氚与水分子中的氢原子交换生成氚化水分子。因而反应堆释放的氚大多以HTO或液体形式存在。
1.1.2 氚的特性论文网
氚在生物圈中的移动性和循环性非常强,进入人体的途径多样,由于是氢的同位素,可以与所有物质中的氢快速交换,相对生物效应较大,可以与细胞组分结合形成有机结合氚(OBT)。
物理性质:在自然界中的含量为10-18%,半衰期为12.43a。氚气(T2)的比活度为:3.5×1014Bq/g;能量密度为0.328W/g。氚是弱β发射体,β衰变如下: 31H 32He + β+能量 (7)
氚的β射线在空气中的最大射程小于5mm;在水或软组织中的最大射程约为0.005mm。
化学性质:氚的化学性质与氢相似,但是由于氚的质量数是氢的3倍,因此氚所参与的化学方应的反应常数与氢不同。从化学键能上看,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,这称为同位素质量效应。
1.1.3 氚的危害
氚的β粒子的平均能量为5.72KeV,最大能量为18.6KeV,故射程很短,不会对人造成外照射,但进入人体后会造成内照射。内照射损伤可导致机体的物质代谢异常。在内照射作用下,核酸与蛋白质分解代谢增强。较大剂量的内照射,可使蛋白质代谢的分解加强,合成受到抑制,体内氮代谢负平衡。许多组织内的磷酸酶、胆碱酯酶和透明质酸酶等的合成功能遭到破坏。内照射损伤,可使糖代谢发生障碍。内照射损伤亦可使脂肪代谢失常。内照射损伤还可以引起水、盐代谢障碍。
氚的内照射损伤可引起细胞遗传物质的变化。如果DNA分子受到损伤,并能通过各种机制进行修复,则细胞仍能继续生存并保持正常分裂能力;但如果修复功能缺陷或错误修复,则可能导致细胞死亡或发生基因突变。体细胞突变导致细胞恶性转化,使细胞不受正常调节机制的调控而异常增殖,出现辐射致癌效应。生殖细胞突变,则可能是后代发生遗传性疾病,及遗传效应。
1.2 环境中氚的形态及迁移行为
环境中氚以水形式或以氚化水蒸气(HTO)、氚化氢(HT)、氚化甲烷(CH3T)、等形式广泛地分布于水圈于大气圈中,此外,还以氚化有机化合物OBT形式存在于生物的体液和组织中。在大气中,HT的浓度最高,氚化水蒸气次之,氚化有机化合物比最低。但氚化水(吸入)的导出空气浓度(DAC)比元素氚(吸入)的低得多。前者为8×105Bq/m3,后者为2×1010Bq/m3。因此大气氚的监测通常不是测定总氚,而是测定氚化水蒸气的浓度。
氚比较容易以组织自由水氚(tissue free-water tritium, TFWT)的形式进入生物体内,然后经过新陈代谢作用转化为有机结合氚(organically bound tritium, OBT)。由于TFWT能够与全球生物系统快速的达到平衡,所以用TFWT表示氚浓度的即时水平。相反的,OBT能够在生物体内停留较长时间,所以通常用于回顾测量、生物调查、大气污染评价或者对人类的剂量估计。
1.3 有机结合氚的介绍
⑴有机结合氚的概念
我们把生物组织里所有与生物分子结合在一起的氚原子的总和称为有机态氚。业内已广泛认同有机态氚能够分为两部分:可交换部分和不可交换部分。可交换有机氚的一部分实质上是与化合物里氧原子和氮原子结合在一起的,另一部分则存在于同当地的大气和自由水的同位素平衡中。