放射性氚的毒理学.ppt

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1、第十四章第十四章 氚的放射毒理学氚的放射毒理学 放射医学与防护学院放射医学与防护学院岳岳 凌凌氚（氚（tritium，3H或或T）氢有三种同位素，即氕氢有三种同位素，即氕(1H)、氘、氘(2H)、氚、氚(3H)，其，其中氚是放射性同位素。中氚是放射性同位素。2一、辐射和化学特性一、辐射和化学特性氚的辐射特性氚的辐射特性Tp=12.33a31H 32He+e，粒子平均能量粒子平均能量为为5.7KeV，最大，最大能量能量18.6KeV，较较低，相当于低，相当于14C的的1/8，32P的的1/100。在空气中平均射程在空气中平均射程0.56m3u核素氚易转化为氚水（核素氚易转化为氚水（HTO,T2O

2、）。）。p氧化反应氧化反应p同位素交换反应同位素交换反应u氚单位（氚单位（tritium unit，TU）p当当1018个氢同位素混合原子中含有一个氚原子时，称为一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。个氚单位。p1个氚单位水的浓度为个氚单位水的浓度为0.12Bq/L。4氚的化学性质氚的化学性质与氢相似，且氚属于低毒性核素。与氢相似，且氚属于低毒性核素。同位素质量效应同位素质量效应u由于由于31H和和11H的质量数差异，氚所参与的化学反应的反应的质量数差异，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，常数与氢不同，从化学键能上看，C-3H共价键比共价键比C-1H共共价

3、键稳定，因此与价键稳定，因此与C-1H有关的生化反应可因氚取代了氢有关的生化反应可因氚取代了氢而发生改变。而发生改变。5具有放射毒理学意义的氚化合物具有放射毒理学意义的氚化合物氧化物：氧化物：氚氚水水氚氚气：气：HT或或T2难难溶性溶性氚氚化合物：化合物：金属化合物、含金属化合物、含氚发氚发光涂料光涂料可溶性可溶性氚氚的有机化合物：的有机化合物：生物物生物物质质氚标记氚标记化合物：化合物：3H-TdR6二、环境中氚的来源和循环二、环境中氚的来源和循环1.环境中氚的来源环境中氚的来源天然氚天然氚人工氚人工氚7天然氚天然氚宇宙射线与大气中的氮、氧作用产生（宇生放射性宇宙射线与大气中的氮、氧作用产生

4、（宇生放射性核素）核素）太阳系及其它星球太阳系及其它星球8人工氚人工氚核爆炸核爆炸核反应堆核反应堆氚靶（加速器）氚靶（加速器）氚标记化合物氚标记化合物发光涂料发光涂料9核爆炸（氢弹试验）核爆炸（氢弹试验）u大气层核爆产生的氚形成氚水并随雨雪降到地球表大气层核爆产生的氚形成氚水并随雨雪降到地球表面面u地下核爆时，岩石中的锂俘获中子可产生大量氚。地下核爆时，岩石中的锂俘获中子可产生大量氚。101112核反应堆核反应堆u核燃料的三裂变核燃料的三裂变u氘、硼、锂等轻元素的中子活化氘、硼、锂等轻元素的中子活化132.氚在环境中的循环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核素氚可经氧化

5、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。水，并加入到自然水的循环。有机结合氚（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。物。14环境中的氚可通过物理、化学交换和生物转化等方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。法在自然界中循环。氚的扩散性强，渗透性强，吸附性强氚的扩散性强，渗透性强，吸附性强防护困难。防护困难。153.氚在环境中的发生与人类的暴露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空气中的暴露水平氚在土壤中的

6、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水中的暴露水平氚在食物中的暴露水平氚在食物中的暴露水平1617三、体内代谢三、体内代谢 吸收吸收 分布和滞留分布和滞留 排除排除1.吸收吸收氚水氚水核素氚核素氚有机结合氚有机结合氚氚标记化合物（如氚标记化合物（如DNA前体物质）前体物质）18氚水氚水（危害较大）（危害较大）u胃肠道：胃肠道：氚水氚水，小肠，肠粘膜毛细血管小肠，肠粘膜毛细血管u呼吸道：呼吸道：氚水蒸气氚水蒸气u皮肤：皮肤：氚水：浸渍作用和扩散作用氚水：浸渍作用和扩散作用 氚水蒸气：扩散作用氚水蒸气：扩散作用19核素氚核素氚u呼吸道：呼吸道：危害较小，万分之一危害较小，万分之一u核

7、素氚的放射云：核素氚的放射云：肺部（主要）、皮肤（可忽略）肺部（主要）、皮肤（可忽略）20有机结合氚有机结合氚u胃肠道胃肠道u胎盘、乳汁胎盘、乳汁u呼吸道呼吸道氚标记化合物（如氚标记化合物（如DNA前体物质）前体物质）u食入：食入：胃肠道，掺入胃肠道，掺入u静脉注入静脉注入212.分布和滞留分布和滞留分布特点分布特点u呈全身性相对均匀性分布呈全身性相对均匀性分布22组织结合氚组织结合氚u通过同位素交换或酶促反应，体内氚部分掺入到有机分子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。中形成。可交换的有机结合氚可交换的有机结合氚u凡与有机分子中的氧、氮、硫和磷结合的氚，容易再交换凡与有

8、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。出来，此有机结合氚称之。牢固的有机结合氚牢固的有机结合氚u凡与有机分子中的碳结合的氚比较稳定，其是通过酶促反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。应而与碳结合的，不易再交换出来，此有机结合氚称之。23氚在体内的分布氚在体内的分布u氚水：氚水：含水量多的组织，氚含量相对较多，如肝脏、肌含水量多的组织，氚含量相对较多，如肝脏、肌肉等肉等u吸入氚气吸入氚气u摄入体内的有机结合氚摄入体内的有机结合氚uDNA前体物质前体物质24可交换的可交换的有机结合氚有机结合氚体水氚体水氚

9、牢固的牢固的有机结合氚有机结合氚adcb排除排除e 氚水在体内分布的代谢动力学（三氚水在体内分布的代谢动力学（三隔室模型隔室模型）体内氚的滞留动态函数体内氚的滞留动态函数uA(t)=A1e-0.693t/T1+A2e-0.693t/T2+A3e-0.693t/T3263.排除排除排除途径排除途径u吸入核素氚：吸入核素氚：呼气呼气u氚水：氚水：主要经尿、呼气、汗，少量经唾液、乳汁、粪便主要经尿、呼气、汗，少量经唾液、乳汁、粪便27u体液氚的有效半减期与体水的更新有关。体液氚的有效半减期与体水的更新有关。uTe=0.693 42000/3000 10duTe的影响因素：的影响因素：环境温度、劳动强

10、度、体水含环境温度、劳动强度、体水含量、年龄、饮水量、季节等量、年龄、饮水量、季节等28四、氚内照射剂量估算四、氚内照射剂量估算摄入氚水的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摄入氚气的内照射剂量估算29五、损伤效应五、损伤效应损伤效应损伤效应u氚水、核素氚氚水、核素氚确定性效应确定性效应(deterministic effects)随机性效应随机性效应(stochastic effects)301.确定性效应确定性效应u急性毒性作用急性毒性作用u亚急性毒性作用亚急性毒性作用u慢性毒性作用慢性毒性作用u对对DNA的损伤作用的损伤作用u对细胞的损伤效应对细胞的损伤效应u对

11、生殖细胞的影响对生殖细胞的影响u致染色体畸变致染色体畸变u对子代的影响对子代的影响31氚致转换突变效应氚致转换突变效应 31H掺入到分子中成为分子的一个成分，如掺入到分子中成为分子的一个成分，如DNA中，中，因为因为31H衰变，使衰变，使31H 32He+e，分子成分突，分子成分突然发生变化，此过程称为氚致转换突变；由此引然发生变化，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。起的一系的效应，称转换突变效应。322.随机性效应随机性效应u致癌效应致癌效应u致遗传效应致遗传效应33u致癌效应致癌效应p氚水氚水白血病、几乎所有组织的肿瘤白血病、几乎所有组织的肿瘤p3H-TdR：、

12、：、淋巴肉瘤、肝癌、甲状腺癌淋巴肉瘤、肝癌、甲状腺癌34u致遗传效应致遗传效应p基因突变基因突变显性致死突变、骨骼显性突变等显性致死突变、骨骼显性突变等p生殖细胞染色体畸变生殖细胞染色体畸变生殖细胞稳定性染色体畸变：生殖细胞稳定性染色体畸变：染色体相互易位染色体相互易位n氚水遗传效应的指标：氚水遗传效应的指标：精原细胞色体染易位精原细胞色体染易位353.剂量效应的评价剂量效应的评价u非致癌的剂量效应非致癌的剂量效应u致癌的剂量效应致癌的剂量效应36六、加速排除六、加速排除医疗措施医疗措施大量大量饮水饮水利尿利尿剂剂 37思考题思考题1.氚在体内分布的特点氚在体内分布的特点2.有机结合氚有机结合氚、可交换的有机结合氚可交换的有机结合氚、牢固牢固的有机结合氚的有机结合氚3.氚的损伤效应氚的损伤效应38