放射性氚的毒理学.ppt

第十四章 氚的放射毒理学,放射医学与防护学院 岳 凌,氚（tritium，3H或T） 氢有三种同位素，即氕(1H)、氘(2H) 、氚(3H)，其中氚是放射性同位素。,2,一、辐射和化学特性,氚的辐射特性 Tp=12.33a 31H 32He+e，粒子平均能量为5.7KeV，最大能量18.6KeV，较低，相当于14C的1/8，32P的1/100。 在空气中平均射程0.56m,3,核素氚易转化为氚水（HTO,T2O）。 氧化反应 同位素交换反应 氚单位（tritium unit，TU） 当1018个氢同位素混合原子中含有一个氚原子时，称为一个氚单位。 1个氚单位水的浓度为0.12Bq/L。,4,氚的化学性质 与氢相似，且氚属于低毒性核素。 同位素质量效应 由于31H和11H的质量数差异，氚所参与的化学反应的反应常数与氢不同，从化学键能上看，C-3H共价键比C-1H共价键稳定，因此与C- 1H有关的生化反应可因氚取代了氢而发生改变。,5,具有放射毒理学意义的氚化合物 氧化物：氚水 氚气：HT或T2 难溶性氚化合物：金属化合物、含氚发光涂料 可溶性氚的有机化合物：生物物质 氚标记化合物：3H-TdR,6,二、环境中氚的来源和循环,1. 环境中氚的来源 天然氚 人工氚,7,天然氚 宇宙射线与大气中的氮、氧作用产生（宇生放射性核素） 太阳系及其它星球,8,人工氚 核爆炸 核反应堆 氚靶（加速器） 氚标记化合物 发光涂料,9,核爆炸（氢弹试验） 大气层核爆产生的氚形成氚水并随雨雪降到地球表面 地下核爆时，岩石中的锂俘获中子可产生大量氚。,10,11,12,核反应堆 核燃料的三裂变 氘、硼、锂等轻元素的中子活化,13,2. 氚在环境中的循环 核素氚可经氧化反应和同位素交换反应转化为氚水，并加入到自然水的循环。 有机结合氚（organically bound tritium，OBT) 氚水中的氚能结合到动植物有机分子中去，形成氚的化合物。,14,环境中的氚可通过物理、化学交换和生物转化等方法在自然界中循环。 氚的扩散性强，渗透性强，吸附性强防护困难。,15,3. 氚在环境中的发生与人类的暴露 氚在空气中的暴露水平 氚在土壤中的暴露水平 氚在水中的暴露水平 氚在食物中的暴露水平,16,17,三、体内代谢,吸收 分布和滞留 排除,1. 吸收,氚水 核素氚 有机结合氚 氚标记化合物（如DNA前体物质）,18,氚水（危害较大） 胃肠道：氚水，小肠，肠粘膜毛细血管 呼吸道：氚水蒸气 皮肤：氚水：浸渍作用和扩散作用 氚水蒸气：扩散作用,19,核素氚 呼吸道：危害较小，万分之一 核素氚的放射云：肺部（主要）、皮肤（可忽略）,20,有机结合氚 胃肠道 胎盘、乳汁 呼吸道 氚标记化合物（如DNA前体物质） 食入：胃肠道，掺入 静脉注入,21,2. 分布和滞留,分布特点 呈全身性相对均匀性分布,22,组织结合氚 通过同位素交换或酶促反应，体内氚部分掺入到有机分子中形成。 可交换的有机结合氚 凡与有机分子中的氧、氮、硫和磷结合的氚，容易再交换出来，此有机结合氚称之。 牢固的有机结合氚 凡与有机分子中的碳结合的氚比较稳定，其是通过酶促反应而与碳结合的，不易再交换出来，此有机结合氚称之。,23,氚在体内的分布 氚水：含水量多的组织，氚含量相对较多，如肝脏、肌肉等 吸入氚气 摄入体内的有机结合氚 DNA前体物质,24,可交换的 有机结合氚,体水氚,牢固的 有机结合氚,a,d,c,b,排除,e,氚水在体内分布的代谢动力学（三隔室模型）,体内氚的滞留动态函数 A(t)=A1e-0.693t/T1 + A2e-0.693t/T2 + A3e-0.693t/T3,26,3. 排除,排除途径 吸入核素氚：呼气 氚水：主要经尿、呼气、汗，少量经唾液、乳汁、粪便,27,体液氚的有效半减期与体水的更新有关。 Te=0.69342000/300010d Te的影响因素：环境温度、劳动强度、体水含量、年龄、饮水量、季节等,28,四、氚内照射剂量估算,摄入氚水的内照射剂量估算 摄入氚气的内照射剂量估算,29,五、损伤效应,损伤效应 氚水、核素氚 确定性效应(deterministic effects) 随机性效应(stochastic effects),30,1. 确定性效应 急性毒性作用 亚急性毒性作用 慢性毒性作用 对DNA的损伤作用 对细胞的损伤效应 对生殖细胞的影响 致染色体畸变 对子代的影响,31,氚致转换突变效应 31H掺入到分子中成为分子的一个成分，如DNA中，因为31H衰变，使31H 32He + e ，分子成分突然发生变化，此过程称为氚致转换突变；由此引起的一系的效应，称转换突变效应。,32,2. 随机性效应 致癌效应 致遗传效应,33,致癌效应 氚水 白血病、几乎所有组织的肿瘤 3H-TdR：、 淋巴肉瘤、肝癌、甲状腺癌,34,致遗传效应 基因突变 显性致死突变、骨骼显性突变等 生殖细胞染色体畸变 生殖细胞稳定性染色体畸变：染色体相互易位 氚水遗传效应的指标：精原细胞色体染易位,35,