融汇温泉城童话里租房:核事故时放射性碘污染及稳定性碘化物应用

核事故时放射性碘污染及稳定性碘化物应用
        
       查永如　邹剑明
       
       　　核能在经济领域的应用带来巨大利益，推动了工业生产速度与现代化。为此，各国对核能的开发利用给予极大热情。我国浙江秦山核电厂与广东大亚湾核电厂已相继建成投产并安全运行。根据国家核电发展规划，到2003年全国核电总装机容量是目前的四倍，达到9 000万千瓦，从而成为当今全球核电发展最快的国家之一。自1945年6月第一座核电站投产以来五十多年实践证明，核电是一种安全、清洁、有良好经济价值的能源。基于种种原因，特别是人员的误操作等因素，核电站发生严重事故的可能性虽然十分小，但尚难完全避免。美国三里岛与前苏联切尔诺贝利的核电站事故就是明显例证。显然，充分做好有关预防工作是十分重要的。核事故时释放的放射性核素组份复杂，其中所占份额大而且具重要放射生物学意义的核素是放射性碘。过量放射性碘进入体内会损坏甲状腺机能，并可能导致甲状腺癌发生增加。1996年4月8～12日在维也纳举行的“切尔诺贝利事故后十年后果总结”会议上，将事故周围地区受照儿童中甲状腺癌发生率明显上升列为事故照射后对公众健康危害影响的唯一证据，统计表明各年龄段患甲状腺疾病的危害性比事故前高6～10倍。因此，拥有核电站的国家在制定核事故应急防护计划中，均将服用稳定性碘化物列为一项重要的措施。但是，任何一项预防措施，在带来利益的同时还可能带来风险和代价。同理，稳定性碘化物作为一种药物，自有其适应证、副作用及禁忌证等。为利于核事故应急准备，普及有关防护知识，保障应急工作人员与公众健康，笔者根据有关文献资料，就核事故时放射性碘污染特点及稳定性碘化物应用予以阐述，供核安全防护工作参考。
       　　一、放射性碘的理化特性及其内污染
       　　1.理化特性。人类环境中共有26种碘的同位素，由质量数为115～140的碘核素组成，其中绝大多数均具放射性，仅碘-127为稳定性。在运行的反应堆中有产额数据的碘同位素占16种，分别为碘-123、碘-125、碘-127～140、其中碘-136～140的半衰期很短（以秒计），在从反应堆释放出过程中几乎全部衰变，碘-129半衰期（1.6×102年）很长，裂变产额和β粒子的能量又低，对公众基本不构成危害：碘-125的γ辐射能量低，射程短，对甲状腺滤泡上皮细胞核的作用不大；而主要的碘核素为碘-131～135，尤以碘-131为主，因为它是核电站事故早期环境中放射性碘的主要成份。前苏联切尔诺贝利核电站事故第二天，释放到环境中的放射性碘的活度构成：碘-131占（80±20）％，碘-132为（15±10）％，碘-123、124、126、130在2％以下。环境中放射性碘可以气态、液态或固态存在，主要呈气态或碘蒸气，约占核反应堆释放量的10％～90％。日本等国家探测到切尔诺贝利核电站事故释放到大气中放射性碘的组成为：粒子状态10％～30％，有机或无机碘化物60％～80％，元素碘小于10％。放射性碘在环境中存在化学形式主要是I-和I2，大约1/2～1/3呈IO-3和IO-4存在。
       　　2.内污染途径。核事故时放射性碘进入人体的途径，主要是随饮食摄入，其次是随受污染的空气吸入，后者只发生于事故早期放射性烟羽通过时。据切尔诺贝利核电站事故的经验，事故后第1年内对公众甲状腺剂量当量的贡献，来自食入途径所致的占70％以上，通过吸入途径所致的，即使空气污染较重的北欧地区，也不过占20％～50％。在国外，作为摄入放射性碘的主要来源是饮用含放射性碘的牛奶，这是由于事故所释放的放射性碘直接沉降吸附在蔬菜和牧草上，进而转移到牛奶中。据实验报告，奶牛一次摄入被碘-131污染的饲料，所产每升奶中的含碘-131量可达摄入量的0.4％～1.3％。在奶牛多日摄入含碘-131饲料的情况下，每日所产奶中的碘-131含量约为摄入量的0.4％～1.0％。奶牛摄入早期裂变产物后随奶分泌，碘-131大部分见于最初几天，最初12天内分泌的牛奶约含摄入碘量的12.8％。奶制品的碘含量比原奶少得多，如凝奶、奶渣中的碘含量只占原奶中含量的1/6和1/4。牛、羊、猪肉和鸡蛋也是人们摄入放射性碘的来源。牲畜吃入早期裂变产物后，经过9～12天，肌肉中的碘-131含量分别为摄入量的10-6和10-7，鸡蛋中达10-3。此外，水生动植物对碘有很高的浓集能力，若天然水体受污染，则其中食用动植物也可能成为公众摄入放射性碘的来源。
       　　3.体内代谢特点。碘极易被消化道、呼吸道和伤口吸收，吸收率高，吸收速度快。碘化物（无论是无机或有机化合物）经口摄入后14小时，吸收率约达75％～85％，3小时可完全吸收。吸入气态碘或碘气溶胶后1小时，吸收率可达80％以上。伤口对碘的吸收率也很高，可达78％左右。碘在人及动物体内分布极不均匀，高度浓集于甲状腺。甲状腺中的碘含量比其它器官或组织中的含量高几百倍甚至几千倍（表1）。
       
       表1　碘-131在不同器官和组织中的分布
        
       器官和组织 碘-131累积量（％）* 
       甲状腺 100.00 
       肝 2.25 
       肺 1.10 
       肾 0.92 
       心肌 0.86 
       腹膜腔液体 0.34 
       脑 0.31 
       胆囊 0.25 
       脾 0.14 
       胰 0.052 
       肾上腺 0.020 
       卵巢 0.017 
       　　*甲状腺碘累积是以100％计，其他器官和组织中含量以此比较
       　　体内碘的排泄主要是通过肾脏随尿排出，而由粪便排出量很少。关于碘在人体内滞留和排出的规律，国际放射防护委员会（ICRP）第10号出版物提出了两室模式，即入血的碘30％迅速进入甲状腺变为有机碘，以100天的生物半排出期不断廓清排泄，其余70％以无机碘形式分布全身，以0.35天的生物半排出期不断排出体外。因此，一次摄入碘后任何时刻t（天）体内无机碘的滞留份额Ⅱ（t）和甲状腺碘的滞留份额TI（t）分别为
       　　Ⅱ（t）=0.7e-λ1t　　TI（t）=0.3e-λ2t
       　　式中λ1，λ2分别为体内无机碘和甲状腺碘的生物学排出常数，分别为每天1.980和0.00693。体内碘的总滞留量为RI（t）为：RI（t）=Ⅱ（t）＋TI（t）
       　　二、稳定碘的防护作用及其机制
       　　核事故时作为防护所用的稳定性碘化物一般是碘化钾（其中的碘为碘-127，以下简称KI）。制药厂生产的KI片，一般每片含碘100 mg，每瓶内装10片。
       　　1.防护作用。碘是维持人体正常新陈代谢所不可缺少的物质。成人体内含碘20～50 mg，其中约20％存在于甲状腺（总量约为8 mg），存在形式是两种具有生理活性的甲状腺素与三碘甲腺原氨酸。成人每日摄入100～200 μg的碘即能满足生理需要。口服稳定性碘化物，可以阻断吸收入血的放射性碘在甲状腺的蓄积，提高其排出体外的速率，减低甲状腺摄入放射性碘所致的吸收剂量，如服用KI的剂量和时机得当，可使甲状腺吸收剂量降低70倍。切尔诺贝利核电站事故后，原苏联及时对电站附近及其他地方540万居民发放KI口服，使公众甲状腺剂量降低5～20倍。显然，KI的合理使用对于核事故出现放射性碘污染时公众防护具有良好效果。
       　　2.作用机制。基于甲状腺组织对稳定性碘与放射性碘缺乏鉴别能力，因而可利用稳定性碘化物阻断甲状腺对放射性碘的吸收。稳定性碘化物可预先使甲状腺对碘的生理需要达到饱和，从而达到阻断或减少放射性碘在甲状腺内的沉积，这是稳定性碘防护作用的基本原理。具体来说，稳定性碘还可能通过下列途径作用于甲状腺发挥防护作用。①作为基质；②抑制腺体内有机碘的释放；③抑制有机碘的形成；④饱和碘化物运输系统；⑤有机碘化物的形成阻断了放射性碘的进一步摄入。
       　　三、服用KI的对象、时机与剂量
       　　1.服用对象。当发生严重核事故时，下列人员可能存在放射性碘进入体内，因而必须服用KI以保护甲状腺免受辐射作用：①从污染区内撤离；②进入污染区进行事故处理与救护等作用；③因工作需要，继续在污染区停留；④甲状腺局部体外测量，其辐射水平高于正常本底水平；⑤疑有体内放射性碘污染。
       　　2.用药时机。实验研究表明，正常甲状腺一次摄入放射性碘后大约在24～48小时吸收达到最大值，达到最大值的半蓄积期为5小时（均值为4.7±1.3小时），这一时间对优选服用KI阻止甲状腺吸收放射性碘，从而减少甲状腺受照剂量的时机很重要。放射性碘进入体内之前一天或进入体内的同时服用碘化钾，最迟应在放射性碘进入体内后6小时内服用，超过6小时后用药已无明显保护作用，至24小时后用药已基本无效（表2）。因此，为搞好核事故时对公众甲状腺的防护，必须尽力做到预防性服用碘化物或事后尽早地使用碘化物。
       
       表2　KI服用时机与防护效果的关系
        
       服用KI时间 例数 24 h吸
       碘-131率（％） 防护
       效果（％） 
       　131I进入前24 h 5 4.4±2.4 87.3 
       　131I进入前12 h 6 1.7±0.6 95.3 
       与服131I同时 4 1.2±0.8 96.6 
       服131I后2 h 4 12.6±3.2 64.1 
       服131I后4 h 4 20.2±7.7 42.5 
       对照 213 35.1±5.6 — 
       
       　　3.服用剂量。一般而言，随着服用KI剂量增加其防护效果也随之增加。根据实验研究结果，131I进入体内同时服用KI 0.01～2.0 mg对甲状腺并无明显的防护效果；服用10～50 mg KI的防护效果虽可达81％～84％，但其波动范围较大；服100 mg KI者，131I对甲状腺造成的吸收剂量只有对照的1/40，服用量达200 mg KI者，甲状腺受照剂量只是对照组的1/70，再增加KI服用量防护效果提高并不大，反而有个别服用者发生胃肠功能紊乱，上腹疼痛等副作用（表3）。作为预防性常规用量，成人100 mg（相当于KI 130 mg），儿童用量为成人1/10～1/3，24小时内的防护效果大体可维持在90％的水平，新生儿为成人用量的1/8～1/10，因新生儿对过量碘抗甲状腺作用特别敏感，故用量最好不超过成人的1/8。
       表3　口服KI的131I的防护效果
        
       KI服用量（mg） 防护效果（±σ,％） 
       0 0 
       0.01 -31±48 
       0.1 7±33 
       0.75 31±25 
       1.0 31±25 
       2.0 62±14 
       10.0 81±11 
       50.0 84±7 
       100.0 　97.5±1.3 
       200.0 　98.5±1.3 
       500.0 　98.8±1.0 
       
       　　4.服用次数。由于甲状腺素代谢作用，一次服用KI并不能长久地保持对放射性碘的阻断作用，每经过一昼夜，其阻断作用约消失50％。对于已预防性服药，但可能多次受到放射性碘内污染的情况下（如反复进入污染区执行救援任务及在污染区停留时间的人员或公众）就必须多次服用碘化物。服药方式以每日一次200 mg，或每日2次，每次100 mg的防护效果最好（表4）。一般情况下，控制服用KI总量不超过1.0 g。
       表4　多次受到放射性碘内污染服用KI方案的比较
        
       方案 KI量及服用频度 防护效果（±σ,％） 
       1 每次10 mg，每日1次 87.6±4.1 
       2 每次100 mg，每日1次 96.6±2.4 
       3 每次100 mg，每日2次 97.7±1.2 
       4 每次200 mg，每日1次 98.6±1.1 
       5 每次200 mg，每两天1次 95.5±1.5 
       6 每次200 mg，每三天1次 89.6±3.4 
       对照 　 0 
       
       　　四、KI的代用品
       　　核事故常是突然发生，存在放射性碘污染需服稳定性碘但缺乏碘化钾供给的情况下，可用其他含稳定性碘制剂或富含碘食物代替，也可取得一定防护效果。
       　　1.含稳定性碘制剂。①碘酸钾（KIO3），其用量为170 mg碘酸钾时相当于100 mg稳定性碘。碘酸钾具有与碘化钾相同阻断作用，但需在体内被还原为碘化物后才能发挥防护效果，因而作用出现时间较晚，但两者防护效果相当。我国药典尚未列入此药。②碘含片，每片含碘化钠1.51 mg（相当于含碘1.3 mg），为有效保护甲状腺，最少一次应含服或嚼碎服用量：成人10片，儿童2～4片。此外，近年研制生产的市场有售的华素片，又称西地碘片，每片含碘1.5 mg，其用法与用量基本同碘含片。③复方碘溶液，又称卢戈氏液（Lugol"s Sol）。含5％碘和10％碘化钾的水溶剂，每ml含碘约125～130 mg，成人一次服用量为1 ml，儿童为成人量的1/3～1/10。④碘洒，又称碘酊。本品为外用药常用制剂，含碘1.2％～2.2％，碘化钾1.35％～1.65％。配方：碘20 g，碘化钾15 g，乙醇500 ml,水适量，配成全量为1000 ml，每ml含稳定性碘约为30～35 mg。有实验报告称，用此药液于成人腹部（面积为20 cm×20 cm，用量8 ml）加前臂（面积20 cm×50 cm，用量4 ml）的皮肤涂布，通过皮肤吸收，可有效阻滞人体甲状腺摄入放射性碘。⑤碘甘油：本品由10 g碘化钾，10 ml水及适量甘油，配成全量为1000 ml。每ml溶液中含碘约为17～18 mg。最低一次（或短时间内多次）使用总量成人为1～2 ml，儿童为0.3～0.5 ml。同类制剂有复方碘甘油，含碘1.13％～1.38％（kg/L），碘化钾为2.25％～2.75％（kg/L），配方组成：碘12.5 g，碘化钾25 g，蒸溜水25 ml，薄荷油4 ml，乙醇50 ml，甘油适量，全量为1000 ml。用法相同。
       　　2.代用食物。含碘丰富的食物主要为海产品，其含碘以海带与紫菜为最高，分别达2.4×105和1.8×104 μg/kg。常见含碘量较高的海产品及其含量见表5。
       表5　常见含碘较高的海产食品
        
       食物名称 含碘量（μg/kg） 食物名称 含碘量（μg/kg） 
       海带（干） 240 000 蛏干 1 900 
       紫菜（干） 18 000 干贝 1 200 
       发菜（干） 11 000 淡菜 1 200 
       鱼肚（干） 480 海参（干） 6 000 
       蚶（干） 2 400 海蛰（干） 1 320 
       蛤（干） 2 400 龙虾（干） 600 
       
       　　五、服用稳定性碘化物的副作用与禁忌证
       　　碘化物在医学上获得广泛应用，利用碘酒就是其中之一，作为内服早已用于临床内科和儿科某些疾病的治疗，常长期大量地服用，很少见到一次服用碘化物而引起急性中毒事例。服用稳定性碘所产生的副作用存在明显的个体差异。妊娠期妇女摄入过量碘尤其有害，因为胎儿甲状腺合成甲状腺素的功能也会受到抑制，亦可能导致新生儿甲状腺肿以及婴儿呼吸困难而亡。对于少年儿童来说，稳定性碘化物服用不当可导致集体性过敏反应，1998年3～4月间山东省单县和甘肃省兰州市各数百名小学生因服用碘营养片产生不良反应事件就是例证。服用稳定性碘所致毒副作用可分为六种类型：甲状腺炎、甲状腺肿、甲状腺机能减退、甲状腺机能亢进、过敏反应和急性中毒。以下按对甲状腺的副作用与甲状腺以外的其他反应分别叙述。
       　　1.对甲状腺的副作用。①诱发甲状腺毒症。这种副作用主要发生在摄入碘不足而发生甲状腺结节的人，也可发生在突眼性甲状腺肿（Grave"s病）病人。有人报道，有甲状腺结节的个别病人服用微克量的KI就能产生甲状腺毒症恶化，产生Jod-Basedow氏综合征（又称碘性甲状腺毒症现象，专指地方性甲状腺患者因服用碘引起的甲状腺毒症，常见于增加饮食碘摄入的缺碘地区）。②增加自身免疫疾病发生：由甲状腺球蛋白过多的碘化物所致。③可能出现亚临床甲状腺机能低下，即TSH升高，T3与T4下降。④使甲状腺不全病（桥本氏病，单侧甲状腺切除，曾用放射性碘治疗）以及亚临床甲状腺机能低下病人（尤其是遗传性的T3与T4缺乏的40岁以上病人），出现甲状腺机能低下或甲状腺肿。
       　　2.对甲状腺以外的副作用。服用稳定性碘可能产生甲状腺组以外的一些反应，包括红斑结节、过敏反应、血清病型反应、粉刺型皮肤反应、腮腺肿、鼻炎、以及口干、腹痛、恶心、呕吐、头痛等症候。
       　　3.服用稳定性碘禁忌证。根据以上所述服用稳定性碘可能出现的副作用，有下列情况者在核事故时应权衡利弊，慎用稳定性碘化物，特别是多次服用。确需服用者，须严密观察，如有不良反应或副作用，应立即停药。①有甲状腺结节病人；②患过Grave"s病已经治愈的病人；③曾用放射性碘治疗甲状腺机能亢进的病人；④桥本氏病病人；⑤做过甲状腺切除的病人；⑥有亚临床甲状腺机能性低下的病人，尤其是患有遗传性T3、T4缺乏的高龄者；⑦对碘过敏的人；⑧有较重的皮肤病，如痤疮，疱疹，牛皮癣等；⑨患有严重的肾脏、心脏及肺结核等疾病；⑩孕妇与婴儿。
       　　六、结语
       　　从放射卫生学观点看，严重核事故时防止放射性碘污染是整个防护体系中最重要的一环，合理地服用稳定性碘是一项有效措施。稳定性碘对健康的潜在危险与减少甲状腺照射剂量对健康可能带来的益处之间的关系随年龄而变化。有些学者根据儿童外照射后甲状腺的调查，平均潜伏期为照后10.5年，而诱发甲状腺癌的危险升高至少持续30年，而且少年儿童的放射敏感性较成人高2～3倍。所以，服用稳定性碘减少甲状腺受照剂量而减少甲状腺癌危险对年轻人的好处比老年人大。此外，从内污染进入途径考虑，采取隐蔽（防止吸入）与尽量不食或少食可能受污染的食物和水（防止摄入）等措施，亦是重要的防护措施，这对于临床缺乏稳定性碘供给以及对服用稳定性碘有禁忌症的人具有实际价值。
       作者单位：510300 广州市，广东省放射卫生防护所