天然放射性核素及其化学类似元素从土壤向人体的转移

中华放射医学与防护杂志2004年6月第24卷第3期ChinJRadio[MedProt，June2004，Vd24，No．3 ·217- ·基础研究· 天然放射性核素及其化学类似元素从土壤向 人体的转移 刘庆芬诸洪达 【摘要】 目的计算天然放射性核素从土壤经膳食向人体的转移系数，和碱土与碱金属元素 在转移中的DF(或OR)。方法依据我国4个膳食类型地区食品和52例尸体样品元素分析所获成 年男子膳食摄入量和器官组织负荷量以及全国土壤背景值，按照UNSCEAR环境转移模式计算元素 转移系数、DF和OR。结果2”Th、238U、“Ra、”Rb和”K由土壤向膳食进而向人体转移系数都依此 递增，范围分别为(0．092～40．7)Bq·a～／Bq·kg“和(3．58×10～一6．34)Bq·a～／Bq·kg～。碱土元素 与Pb从土壤向骨骼和碱金属元素向全身的OR范围分别为3．77×10一一2．39×10。2和2．52×10。2 ～9．39×10～。结论本文所得匕都比如低。碱土元素从土壤一膳食一骨骼转移DF都小于1，Pb的 DF在sr和Ba之间。碱金属元素Rb和cs从土壤向膳食转移DF小于1，由膳食向肌肉组织或全身 转移的DF大于1，Na则相反。 【关键词】 天然放射性核素转移； 土壤；膳食摄入量； 关键器官 TransferofnaturalradionucHdesandtheirchemicallysimilarelementsfromsofttohumanbody12U Qing-fen，ZHUHong—da．InstituteofRadiationMedicine，ChineseAcademyofMedicalSciencesandPekingUnion MedicalCollege．‰njin300J92．China 【Abstract】0bjecfiveTocalculatetransfercoefficientsofnaturalradionuclidesfromsoilviadiettOhu— manbodyandDFsorORsofalkalineearthandalkalinemetalelementsinthesetransfers．MethodsBasedon resultsofdietaryintakesandorganortissueburdensforChineseadultmanbyelementalanalyzingfoodandorgan ortissuesamplesof52autopsysubjects，collectedfrom4areaswithdifferentdietarytyposinChina，alongwith nationalelementalbackgroundvaluesinsoil．theirtransfercoeflicientsandDFsandORswerecalculatedbyusing theUNSCEARmodel．ResultsThetransfercoett丘cientsfromsoiltodietandthentowholebedvfor232r11l，∞8U， 226Ra，87Rband柏Kwereallincreasingsuccessively，rangingfrom(0．092～40．7)Bq·a_’／Bq·kg叫and(3．58 ×10～～6．34)Bq·a一／Bq·kg～，respectively．The0RsofalkalineearthelementswithPbfromseiltOskeleton randedfrom3．77×10—4to2．39×10一‘andthoseofalkalinemetalsfromsolltOwholebedy．2．52×10—2— 9．39×10～．ConclusionTheobtainedPMareaIllessthan如．DFsofalkalineeal·thfromsoilviadiettOskel． etonarealllessthan1 andDFsofPbaresomewhatbetweenSrandBa．Foralkalinemetalelement．DFsofRb andCsfromsolltodietarele88than1 andthosefromdiettomuscleorwholebodyaremorethan1．However．tIle situationofNaisjusttheopposite． 【Keywords]Naturalradionuclidetransfer；Soil；Dietaryintake；Criticalorgan 天然本底辐射是人类所受年有效剂量的最大贡献者，也 是评估各类人工辐射的比较基础。除氡与子体吸入外，天然 辐射的本底内照射剂量主要来自土壤原生放射性核素经食 入在人体内(尤其是关键器官)沉积，其水平随不同国家或地 区环境条件和生活方式等而不同。在特定国家或地区的正 常条件下，土壤天然放射性核素浓度和公众膳食组成相对稳 定，当地长住居民器官组织中天然放射性核素负荷量及所致 内照射剂量与土壤中放射性核素的浓度、膳食摄人量保持相 对平衡或稳定关系⋯。对放射性核素人体生物动力学模型， 元素和化学类似元索定量研究是最重要资料来源nl。 基金项目：国家自然科学基金资助项目(39970234) 作者单位：300192天津，中国医学科学院中国协和医科大学放 射医学研究所 笔者依据近年来完成的我国元素膳食摄入量和人体器 官组织负荷量的研究结果，结合土壤元素背景值等文献资 料，探讨了主要天然放射性核素从土壤经膳食向人体或关键 器官的转移及与相应化学类似元素的关系。 材料和方法 采样、分析和数据处理方法己在相应文献中介绍，这里 仅就其转移研究应用予以补充。 1．资料依据：1990年全国总膳食研究首次将我国划分为 4个膳食类型地区，为此后膳食营养质量和污染长期监测奠 定基础。该研究已报道我国“Ra膳食摄入量结果D]。近年 由IAEA和国家基金资助完成的<亚洲参考人解剖、生理和代 万方数据 中华放射医学与防护杂志2004年6月第24卷第3期ChinJRadiolMedPro!!!!塑!!塑，!!!丝!坠：! 谢参数编辑》与《中国参考人元素摄入量和主要器官组织负 荷量研究》课题，测定了这4地区12类食品和52例急死正常 成年男子尸体10种器官组织样品中56种元素浓度，包括了 U、Th、K、Rb的放射性核素及化学类似元素，并估算了膳食摄 入量和器官组织负荷量H]。上世纪80年代以来，30个省、市、 自治区所开展全国土壤环境元素背景值研究也包括这些放射 性元素和类似元素b]。卫生部所组织土壤放射性调查还获得 全国土壤“Ra浓度人口加权平均值哺J，近年本文作者还汇总 了我国相应的人体器官和组织中主要天然放射性核素浓度的 文献资料，为某些元素转移系数研究提供了可用依据。考虑 多数微量元素浓度不符合正态分布，中位数比算术均值能更 好表示集中趋势和代表值，尽量采用中位数作为代表值。 2．转移模式和参数：UNSCEAR报告书描述人工放射性核 素陆地环境转移模式的基本参数是转移系数(TransferCoeffi— cient)P。2000年报告书指出：“在大多数情况下，委员会侧重 评价环境中天然存在和人工实践或事件释放放射性核素所 致平均年剂量。使用转移系数或平衡模式就已足够，不需使 用复杂的时间相关剂量模式”【71，这表明天然放射性核素也 可采用这种转移模式。在特定国家或地区，由于环境条件、 生活方式相对稳定，使各隔室天然核素水平相对平衡或稳 定，从而可避免使用复杂的时间积分剂量模式。本文基于该 模式原理，采用图l的转移模式和转移系数定义。膳食摄人 量是膳食组成和食品浓度综合反映，代替食品浓度更为合理 和有较好可比性。关键器官或全身负荷量是可测量的，表达 人体隔室更为确切。 p’， 凡． ⋯一土壤浓度—j膳食摄人量—二关键器官或全身负荷量⋯一 多隔室转移行为总差异可通过所经隔室间DF乘积，即观测 比OR(Observedratio)表示。这方法通常用于表达碱土或碱金 属放射性核素与钙、钾转移的差异。 结 果 1．天然放射性核素从土壤向人体的转移系数 现将我国天然放射性核素土壤浓度、膳食年摄入量和关 键器官及人体负荷量代表值列于表1[341，所计算出的转移系 数列于表2。 由表1可见，我国士壤2”卟浓度比2”u稍高。假定都接 近放射性平衡，推论”r11l系其他子体核素浓度也比8U系子 体稍高。表2结果表明，我国成年男子％和P2，。(全身)都以 ”K和87Rb最大，其次是226Ra和“u，而”rI’}l最小，这可能与 钍在土壤中难溶有关。这些核素氏都比P玎低，即由膳食向 关键器官或全身转移程度比由土壤向膳食转移为低。 表1我国天然放射性核素土壤浓度、膳食年 摄入量和关键器官及人体负荷量 项目 C(Bq／kg)A1(Bq／a)Qc(Bq。) QB(Bq) ”K 568 2．31×1041．62×103 3．60Xloi| 87Rb 95．2 1．11X102 1．24×102 2．85×102 238U 33．5 22．6 3，9×10—3 4．84×10—1 2”Th 50．0 4．61 5．97X10～ 1．79×10—1 226Ra 39．0 27．4 1．94 一 注：’”K和87Rb关键器官为肌肉，2”U为肾，其余均为骨骼 表2我国天然放射性核素由土壤向人体的转移系数 万方数据 中华放射医学与防护杂志2004年6月第24卷第3期ChinJRadiolMedProt，June2004，Vol24，No．3 由表3可见，碱土元素和铅三隔室间转移的DF都小于 l，表明食品或骨骼对其吸收能力都比钙差。从锶开始，这些 转移中Ba和2”Ra的DF或OR值都比sr小，即被骨骼相对吸 收能力下降。元素铅的DF或OR值都在锶和钡之间。每种 元素或核素从土壤经膳食向骨骼转移时DF递减，表明在后 一转移比前一转移中转移能力低。现将本文膳食向骨骼转 移DF值与文献[8，9]报道值比较于表4。 由表4可见，从锶开始，本研究DF值变化与文献随原子 序增大而变小趋势一致。所获DF值与日本与欧美报道值 接近。 3．碱金属元素从土壤向人体转移的DF 碱金属元素包括钾、铯、铷的重要放射性核素。依据我 ·219 国土壤浓度、膳食摄入量、肌肉和全身负荷量代表值，计算三 隔室间转移DF和OR值，列于表5。 表4碱土元素或核素从膳食向骨骼转移DF值与 国外报道值比较(x10。) 注：西欧和北美数据引自ICRP第23号出版物。括号内为原西德 报道值[9] 表5碱金属元素从土壤向人体转移的DF或OR值’ 注：。括号内表示与K相应值比值 由表5可见，Rb和cs土壤向膳食转移DF小于1，从膳 食向肌肉组织或全身转移DF都大于1，表明在前一转移中 转移能力比K小，在后一转移比K大。Na则相反。这可能 与在土壤元素化学状态及食物及人体组织生物可用性有关。 本研究所获放射性核素及化学类似元素由土壤经膳食 向人体转移定量关系，对阐明我国放射性核素环境转移模式 参数、监测背景值及高本底地区膳食指导提供了初步依据。 但是，这些转移系数应随膳食结构和环境条件变化更新。当 前，我国某些天然放射性核素资料尚不完整或缺乏全国代表 性，应通过积累数据来完善。今后研究应强调隔室数据时 间、地区一致性，采用先进分析技术和研究方法。 参 考 文 献 2”Pb和2”Po含量及其所致内照射剂量．辐射防护，1993，13：85． 91． 4 诸洪达，王继先，陈如松，等．中国人食品中元素浓度和膳食摄入 量研究．中华放射医学与防护杂志，2000，20：378．384． 5 王云，魏复盛，主编．土壤环境元索化学，北京：中国环境科学出 版社，1995．27．37． 6 张淑蓉，潘京全，李允兴，等．我国土壤中放射性核素水平及分 布，中华放射医学与防护杂志，1988，8(增刊2)：1．15． 7 UnitedNationsSourcesandEffectsofIonizingRadiation．UnitedNations ScientificCommitteeontheEffectsofAtomicRadiation，2000Reportto theGeneralAssembly，witllScientificannexes．Volume1：Sources．United NationsSALEspublicationE．00．IX．3UnitedNations．NewYork． 2000． 8 1 HarleyNH．The1999Lauriston．S．TaylorLecture--Backtobackground： Naturalradiationandradloaetivitynpo∞d．HealthPhys，2000，79：121—9 128． 2 TaylorDM．用于内照射剂量计算的生物动力学模型．辐射防护， 1997，17：9—12． 3 诸洪达，王守亮，孟玮，等．我国膳食中”sr、。”cs、4R丑、2Ra、 ，。+。+。+。+。+’+‘+。+。+ + + + + k。+。+．+一+。+。+一+．+．+ ShiralshiK，YamamotoM，yoshimizuK，eta1．Dailyintakesofalkaline earthmetalsinJapan∞emales．HealthPhys。1994。66：30-35． MuthH，G|obolB．Agedependentconcentrationof“R8inhumanbone and80rnetransferfactorsfromdiettohumantissues．HealthPhys，1983， 44：(Soppl1)113—121． (收稿日期：2003—08．04) 万方数据 天然放射性核素及其化学类似元素从土壤向人体的转移 作者： 刘庆芬， 诸洪达 作者单位： 300192,天津,中国医学科学院中国协和医科大学放射医学研究所 刊名： 中华放射医学与防护杂志 英文刊名： CHINESE JOURNAL OF RADIOLOGICAL MEDICINE AND PROTECTION 年，卷(期)： 2004，24(3) 被引用次数： 2次 参考文献(9条) 1.Harley NH The 1999 Lauriston.S.Taylor Lecture-Back to background:Natural radiation and radioactivity exposed 2000 2.Taylor DM 用于内照射剂量计算的生物动力学模型 1997 3.诸洪达.王守亮.孟玮 我国膳食中90Sr、137Cs、226Ra、228Ra、210pb和210Po含量及其所致内照射剂量 1993 4.诸洪达.王继先.陈如松 中国人食品中元素浓度和膳食摄入量研究[期刊论文]-中华放射医学与防护杂志 2000 5.王云.魏复盛 土壤环境元素化学 1995 6.张淑蓉.潘京全.李允兴 我国土壤中放射性核素水平及分布 1988(zk) 7.United Nations Sources United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation, 2000 Report to the General Assembly, with Scientific annexes. Volume 1: Sources, United Nations SALES publication E. 00. IX 2000 8.Shiraishi K.Yamamoto M.yoshimizu K Daily intakes of alkaline earth metals in Japanese males 1994 9.Muth H.Globel B Age dependent concentration of 226Ra in human bone and some transfer factors from diet to human tissues 1983(zk) 引证文献(2条) 1.史天骄.林建勇.闫韦 江苏省某地区天然放射性环境调查与评价[期刊论文]-铀矿冶 2009(3) 2.任庆余.赵进沛.李秀芹.魏刚.杨睿峰 室内放射性污染及其防治[期刊论文]-现代预防医学 2006(3) 本文链接：http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_zhfsyxyfhzz98200403010.aspx 授权使用：西南民族大学(wfswun)，授权号：6fe3951a-64ed-4515-ae19-9ed0008d251d 下载时间：2011年4月25日