研究生实验室辐射生物安全

1、辐射生物安全 Radioactive Biosafety中山大学中山医学院 卢汉平 2015.10,内容,辐射危害案例回顾及基本概念 辐射生物效应 辐射防护常用计量单位 辐射防护原则 实验室放射性核素使用管理与控制 辐射应急与国民安全素养,辐射危害案例,利特维年科事件 2006年11月1日,43岁的亚历山大利特维年科,因身体不适住进医院。此后他不断呕吐,大量脱发,检查表明,中枢神经、心脏、肾和骨髓都遭到不同程度的伤害,于当月23日晚不治身亡。 检查尿液发现放射性核素钋-210的含量极高。,210Po：1898居里夫妇在处理铀矿时发现一种新元素,为了纪念居里夫人的祖国波兰,他们把这种新元素定名为

2、钋(拉丁文:Polonium)。在元素周期表内的原子序数为84,是银白色的金属。现已知道钋有25个同位素,均有放射性,钋-210是其中的一个核素,也称为镭F(RaF, 、T1/2138d)。,辐射危害案例,辐射危害案例,巴西铯-137丢失事故 1987年9月巴西发生一起放射源铯-137(137Cs, 、T1/230.17a)丢失事故,当局对公众和城市环境采取干预措施。7个地区被隔离,42个家庭被撤离,6家建筑物被拆毁,对58个公共场所去除放射性污染,49人需要治疗,28人有局部辐射损伤,20人住院,4人死亡。112000个居民去医疗机构要求检查有无受到铯-137污染。应急处理持续了6个月,给巴

3、西社会造成很大经济损失。,辐射危害案例,切尔诺贝利核电站事故 1986年4月26日,前苏联发生的切尔诺贝利核电站事故, 203人被诊断为放射病，死亡人数达31人,给当时苏联社会造成很大损失,受放射性核素污染地区的居民至今还生活在辐射危害的阴影中。 据最新统计，因此事故受害达900多万人，其中儿童达20余万，2000.12.15正式关闭，但完全消除影响将要800多年！,辐射危害案例,2011.3.11日本福岛日因里氏9.0级强震及海啸造成两座核电站的5个机组停转，日本政府为此已宣布 核能紧急事态 ，并于12日首次确认核电站出现泄漏，大批居民被疏散。大量人员受到不同程度的核辐射。,确认即时遭核辐射

4、的22人，超过190人有类似的核辐射症状，12万避难者进行全体核辐射状况的检查。 我国海域检出放射性核素铯-137、锶-90以及正常情况下海水中无法检出的铯-134。其中铯-137和锶-90的最高含量分别超过我国海域本底范围300倍和10倍，铯-137和铯-134最高含量均超过我国海水水质标准。,辐射危害案例,1983年墨西哥60Co源丢失 在华雷斯市,一个没有放射源许可证的单位将一枚废弃不用的60Co放射源卖给了废品收购站, 运输途中装内有6010个60Co粒的铅罐破裂,其中700粒不知去向,存留的60Co粒被冶炼厂回炉制成了金属物品,致使在销往墨西哥和美国等数千吨金属铸件、钢筋和铸铁板，几

5、个铸造车间、街道、数以百计的房屋和金属制品受到污染约有数千人受到照射。,辐射危害案例,2008年8月比利时医学实验室放射性碘泄露 沙勒罗瓦的国家放射性物质研究所生产放射性碘用于治疗癌症。检测结果显示，实验室附近提取的草类样本放射性碘含量严重超标，这是比利时境内发生的最严重的放射性泄漏事件。核物质监管机构把这次事件严重等级定为3级。比利时核物质监管机构28日晚警告实验室附近居民不要食用自家种植的蔬菜或在附近草地放牧。,据不完全统计，从1945年1985年，各国发生的重要核事故50起以上，其中临界事故伤亡60余人（死亡9人），全身外照射伤亡90人以上（死亡18人）。,我国19501987年间29个

6、省市自治区发生大小核事故有558起，不同程度的受照射人员2166人，其中被诊断为急性放射病者31人，亚急性放射性病3人，放射性皮肤烧伤163人，放射反应9人。,辐射危害案例,1980年某研究所用5.3万居里60钴（60Co：T1/2 5.27a，-0.315MeV，1.332MeV）放射源辐照加工聚四氟乙烯物品，由于防护门安全联锁装置失灵而违章操作，致使1名25岁的男性工作人员两次误入辐照室内约40秒，该男性走出钴源室即感面部发热、头晕、口唇麻木肿胀、眼结膜及耳廓充血。半小时后开始恶心，1小时后开始呕吐，2小时内共呕吐8次。,辐射危害案例,某高校一位生命科学专业的研究生，在进行同位素示踪实验时

7、（碘-131) , 由于实验方法有误，导致不能检测到示踪元素。但他却错误地认为是同位素试剂的浓度不够，一味加大同位素试剂的用量，最后导致白细胞减低。,某高校进行实验室搬迁，雇工来负责搬运清理，其中有位搬运工发现某仓库中有十几只篮球般大小的铅罐，打开了其中一只，见有几颗小金属粒就准备重新盖好，这时正好有知情的老师过来，告诉他这是放射性物质专门储藏罐，并告之这位民工他已受到了辐射，需马上送医院检查。所幸的是该放射性物质的强度一般，而且接触时间短，就医及时，住院半个月后身体恢复健康。,典型核或放射突发事件,典型核或放射突发事件,什么是辐射？,辐连接车轱辘的轴心 和外圈的条条(木、 金属)。 射从一点

8、出发，沿一 定方向运动。,辐射能量或物质从一点向四周发射的现象。,我们熟悉的辐射现象,核辐射,电磁波,光辐射,热辐射,辐射相关的基本概念,辐射（radiation）由某些物质或装置发射射线的过程 辐射源（radiation source) 通过发射电离辐射或释放放射性物质而引起辐射照射的一切物质或实体 电离辐射（ionizing radiation) 能在物质中产生离子对的辐射,辐射相关的基本概念,放射性核素与核衰变（radioactive nuclide (32P-ATP) 125I:T1/2=60d; (125I-McAb),辐射相关的基本概念,放射性活度（radioactivity, A

9、 ） 单位时间内发生衰变的次数: At = A0e-t = A0e-0.693/T t 单位Bq：放射性核素在1秒内发生1次核衰变 旧单位:居里（Ci） 1Ci=3.71010Bq=37GBq 1mCi（毫居里）=3.7107Bq=37MBq 1uCi（微居里）=3.7104Bq=37kBq 1Bq=2.70310-11Ci,辐射相关的基本概念,比活度(specific activity) 单位质量的放射性活度(40Ci/mmol,1.5TBq/mmol) 放射性浓度（radioactive concentration） 单位体积溶液中的放射性活度（1mCi/ml) 放射化学纯度（radioc

10、hemical purity） 放射性标记化合物的放射性活度占该样品的总放射性活度的百分比。,辐射相关的基本概念,辐射自分解(autoradiolysis) 标记化合物分子中，放射性核素的电离辐射作用使标记化合物分子本身的结构被破坏而丧失原有特性的现象，称为辐射自分解。 辐射自分解的控制方法： 控制标记化合物的比活度和浓度。 选择适当的溶剂。 加入自由基清除剂(free radical scavengers)。 降低贮存温度。 纯化储存标记物。,辐射相关的基本概念,放射性测量 测量仪器： 免疫计数仪 放射性薄层扫描仪 液体闪烁计数器 放射性活度测量仪 核医学显像（ECT、SPECT、PET）

11、防护仪器： 剂量监测仪、表面污染监测仪 放射性警报仪 辐射监测仪器： 电离室型、胶片型、热释光型,辐射相关的基本概念,放射性测量测量方式 液体闪烁测量：射线 固体闪烁测量：射线 本底（background）没有放射性样品的情况下，仪器所测的计数称为本底计数,辐射相关的基本概念,测量效率E（detection efficiency） dpm&cpm dpm: 核素每分钟衰变数(1uCi=2.22106dpm) cpm: 仪器每分钟计数率 cpm/dpm100%=E（仪器测量效率）,辐射相关的基本概念,品质因素（figure of merit，F） F=E2/B 品质因素是评价不同测量条件， 测量

12、方法的重要质量指标。品质因素越高仪器测量灵敏度越高。,例：两种计数器的主要性能指标分别为 E%1=65、BG1=35cpm，E%2=70、BG2=45cpm，如何评价？ F1=E12/B=652/35=120.71 F2=E22/B=702/45=108.89,吸收和射程(absorption&range) 带电粒子经过和靶物质相互作用逐步损失动能，最后不再运动，称吸收。其在靶物质中行进的距离称为射程。 射程是有效屏蔽防护的重要参数！,辐射的用途,医学：临床诊疗、基础研究 工业：探伤、测厚、材料改 性、 结构分析 农业：育种、品种改良、保鲜 地质：找矿 考古：年代分析 能源：反应堆 军事,环境

13、中的辐射,医用辐射 天然本底 核电站 其他(建材、微波）,环境中的辐射,医用辐射学科分类,医用辐射源分类,20分、10分、2分、109分,辐射效应,电离辐射的生物学作用 直接作用（direct effect） 射线粒子或光子 的能量被DNA或具有生物功能的其他分子直接吸收，使生物分子发生化学变化的效应。,辐射效应,间接作用（indirect effect） 当辐射的能量向生物分子传递时，通过扩散的离子及自由基起作用，并被生物分子所吸收而产生的生物学效应称为间接作用。 H2O H，OH，H2，H2O+, H2O2, H3O+ OH-,生物大分子失活 基因突变 染色体断裂,辐射损伤的临床医学,造血

14、系统的损伤： 电离辐射致出血综合征 免疫系统的损伤 免疫抑制 消化系统损伤,辐射生物效应分类,随机性效应（stochastic effect）：发生机率（而非其严重程度）与剂量的大小有关的效应。这种效应被认为不存在剂量的阈值，如辐射致癌效应、遗传效应 可能不等于一定； 可能性的大小与剂量大小成正比； 不存在安全剂量，危险总是存在。,辐射生物效应分类,非随机性效应（non-stochastic effect)或确定性效应）：发生机率、效应的严重程度随剂量而变化的生物效应。这种效应存在剂量的阈值。如眼晶体的白内障、造血功能障碍、皮肤的良性损伤等 剂量大于阈值时，才会出现非随机性效应； 剂量越大，所

15、产生的临床效应越严重； 对于不同的组织，产生临床效应的阈值不同,辐射生物效应分类,辐射防护常用计量单位,照射量（exposure,SI） 单位:库仑千克-1（Ckg-1）或伦琴R 吸收剂量（adsorbed dose) 单位:戈瑞（Gy,1Gy = 1 Jkg -1) 或拉德（rad）, 1Gy=100rad,辐射防护常用计量单位,当量剂量（equivalent dose，HT, R） 吸收剂量与辐射权重因数的乘积 HT, R= DT, R WR 专用名称叫希（沃特）（Sievert，Sv） HT, R 辐射在组织或器官T中所受到的当量剂量 DT, R 辐射在组织或器官中所致的平均吸收剂量 W

16、R 辐射的辐射权重因数,不同类型辐射的权重因数,辐射防护常用计量单位,有效剂量（effective dose, E） 指全身受到均匀照射或不均匀照射时，将不同组织当量剂量（HT，R）与组织权重因数（WT）加权的平均值。,组织权重因数（WT）,组织权重因数（WT）,案例分析,在一次意外辐射事故中，有甲、乙2人均受到放射线照射，经估算甲、乙2人受到的当量剂量相同，均为0.3Sv。 1.甲仅骨骼表面受到0.3Sv的当量剂量照射 2.乙则有两个部位分别受到了照射，其中骨骼表 面受到0.2Sv的照射，肝脏又受到0.1Sv的照射 如何科学评价甲、乙2人受到的危害？,案例分析,事故剂量估算与分析,辐射防护的

17、目的,对电离辐射源的使用给予必要的控制，从而防止非随机效应的发生，并将随机效应的发生率合理的降低到尽可能低的水平 杜绝大剂量照射，如强辐射源的保管应特别注意； 尽可能降低剂量，以减少由此引起的恶性或遗传 疾病发生的可能性。,实践的正当化（legtimacy） 防护的最优化（optimization） 个人剂量限值（individual dosage limit）,辐射防护的基本原则,实践的正当化实践活动时，首先必须权衡利弊，除了作为一项实践认为是正当以外，还要考虑对每一次操作的正当性,最优化就是在考虑到经济和社会因素之后，使任何辐射照射保持在可以合理做到的尽可能低的水平，即ALARA原则。 a

18、s low as reasonably achievable 并非满足剂量限值的要求就可以了，还应该尽可能的低。但是，降低剂量应该合理，以维护正当化的原则。,防护的最优化,个人剂量限值,个人剂量限值是指放射性职业人员和广大居民个人所受的当量剂量的国家标准限值。 个人剂量限值是个人在1年期间受到总剂量(外照射内照射）,个人剂量限值,对职业人员：将辐射照射对职业人员所产生的危险度降低到 与从事其他职业的危险度相当。 对公众个人：将辐射照射对周围公众个人所产生的危险度降 低到与人类在日常生活中可能遭遇的危险度相当。,个人剂量限值,教学中照射的防护要求,教学中使用放射源可分为一般教学和放射专业教学；学

19、生也应区分为放射专业学生和非放射专业学生。 放射学专业学生: 划分为职业放射职业人员 非放射专业学生：限值为全身0.5 mSV/a 单个器官 5 mSV/a,医疗照射对非患者受照的约束,非患者 公共成员在候诊室 医学研究中的志愿者做某些辐射研究对照组 有特殊人员的护理和搀扶 亲朋好友的探视及慰问等 此类人员受到的照射必须是在知情的情况下自由作出选择，受到的照射应按控制公众的条款予以不得超过约束。这些非接受诊疗的个人在患者治疗期间所受到的照射不得超过5mSv。,医疗照射的约束,某医院为吸引更多的就诊患者,宣传广告:“如在本医院做全面体格检查，可以免费赠送120.00元的CT检查（相当于一次头部的

20、CT检查费用）”。 问题： 我们如何从辐射防护角度看待这则广告？,问题分析,CT检查属放射性诊断项目，是一种辐射实践，病人是否需要CT检查首先要根据病情进行正当性判断，分析其获得的利益和受到的伤害关系。医疗照射实践的正当化是在考虑了可供采用的不涉及医疗照射的替代方法的利益和危险之后，通过权衡利弊，证明医疗照射给受照个人或社会所带来的利益大于可能引起的辐射危害，该照射才是正当的 。,外照射,外照射是指电离辐射源发出的射线从体外对人体的照射,外照射防护的基本原则,时间防护 缩短受照的时间 距离防护 增大与放射源之间的距离 屏蔽防护 设置防护屏蔽物 用量防护 降低放射性制剂的活度,辐射防护三种办法,

21、内照射,内照射指的是进入人体的放射性核素作为辐射源发出的射线从体内对人体产生的照射,内照射防护基本原则,环境控制：隔离、通风 个人防护：防护用具、操作规程 阻塞通道 药物防护 加速排除,放射性核素使用的管理与控制,放射性核素使用要求 放射性污染与废物 电离辐射标志,放射性核素使用,专业实验室（辐射安全许可证） 专业人员（放射性工作上岗证） 专用仪器设备 专业监评,辐射安全许可证,辐射安全许可证副本,辐射安全许可证副本,放射性同位素使用基本程序, 申请 根据实验要求与目的填写放射性同位素使 用登记表。在申请的同时必须提供相关 放射性实验室安全管理课程学习的合格 证明。 订购 由专业实验室按使用要

22、求向专业机构 或代理订购 登记 到货后由专业人员作好收货登记，包括 日期、数量、产品各项质量指标、纯化 鉴定方法等。 保管 根据试剂特点，按合适的保存条件进行 储存、分装、保管。,中山大学放射性同位素购置流程图,中山大学购买放射性同位素申请表,放射性同位素转让审批表 申请文号： 受理编号： 批准文号： 粤环辐审 号,工作期间必须穿着工作服，戴手套等，在相应的防护条件下操作. 放射性核素操作需在盛有吸水纸的托盘上进行 使用挥发性试剂要在通风橱内进行. 操作不同放射性核素在相应的实验室内进行. 实验过程中不得在无关实验室间随意走动.,放射性核素实验室使用操作规程,放射性核素实验室使用操作规程,严禁

23、在实验室内饮水、进食、吸烟、任何口吸法操作或鼻嗅放射性制剂. 穿戴工作手套切勿触碰与实验无关的物件，防止污染. 发生放射性污染要及时向实验室责任人报告，并及时清理去污. 严格区分放射性与非放射性用具及设备，不得将不同污染器皿放置同一清洁池内. 实验完毕，清理实验用品，处理放射性废物，清除放射性污染.,材料或人体表面或其他场所出现的不希望有的或可能有害的放射物质。,放射性污染(radioactive contamination),去污染的基本原则,根据污染核素的理化性质和污染物的性质选择适当的去污剂和去污方法。 尽早清除以防污染扩散。 防止去污过程中使污染面扩大。 去污后要做安全监测，控制在规定

24、值以下。,放射性废物 (radioactive waste),来自实践或干预的、预期不再利用的废弃物（不管其物理形态如何），它含有放射性物质或被放射性物质所污染，其活度或活度浓度大于规定的清洁解控水平（clearance level） ，并且它所引起的照射未被排除. 我国对低中放废物处置场建设遵循的方针 ： “统一规划，区域处置，集中管理”,放射性废物处理基本方法,贮存衰变法 稀释排放法 焚烧浓缩法 废放射源和放射性废物必须送城市放射性废物库暂存；对于量少、且半衰期短的放射性废物，可设立专门的暂存室，待衰变到10个半衰期，且其活度浓度经检测确认小于豁免值后，可以当作普通的医疗垃圾处理,污染动物

25、尸体常用处理方法,放射性废物处理指标,1.去污比（净化系数）（DF）,2.去污效率（K）,3.体积浓缩倍数（CF）,电离辐射标志,电离辐射警告标志,非请莫入，尽量远离！,警示来自任何地点将受到放射源潜在危险的人们“你已经接近了危险的边缘，勿打开、勿靠近”，迅速远离该区域。,其他相关标志,禁止携带托运放射性及磁性物品,必须穿防护服,用于辐射设备标识X射线管的位置,(WMD) 大规模杀伤性武器标志,其他相关标志,射线现场警戒标志,其他标志,辐照食品标识物,辐射应急与国民安全文化素养,辐射事故与分类 应急计划 安全文化素养,辐射事故,辐射源失控，放射性核素、射线直接或间接对工作人员或公众造成意外的、非自愿的异常照射，导致健康、安全危害或财产损失的异常事件 。,辐射事故分类,按性质分为： 超剂量照射事故、 表面污染事故、 失放射性物质事故、 超临界事故和放射性物质泄漏事故。,辐射事故分类,按其影响范围分为： 发生在辐射工作单位管辖区（归辐射工作单位直接管辖的除生活区外的区域）内部的事故和管辖区外部的事故。 按其危害程度分为三级： 一般，较大和重大事故,应急计划,报告有关负责部门和启动干预行动方面的责任的划分与