钍的放射毒理学.ppt

第十一章钍的放射毒理学 杨占山 Introduce 钍 Thorium 地壳表面含量约为9 6ppm 为铀含量的二倍多 稀土矿物中含量为铀的500 600倍 提取钍的主要工业矿物是独居石 其次是磷钇矿和氟碳铈矿 原矿二氧化钍 ThO2 含量为0 02 0 05 独居石精矿中ThO2含量为5 8 用途 用途颇广 大功率电子管的电极材料 磁控管阴极 ThO煤气灯纱罩 白炽灯灯丝以及电真空管的吸气剂 耐高温钨钍合金 不锈钢焊条以及飞机和火箭技术中的镁钍合金等 ThO2用于制造高级耐火坩锅和高达2700 的耐火材料 金属钍 ThO2及钍的其它化合物主要用于化学工业的各种合成 脱氧过程的催化剂 用途 1928 1955年美国 欧洲和日本应用二氧化钍胶体造影剂 thorotras 含ThO219 22 后因引起严重的远后效应而被禁用 近年来 在原子能工业中232Th作为次生核燃料而受到各国的重视 辐射特性 钍有质量数为213 218 220 236的23种放射性同位素 含6种天然放射性同位素 232Th 228Th 钍系 230Th 234Th 铀系 227Th和23lTh 锕系 放射毒理学意义较大的是前四种天然放射性同位素 232Th 232Th占钍的天然同位素丰度的100 比活度为4 1kBq g 半衰期为1 4 1010年 衰变过程中生成具有不同半衰期的一系列子体 统称为钍系 钍和它的子体 除新钍I和射钍外 经数周后可达到放射平衡 衰变至稳定性208Pb 粒子的能量占总衰变能量的90 而 占9 仅占1 钍的子体 钍的子体中 放射毒理学意义较大的是228Th 射钍 符号为RdTh 228Ra 新钍I 符号为MsThI 224Ra 钍X 符号为ThX 和220Rn 钍射气 228Th为 辐射源 半衰期1 92年 228Ra为钍的第一个衰变子体 是镭的同位素 辐射源 半衰期5 75年 224Ra也是镭的同位素 为 辐射源 半衰期3 64天 220Rn为氡的同位素 是钍系唯一的惰性气体 半衰期55 6秒 辐射源 化学特性 钍的原子序数为90 属第7周期第 副族 是锕系的第2个元素 化学性质与稀土族相似 化学活性不如铀活泼 钍离子在水溶液中通常只以四价状态存在 当溶液的pH 3时 钍离子开始水解和聚合 其主要产物分别为Th OH 22 Th2 OH 26 当pH 3 5时 则析出胶体Th OH 4沉淀 易于络合 化学特性 钍的易溶性盐类有硝酸钍 Th NO3 4 硫酸钍 Th SO4 2 和氯化钍 ThCl4 难溶性钍化合物有二氧化钍 ThO2 草酸钍 Th C2O4 2 氟化钍 ThF4 和氢氧化钍 Th OH 4 易与某些酸 如草酸 碳酸 柠檬酸等 蛋白质 以及氨基酸等形成复盐或络合物 钍的生物转运吸收 难于吸收 因其易于水解和聚合 生成氢氧化钍胶体沉淀 生产条件下 钍进入人体的主要途径是呼吸道 其次是胃肠道钍化合物经呼吸道吸收的量 与其化合物形式 溶解度及颗粒分散度有密切关系 柠檬酸钍 氯化钍 二氧化钍 钍化合物经胃肠道吸收甚微 ICRP第30号出版物将所有钍化合物的f1值均设为2 10 4 将钍的氧化物和氢氧化物定为Y类 其它化合物定为W类 皮肤不吸收 伤口吸收量也很少 分布 吸收入血易与体内的碳酸 蛋白质等结合成复合物 由血液内的转移速率比钚快 比镭和锶缓慢 ICRP30号出版物 进入血液的钍有70 进入骨骼 4 进入肝脏 16 均匀分布于全身 2001年陈如松 正常成年人体内钍的含量依次为骨20 48 肺脏13 76 肌肉6 50 肝脏0 59和肾脏0 08 钍造影剂静脉注入人体后 它在体内主要滞留于肝 脾和骨髓的网状内皮细胞组织内 分布 在骨骼内分布类型与钚相似 主要滞留在骨膜 骨内膜 干骺端骨小梁表面 钍在肝脏内主要位于枯否氏细胞和肝细胞内 脾脏和淋巴结中的钍主要在滤泡部位的吞噬细胞和网状细胞内 肾内钍主要在肾近曲小管上皮细胞 集合管上皮细胞及肾小球部位 滞留在肺内的钍 多在淋巴结内和支气管周围 肺泡和肺泡间隙 排除 ICRP第30号出版物 进入转移隔室的钍中 有70 向骨转移 Tb 8000天 有4 向肝转移 Tb 700天 有16 均匀分布于其它组织器官 Tb 700天 余下的10 直接被排除 钍在转移隔室 Tb 0 5天 排除 食入时 90 以上的钍在前3天内随粪排除 吸收入血的钍可经肾脏随尿排除 人接受钍造影剂后 体内钍的排除缓慢 生物半排期长达400年之久 主要排除途径为肝胆系统 232Th衰变子体220Rn经呼吸道排除 钍的损伤效应 低毒性低活度放射性核素 任何途径吸收率均低 故钍不会引起人急性钍中毒 远期损伤主要是钍及其子体的辐射作用所致 钍造影剂能够引起受检者全身多种病变 包括肝硬化 肝脏肿瘤 白血病 肺癌 胃肉瘤等 注入局部可引起癌瘤 血管周围组织肉瘤 上皮癌等 确定性效应 硝酸钍和氯化钍不仅具有强烈的刺激作用 而且还能导致蛋白质变性 因此 动物常常死于休克和严重的溶血 钍和钍射气的浓度分别10Bq L和4 1 102Bq L 钍精炼厂693名工人有4名工人患尘肺病 肺部有纤维化改变 钍造影剂主要为血淋巴细胞染色体畸变率明显增高 肝细胞坏死及纤维化为主的病变 随机性效应 在1928 1955年期间 许多国家把钍造影剂作为诊断药物 用于肝 脾 血管及气管造影 德国70 为脑动脉造影 30 为上下动脉造影 钍造影剂致癌效应主要为肝脏恶性肿瘤 骨肉瘤 肺癌 白血病等 见表11 6 平均潜伏期为15 20年 肝恶性肿瘤 发生率最高 占63 9 男性显著高于女性 类型 胆管癌 血管网瘤和肝细胞癌 特征 好发部位是肝胆管和肝血管内皮 二者发生率占88 以上 而非钍造影剂所致肝脏肿瘤的好发部位是肝细胞 为肝细胞癌 肝血管内皮瘤是钍造影剂诱发的一种特异性肿瘤 潜伏期 10 46年 平均为20年 危险度 260 300 104人 Gy 肺癌 钍造影剂的232Th产生稀有气体220Rn及其衰变子体导致肺内放射性的增加 故预期可导致肺癌发生率的增加 然而 丹麦 西德接受钍造影剂人群肺癌发生率与对照组人群相比无显著性差异 因此 钍造影剂致肺癌有待进一步随访观察 我国白云鄂博稀土铁矿接尘矿工由于长期 30年以上 吸入高浓度含钍稀土矿尘 4 0 46 8mg m3 及220Rn短寿命子体可诱发超额肺癌的发生 接尘矿工标化死亡比 6 13 显著高于内对照 1 90 P 0 005 长期吸烟和采矿现场的 外照射的协同作用不能排除 骨肉瘤 葡萄牙和西德两组接受钍造影剂人群的骨肉瘤发生数为6例 比预计发生数高得多 迄今为止 尚未肯定大剂量的钍造影剂能诱发骨肉瘤 致人骨肉瘤潜伏期为10年 危险度估计为55 120 104人 Gy 骨髓增殖性疾病 发生率 德国钍造影剂的患者超过5000人 骨髓增殖性疾病37例 钍造影剂组与对照组之比约为10 1 丹麦 葡萄牙和西德的3个接受钍造影剂的人群中 白血病发生率明显增高 达1 左右 日本钍造影剂人群的白血病发生率高达6 5 白血病潜伏期为5年 危险度为50 60 104人 Gy 医学监督 医学检查应包括血像 生化 染色体畸变率分析 眼底和X线检查 在检查中应着重注意肝功能变化 尿钍测定 根据呼出气中的钍射气推算所得的肺滞留量 估算体内232Th滞留量 头发可作为放射性元素钍的指示剂 谱仪测定肺内钍滞留量 可根据射线能谱判定核素种类 加速排除 EDTA对体内钍的促排具有一定的效果 DTPA的促排效果较佳 单体钍 DTPA在降低组织器官钍滞留量的同时 使尿钍排除量增加20 左右 而EDTA