鈾-234(核素符號234U)可經呼吸道、消化道、皮膚、傷口及眼結膜進入人體。鈾及其化合物對機體的作用,表現為化學損害和輻射損害。
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環境水平及人體照射途徑
環境水平
鈾是一種原生放射性核素,地殼中平均濃度約為4×10−6。環境中鈾濃度隨介質而異,變化範圍較大。土壤中鈾濃度為1~10µg/g;海水0.3~6µg/L,平均約3µg/L;大陸地表水0.1~500µg/L;海底沉積物0.4~3µg/g。
(1)234U/238U比值。自然界中234U/238U比活度比值應當是1,但是從測定的資料來看,這種平衡在海洋中已遭破壞。雨水中234U/238U比活度比值在1.0~2.5的樣品數,占其總數的77.7%,小於1.0和大於3.0的,僅分別占其總數的14.6%和7.7%;海水中兩者比值為1.13~1.17;飲用水中為0.7~3.7;食品中為1.73~3.70。
(2)鈾濃縮廠放射性流出物排放水平。某鈾濃縮廠在1990—2004年鈾同位素分離生產,氣載放射性流出物中234U的排放量平均為3.80×107(5.81×106~6.64×107)Bq/a,液態流出物中的排放量為8.08×108(5.42×107~3.36×109)Bq/a。
(3)核燃料元件廠。某燃料元件廠於1988—1992年、1994—2000年氣態流出物中234U的平均釋放量分別為3.98×107Bq/a、5.61×107Bq/a;液態流出物中234U的平均釋放量為6.92×108Bq/a、1.13×109Bq/a。
人體照射途徑
鈾可經呼吸道、消化道、皮膚、傷口及眼結膜進入人體。
人類由攝食途徑從環境攝取的鈾為1~2µg/d,具體水平隨食譜和飲食習慣而異。在高本底地區,由於泉水和植物中含有較高水平的鈾,人均每天攝入鈾的量可達10~300µg。我國典型燃煤電廠氣載流出物中234U、235U、238U釋放所致公眾歸一化集體有效劑量天然鈾轉化生產,吸入途徑為主要照射途徑,各核素所造成的個人劑量中234U所占的份額最大,達53.1%。據估計,該核燃料元件廠從1988—2000年,放射性流出物釋放所致的集體劑量約為0.051人·Sv,按照每年生產100tU歸一化的集體劑量為8.16×10−3人·Sv/tU,以發電量歸一化的集體劑量相當於3.02×10−3人·Sv/GWa,該值與UNSCEAR1993年報告的典型值(0.003人·Sv/GWa)非常接近。集體有效劑量的主要貢獻途徑為氣態釋放途徑。
人體健康風險
體內代謝
(1)吸收。①呼吸道吸收。在生產條件下,鈾化合物主要以氣溶膠粒子形式經呼吸道進入人體。其在呼吸道各隔室的沉積和轉移,與機體的生理狀態、空氣中鈾濃度和鈾化合物溶解性,尤其是氣溶膠粒子的粒徑大小有密切關係。②胃腸道吸收。在鈾的工業生產環境中,鈾可隨污染的飲食直接進入胃腸道。此外,沉積在呼吸道鈾的一部分借呼吸道纖毛的作用轉移到咽喉部並咽入胃腸道。③皮膚和傷口的吸收。難溶性鈾化合物通過完整皮膚難以吸收,可溶性鈾化合物不僅可以被吸收,而且能引起全身性鈾中毒症狀。鈾化合物溶液的溶劑對皮膚吸收起重要作用。④眼結膜吸收。
(2)分布。鈾吸收入血後,主要分布在血漿中,血漿中的鈾主要與血漿蛋白結合,與球蛋白結合較少,並可迅速分布到各器官組織。早期骨中鈾含量最高,腎臟次之,其後依次為肝臟、脾臟等。晚期骨骼中鈾滯留量的比例明顯升高。吸入難溶性鈾化合物時,鈾主要滯留在肺淋巴結和肺臟。
(3)排除。食入或吸入的部分鈾都可由腸道排除體外;吸收入體的鈾主要經尿排出。
損傷效應
鈾及其化合物對機體的作用,表現為化學損害和輻射損害。經各種途徑攝入的6價天然鈾化合物,不論是急性中毒還是慢性中毒,都主要表現為對腎臟的化學損害。4價鈾經口攝入時也是這樣。只有在吸入4價鈾化合物並在肺內沉積大量難溶性鈾顆粒時,才有可能使局部肺組織的輻射劑量達到引起輻射損害的水平。可溶性低濃縮鈾、天然鈾和貧化鈾的化學損害大於輻射損害。
①不同鈾化合物的化學毒性不同。不同鈾化合物的化學毒性,主要取決於它們的溶解性。各種鈾化合物不僅具有鈾的毒性作用,而且鈾化合物中其他成分對機體也有不同程度的毒性作用。
②鈾對腎臟的損傷效應。鈾中毒後可導致一系列生物化學變化,出現尿蛋白,尿過氧化氫酶升高,尿胺基酸氮與肌酐比值升高,鹼性磷酸酶升高,非蛋白氮增加,酸中毒。
③鈾對肝臟的損傷效應。鈾中毒時,肝細胞可出現變性壞死,並伴有不同程度肝功能變化。如急性鈾中毒者可出現GPT增高,BSP排出減少,血漿白蛋白減少,β球蛋白升高,白蛋白與球蛋白比值下降,血紅蛋白減少等。
④鈾引起的骨髓損傷和外周血象變化。鈾中毒早期,骨髓細胞明顯增生,尤其是粒細胞和巨核細胞增生更為明顯,出現核左移。急性鈾中毒後,開始白細胞升高,隨後波動下降,中性粒細胞和酸性粒細胞分類升高,紅細胞和血紅蛋白下降。
⑤鈾對呼吸道的損傷效應。吸入難溶性鈾化合物後,鈾主要對肺和肺門淋巴結造成輻射損傷。