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1、第十三章 氚放射毒理学本讲稿第一页，共十五页概概 述述氢有三种同位素，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氚的来源：氚的来源：天然氚：宇宙射线与大气中的天然氚：宇宙射线与大气中的N、O作用产生（宇生作用产生（宇生放射性核素）；岩石中的锂俘获中子放射性核素）；岩石中的锂俘获中子 人工氚：核爆、反应堆人工氚：核爆、反应堆氚的用途氚的用途 军事国防军事国防氢弹氢弹 和平利用和平利用可控聚变可控聚变 标记化合物标记化合物3H-TdR(胸腺嘧啶脱氧核苷）胸腺嘧啶脱氧核苷）本讲稿第二页，共十五页存在形式及在大气中的循环存在形式及在大气
2、中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：氚水中的氚能结合到动植物有机分子中去，形成氚的化合物机分子中去，形成氚的化合物本讲稿第三页，共十五页一、辐射和化学特性一、辐射和化学特性31H 32He+e，粒子平均能量为粒子平均能量为5.7KeV，最大能，最大能量量18.6KeV，较低，相当于，较低，相当于14-C的的1/8，32-P的的1/100，故放射自显影时分辨率高，故放射自显影时分辨率高由于能量低，射程短，在空气中平均射程由于能量低，射程短，在空气中平均射程0.56m，组织射程更小，不能透过皮肤角质层，到，组织射程
3、更小，不能透过皮肤角质层，到达人体皮肤不至于造成外照射损伤达人体皮肤不至于造成外照射损伤Tp=12.33a氚单位（氚单位（TU）：当：当1018个氢同位素混合原子中含个氢同位素混合原子中含有一个氚原子时，称为一个氚单位有一个氚原子时，称为一个氚单位本讲稿第四页，共十五页同位素质量效应同位素质量效应：由于：由于31H和和11H的质量的质量数差异，而导致与数差异，而导致与C-11H有关的生化反有关的生化反应可因氚取代了氢而发生改变。应可因氚取代了氢而发生改变。但是，只有大部分氢原子被氚取代后才但是，只有大部分氢原子被氚取代后才有这种后果，而体内达到同位素质量效有这种后果，而体内达到同位素质量效应所
4、需要的比活度之前，就已经出现辐应所需要的比活度之前，就已经出现辐射损伤效应了射损伤效应了扩散性强，渗透性强，吸附性强扩散性强，渗透性强，吸附性强防护防护困难困难本讲稿第五页，共十五页二、氚的生物转运二、氚的生物转运吸吸 收收胃肠道、呼吸道和皮肤黏膜都能吸收氚水胃肠道、呼吸道和皮肤黏膜都能吸收氚水饮入氚水后，经饮入氚水后，经4045min就被完全吸收，吸收部位就被完全吸收，吸收部位主要在小肠主要在小肠体表污染的氚水经浸渍和扩散作用透过皮肤体表污染的氚水经浸渍和扩散作用透过皮肤 浸渍作用浸渍作用：皮肤吸着氚水，然后转移入血的过程：皮肤吸着氚水，然后转移入血的过程 扩散作用扩散作用：氚水分子从浓度高
5、的一侧穿过膜层向浓度：氚水分子从浓度高的一侧穿过膜层向浓度低的一侧移动低的一侧移动吸入核素氚对人的危害要小的多：核素氚在血液吸入核素氚对人的危害要小的多：核素氚在血液中的溶解度低（中的溶解度低（1.6%）；血液中核素氚的）；血液中核素氚的Tb=1h（0.6%）。因此吸入核素氚对组织的剂量仅）。因此吸入核素氚对组织的剂量仅为同等浓度氚水蒸气的万分之一为同等浓度氚水蒸气的万分之一本讲稿第六页，共十五页分布和滞留分布和滞留分布特点分布特点 氚在体内呈相对均匀性分布氚在体内呈相对均匀性分布 氚水进入体内后，迅速而均匀的分布在氚水进入体内后，迅速而均匀的分布在体液中，呈全身性相对均匀性分布。有体液中，呈
6、全身性相对均匀性分布。有水的地方就有氚。因此，含水量多的组水的地方就有氚。因此，含水量多的组织，氚含量相对较多。氚在体内主要蓄织，氚含量相对较多。氚在体内主要蓄积在肝、肾、小肠、血液、肌肉等含水积在肝、肾、小肠、血液、肌肉等含水量较多的器官，骨骼和脂肪则较少量较多的器官，骨骼和脂肪则较少本讲稿第七页，共十五页三隔室模型三隔室模型可交换的有机结合氚可交换的有机结合氚：凡与有机分子中：凡与有机分子中的的O、N、S和和P结合的氚，容易再交换结合的氚，容易再交换出来，这种有机结合氚称可交换的有机出来，这种有机结合氚称可交换的有机结合氚结合氚牢固的有机结合氚牢固的有机结合氚：凡与有机分子中的：凡与有机分
7、子中的C结合的氚比较稳定，因为它是通过酶结合的氚比较稳定，因为它是通过酶促反应而与促反应而与C结合的，因此不易再交换结合的，因此不易再交换出来，这种有机结合氚称为牢固的有机出来，这种有机结合氚称为牢固的有机结合氚结合氚本讲稿第八页，共十五页可交换的可交换的有机结合氚有机结合氚体水氚体水氚牢固的牢固的有机结合氚有机结合氚adcb排除排除ea,b,d同位素交换反应同位素交换反应c酶促反应酶促反应本讲稿第九页，共十五页按照三隔室模型，体内氚的滞留动态可按照三隔室模型，体内氚的滞留动态可用三项指数函数来描述用三项指数函数来描述 A(t)=A1e-0.693t/T1+A2e-0.693t/T2+A3e-
8、0.693t/T3 t氚在体内的滞留时间；氚在体内的滞留时间；A1，A2，A3的的单位为单位为KBq；T1，T2，T3单位为天单位为天本讲稿第十页，共十五页排排 除除机体吸入核素氚后，绝大部分立即随呼气排除，机体吸入核素氚后，绝大部分立即随呼气排除，入血的约有入血的约有80%在在1.5小时经呼吸排除小时经呼吸排除不论何种途径摄入的氚水，都是经尿、呼气和汗排不论何种途径摄入的氚水，都是经尿、呼气和汗排除除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 Te=0.693/e，若是取参考人体液总量，若是取参考人体液总量42000g，每天，每天摄水量为摄水量为3000g，则，则T
9、e约为约为10天天影响因素：体水含量；年龄；饮水量；季节影响因素：体水含量；年龄；饮水量；季节本讲稿第十一页，共十五页三、氚的损伤效应三、氚的损伤效应吸入核素氚，由于它在机体血液中溶解吸入核素氚，由于它在机体血液中溶解度很低，排除很快，对机体的危害要比度很低，排除很快，对机体的危害要比氚水小得多。比较核素氚和氚水对机体氚水小得多。比较核素氚和氚水对机体损伤效应的研究表明，氚水的毒性为核损伤效应的研究表明，氚水的毒性为核素氚的素氚的520倍倍非随机性效应非随机性效应 氚水的急性致死量为氚水的急性致死量为7.41011Bq/次次本讲稿第十二页，共十五页随机性效应随机性效应致癌效应致癌效应 人类尚无报道人类尚无报道致遗传效应致遗传效应 基因突变：基因突变：氚致转换突变氚致转换突变31H掺入到分子中成为分掺入到分子中成为分子的一个成分，如子的一个成分，如DNA中，因为中，因为31H衰变，使衰变，使31H 32He+e，分子成分突然发生变化，此过程称为，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，称氚致转换突变。由此引起的一系的效应，称转换突转换突变效应变效应。生殖细胞染色体畸变生殖细胞染色体畸变本讲稿第十三页，共十五页四、氚的加速排除四、氚的加速排除饮水利尿饮水利尿本讲稿第十四页，共十五页本讲稿第十五页，共十五页