氚放射毒理学
水中氚放射化学分析方法的不确定度评定
水中氚放射化学分析方法的不确定度评定李双双【摘要】对水中氚放射化学分析方法的不确定度进行评估。
其放射化学分析过程中的不确定度主要由仪器测量的不确定度、样品取样体积的不确定度和仪器探测效率的不确定度三个部分组成。
对氚活度浓度为5.86Bq/L的水样来说，其合成相对不确定度为26.91%（ k=2）。
【期刊名称】《低碳世界》【年(卷),期】2016(000)015【总页数】2页(P3-3,4)【关键词】氚;不确定度;评定【作者】李双双【作者单位】安徽省辐射环境监督站，合肥230071【正文语种】中文【中图分类】O615测量不确定度是表征合理地赋予被测量之值的分散性，是与测量结果相关联的参数，测量结果的可信程度和实用性很大程度上取决于其不确定度的大小[1]。
当对放射性物质进行分析时，由于放射性衰变是个随即过程，情况变的更为复杂。
低水平的放射性测量﹑放射性衰变和本低涨落是造成测量不确定度的主要来源，即“计数统计误差”是造成测量误差的根本因素。
因此，对放射性核素分析结果进行不确定评定具有重要意义。
水中氚的放射化学分析方法依据为《水中氚的分析方法》（GB12375-90）[2]，前期处理过程较为复杂，因此引起不确定度的参量也较多。
此次不确定定度采用环境水样进行实验，对不确定度的各个分量进行评估。
1.1 主要仪器与试剂超低本底液闪谱（型号为Quantulus1220-3，Perkin Elmer）；电子天平（北京赛多利斯科学仪器有限公司），蒸馏装置。
高锰酸钾、Hisafe3闪烁液、氢氧化钠、标准氚水（Perkin Elmer，样品编号为1210-121）、无氚水（含氚浓度低于0.1Bq/L的水）。
1.2 实验步骤1.2.1 样品分析程序取300mL水样，放入蒸馏瓶中，然后向蒸馏瓶中加入0.3g高锰酸钾和1.5g氢氧化钠。
盖好磨口玻璃塞子，并装好蛇形冷凝管。
加热蒸馏，将开始蒸出的50～100mL蒸馏液弃去，然后收集中间的约100mL蒸馏液收集于磨口塞玻璃瓶中准备用于样品测量，其余舍弃。
放射性氚的毒理学课件
氚的稳定性
氚的半衰期约为12.3年， 是一种相对稳定但仍然具 有放射性的元素。
氚的天然本底与排放源
天然本底
氚在自然界中存在，主要来自宇 宙射线的辐射和地球上的放射性 衰变。
人为排放源
核设施、核武器试验、工业流程 和废物处理等人为活动可增加氚 的排放。
加强对放射性氚生产、使用和 处理过程的监管和监测，及时
发现和处理问题。
CHAPTER 05
放射性氚污染的监测技术与 方法
环境介质中氚的监测技术
气溶胶
通过采集气溶胶样品，测量其中的放射性氚含量。
沉降物
通过测量沉降物中的放射性氚含量，评估其对环境和生物的影响。
水体
采用放射性测量设备，对水体中的氚进行测量。
风险。
03
基于剂量率与暴露时间的风险评估
根据放射性氚的剂量率及暴露时间，评估其对人体的风险。
环境氚污染的风险评估
空气氚污染
研究空气中氚的来源、扩散、沉降等过程，评估 对环境和人类健康的风险。
水体氚污染
研究水体中氚的来源、迁移、转化等过程，评估 对水生生物和人类健康的风险。
土壤氚污染
研究土壤中氚的来源、积累、释放等过程，评估 对环境和人类健康的风险。
康问题。
环境保护措施
加强核设施监管，降低放射性物 质排放，提高环境保护意识，减
少核污染对人类健康的影响。
CHAPTER 04
放射性氚的风险评估与控制
氚的风险评估方法
01
基于生物效应的风险评估
考虑放射性氚的生物效应，如细胞损伤、基因突变等，通过剂量-效应
关系模型评估风险。
02
氚含量单位 -回复
氚含量单位-回复氚含量单位是用来衡量物质中氚的含量的单位。
氚是一种放射性同位素，它的存在对于许多领域的研究具有重要意义，例如核能工程、环境科学和生物医学等。
为了准确测量和表达氚的含量，科学家们提出了不同的单位和方法。
氚的化学符号是"T"，它的原子量约为3.016。
氚具有β粒子发射的特性，同时具有中子激发或反应产生的能力。
氚的衰变半衰期约为12.32年，这也意味着氚在自然界中的存在相对较稳定。
由于氚的高活性和放射性，同时又以微小量存在于自然界，因此需要使用合适的单位来进行测量。
常见的氚含量单位有以下几种：1. 双基对（DPM）：双基对是指每分钟发射的氚核正、反电子或正、反μ子的数量。
这是一种常用的氚测量单位，适用于多种实验和分析场景。
2. 衰变系数（DF）：衰变系数是指氚样品中每单位时间内的核衰变次数。
它可以用来衡量放射性同位素在特定时间段内的衰变速率，从而计算出氚的含量。
3. 氚质量浓度（TMC）：氚质量浓度是指单位体积或单位质量的样品中氚的含量。
常用单位是克/升（kg/m³）或克/克（kg/kg）。
氚质量浓度可以通过直接测量样品中氚的质量，或通过其他测量技术如质谱法进行间接测量。
4. 气体比活度（TGA）：气体比活度指的是氚与非氚同位素的比值，一般使用Bq/m³（贝克勒尔/立方米）或Ci/m³（居里/立方米）作为单位。
气体比活度是用来评估氚在大气、水、土壤等环境介质中的存在程度和活性水平的重要指标。
以上是常见的氚含量单位，每种单位都有其独特的应用场景和测量原理。
在实际应用中，科学家们会根据具体需求选择合适的单位来进行测量和表达。
同时，随着科学技术的进步，还有一些新的氚含量单位不断被提出和应用，以满足不同领域对氚含量测量的需求。
总之，氚含量单位是衡量物质中氚含量的重要指标，通过选择合适的单位可以准确描述和测量氚的含量。
这些单位在核能工程、环境科学和生物医学等领域具有广泛的应用，对于推动相关领域的研究和发展具有重要的意义。
氚 富集能力
氚富集能力氚（化学符号为T），是一种放射性同位素，具有较长的半衰期。
氚富集能力是指氚在材料或环境中富集的能力，一般用氚的富集系数来衡量。
本文将探讨氚的富集能力及其影响因素。
一、氚的起源和性质氚是一种人工合成的放射性同位素，主要来源于核反应堆和核试验。
它的原子核中包含一个质子和两个中子，质量数为3。
由于氚的半衰期较长，它存在于自然界中，并通过淡水、海水和地表土壤中持续存在。
氚的化学性质与氢相似，但其放射性使其在环境和生物体中表现出特殊的行为。
氚以三种形式存在：噬血性氚（HT，化学形式为T2O）、叶状氚（TO）和氚水（HTO）。
其中，噬血性氚主要富集在水生生物体内，而叶状氚主要富集在陆生植物表面。
二、氚的富集机制氚的富集机制涉及到物理、化学和生物等过程。
首先，氚通过扩散从环境中富集到生物体内部。
扩散是氚富集的主要机制，其速率取决于环境温度、氚浓度差异和物质的化学性质。
其次，氚还通过吸附、吸附解吸平衡、沉积、蒸发和附着等过程影响其富集能力。
在土壤和沉积物中，氚可以吸附在表面，并在不同环境条件下解吸和沉积。
这些过程不仅影响富集速率，还改变了氚在环境中的可移动性。
最后，生物体的生理过程和食物链传递也是氚富集的重要机制。
水中的氚可被水生生物摄取，并通过食物链传递给上层食物。
陆生生物体中的氚主要来自土壤和植物摄取，然后通过食物链进入动物体内。
三、影响氚富集能力的因素1. 温度和湿度温度和湿度是影响氚富集能力的重要因素。
较高的温度和湿度有利于氚的扩散和解吸过程，从而增加其富集速率。
然而，过高的温度和湿度也可能导致氚的释放和挥发，减少其富集程度。
2. 土壤和沉积物土壤和沉积物是氚在环境中的主要载体。
土壤类型、质地和有机质含量等因素影响着氚的吸附和解吸特性。
沉积物中的颗粒粒径和矿物组成也对氚富集能力有影响。
3. 水体和生物体水体和生物体中的氚富集程度直接影响到食物链的传递和人类健康。
水体的化学性质、流动速率和生物体的摄取能力等因素都会对氚的富集能力产生影响。
浅谈如何安全使用氚实验室
浅谈如何安全使用氚实验室【摘要】氚及其标记化合物已成为军事、工业、农业、医学以及各个科学研究领域里重要的研究工具，如何安全使用氚实验室愈来愈受到人们的重视。
本文简要介绍了氚的性质、氚的防护、氚污染的处理以及氚废物的处理等，使研究人员了解和掌握氚的相关知识，以保证实验室及实验操作人员的安全。
【关键词】氚；实验室管理；实验室安全3H，即氚，是组成生物机体的基本元素氢的同位素。
由于氚不仅具有适宜的核物理性质，并且价廉、毒性较低、比活度较高和放射自显影良好等优点，所以，氚及其标记化合物在军事、工业、农业、医学以及各个科学研究领域里均起着重要的作用。
在生命科学的许多研究工作中，氚标记化合物则是必不可少的研究工具。
例如，酶的作用机理和分析、细胞学、分子生物学、受体结合研究、放射免疫分析、药物代谢动力学，以及癌症的诊断和治疗等，都离不开氚标记化合物。
我院的氚实验室是开放性实验室，不仅承担着本院师生的教学和科研任务，还承担着许多外单位研究人员的科研任务。
由于放射性实验室不同于普通实验室，放射性物质对人身及环境存在一定的危险性，为了操作人员安全使用氚实验室，因此，了解氚的性质、氚的防护、氚污染的处理以及氚废物的处理等知识，是非常必要的。
1 氚的性质氚，纯β射线，半衰期为12.33 a，比活度为2.62×108 Bq/μg。
其β射线能量很低，其平均能量为5.72 keV，最大能量仅为18.61 keV，其射程很短，在铝中的最大射程仅为0.6 mg/cm2，在水中的最大射程为6 μm，平均射程为0.68 μm。
氚能与水和生物机体中的氢发生同位素交换反应而存在于空气、水、食物及一切生物体中。
氚水及其水蒸汽能通过食入、呼吸道吸入以及皮肤渗透进入人体，并与细胞中的DNA和RNA结合，直接产生辐照作用，可诱发染色体畸变。
氚的性质较活泼，氚具有很强的亲合、吸附和渗透能力。
棉布和天然橡胶对氚的亲合力最大，而聚乙烯或聚四氟乙烯对氚的亲合力最小。
放射性氚的毒理学
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 β 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35
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
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
➢ 氚水 ➢ 核素氚 ➢ 有机结合氚 ➢ 氚标记化合物（如DNA前体物质）
氚的安全值 -回复
氚的安全值-回复氚的安全值指的是对氚进行使用或暴露的安全限制或标准值。
在讨论氚的安全值之前，首先需要了解什么是氚以及它的特性。
氚是一种放射性同位素，其原子序数为1，相对原子质量为3.016。
氚的核只有一个质子和两个中子，因此它是氢的同位素之一。
氚是一种非常稀有的元素，自然界中几乎不存在，但在核反应堆中可以通过中子轰击导致氚的产生。
氚具有高度放射性和高能量的特性，因此必须小心使用和处理。
在使用氚或暴露于氚的情况下，安全是至关重要的。
因此，国际上制定了一系列关于氚安全限制或标准值的指导方针。
首先，针对氚的安全值，一个重要的指标是氚的剂量限制。
氚的剂量限值是根据国际上广泛接受的辐射安全规定确定的。
根据国际电离辐射防护委员会（ICRP）的建议，氚的年接触限制剂量为氚源使用者每年暴露于氚辐射的剂量应小于约1毫希沃特（mSv）。
这个值包括对皮肤的剂量限制以及呼吸道和消化道摄入的剂量限制。
其次，针对氚的安全值，还需要考虑到氚的危险性。
氚的高放射性和高能量意味着它可能会对人体健康产生危害。
氚放射性衰减时会释放出α粒子，这些粒子对人体组织有一定的穿透力，可以引起细胞内部的损伤。
尤其当氚通过摄入或吸入进入人体后，它会集中在体内特定的器官中，如肺部、肝脏和骨骼中，从而对这些器官造成长期的放射性影响。
为了确保氚的安全使用，一些特殊的安全措施和操作规程也被制定出来。
例如，在进行任何与氚相关的活动之前，操作人员需要接受相关的培训和指导，以确保他们了解有关氚的特性、安全操作规程和个人防护措施。
此外，现场应根据氚的辐射特性进行防护和隔离，确保操作人员和周围人员的安全。
还应进行定期检查和监测，以确保氚活动的辐射级别在安全范围内。
对于使用氚的实验室和工厂，应根据国际标准和相关法律法规建立相应的安全管理制度。
这包括编制详细的操作指南和紧急响应计划，以应对意外泄漏或事故发生时可能产生的风险。
此外，需要强调的是，氚的安全值不仅适用于实验室和工业环境中的使用，对于氚放射源的废弃物处理和储存也需要严格控制。
日本核污水含有的放射性元素及危害有哪些
日本核污水含有的放射性元素及危害有哪些日本核污水含有的放射性元素及危害氚氚（音chuān），英文名称：Tritium，亦称超重氢，是氢的同位素之一，符号为T或3H。
它的原子核由一个质子和两个中子所组成，并带有放射性，会发生β衰变，其半衰期为12.43年，原子量3.016u。
碳-14碳-14，核素符号14C，半衰期为5.70E+03a，可用于标记化合物示踪，测定年代等。
锰-54锰-54，核素符号54Mn，半衰期为312.12d，可用作能量刻度源，制作54Mn 放射性标准溶液，γ点状标准源，农业中用作微量元素Mn的示踪研究等。
铁-59铁-59，核素符号59Fe，半衰期为44.495d，可作为放射性示踪剂等，在人体代谢及血液系统疾病治疗中起重要作用。
其环境行为受稳定铁的地球化学性质所控制。
钴-58钴-58是一种核素，日本核污染水排海的核放射性物质之一。
钴-60钴-60，核素符号60Co，半衰期为5.2713a，可用作制作γ放射源、β放射源和γ同位素热源等。
镍-63镍-63，核素符号63Ni，半衰期为100.1a。
63Ni主要用于制造β放射源，用于β活度测量和β能量响应刻度时的参考源和工作源、色谱仪电子捕获器、离子感烟探测器、电子管内电离源、气相层析的电子俘获探头等。
锌-65锌-65，核素符号65Zn，半衰期为244.06d，可用于制造发射γ射线的医用同位素、示踪核素等。
锶-89锶-89，是一种同位素。
2022年10月，中核秦山同位素生产基地建设项目开工建设，规划建设锶-89同位素生产线。
锶-90锶-90，核素符号90Sr，半衰期为28.79a，是β辐射体，可用于放射性核素检测仪器-X射线荧光分析仪、静电消除、同位素热源、医疗、卷烟密度测量等。
20XX年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，锶-90在1类致癌物清单中。
钇-90钇90是较理想的治疗用放射性核素，其半衰期为64h，辐射类型为纯β辐射(0.9MeV)，可由90Sr-90Y发生器得到。
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三隔室模型
• 可交换的有机结合氚：凡与有机分子中 的O、N、S和P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 结合氚
• 牢固的有机结合氚：凡与有机分子中的 C结合的氚比较稳定，因为它是通过酶 促反应而与C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 结合氚
a 可交换的
浸渍作用：皮肤吸着氚水，然后转移入血的过程
扩散作用：氚水分子从浓度高的一侧穿过膜层向 浓度低的一侧移动
• 吸入核素氚对人的危害要小的多：核素氚在血 液中的溶解度低（1.6%）；血液中核素氚的 Tb=1h（0.6%）。因此吸入核素氚对组织的剂 量仅为同等浓度氚水蒸气的万分之一
分布和滞留
• 分布特点 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 体液中，呈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 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 量较多的器官，骨骼和脂肪则较少
• 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
一、辐射和化学特性
• 31H β 32He+e，β粒子平均能量为5.7KeV， 最大能量18.6KeV，较低，相当于14-C的1/8， 32-P的1/100，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 0.56μm，组织射程更小，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
• Tp=12.33a • 氚单位（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
• 同数应位差可素异因质，氚量而取效 导 代应 致 了与 氢：而C由-发于11H生31H有改和关变1的1。H生的化质反量
ห้องสมุดไป่ตู้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80%在1.5小时经呼吸排除
• 不论何种途径摄入的氚水，都是经尿、呼气 和汗排除
• 体液氚的有效半减期与体水的更新有关 Te=0.693/λe，若是取参考人体液总量42000g， 每天摄水量为3000g，则Te约为10天
• 影响因素：体水含量；年龄；饮水量；季节
概述
• 氢有三种同位素，即氕(1H)、氘(2H) 、氚(3H)， 其中氚是放射性同位素
• 氚的来源： 天然氚：宇宙射线与大气中的N、O作用产生 （宇生放射性核素）；岩石中的锂俘获中子 人工氚：核爆、反应堆
• 氚的用途 军事国防—氢弹 和平利用—可控聚变 标记化合物—3H-TdR(胸腺嘧啶脱氧核苷）
存在形式及在大气中的循环
三、氚的损伤效应
• 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 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 素氚的520倍
• 非随机性效应 氚水的急性致死量为7.4×1011Bq/次
随机性效应
• 致癌效应 人类尚无报道
• 致遗传效应 基因突变：氚致转换突变—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 β 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。 生殖细胞染色体畸变
有机结合氚 b
体水氚
c 牢固的
d 有机结合氚
a,b,d—同位素交换反应 c—酶促反应
e 排除
• 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
A(t)=A1e-0.693t/T1+ A2e-0.693t/T2 + A3e-0.693t/T3 t—氚在体内的滞留时间； A1， A2， A3的 单位为KBq； T1， T2，T3单位为天
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 应所需要的比活度之前，就已经出现辐 射损伤效应了
• 扩散性强，渗透性强，吸附性强—防护 困难
二、氚的生物转运
吸收
• 胃肠道、呼吸道和皮肤黏膜都能吸收氚水
• 饮入氚水后，经40~45min就被完全吸收，吸收 部位主要在小肠
• 体表污染的氚水经浸渍和扩散作用透过皮肤
四、氚的加速排除
• 饮水利尿