳14测年，其中生物中的放射性14C与稳定12C的比率与大气中的14C处于平衡状态，但一旦死亡，衰变的14C就不再被替换。地下水或死碳、埋藏碳越古老，氚或14C的含量就越少。不同之处在于14C的半衰期（约5700年）比氚（12.3年）长得多，因此可用于测定较旧的14C或3H材料。粗略的经验法则是，您可以追溯到同位素半衰期的十倍左右。远不止于此，并且14C或3H的剩余量非常低，以至于会在测量误差中丢失。

水文学家可以利用这种方便的关系来粗略地测量地下水的流量。当地下水远离补给区（地表水变成地下水）时，它会以已知的速度失去氚。对距离补给区一定距离的地下水进行采样，您可以计算出水到达那里需要多长时间。这也意味着井水中的氚含量很可能比地表水少。

总而言之，水本身会具有放射性吗？肯定是的，因为含有氚，但除非您靠近发生故障的核电站（这是1979年宾夕法尼亚州哈里斯堡附近的三英里岛核电站事故和 1986年乌克兰切尔诺贝利灾难中的一个问题），否则不太可能一个重要的问题。