电离辐射具有较高能量，能与人体细胞产生相互作用，从而可能对人体健康产生伤害，这种伤害可分为直接伤害和间接伤害。直接伤害就是辐射直接作用在生物分子上，造成生物分子的损伤；间接伤害是指细胞内的水吸收辐射的能量，水分子发生变化并会形成对染色体有害的化学物质，进而对生物分子造成伤害。如图5－3－1所示：

产生辐射损伤的过程是很复杂的，通常认为有四个阶段：

1．最初的物理阶段：只持续很短的时间，在这一瞬间能量沉积在细胞内并引起电离。

2．物理－化学阶段：在这期间，离子在水中将产生多种反应产物，如自由基和强氧化剂过氧化氢（H2O2）。

3．化学阶段：持续几秒钟，在此期间，反应产物与细胞的重要有机分子相互作用。自由基和氧化剂可能破坏构成染色体的复杂分子。例如，它们可能附着于分子上并破坏长分子链中的键。

4．生物阶段：在这个阶段，时间跨度可从儿十分钟持续到几十年，这要看特定的症状而定。

细胞受到辐射损伤后可能导致细胞早期死亡、阻止或延迟细胞分裂以及细胞的永久性变形，并可能延续到子代细胞。在人体内，这些变化能显示出临床症状，如放射性病、白内障或在以后较长时期内出现的癌。不过，小剂量的辐射照射引起的细胞内的各种损伤常会被细胞自身修复，不会对身体健康产生不良的影响。