几种放射性核素所致的主要危害

    

    战时核爆炸，平时核反应堆事故，以及科研医疗中使用的放射性核素，主要有铀、钚、镭、裂变产物（主要是碘、铯和锶）、氚、锝和钴等，下面分别介绍它们引起的主要危害。

    （1）铀：铀是从发现天然放射性到制造原子弹的主要放射性核素。在核武器及核反应堆中，常用的核素是铀－235、铀－238。铀的化学性质极为活泼，其生成的化合物以6价铀最稳定，其次是4价铀。

    铀化合物可通过呼吸道、胃肠道、皮肤和伤口（可溶性化合物可被完整皮肤吸收，难溶性铀化合物难以吸收）、眼结膜吸收。铀吸收入血后，主要分布在血浆中，因铀在中性和酸性介质中，易生成铀酰阳离子（UO2＋2），6价铀酰离子与重碳酸根亲和力最强，这对其在机体内的转运具有重要意义。铀吸收入血后可迅速分布到各器官组织，6价铀主要滞留在肾和骨骼，4价铀主要滞留在肝和脾。食入或吸入的部分铀可直接经肠道排出，或吸收后经肝胆系统排至肠道，经粪便排出；吸收入血的铀主要经肾从尿中排出。

    铀及其化合物对机体的作用，表现为化学毒性和放射毒性两个方面。肾脏是铀化学毒性的主要靶器官。因此诊断铀中毒，应以肾损伤作用作为主要指征。铀中毒时，可导致不同程度的蛋白尿。同时，尿过氧化氢酶增加，尿氨基酸氮与肌酐（AAN/C）比值增加，尿碱性磷酸酶升高。血液碱储备减少，非蛋白氮等代谢产物累积，二氧化碳结合力下降，出现酸中毒症状。另外，在肾损伤后，还伴有明显的肝损伤、肝功能障碍。铀慢性中毒或急性中毒晚期，可能发生辐射致癌效应，如浓缩铀和铀－233沉积于骨骼中可引起骨肉瘤，吸入时可引起肺癌。

    （2）钚：钚－239是核武器和核反应堆的重要燃料，钚主要靠人工生产，钚－239是由铀－238俘获中子后经β衰变生成的。钚－239是高能α辐射源，物理半衰期为2.44×104年。在生理条件下，4价钚最稳定。4价钚与酸反应形成钚盐，大部分钚盐在中性或碱性环境中易水解生成胶体氢氧化物。难溶性钚化合物有氧化钚、氢氧化钚和氟化钚等。钚可通过呼吸道、消化道及皮肤进入体内，在事故情况下，最常见的是吸入。侵入皮肤的钚能长期沉积下来，主要定位在毛囊部位。进入血液的钚，部分水解形成胶体氢氧化物，初始聚合成单体钚，进而形成聚合钚；部分与血液中的蛋白质或其他天然络合剂形成络合物。单体钚主要沉积在骨骼，其次是肝；聚合钚经巨噬细胞吞噬，主要沉积在网状内皮系统，如肝、脾和骨髓。体内的钚主要经肠道和肾排出，但速度非常缓慢。

    钚是极毒类放射性核素，可诱发机体严重的辐射损伤效应，损伤的靶器官主要是骨骼和肝。当吸入难溶性钚化合物时，肺及淋巴结也会受到危害。

    钚的急性损伤效应主要表现是食欲缺乏、腹泻、体重急剧减轻，贫血、内出血、脾萎缩、骨髓严重破坏，白细胞数明显减少，甚至完全消失，可死于再生障碍性贫血。

    肝的病理改变可导致腹水、皮下水肿及黄疸等。肺病变表现为两种类型：一种是以炎症坏死性病变为特征，肺组织出现严重的炎症反应，如水肿、出血和广泛性坏死。另一种是广泛性的纤维增生。这些都会引致肺功能不全，甚至死亡。

    可溶性钚（硝酸钚等）主要诱发骨肉瘤和肝癌；而吸入难溶性钚（二氧化钚等）时，主要诱发肺癌。与钚直接接触的皮肤可发生硬化，还可伴发恶性肿瘤。

    （3）镭：以镭－226的放射毒理学意义最大，镭－226是α放射源，其半衰期是1　640年，被广泛用于工业、科研和医学等领域。镭可通过呼吸道、胃肠道、完整皮肤或伤口进入体内。进入血液后，部分在血浆中，部分吸附在红细胞的表面。吸收后早期，选择性向骨骼转移，其他部位以肝浓度最高；晚期，进入体内的镭95%以上分布在骨骼中。镭可通过呼吸道、肾和肠道等途径排出，以肠道为主。

    镭的急性损伤主要表现为外周血的变化，造血系统、骨骼系统和生殖系统的损伤。肝、肾也有一定程度的损伤。造血系统严重破坏，血象变化主要表现为贫血、血红蛋白和血液有形成分下降。骨髓、脾和淋巴结各种功能细胞明显减少。骨骼破坏，可发生坏死，骨小梁萎缩，成骨细胞和破骨细胞减少。

    镭的远后效应主要是骨髓增生、多发性骨髓炎、骨骼病理性骨折及坏死等。镭所致的随机性效应主要发生在骨骼及其邻近区域，可引起骨肉瘤。

    （4）裂变产物（碘、铯、锶）：又称裂片核素，是铀－235、钚－239等在中子的轰击下发生裂变生成的多种放射性核素。在核电站反应堆事故中，这些核素也可外泄。一般将核爆炸不久后形成的称为早期混合裂变产物，其中放射性碘的百分比最高，在胃肠道几乎全被吸收，甲状腺是其主要的靶器官。晚期混合裂变产物主要是锶－90、铯－137、铈－144及钷－147等核素，骨骼是其主要的靶器官。

    ①碘：放射性碘可作为监测核爆炸或反应堆泄漏事故的信号核素，在平时也广泛应用于医学领域。这些碘核素中，主要是碘－131，碘－131是β、γ射线辐射源，半衰期8.04天。碘－125半衰期59.7天，也可在回旋加速器中制得。放射性碘极易经胃肠道、呼吸道、完整皮肤及伤口吸收，且吸收速度快，吸收效率高。进入血液的碘，很快转移到各器官组织，选择性浓集于甲状腺。碘－131能透过胎盘，选择性滞留在胎儿甲状腺中。放射性碘可经肾、肠道、皮肤、涎腺、乳腺及汗腺排出，以肾排出为主。

    早期放射性落下灰所造成的内照射损伤，主要是放射性碘对甲状腺的损伤，表现为甲状腺功能低下引起的代谢降低、黏液性水肿及严重的病理变化。剂量较大时，可引起内照射放射损伤，出现造血组织损伤引起的全血细胞减少和胃肠道损伤等。长期作用于机体，可发生甲状腺腺瘤和结节、甲状腺癌。研究发现，碘－131对甲状腺产生数戈瑞剂量时，甲状腺功能增高；当剂量增至30戈瑞时，可发生永久性甲状腺功能低下；受照剂量达100戈瑞时，甲状腺遭受严重破坏，腺体滤泡萎缩，间质及血管纤维化等，甚至甲状腺功能低下。在对接受大量碘－131治疗的患者长期随访中，发现有甲状腺肿瘤发生。

    ②铯：放射性铯也是核电站事故的信号核素。铯－137是β射线辐射源，半衰期30.17年，但其子体放出γ射线，故可作为γ射线辐射源，用于辐照育种、辐照食品、医疗器械杀菌等。铯－134是β、γ射线辐射源，半衰期2.062年。环境中的放射性铯来自核试验、核反应堆和核燃料后处理厂，主要由食物链进入人体。放射性铯无论经由呼吸道、胃肠道或注入等途径进入机体，都极易被吸收，且吸收迅速。铯在体内的分布与钾类似，表现为全身相对均匀性分布，主要滞留于全身软组织（尤其肌肉）中。铯－137能释放γ射线，易在体外测出，可作为环境中裂变产物已进入生物体（人体、动物等）的信号。

    铯－137急性损伤类似外照射急性放射病，主要表现为体重下降、胃肠道损伤、骨髓破坏和出血症候群。放射性铯由呼吸道吸入，可引起支气管周围腺体增生、血管周围水肿、肺泡和血管周围有出血灶。

    铯－137对机体的慢性损伤，临床上分为3个阶段：第一阶段是刺激期，主要表现为血象波动，心血管、中枢神经、自主神经和内分泌系统功能不稳定。第2阶段为假愈期，血象变化和功能失调有所恢复。但当有附加的生理或病理因素时，如妊娠、分娩、出血及药物作用等，可出现病理改变。第3阶段时，造血功能明显减弱，表现为网织红细胞减少、周期性贫血、白细胞减少和淋巴细胞绝对数减少等。另一表现为各组织器官的炎性病变，最明显的是肺、胃肠道、泌尿道及生殖系统炎症。铯－137内污染事故还可引起眼晶状体混浊。

    放射性铯可引起软组织肿瘤，如甲状腺癌、卵巢癌、乳腺癌、膀胱癌、胆管癌、神经细胞肉瘤和淋巴肉瘤等。

    ③锶：锶－85、锶－89、锶－90是锶重要的放射性核素，后两种是β射线辐射源。锶－90和锶－89是用来评估核爆炸（核试验）、核事故所致环境污染的主要核素之一。锶－90的子体钇－90半衰期短（64小时），β粒子能量大（2.27×106电子伏）。可溶性锶易经胃肠道、呼吸道、完整皮肤和伤口吸收，但难溶性锶吸收率很低。因锶与钙是同族元素，故在机体内的生物转运与钙相似，并与磷的转运有密切关系。锶主要分布在含钙较多的组织，如骨骼和牙齿，可经乳汁和胎盘转移。锶经口进入或吸入时，主要随粪便排出；经静脉注入或吸收入血后，主要随尿排出。

    锶－90进入骨组织后，主要滞留于长骨近骨髓腔的无机质中，对骨内膜、骨髓、骨中血管均会造成β粒子照射。骨髓造血组织受到严重破坏，导致白细胞、红细胞和血小板数量显著减少，发生再生障碍性贫血。放射性锶可大量侵入骨盐中，骨组织钙化过程严重受抑，可诱发自发性骨折及弥散性的骨质疏松等。受高能β射线照射后，眼晶状体混浊，继发白内障。锶－90所致的随机性效应主要为骨组织肉瘤（骨肉瘤、软骨肉瘤、骨纤维肉瘤和骨血管肉瘤），尤以骨肉瘤多见；其次为白血病。

    无论经何种途径进入体内，放射性锶和铯均能诱发肿瘤，但肿瘤发生的部位根据进入途径和裂变核素组分的不同而有所差异。在口服或静脉注入时，多诱发骨肉瘤；而吸入时出现肺肿瘤。

    （5）氚：氚的物理半衰期是12.33年。环境中氚主要来源于天然生成和人工制造。天然氚主要是宇宙射线与大气中氮、氧作用而产生的，其中99%转化为氚水，参与自然界的水循环。人工氚主要来源于核爆炸和核反应堆。核素氚释放到环境中后，经氧化反应和同位素交换反应转化为氚水，进入自然界的水循环，因此大气、水体、土壤、植物和动物体内都存在着氚。

    胃肠道、呼吸道和皮肤黏膜都能吸收氚水。体表污染的氚水经浸滞和扩散作用透过皮肤。摄入体内的氚，不论是氚水还是氚气，都呈全身相对均匀性分布。机体吸入核素氚后，绝大部分立即随呼气排出。不论何种途径摄入的氚水，都是经尿、呼气和汗排出。

    急性氚水中毒时表现为急性放射病。实验兔一次口服氚水量11.1×106贝可勒尔/克体重时，即可引起轻度放射病。增至14.8× 106贝可勒尔/克体重时，可引起重度急性放射病，在33～45天死亡。氚水对人的急性致死量为740×109贝可勒尔。

    氚水和有机氚化合物均有致癌作用。除白血病外，几乎所有组织都可能出现肿瘤，氚水致癌效应没有特殊的靶组织。

    因氚可掺入携带遗传信息的DNA分子中，氚致机体的遗传效应可分为基因突变和生殖细胞染色体畸变。生殖细胞对氚很敏感，精原细胞染色体易位已成为研究氚水遗传效应的很有意义的指标。

    （6）锝：各国生产的放射性核素，有80%～90%应用于医学领域，锝是医学上最常用的核素。

    锝（Tc）是人工放射性核素，最稳定的是＋7价，在溶液中以TcO－4形式存在。锝－99m是γ射线辐射源，物理半衰期是6.02小时，适于做活体测量。临床上使用的锝－99m是由以高锝酸盐（Na99mTcO4）、锝的某些化合物及络合物形式存在，以口服或静脉注射方式，广泛用于人体各个器官和系统的显像及肿瘤、炎症等病理组织的定位。

    除硫化锝外，锝的所有其他化合物自肠道的吸收率都是80%。肌内注射高锝酸盐，吸收速度快，且吸收率达100%。在人体，锝自血液的半廓清期为3小时。锝选择性浓集在涎腺、甲状腺、胃及肠道，但在肝及其他器官较少。锝主要自肾和肠道排出，其生物半排期是48小时。

    Na99mTcO4对睾丸的损伤较大。锝－99m在事故性大剂量摄入情况下，主要是中等程度的化学毒性，其年摄入量限值为200× 106贝可勒尔。

    （7）钴：钴－60的半衰期为5.26年，是β、γ射线辐射源，常用于肿瘤放疗、辐照消毒、辐照育种等。在医学上还用钴－57、钴－58作为示踪原子。放疗用的钴（钴－60）平时安装在一个大铅包内（防止射线损伤周围人员），在实施治疗时，以设定距离经照射孔对准患者受照部位进行“放疗”。如机器失控、距离过近或照射时间过长，则会发生过量照射的医疗事故，严重的会导致受照射者死亡。用于辐照消毒、育种等的钴放射源，平时放置在水井中，用水屏蔽射线，使用时钴源提出水井进行辐照。如钴源未按规定放入水井，可能造成放射事故。如因钴源未很好管好、藏好而被失窃，将造成人员受到照射的放射事故。放射性钴可由各种途径进入体内。钴进入血液后，大部分以离子态形式存在，部分与血浆白蛋白及球蛋白结合。钴在肝的滞留量最多，其次是肾、肾上腺及胰腺，再次是骨髓、脾、肺及淋巴结。主要经肾及肠道排出。

    放射性钴进入体内后，参与造血过程，对造血系统的损伤较重。红细胞数一过性增多，随后明显减少，贫血发生的时间早而重，并有发展成再生障碍性贫血的趋向。到1个月时，淋巴细胞数减少，因射线破坏淋巴组织，使淋巴细胞生成能力降低及成熟过程变缓。