前蘇聯核試驗60年後:我們無法重來 去研究它的後果
2019年06月22日10:16

  文章來源: Nature自然科研

  原文作者:Wudan Yan

  在停止核試驗的幾十年後,一批研究人員仍在努力尋找輻射照射對塞米巴拉金斯克周邊居民的健康影響。

  塞梅伊是坐落於哈薩克斯坦東北部草原深處的一座小型工業城市。在這座城市的公園里,幾經風雨的列寧雕像依然挺立,有些早已畫滿了塗鴉。放眼整個城市,外形方正的前蘇聯時代的汽車和公交車正顛簸駛過一棟棟紅磚公寓大樓和早已開裂的人行道——這是上一個政權所留下的印記。

Berik Syzdykov在位於哈薩克斯坦塞梅伊的家中。母親在懷他時受到了放射性落下灰的照射,導致他天生帶有畸形。來源:Phil Hatcher-Moore
Berik Syzdykov在位於哈薩克斯坦塞梅伊的家中。母親在懷他時受到了放射性落下灰的照射,導致他天生帶有畸形。來源:Phil Hatcher-Moore

  相比之下,其它屬於過去的痕跡則不那麼醒目。那些冷戰遺留的產物,早已刻進了這座城市的歷史,流淌在老百姓的血液之中。從塞梅伊向西150公里,就能抵達塞米巴拉金斯克試驗場(Semipalatinsk Test Site),這裏曾是前蘇聯鍛造核武器的兵工廠。1949-1963年期間,正是在這片方圓1.85萬平方公里、被稱為“多邊形”(Polygon)的土地上,蘇聯政府先後進行了110餘次的地面核試驗。據哈薩克斯坦衛生部門估計,多達150萬人在此過程中受到了落下灰的照射。地下核試驗則一直持續到1989年才停止。

  如今已知的核輻射對健康的影響,很多都來自對急性照射的研究,比如將廣島和長崎夷為平地的日本原子彈爆炸事件以及烏克蘭切爾諾貝利的核災難。對這些事故的審視帶來了一個又一個殘酷的教訓,讓我們認識到高劑量照射的效應,以及它對環境和受照人群的持續影響。可是,研究人員幾乎沒有發現證據證明這些健康效應會傳給下一代。

  Polygon附近居民不僅受到了爆炸的急性照射,還要承受之後幾十年的低劑量輻射(參見“風中的危險”)。哈薩克斯坦的研究人員一直在收集爆炸親曆者、他們的孩子以及他們孩子的孩子的數據。很多效應並不顯著,也很難追蹤。如今,在Polygon關閉30年之後,一些微弱的影響開始浮出水面。研究結果顯示患癌風險會增加,去年發表的一項研究還發現,輻射對心血管健康的影響可能會傳給下一代 。

研究設計摘要及群組細節和數據    來源:https://go.nature.com/2V3MR7
研究設計摘要及群組細節和數據   來源:https://go.nature.com/2V3MR7

  即使哈薩克斯坦的研究人員已經從數據中釐清了部分健康影響,但他們還要面對受落下灰影響地區居民的內心恐懼。人們把一系列問題都歸咎於核試驗,但這些聯繫並不總有證據支撐。對於那些仍在向政府尋求醫療救助的家庭來說,理解核試驗所造成的真正後果依然是最為重要的事。最新的基因技術,如新一代測序技術,或能助一臂之力。另外,如能提高公眾對長期照射風險的認識,這些研究就能為是否應該增加核電以減少碳排的爭論提供有用信息。

  “Polygon的試驗是一出巨大的悲劇,”塞梅伊輻射醫學與生態學研究所副所長Talgat Muldagaliev說,“但我們無法重來,我們現在要做的是去研究它的後果。”

  致命爆炸

  1953年8月12日,正在外面玩耍的Valentina Nikonchik突然聽到一聲震耳欲聾的爆炸聲,隨即倒地昏迷。她親身經曆了Polygon的首個熱核反應裝置爆炸,這種二代核武器釋放的威力相當於引爆40萬噸的TNT炸藥,衝擊當量是廣島原子彈的25倍。從人體受照劑量來看,1953年的這次爆炸被認為是Polygon地區最具殺傷力的一次試驗(參見“歷史上的爆炸”)。

  在那之前,前蘇聯軍隊已經在此進行了四年的核試驗。他們從飛機等載體上投擲炸彈,借此研究爆炸對建築物、橋樑、車輛以及牲畜的影響。然而,要麼是掌權者真的無知,要麼是他們根本就不在乎,哈薩克草原的疾風可能會將落下灰吹到附近的居民區。1963年,前蘇聯代表簽署了《部分禁止核試驗條約》,從此叫停全部地面試驗。雖然持續到1989年的地下核試驗可能延續了一定的照射風險,但就急性照射劑量來說,Polygon在頭14年中開展的大氣層核試驗才被認為是危險係數最高的。

  輻射的吸收劑量通常以戈瑞(Gy)為計量單位。1 Gy即被視為高劑量,足以殺死細胞、破壞組織。超過這一水平的照射通常會導致放射病,主要症狀為嘔吐、腹瀉或出血。取決於照射劑量和細胞死亡的程度,患者可能會在數小時到數週內死亡。1956年8月,Polygon的一次地面試驗對試驗場以東約400公里的工業城市烏斯季卡緬諾戈爾斯克造成了巨大影響——當地600多名居民出現了不同程度的放射病症狀,不得不緊急送醫。可是,並無資料顯示該城市有多少人死於此次事件。

  輻射對於正在快速分裂的細胞也會造成隱患,比如發育中的胎兒細胞。Polygen附近受到輻射的女性,其生育的後代患唐氏綜合徵和先天性殘疾等染色體疾病的概率更高。

  除此以外,其它影響可能要過幾年甚至幾十年後才會表現出來。Nikonchik就屬於這種情況。在她被爆炸擊倒的多年之後,她發現自己患上了心臟病和甲狀腺疾病。對此,她和她的醫生都認為與核試驗不無關係。她說:“那個時候我還是個孩子,我們並沒有想過試驗會對身體有什麼影響。”

1953年8月12日,蘇聯開展了首個熱核反應裝置試驗。這場爆炸所釋放的能量是美國在廣島投放原子彈的25倍。 來源: Lebedev Physics Inst。 (FIAN)/Hulton Archive/Getty
1953年8月12日,蘇聯開展了首個熱核反應裝置試驗。這場爆炸所釋放的能量是美國在廣島投放原子彈的25倍。 來源: Lebedev Physics Inst。 (FIAN)/Hulton Archive/Getty

  就在1956年8月的試驗導致烏斯季卡緬諾戈爾斯克居民染上放射病之後,蘇軍秘密建立了一個醫療診所,專門治療受傷患者;同時,該診所還讓研究人員收集受照人群的健康數據。為了隱藏其真實目的,蘇軍用一種家畜傳播的細菌性疾病為其命名,代號為“抗布魯氏菌病醫務站4號”(Anti-Brucellosis Dispensary No。 4)。前來看病的人會接受身體檢查,但從沒有人告訴他們到底有什麼毛病。

  1991年,哈薩克斯坦從蘇聯獨立出來以後,俄羅斯官員委派了一支特別委員會進駐塞梅伊的醫務站4號。部分記錄被銷毀,其他機密文件則被送回莫斯科。即使到今天,研究人員也不知道那些文件到底記錄了什麼。該診所現已改名為“放射醫學與生態學研究所”(IRME),繼承了剩下的一些機密健康數據。除了繼續對核輻射的健康影響展開流行病學研究之外,IRME還專設一家小型診所,為受害者家人提供治療,研究所還設有一個流動醫療小組。

  多年來,來醫務站4號或IRME就醫的人都會被錄入國家的醫療數據庫,專門用來追蹤受Polygon試驗照射的人群的健康狀況。數據庫根據這些人的居住地,將他們按世代和受照劑量進行分組。儘管數據庫無法涵蓋每一個受害者,但曾一度記錄了35.1萬例的祖孫三代數據。其中超過三分之一的人已經去世,其他人或是移民或是失去了音訊。但Muldagaliev表示,從1962年算起,約有1萬人的觀察記錄從未間斷。研究人員認為這個數據庫是瞭解長期低劑量輻射效應的一個尚待挖掘的寶庫。

  這些保留下來的記錄,足以讓遺傳學家研究輻射的代際效應。上世紀90年代末,哈薩克斯坦的研究人員來到Polygon附近一個受到嚴重輻照的小鎮Beskaragai,收集了鎮上40個家庭的三代人血樣,並將樣本送至英國萊斯特大學遺傳學家Yuri Dubrova處進行分析。Dubrova專門研究環境因素對生殖細胞系的影響,也就是精子和卵子中可以傳給後代的DNA。他對研究Polygon家庭表現出了極大的興趣,試圖揭開跨代突變的表現。

  2002年,Dubrova和同事報導稱,受到直接照射的人出現生殖細胞系突變的幾率是對照組的近兩倍。這一效應在他們沒有受到直接影響的後代中依然存在,受害者子女出現生殖系突變的幾率比對照組高50%。Dubrova認為,如果研究人員能夠確定受到輻射的父母的後代的突變模式,就有辦法對長期代際間健康風險進行預測。他說:“這是我們的下一個挑戰。我們相信下一代測序等技術或能對人體突變的影響帶來真正的認識。”

  問題核心

  Zhanar Mukhamedzhanova在19歲那年開始在工作中感到體力不支。她覺得很奇怪,因為她是一名會計,平時從不做重體力勞動。於是,她去塞梅伊的一家地區診所做了一次體檢。她的收縮壓當時超過了160,這在醫學標準上算非常高了。儘管Mukhamedzhanova成年後的大部分時間都生活在城市,但她小的時候住在離Polygon很近的居民區Abai,那裡是受核汙染最嚴重的地區之一。她的父母都親身經曆了核試驗,父親41歲時死於中風,母親70歲時死於心臟病。Mukhamedzhanova的姐姐有高血壓,妹妹心功能不全(一種心臟無力向全身泵血的疾病)。儘管這些問題在一般人群中也較常見,但有證據顯示,這些疾病在接觸輻射的人群及其後代中的發病率可能更高。

  去年11月,塞梅伊國立醫科大學的Lyudmila Pivina和同事發現,長期低劑量輻射可導致高血壓等心血管問題。他們研究了約1800人的健康結果,其中包括Polygon倖存者的第二代和第三代。研究發現,對於那些父母曾在1949-1989年間生活在輻射地區的人來說,他們的高血壓風險與他們父母受到的輻射劑量呈正相關性,這出乎了他們的意料。英國樸茨茅斯大學的輻射研究人員Jim Smith對此表示,在對廣島和長崎事件的研究中,並未發現受害者的子女或孫輩的心血管病風險存在這種跨代的相關性。

曾用來放置監控設備的混凝土“鵝”依然矗立在塞米巴拉金斯克試驗地,距離原爆點僅幾百米。    來源:Phil Hatcher-Moore
曾用來放置監控設備的混凝土“鵝”依然矗立在塞米巴拉金斯克試驗地,距離原爆點僅幾百米。   來源:Phil Hatcher-Moore

  這裏的差異可能源於照射的模式。在長期低劑量的輻射下,細胞在不斷嚐試修復DNA損傷的過程中會聚集突變。已經從德國聯邦輻射防護辦公室退休的輻射流行病學家Bernd Grosche認為,這也是為何對受到不同類型輻射的人群進行研究是十分重要的,這樣才能瞭解輻射對人體健康的全部效應範圍。Grosche說,既然哈薩克斯坦的醫療數據庫已經存在了,不對其展開分析就是我們的失職了。

  然而,美國國家癌症研究所的癌症流行病學家Cari Kitahara表示,想要研究在環境受到照射的人群並不容易,主要是因為我們需要收集大量個體的詳細照射數據。目前,Kitahara正在研究輻射對醫療放射技師的影響,這些人群的受照射情況較易追蹤。還有人在研究鈾礦礦工和核工業從業者,他們長期受到低劑量輻射的照射。鑒於很多放射技師為女性,而大多數礦工和核從業者為男性,從代表性上來說,Polygon人群的確更勝一籌。

  塞梅伊國立醫科大學研究員Yuliya Semenova研究的是Polygon試驗的代際效應,在她看來,研究輻射對健康的效應的最大挑戰之一,是很難將某個特定健康問題單純地歸因於輻射。她說,由於癌症和高血壓都是常見病,開展隊列研究(長期跟蹤某一人群)有助於梳理出哪些特定因素可能會導致這兩種疾病。Semenova與同事計劃對醫療數據庫進行流行病學研究,以便找到輻射與疾病之間的聯繫。

  但是,Polygon人群的研究人員還不知道長期低劑量輻射對人體健康損害的全部範圍。而且時間越久,要將輻射效應從其他環境因素中剝離出來就越困難。“每一場災難都有起始和終點,然而對於輻射來說,終點還是一個未知數。”

  看不見的後遺症

  塞梅伊一處居民區深處藏著一家不起眼的孤兒院。孤兒院的門口,一個用汽車輪胎搭起來的可愛雕塑向來訪者歡迎致意。在這個兩層的孤兒院底樓有一間橘粉色的房間,看護員稱之為陽光房。房間里,一個名叫Artur的三歲男孩在地板上挪著身子,笨拙地向著椅子靠近——他已經做了三次矯正手術,如今可以勉強走路了。他的哥哥出生時患有腦積水(腦內液體過多導致的頭部脹大),出生時也被留在了這家孤兒院,但後來被轉移了。旁邊的一個搖籃裡躺著Maria,2歲的她還不會走,也不會爬,連坐也坐不直。Maria哭的時候會大力喘氣,彷彿呼吸困難。看護員不知道Maria到底有什麼問題,也不確定她能否活到成年。

  孤兒院里和生活在孤兒院周邊的殘疾孩子時刻提醒著人們Polygon留下的陰影。孤兒院看護員Raikhan Smagulova說,11月住在陽光房的8個孩子中,很多孩子的父母都在受到嚴重輻射的村莊里長大。一些醫生曾建議那些受到輻射照射的成年人不要生育。但到底曾經的照射是否會導致嚴重的先天性疾病,目前還缺乏確鑿證據,仍有著很大的爭論。Muldagaliev說,這個問題就像塞梅伊的許多其他問題一樣,需要更多的研究才能解答。

  對於當地的許多居民來說,這些效應可能不如先天性疾病那樣顯而易見,他們可能還要面對好幾代人的健康問題。

  近些年來,一些外部研究人員和電影導演開始關注Polygon,但這種聚焦好比一把雙刃劍。Semenova說,他們為受害者的境況帶來了國際關注,也讓塞梅伊背負了汙名。對於有的人來說,這種負面的關注叫人喘不過氣——塞梅伊曾孕育了哈薩克斯坦的多位著名詩人和藝術家,但如今,塞梅伊卻和它黑暗的過去緊緊地綁在了一起。

  “這是刻在城市上的一個烙印。”孤兒院的神經病理學家Symbat Abdykarimova說。 “我們想為塞梅伊感到驕傲,這是我們的家園。但很多外國記者來到這裏只想談Polygon。我們想扭轉這個局面,不讓它成為人們對塞梅伊的唯一印象。”

  原文以The nuclear sins of the Soviet Union live on in Kazakhstan為標題

  發佈在2019年4月3日《自然》新聞特寫上

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