实验室与生物安全课件：辐射生物安全

1、辐射生物安全 Radioactive Biosafety实验核医学放射性示踪技术核素分子探针体外分析放射自显影核素分子影像70%以上的医学研究内容辐射相关的基本概念辐射的应用与危害辐射效应辐射防护常用计量单位辐射防护原则实验室放射性核素使用规程辐射应急与国民安全素养与辐射相关的基本概念辐射（radiation）由某些物质或装置发射射线的过程辐射源（radiation source) 通过发射电离辐射或释放放射性物质而引起辐射照射的一切物质或实体电离辐射（ionizing radiation) 能在物质中产生离子对的辐射27 七月 2022程木华 2011年制作核 素原子核由质子和中子（统称核子

2、,Nucleon）组成。元素指凡质子数相同的原子为一种元素。 A代表原子的质量数，原子结构简便表达：AX,如131I27 七月 2022程木华 2011年制作核 素核素（Nuclide)指核内质子数、中子数、核能完全相同的一类原子。 同位素指具有相同质子数、但中子数及质量数不同的核素。它们在周期表中同一位置。27 七月 2022程木华 2011年制作核 素同质异能素指两个核素质子数和中子数都相同，而能量状态不同的核素。稳定性核素是指原子核稳定的核素，在没有外来因素干扰时，不容易发生核内成分或能级的变化。 放射性核素是原子核不稳定的核素，由于中子与质子比例失衡，容易发生核内成分或能级的变化。 与

3、辐射相关的基本概念放射性核素与核衰变（radioactive nuclide& decay) 自发地发生核内成分或能态改变而转变为另外一种核素，同时释放出射线的核素为放射性核素,此过程为核衰变. 衰变类型： , ，衰变, 粒子（氦核）；粒子（电子）；射线（光子） 电离能力： 粒子粒子光子 与辐射相关的基本概念放射性活度（radioactivity, A ） 单位时间内发生衰变的次数: At = A0e-t = A0e-0.693/T t单位Bq：放射性核素在1秒内发生1次核衰变旧单位:居里（Ci） 1Ci=3.71010Bq=37GBq 1mCi（毫居里）=3.7107Bq=37MBq 1uC

4、i（微居里）=3.7104Bq=37kBq 1Bq=2.70310-11Ci与辐射相关的基本概念半衰期(half-life,T1/2) 放射性核素衰变其原有核素一半所需时间(3H:T1/2=12.35；14C:T1/2=5730a；32P:T1/2=14.28d; 125I:T1/2=60d)dpm&cpm dpm: 核素每分钟衰变数(1uCi=2.22106dpm) cpm: 仪器每分钟计数率 cpm/dpm100%=E（仪器测量效率）与辐射相关的基本概念比活度(specific activity) 单位质量的放射性活度(40Ci/mmol,1.5TBq/mmol)放射性浓度（radioac

5、tive concentration） 单位体积溶液中的放射性活度（1mCi/ml)放射化学纯度（radiochemical purity） 放射性标记化合物的放射性活度占该样品的总放射性活度的百分比。辐射危害二十世纪核辐射事件利特维年科事件 2006年11月1日,43岁的亚历山大利特维年科,因身体不适住进医院。此后他不断呕吐,大量脱发,检查表明,中枢神经、心脏、肾和骨髓都遭到不同程度的伤害,于当月23日晚不治身亡。 检查尿液发现放射性核素钋-210的含量极高。210Po：1898居里夫妇在处理铀矿时发现一种新元素,为了纪念居里夫人的祖国波兰,他们把这种新元素定名为钋(拉丁文:Polonium

6、)。在元素周期表内的原子序数为84,是银白色的金属。现已知道钋有25个同位素,均有放射性,钋-210是其中的一个核素,也称为镭F(RaF, 、T1/2138d)辐射危害二十世纪核辐射事件巴西铯-137丢失事故 1987年9月巴西发生一起放射源铯-137(137Cs, 、T1/230.17a)丢失事故,当局对公众和城市环境采取干预措施。7个地区被隔离,42个家庭被撤离,6家建筑物被拆毁,对58个公共场所去除放射性污染,49人需要治疗,28人有局部辐射损伤,20人住院,4人死亡。112000个居民去医疗机构要求检查有无受到铯-137污染。应急处理持续了6个月,给巴西社会造成很大经济损失。二十世纪核

7、辐射事件切尔诺贝利核电站事故 1986年4月26日,前苏联发生的切尔诺贝利核电站事故, 203人被诊断为放射病，死亡人数达31人,给当时苏联社会造成很大损失,受放射性核素污染地区的居民至今还生活在辐射危害的阴影中日本福岛第一核电站核事故 2011.3.11日本福岛日因里氏9.0级强震及海啸造成两座核电站的5个机组停转，日本政府为此已宣布 核能紧急事态 ，并于12日首次确认核电站出现泄漏，大批居民被疏散。大量人员受到不同程度的核辐射。 案例分析二十世纪核辐射事件1983年墨西哥60Co源丢失 在华雷斯市,一个没有放射源许可证的单位将一枚废弃不用的60Co放射源卖给了废品收购站, 运输途中装内有6

8、010个60Co粒的铅罐破裂,其中700粒不知去向,存留的60Co粒被冶炼厂回炉制成了金属物品,致使在销往墨西哥和美国等数千吨金属铸件、钢筋和铸铁板，几个铸造车间、街道、数以百计的房屋和金属制品受到污染约有数千人受到照射据不完全统计，从1945年1985年，各国发生的重要核事故50起以上，其中临界事故伤亡60余人（死亡9人），全身外照射伤亡90人以上（死亡18人）。二十世纪核辐射事件辐射危害我国19501987年间29个省市自治区发生大小核事故有558起，不同程度的受照射人员2166人，其中被诊断为急性放射病者31人，亚急性放射性病3人，放射性皮肤烧伤163人，放射反应9人。 年代地点原 因受

9、照人数（剂量）性质或结果1954马绍尔群岛美国氢弹试验，核当量和风向估计错误，落下灰似雪片飘落日本渔民23人受照，1人死亡核试验污染事故1961英国驻英美军一架带有核弹头的F-100战机在启动时引擎起火，原子弹被烧变形核武器潜在事故1963安徽60Co源丢失被人检到6人（28Gy）67人（1Gy）放射源事故，死亡2人1972武汉60Co治疗机源脱落16天20人（0.75Gy）放射源事故1980上海两次误入60Co辐照室并停留30秒1（5.2Gy）放射事故，10年后死于白血病1985牡丹江137Cs被取走转移9人（815Gy）3人患急性放射病1989湖南料位计放射源（137Cs）检修时掉入球磨机

10、被粉碎，混入水泥出售不详该水泥用于水利建设1990上海误入辐照室5人（25.2Gy）2人（1112Gy）死亡2人 典型核或放射突发事件举例 年代地点 原因受照人数(剂量)性质或结果1992山西忻州60Co源丢失被人检到90余人死亡3人1994重庆自带125I放射源乘汽车，源丢失不详造成恐慌1996吉林市192Ir丢失被工人检到下肢3.7kGy，全身10Gy残废1999俄罗斯车臣恐怖分子警告用放射性物质袭击俄政府目标拟放射攻击事件2000柬埔寨3名越南人走私9.6Kg浓缩铀扩散核物质，被逮捕2000日本在大阪地铁站释放125I物质恐怖活动，被逮捕2002广州假证明购买192Ir放射源并安装在屋顶

11、天花板，通过施源器送入对方屋顶，报复伤人70余人报复伤人，罪犯判死缓20052008重庆美国192Ir密封源因卡源，锉刀修复后192Ir粉末泄露卫星失控将落入地球污染医院环境导弹空中击落典型核或放射突发事件举例 辐射的用途医学：临床诊疗、基础研究工业：探伤、测厚、材料改 性、 结构分析农业：育种、品种改良、保鲜地质：找矿考古：年代分析能源：反应堆军事环境中的辐射医用辐射天然本底核电站其他(建材、微波）环境中的辐射26环境中的辐射医用辐射学科分类电离辐射的医学应用X射线诊断学临床核医学放射肿瘤学传统数学化诊断治疗远距放疗近距放疗透视摄影造影断层XCTDSADRCR扫描机相机SPECTPET 敷贴

12、腔内插植放射性药物射线X射线电子束中子重粒子 后装腔内组织间 横技术术中影像医学图像存储与传输系统介入放射学超声成像磁共振成像医用辐射源分类辐射源电源性辐射源物质性辐射源60Co、241Am、137Cs、125I 、90Sr等开放性辐射源密封性辐射源射线型辐射源复合型辐射源3H、14C、89Sr、131I 、99mTc等X射线机、CT、电子直线加速器等回旋加速器（制造11C、13N、15O、18F）20分、10分、2分、109分辐射危害居里及其女儿的白血病早期夜光表表盘制作工人的骨癌。X光发现者伦琴手上的特异性皮炎放射性职业病放射源丢失核爆后遗症辐射效应电离辐射的生物学作用 直接作用（dire

13、ct effect） 射线粒子或光子 的能量被DNA或具有生物功能的其他分子直接吸收，使生物分子发生化学变化的效应。 辐射效应间接作用（indirect effect） 当辐射的能量向生物分子传递时，通过扩散的离子及自由基起作用，并被生物分子所吸收而产生的生物学效应称为间接作用。 H2O H，OH，H2，H2O+, H2O2, H3O+ OH-生物大分子失活基因突变染色体断裂 辐射损伤的临床医学造血系统的损伤： 电离辐射致出血综合征免疫系统的损伤 免疫抑制消化系统损伤辐射生物效应分类随机性效应（stochastic effect）：发生机率（而非其严重程度）与剂量的大小有关的效应。这种效应被认

14、为不存在剂量的阈值，如辐射致癌效应、遗传效应可能不等于一定；可能性的大小与剂量大小成正比；不存在安全剂量，危险总是存在。辐射生物效应分类非随机性效应（non-stochastic effect)或确定性效应）：发生机率、效应的严重程度随剂量而变化的生物效应。这种效应存在剂量的阈值。如眼晶体的白内障、造血功能障碍、皮肤的良性损伤等剂量大于阈值时，才会出现非随机性效应；剂量越大，所产生的临床效应越严重；对于不同的组织，产生临床效应的阈值不同辐射生物效应分类辐射防护常用计量单位照射量（exposure,SI） 单位:库仑千克-1（Ckg-1）或伦琴R吸收剂量（adsorbed dose) 单位:戈瑞

15、（Gy,1Gy = 1 Jkg -1) 或拉德（rad）, 1Gy=100rad 辐射防护常用计量单位当量剂量（equivalent dose，HT, R） 吸收剂量与辐射权重因数的乘积 HT, R= DT, R WR 专用名称叫希（沃特）（Sievert，Sv） HT, R 辐射在组织或器官T中所受到的当量剂量 DT, R 辐射在组织或器官中所致的平均吸收剂量 WR 辐射的辐射权重因数 不同类型辐射的权重因数辐射类型能量范围WR光子所有能量1电子和介子所有能量1中子能量10keV5能量10100keV10100keV2MeV20220MeV1020MeV5质子（反冲质子除外）2MeV5粒子、

16、裂变碎片、重核20辐射防护常用计量单位有效剂量（effective dose, E） 指全身受到均匀照射或不均匀照射时，将不同组织当量剂量（HT，R）与组织权重因数（WT）加权的平均值。组织权重因数（WT） 组织权重因数（WT） 案例分析 在一次意外辐射事故中，有甲、乙2人均受到放射线照射，经估算甲、乙2人受到的当量剂量相同，均为0.3Sv。 1.甲仅骨骼表面受到0.3Sv的当量剂量照射 2.乙则有两个部位分别受到了照射，其中骨骼表 面受到0.2Sv的照射，肝脏又受到0.1Sv的照射 如何科学评价甲、乙2人受到的危害？ 案例分析事故剂量估算与分析 有效剂量（E） 组织权重因数（WT）甲 E甲=

17、0.010.3=0.003 Sv 骨表面WT=0.01甲 相当于全身均匀0.003Sv的照射。乙 E乙=0.010.2+0.050.1=0.007 Sv 骨表面WT=0.01， 肝脏WT=0.05乙相当于全身均匀0.007Sv的照射。评价： 乙受到辐射的危害大于甲，因为乙相当于全身均匀照射0.007Sv，而甲相当于全身均匀照射0.003Sv。辐射防护的目的 对电离辐射源的使用给予必要的控制，从而防止非随机效应的发生，并将随机效应的发生率合理的降低到尽可能低的水平 杜绝大剂量照射，如强辐射源的保管应特别注意； 尽可能降低剂量，以减少由此引起的恶性或遗传 疾病发生的可能性。实践的正当化（legti

18、macy） 防护的最优化（optimization） 个人剂量限值（individual dosage limit）辐射防护的基本原则实践的正当化实践活动时，首先必须权衡利弊，除了作为一项实践认为是正当以外，还要考虑对每一次操作的正当性辐射防护水平利益代价B：进行辐射防护所付出的代价 屏蔽：建设成本增加 减少照射剂量：人工成本、运行成本增加A：不考虑辐射防护时所获取的利益D=A-B：考虑辐射防护时所获取的净利益最优化就是在考虑到经济和社会因素之后，使任何辐射照射保持在可以合理做到的尽可能低的水平，即ALARA原则。 as low as reasonably achievable 并非满足剂量限

19、值的要求就可以了，还应该尽可能的低。但是，降低剂量应该合理，以维护正当化的原则。防护的最优化个人剂量限值个人剂量限值是指放射性职业人员和广大居民个人所受的当量剂量的国家标准限值。个人剂量限值是个人在1年期间受到总剂量(外照射内照射）个人剂量限值对职业人员：将辐射照射对职业人员所产生的危险度降低到 与从事其他职业的危险度相当。对公众个人：将辐射照射对周围公众个人所产生的危险度降 低到与人类在日常生活中可能遭遇的危险度相当。公 众职 业个人剂量限值教学中照射的防护要求 教学中使用放射源可分为一般教学和放射专业教学；学生也应区分为放射专业学生和非放射专业学生。放射学专业学生: 划分为职业放射职业人员

20、非放射专业学生：限值为全身0.5 mSV/a 单个器官 5 mSV/a医疗照射对非患者受照的约束非患者公共成员在候诊室医学研究中的志愿者做某些辐射研究对照组有特殊人员的护理和搀扶亲朋好友的探视及慰问等 此类人员受到的照射必须是在知情的情况下自由作出选择，受到的照射应按控制公众的条款予以不得超过约束。这些非接受诊疗的个人在患者治疗期间所受到的照射5mSv。医疗照射的约束某医院为吸引更多的就诊患者,宣传广告:“如在本医院做全面体格检查，可以免费赠送120.00元的CT检查（相当于一次头部的CT检查费用）”。问题：我们如何从辐射防护角度看待这则广告？ 问题分析 CT检查属放射性诊断项目，是一种辐射实

21、践，病人是否需要CT检查首先要根据病情进行正当性判断，分析其获得的利益和受到的伤害关系。医疗照射实践的正当化是在考虑了可供采用的不涉及医疗照射的替代方法的利益和危险之后，通过权衡利弊，证明医疗照射给受照个人或社会所带来的利益大于可能引起的辐射危害，该照射才是正当的 。外照射外照射是指电离辐射源发出的射线从体外对人体的照射辐射体 射线射线射线外照射防护的基本原则时间防护 缩短受照的时间距离防护 增大与放射源之间的距离屏蔽防护 设置防护屏蔽物用量防护 降低放射性制剂的活度辐射防护三种办法内照射内照射指的是进入人体的放射性核素作为辐射源发出的射线从体内对人体产生的照射含有放射性气体粉尘液体 口 鼻伤

22、口体 内内照射防护基本原则 环境控制：隔离、通风 个人防护：防护用具、操作规程阻塞通道药物防护加速排除 材料或人体表面或其他场所出现的不希望有的或可能有害的放射物质。 放射性污染(radioactive contamination)去污染的基本原则根据污染核素的理化性质和污染物的性质选择适当的去污剂和去污方法。尽早清除以防污染扩散。防止去污过程中使污染面扩大。去污后要做安全监测，控制在规定值以下。放射性废物 (radioactive waste) 来自实践或干预的、预期不再利用的废弃物（不管其物理形态如何），它含有放射性物质或被放射性物质所污染，其活度或活度浓度大于规定的清洁解控水平（clea

23、rance level） ，并且它所引起的照射未被排除. 我国对低中放废物处置场建设遵循的方针 ： “统一规划，区域处置，集中管理” 放射性废物处理基本方法贮存衰变法稀释排放法焚烧浓缩法 废放射源和放射性废物必须送城市放射性废物库暂存；对于量少、且半衰期短的放射性废物，可设立专门的暂存室，待衰变到10个半衰期，且其活度浓度经检测确认小于豁免值后，可以当作普通的医疗垃圾处理污染动物尸体常用处理方法福尔马林浸泡包容在石灰中固结在水泥中衰变贮存冷冻破碎干燥装桶 干燥暂存焚烧焚烧灰固化放射性废物处理指标 1.去污比（净化系数）（DF） 2.去污效率（K） 3.体积浓缩倍数（CF） 电离辐射标志电离辐射

24、警告标志非请莫入，尽量远离！其他相关标志禁止携带托运放射性及磁性物品必须穿防护服用于辐射设备标识X射线管的位置(WMD) 大规模杀伤性武器标志其他相关标志射线现场警戒标志其他标志辐照食品标识物放射性核素使用专业实验室（辐射安全许可证）专业人员（放射性工作上岗证）专用仪器设备专业监评辐射安全许可证辐射安全许可证副本辐射安全许可证副本放射性同位素使用基本程序： 申请 根据实验要求与目的填写放射性同位素使 用登记表。在申请的同时必须提供相关 放射性实验室安全管理课程学习的合格 证明。 订购 由专业实验室按使用要求向专业机构 或代理订购 登记 到货后由专业人员作好收货登记，包括 日期、数量、产品各项质

25、量指标、纯化 鉴定方法等。 保管 根据试剂特点，按合适的保存条件进行 储存、分装、保管。 中山大学放射性同位素购置流程图填写放射性同位素购置申请书一式三份学院审批、盖章设备与实验室管理处审批、盖章与供应商签订放射性同位素转让协议（一式两份）填写放射性同位素转让审批表（一式四份）送交广州市环保局初审送交广东省环保局审批向供应商购买（审批表有效期半年）收到源后一个月内向市环部门申报登记中山大学购买放射性同位素申请表申请单位名称实验室名称保存条件（有、无保险柜）使用人员持证上岗情况（有、无上岗证）经办人申请人电 话申请理由：序号核素名称活度（Bq）活度浓度（数量生产厂家供货商编码院、部意见：单位：（

26、章）经办人： 年 月 日实验室与设备管理处意见：单位：（章）经办人： 年 月 日放射性同位素转让审批表申请文号：受理编号： 批准文号： 粤环辐审 号转入单位填写转出单位填写许可证编号：单位名称(盖章)： 通讯地址：经办人： 电话/传真：邮编:许可证编号：单位名称(盖章)： 通讯地址：经办人： 电话/传真：邮编:放射性同位素用途：转入理由： 使用 销售 回收 加工组装 其他 附件： 1.转入单位许可证 2.转出单位许可证 3.转让协议 4.废旧放射源处理方案 5.其他（再次购源单位需附环保部门辐射项目环境影响竣工验收批复）放射性同位素清单序号核素出厂日期出厂活度（贝可）标号/频次编码转入单位所在

27、地省级环保部门审批意见: 同意转入 不同意转入（另附理由）(盖章)经办人 日期 放射性实验使用登记表 编号：使用者姓名： 单位：联系电话：项目主管签名：实验项目：使用核素名称、数量： 样品数量：实验期限：实验目的与要求：工作期间必须穿着工作服，戴手套等，在相应的防护条件下操作.放射性核素操作需在盛有吸水纸的托盘上进行使用挥发性试剂要在通风橱内进行.操作不同放射性核素在相应的实验室内进行.实验过程中不得在无关实验室间随意走动.放射性核素实验室使用操作规程放射性核素实验室使用操作规程严禁在实验室内饮水、进食、吸烟、任何口吸法操作或鼻嗅放射性制剂.穿戴工作手套切勿触碰与实验无关的物件，防止污染.发生放射性污染要及时向实验室责任人报告，并及时清理去污.严格区分放射性与非放射性用具及设备，不得将不同污染器皿放置同一清洁池内.实验完毕，清理实验用品，处理放射性废物，清除放射性污染.辐射应急与国民安全文化素养辐射事故与分类应急计划安全文化素养辐射事故 辐射源失控，放射性核素、射线直接或间接对工作人员或公众造成意外的、非自愿的异常照射，导致健康、安全危害或财产损失的异常事件 。辐射事故分类 按性质分为： 超剂量照射事