碘.核輻射.課程建議

　　核電站泄漏一般會釋放出哪些放射性物質(zhì)?這些物質(zhì)是通過什么傳播的?對人體的危害體現(xiàn)在哪些方面?
　　
　　核電站發(fā)生事故時(shí)，反應(yīng)堆內(nèi)產(chǎn)生的混合產(chǎn)物(核裂變產(chǎn)物)可能會向周邊地區(qū)釋放出放射性物質(zhì)。對健康具有風(fēng)險(xiǎn)的主要放射性核素為放射性碘和放射性銫。如果防護(hù)不當(dāng)，放射性碘和放射性銫可通過呼吸、飲食、皮膚和傷口進(jìn)入機(jī)體。救援人員以及核電站工作人員因?yàn)樗鶑氖碌膶I(yè)性活動并且直接處在核電站內(nèi)部的放射性物質(zhì)環(huán)境，就可能會接觸到更高劑量的輻射。前蘇聯(lián)的切爾諾貝利核電站事故共向環(huán)境釋放1×10¹⁸～2×10¹⁸貝可勒爾的放射性物質(zhì)，造成事故后期周邊地區(qū)的兒童和青少年甲狀腺癌發(fā)病率明顯增高。
　　了解放射性核素對健康的影響前，先要了解幾個(gè)基本概念。放射性活度是表示放射性核素特征的物理量。它的定義為單位時(shí)間內(nèi)在處于特定能態(tài)的一定量的放射性核素發(fā)生核躍遷數(shù)的期望值。貝可勒爾(Becquerel，Bq)是放射性活度的國際單位，放射性核素每秒有一個(gè)原子發(fā)生衰變時(shí)，其放射性活度即為1Bq。實(shí)際工作中經(jīng)常用到放射性比活度，它表示單位質(zhì)量或體積某種物質(zhì)的放射性活度。
　　在放射性碘核素中，主要的是碘-131～碘-135，尤其以碘131最為重要。例如前蘇聯(lián)的切爾諾貝利核電站事故后第二天，釋放到環(huán)境中的碘131的活度量占80％。放射性碘131是19世紀(jì)30年代后期由Glenn T.Seaborg和John Livingood在加州大學(xué)伯克利分校發(fā)現(xiàn)的。碘一131是β、γ輻射源，物理半衰期約為8天，放射性比活度為4.62×10⁹Bq／μg，每次發(fā)生衰變，發(fā)射1個(gè)β粒子并伴隨微弱的v輻射。碘13l衰變后成為穩(wěn)定性氙-131。碘易溶于酒精和水，單質(zhì)碘及許多碘化物在常溫下有升華的特性。碘具有典型的非金屬性質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)較活潑，是一種氧化還原劑，易與許多元素發(fā)生反應(yīng)，生成碘化物和一系列含氧酸及其鹽類。
　　放射性碘極易經(jīng)胃腸道、呼吸道、完整皮膚及傷口吸收，且吸收速度快、吸收率高?？诜饣锖?，幾乎全胃腸道都能吸收，但主要在小腸。放射性碘能迅速而完全地通過腸壁進(jìn)入淋巴管及血管內(nèi)。1小時(shí)內(nèi)可吸收食入量的75％～85％，經(jīng)過3小時(shí)即可全部吸收入血。氣態(tài)碘和碘氣溶膠吸入后1小時(shí)吸收率可達(dá)80％，第3天時(shí)吸收率近100％。放射性碘化物的溶液或碘蒸氣，可經(jīng)黏膜和完整的皮膚吸收。傷口對碘核素比皮膚、黏膜的吸收率高。進(jìn)入血液中的放射性碘，約70％存在于血漿中，30％在血液有形成分中，但它能很快地由血液轉(zhuǎn)移到體內(nèi)各組織器官中，呈高度不均勻分布，選擇性地濃集于甲狀腺。按其濃度計(jì)，甲狀腺組織中濃集的碘為血液中的幾百倍至幾千倍。相應(yīng)地在其他組織器官中只有很少量的放射性碘存在。放射性碘可經(jīng)腎臟、腸道、肺、皮膚、唾液腺、乳腺及汗腺排除。其中以尿排除為主。甲狀腺內(nèi)碘的生物半排期(指機(jī)體不再有攝入的情況下，物質(zhì)的量減少一半所需時(shí)間)為120天。均勻分布于甲狀腺以外的其他器官和組織中的有機(jī)碘的生物半排期為12天。進(jìn)入體內(nèi)的放射性碘主要滯留在甲狀腺組織中，因而它對機(jī)體的危害主要表現(xiàn)為甲狀腺的輻射損傷，例如甲狀腺功能低下、甲狀腺炎，甚至誘發(fā)甲狀腺癌。
　　放射性銫是核裂變產(chǎn)物的重要組分之一，也是核電站事故的信號核素之一。放射性銫137是19世紀(jì)30年代后期由Glenn T.seaborg和他的同事MargaretMelhase發(fā)現(xiàn)的。銫－137是β輻射源，物理半衰期約為30年，放射性比活度為3.2×10。Bq／μg，大約94％的衰變釋放1個(gè)β粒子，變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)的鋇137m，其半衰期僅為2.55分鐘，釋放1個(gè)γ射線，最終產(chǎn)物為穩(wěn)定性的鋇-137。放射性銫的化學(xué)性質(zhì)與鉀相似，可和非金屬作用，生成1價(jià)的化合物。其生成的鹽類如鹵化物、硝酸鹽、碳酸鹽和硫酸鹽都易溶于水，只有磷酸鹽的溶解度較小。人體內(nèi)的放射性銫來自外環(huán)境。切爾諾貝利核電站事故向外環(huán)境釋放出大量放射性物質(zhì)，經(jīng)接受人體內(nèi)放射性監(jiān)測人員的數(shù)據(jù)表明，在食入照射中放射性銫要占88％以上。放射性銫經(jīng)呼吸道、胃腸道等途徑進(jìn)入機(jī)體，都極易被吸收，而且吸收迅速。銫－137由胃腸道進(jìn)入時(shí)，吸收率幾乎為100％，吸收部位主要是小腸。放射性銫進(jìn)入機(jī)體后的分布與鉀類似，表現(xiàn)為全身性、相對均勻分布。主要滯留于全身軟組織尤其是肌肉中，這些組織受到β粒子和γ輻射，會增加患癌癥的風(fēng)險(xiǎn)。放射性銫不論以何種途徑攝入體內(nèi)，主要通過腎由尿排除，腸道排除量很少。放射性銫排除速率很快，在攝入后早期尤其以最初兩晝夜排除最多，以后逐漸下降。
　　
　　核電站泄漏的放射性物質(zhì)對人的危害程度與哪些因素有關(guān)?
　　
　　核電站泄漏的放射性物質(zhì)對人的危害程度與遭受的輻射劑量直接相關(guān)。當(dāng)輻射劑量超過一定的閾值時(shí)，就可能帶來直接影響，比如皮膚紅斑、脫發(fā)、輻射燒傷以及急性放射病(ARs)。急性放射病是全身受到的輻射劑量超過1希沃特(sv)時(shí)可能出現(xiàn)的一組癥狀和體征。這與產(chǎn)生血細(xì)胞的骨髓受到損傷有關(guān)。當(dāng)發(fā)生核電站事故時(shí)，普通人群不太可能接觸到造成此類后果的高劑量輻射。救援人員以及核電站工作人員更有可能接觸到高劑量的輻射，造成急性影響。
　　輻射暴露可增加罹患癌癥的風(fēng)險(xiǎn)。在日本原子彈爆炸幸存者中，發(fā)生輻射暴露幾年之后才使白血病的風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)上升，而罹患其他癌癥的風(fēng)險(xiǎn)則在暴露后的十多年才有所上升。出現(xiàn)突發(fā)核事故時(shí)，可以釋放出放射性碘。如果吸入或者食入，放射性碘將沉積在甲狀腺并會增加罹患甲狀腺癌的風(fēng)險(xiǎn)。對于受到放射性碘暴露的人員，可通過服用碘化鉀藥片使罹患甲狀腺癌的風(fēng)險(xiǎn)得以降低，服用碘化鉀有助于防止對放射性碘的吸收。出現(xiàn)放射性碘攝入后，兒童和年輕人罹患甲狀腺癌的風(fēng)險(xiǎn)更高。
　　對于低于多少劑量可以認(rèn)為對健康沒有影響的問題，流行病學(xué)統(tǒng)計(jì)研究表明，當(dāng)劑量低于100毫希沃特(＝0.1希沃特)時(shí)，不能引起明顯的組織損傷，導(dǎo)致癌癥的風(fēng)險(xiǎn)也沒有增加。然而，電離輻射的線性無閾模型是輻射防護(hù)的基礎(chǔ)。這就意味著，理論上任何劑量的電離輻射均可導(dǎo)致一定的生物學(xué)效應(yīng)，但是這種效應(yīng)還無法在人類身上進(jìn)行驗(yàn)證。因此，我們無法說哪個(gè)劑量水平就是絕對的零風(fēng)險(xiǎn)。在電離輻射防護(hù)中應(yīng)盡可能遵循防護(hù)水平最優(yōu)化原則(ALARA原則)，即盡量避免一切不必要的照射。
　　
　　碘能夠預(yù)防核輻射對人體產(chǎn)生的危害嗎?如果是，那原理是什么?
　　
　　核事故發(fā)生后，事故周邊地區(qū)人員有可能攝入放射性碘，放射性碘攝入后主要沉積在甲狀腺內(nèi)，導(dǎo)致甲狀腺受到照射，此時(shí)服用穩(wěn)定性碘可減少甲狀腺吸收放射性碘，可以降低罹患甲狀腺癌的風(fēng)險(xiǎn)。保護(hù)甲狀腺的機(jī)理是基于甲狀腺的生理學(xué)特點(diǎn)，碘是人體必需的微量元素，正常生理情況下甲狀腺內(nèi)的碘是不飽和的，要避免甲狀腺吸收放射性碘，就需要先用穩(wěn)定性碘使其飽和。為達(dá)到飽和的效果，對成年人推薦的穩(wěn)定性碘的服用量為100毫克，3～12歲的兒童服用量為50毫克，1個(gè)月～3歲兒童服用能量為25毫克，新生兒～1個(gè)月嬰兒服用量為12.5毫克。如果在放射性碘吸入前6小時(shí)服用，阻斷放射性碘沉積到甲狀腺的效果可達(dá)100％；在吸入放射性碘的同時(shí)服用穩(wěn)定性碘，就能阻斷90％的放射性碘在甲狀腺內(nèi)的沉積；在吸入放射性碘6小時(shí)內(nèi)服用穩(wěn)定性碘，仍可使甲狀腺吸收放射性碘的量降低一半左右。
　　
　　如果需要，有哪些補(bǔ)充碘的有效方法?
　　
　　為達(dá)到核事故發(fā)生后減少甲狀腺吸收放射性碘的目的，最有效的方法就是服用穩(wěn)定性碘。像通過食入碘鹽、喝碘酒達(dá)到使甲狀腺碘飽和等方法都是不科學(xué)的，并且會導(dǎo)致危害健康甚至生命的情況發(fā)生。
　　
　　碘片對所有人都適用嗎?碘片的服用對于核輻射可能導(dǎo)致的其他類型癌癥有預(yù)防作用嗎?
　　
　　穩(wěn)定性碘片除了起到阻止放射性碘在甲狀腺沉積的作用之外，并不能防止外照射，也不能阻止其他放射性物質(zhì)帶來的危害。服用穩(wěn)定性碘片有諸多副作用，也有一些禁忌證，如甲狀腺功能低下或腎功能不良者可能引起醫(yī)學(xué)并發(fā)癥。
　　
　　如果空氣中除了放射性碘以外還有其他放射物質(zhì)存在，人們有其他的有效預(yù)防方式嗎?
　　
　　核事故中如果發(fā)生放射性物質(zhì)泄漏到空氣中，為防止公眾受到放射照射，通常采取緊急防護(hù)措施(單獨(dú)或聯(lián)合的措施)，如隱蔽于室內(nèi)并關(guān)閉門窗和通風(fēng)系統(tǒng)，撤離到空氣未受到放射性物質(zhì)污染的地區(qū)，服用穩(wěn)定性碘(阻止放射性碘沉積到甲狀腺)，以及限制食用可能受到污染的食品(因空氣中的放射性物質(zhì)會逐漸沉降到地面，污染水源、蔬菜等)。除針對放射性碘可服用穩(wěn)定性碘外，避免其他放射性物質(zhì)進(jìn)入人體的有效預(yù)防方式就是防止吸入、食入和皮膚沾染放射性物質(zhì)。(張偉中國疾病預(yù)防控制中。輻射防護(hù)與核安全醫(yī)學(xué)所，研究員)
　　1.什么是碘－131?涉及的概念：元素、同位素、核素、質(zhì)量數(shù)。
　　(1)元素：具有相同核電荷數(shù)(即質(zhì)子數(shù))的同一類原子的總稱；
　　(2)同位素：質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同元素的不同原子稱為同位素。
　　(5)核素：具有一定數(shù)目的質(zhì)子和一定數(shù)目的中子的一種原子。
　　了解這幾個(gè)概念的前提是了解原子的構(gòu)成：原子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的一種微觀粒子。構(gòu)成原子的三種基本粒子是質(zhì)子、中子和電子，其中原子核是由質(zhì)子和中子構(gòu)成的。
　　原子的質(zhì)量主要集中在原子核上：質(zhì)量數(shù)一質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)。我們所說的碘131是質(zhì)量數(shù)為13l的一種碘原子，這種碘原子也就是一種核素。同一種元素的質(zhì)子數(shù)是相同的，碘的質(zhì)子數(shù)是53，也就是說，碘-131的原子核中有53個(gè)質(zhì)子和78個(gè)中子，其符號表示為¹³¹I(或¹³¹I)。預(yù)防核輻射的藥物中所含穩(wěn)定碘也是碘的一種同位素——¹²⁷I(即原子核中質(zhì)子數(shù)為53，中子數(shù)為74的一種碘的核素)。核裂變所需的原料也是一些元素的放射性核素，如²³⁵I等。
　　一種元素往往含有多種互為同位素的原子，元素、核素、同位素之間的關(guān)系如下圖：
　　教學(xué)中建議可拓展同位素的應(yīng)用：如放射性同位素電池、同位素示蹤法在生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、工業(yè)等方面的廣泛應(yīng)用……
　　2.食鹽中碘的存在形式?
　　(1)加碘食鹽中往往添加含碘元素的無機(jī)鹽，如碘酸鉀(K[03)或碘化鉀(KI)，由于KI具有濃苦味，易潮解，在常溫下久置易被氧化成碘單質(zhì)，須避光保存等缺點(diǎn)，故食鹽中常添加KIO。
　　KIO的性質(zhì)：一種白色晶體，受熱分解，具有氧化性。
　　KI的性質(zhì)：具有還原性，易被氧化(防輻射藥物“碘片”的主要成分)。
　　(2)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：食鹽中含碘成分的測定
　　根據(jù)食鹽中加入的碘酸鉀的氧化性，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)原理
　　KIO+5KI+3HSO=3KSO+3K+3HO
　　I+SO^2-+HO===2I-+SO^2-+2H+
　　實(shí)驗(yàn)所依據(jù)的原理是氧化還原反應(yīng)，是中學(xué)重要的基本概念之一。通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，可以使學(xué)生對氧化還原反應(yīng)獲得感性認(rèn)識，并且通過動手實(shí)踐，鍛煉學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作的能力。實(shí)驗(yàn)中還可以通過對CCl。的回收樹立學(xué)生環(huán)境意