核事故時放射性碘污染及穩定性碘化物應用

核事故時放射性碘污染及穩定性碘化物應用查永如　鄒劍明　　核能在經濟領域的應用帶來巨大利益，推動了工業生產速度與現代化。為此，各國對核能的開發利用給予極大熱情。我國浙江秦山核電廠與廣東大亞灣核電廠已相繼建成投產並安全運行。根據國家核電發展規劃，到2003年全國核電總裝機容量是目前的四倍，達到9000萬千瓦，從而成為當今全球核電發展最快的國家之一。自1945年6月第一座核電站投產以來五十多年實踐證明，核電是一種安全、清潔、有良好經濟價值的能源。基於種種原因，特別是人員的誤操作等因素，核電站發生嚴重事故的可能性雖然十分小，但尚難完全避免。美國三里島與前蘇聯切爾諾貝利的核電站事故就是明顯例證。顯然，充分做好有關預防工作是十分重要的。核事故時釋放的放射性核素組份複雜，其中所佔份額大而且具重要放射生物學意義的核素是放射性碘。過量放射性碘進入體內會損壞甲狀腺機能，並可能導致甲狀腺癌發生增加。1996年4月8～12日在維也納舉行的「切爾諾貝利事故後十年後果總結」會議上，將事故周圍地區受照兒童中甲狀腺癌發生率明顯上升列為事故照射後對公眾健康危害影響的唯一證據，統計表明各年齡段患甲狀腺疾病的危害性比事故前高6～10倍。因此，擁有核電站的國家在制定核事故應急防護計劃中，均將服用穩定性碘化物列為一項重要的措施。但是，任何一項預防措施，在帶來利益的同時還可能帶來風險和代價。同理，穩定性碘化物作為一種藥物，自有其適應證、副作用及禁忌證等。為利於核事故應急準備，普及有關防護知識，保障應急工作人員與公眾健康，筆者根據有關文獻資料，就核事故時放射性碘污染特點及穩定性碘化物應用予以闡述，供核安全防護工作參考。　　一、放射性碘的理化特性及其內污染　　1.理化特性。人類環境中共有26種碘的同位素，由質量數為115～140的碘核素組成，其中絕大多數均具放射性，僅碘-127為穩定性。在運行的反應堆中有產額數據的碘同位素佔16種，分別為碘-123、碘-125、碘-127～140、其中碘-136～140的半衰期很短（以秒計），在從反應堆釋放出過程中幾乎全部衰變，碘-129半衰期（1.6×102年）很長，裂變產額和β粒子的能量又低，對公眾基本不構成危害：碘-125的γ輻射能量低，射程短，對甲狀腺濾泡上皮細胞核的作用不大；而主要的碘核素為碘-131～135，尤以碘-131為主，因為它是核電站事故早期環境中放射性碘的主要成份。前蘇聯切爾諾貝利核電站事故第二天，釋放到環境中的放射性碘的活度構成：碘-131占（80±20）％，碘-132為（15±10）％，碘-123、124、126、130在2％以下。環境中放射性碘可以氣態、液態或固態存在，主要呈氣態或碘蒸氣，約佔核反應堆釋放量的10％～90％。日本等國家探測到切爾諾貝利核電站事故釋放到大氣中放射性碘的組成為：粒子狀態10％～30％，有機或無機碘化物60％～80％，元素碘小於10％。放射性碘在環境中存在化學形式主要是I-和I2，大約1/2～1/3呈IO-3和IO-4存在。　　2.內污染途徑。核事故時放射性碘進入人體的途徑，主要是隨飲食攝入，其次是隨受污染的空氣吸入，後者只發生於事故早期放射性煙羽通過時。據切爾諾貝利核電站事故的經驗，事故後第1年內對公眾甲狀腺劑量當量的貢獻，來自食入途徑所致的佔70％以上，通過吸入途徑所致的，即使空氣污染較重的北歐地區，也不過佔20％～50％。在國外，作為攝入放射性碘的主要來源是飲用含放射性碘的牛奶，這是由於事故所釋放的放射性碘直接沉降吸附在蔬菜和牧草上，進而轉移到牛奶中。據實驗報告，奶牛一次攝入被碘-131污染的飼料，所產每升奶中的含碘-131量可達攝入量的0.4％～1.3％。在奶牛多日攝入含碘-131飼料的情況下，每日所產奶中的碘-131含量約為攝入量的0.4％～1.0％。奶牛攝入早期裂變產物後隨奶分泌，碘-131大部分見於最初幾天，最初12天內分泌的牛奶約含攝入碘量的12.8％。奶製品的碘含量比原奶少得多，如凝奶、奶渣中的碘含量只佔原奶中含量的1/6和1/4。牛、羊、豬肉和雞蛋也是人們攝入放射性碘的來源。牲畜吃入早期裂變產物後，經過9～12天，肌肉中的碘-131含量分別為攝入量的10-6和10-7，雞蛋中達10-3。此外，水生動植物對碘有很高的濃集能力，若天然水體受污染，則其中食用動植物也可能成為公眾攝入放射性碘的來源。　　3.體內代謝特點。碘極易被消化道、呼吸道和傷口吸收，吸收率高，吸收速度快。碘化物（無論是無機或有機化合物）經口攝入後14小時，吸收率約達75％～85％，3小時可完全吸收。吸入氣態碘或碘氣溶膠後1小時，吸收率可達80％以上。傷口對碘的吸收率也很高，可達78％左右。碘在人及動物體內分布極不均勻，高度濃集於甲狀腺。甲狀腺中的碘含量比其它器官或組織中的含量高几百倍甚至幾千倍（表1）。表1　碘-131在不同器官和組織中的分布器官和組織碘-131累積量（％）*甲狀腺100.00肝2.25肺1.10腎0.92心肌0.86腹膜腔液體0.34腦0.31膽囊0.25脾0.14胰0.052腎上腺0.020卵巢0.017　　*甲狀腺碘累積是以100％計，其他器官和組織中含量以此比較　　體內碘的排泄主要是通過腎臟隨尿排出，而由糞便排出量很少。關於碘在人體內滯留和排出的規律，國際放射防護委員會（ICRP）第10號出版物提出了兩室模式，即入血的碘30％迅速進入甲狀腺變為有機碘，以100天的生物半排出期不斷廓清排泄，其餘70％以無機碘形式分布全身，以0.35天的生物半排出期不斷排出體外。因此，一次攝入碘後任何時刻t（天）體內無機碘的滯留份額Ⅱ（t）和甲狀腺碘的滯留份額TI（t）分別為　　Ⅱ（t）=0.7e-λ1t　　TI（t）=0.3e-λ2t　　式中λ1，λ2分別為體內無機碘和甲狀腺碘的生物學排出常數，分別為每天1.980和0.00693。體內碘的總滯留量為RI（t）為：RI（t）=Ⅱ（t）＋TI（t）　　二、穩定碘的防護作用及其機制　　核事故時作為防護所用的穩定性碘化物一般是碘化鉀（其中的碘為碘-127，以下簡稱KI）。製藥廠生產的KI片，一般每片含碘100mg，每瓶內裝10片。　　1.防護作用。碘是維持人體正常新陳代謝所不可缺少的物質。成人體內含碘20～50mg，其中約20％存在於甲狀腺（總量約為8mg），存在形式是兩種具有生理活性的甲狀腺素與三碘甲腺原氨酸。成人每日攝入100～200μg的碘即能滿足生理需要。口服穩定性碘化物，可以阻斷吸收入血的放射性碘在甲狀腺的蓄積，提高其排出體外的速率，減低甲狀腺攝入放射性碘所致的吸收劑量，如服用KI的劑量和時機得當，可使甲狀腺吸收劑量降低70倍。切爾諾貝利核電站事故後，原蘇聯及時對電站附近及其他地方540萬居民發放KI口服，使公眾甲狀腺劑量降低5～20倍。顯然，KI的合理使用對於核事故出現放射性碘污染時公眾防護具有良好效果。　　2.作用機制。基於甲狀腺組織對穩定性碘與放射性碘缺乏鑒別能力，因而可利用穩定性碘化物阻斷甲狀腺對放射性碘的吸收。穩定性碘化物可預先使甲狀腺對碘的生理需要達到飽和，從而達到阻斷或減少放射性碘在甲狀腺內的沉積，這是穩定性碘防護作用的基本原理。具體來說，穩定性碘還可能通過下列途徑作用於甲狀腺發揮防護作用。①作為基質；②抑制腺體內有機碘的釋放；③抑制有機碘的形成；④飽和碘化物運輸系統；⑤有機碘化物的形成阻斷了放射性碘的進一步攝入。　　三、服用KI的對象、時機與劑量　　1.服用對象。當發生嚴重核事故時，下列人員可能存在放射性碘進入體內，因而必須服用KI以保護甲狀腺免受輻射作用：①從污染區內撤離；②進入污染區進行事故處理與救護等作用；③因工作需要，繼續在污染區停留；④甲狀腺局部體外測量，其輻射水平高於正常本底水平；⑤疑有體內放射性碘污染。　　2.用藥時機。實驗研究表明，正常甲狀腺一次攝入放射性碘後大約在24～48小時吸收達到最大值，達到最大值的半蓄積期為5小時（均值為4.7±1.3小時），這一時間對優選服用KI阻止甲狀腺吸收放射性碘，從而減少甲狀腺受照劑量的時機很重要。放射性碘進入體內之前一天或進入體內的同時服用碘化鉀，最遲應在放射性碘進入體內後6小時內服用，超過6小時後用藥已無明顯保護作用，至24小時後用藥已基本無效（表2）。因此，為搞好核事故時對公眾甲狀腺的防護，必須儘力做到預防性服用碘化物或事後儘早地使用碘化物。表2　KI服用時機與防護效果的關係服用KI時間例數24h吸碘-131率（％）防護效果（％）　131I進入前24h54.4±2.487.3　131I進入前12h61.7±0.695.3與服131I同時41.2±0.896.6服131I後2h412.6±3.264.1服131I後4h420.2±7.742.5對照21335.1±5.6—　　3.服用劑量。一般而言，隨著服用KI劑量增加其防護效果也隨之增加。根據實驗研究結果，131I進入體內同時服用KI0.01～2.0mg對甲狀腺並無明顯的防護效果；服用10～50mgKI的防護效果雖可達81％～84％，但其波動範圍較大；服100mgKI者，131I對甲狀腺造成的吸收劑量只有對照的1/40，服用量達200mgKI者，甲狀腺受照劑量只是對照組的1/70，再增加KI服用量防護效果提高並不大，反而有個別服用者發生胃腸功能紊亂，上腹疼痛等副作用（表3）。作為預防性常規用量，成人100mg（相當於KI130mg），兒童用量為成人1/10～1/3，24小時內的防護效果大體可維持在90％的水平，新生兒為成人用量的1/8～1/10，因新生兒對過量碘抗甲狀腺作用特別敏感，故用量最好不超過成人的1/8。表3　口服KI的131I的防護效果KI服用量（mg）防護效果（±σ,％）000.01-31±480.17±330.7531±251.031±252.062±1410.081±1150.084±7100.0　97.5±1.3200.0　98.5±1.3500.0　98.8±1.0　　4.服用次數。由於甲狀腺素代謝作用，一次服用KI並不能長久地保持對放射性碘的阻斷作用，每經過一晝夜，其阻斷作用約消失50％。對於已預防性服藥，但可能多次受到放射性碘內污染的情況下（如反覆進入污染區執行救援任務及在污染區停留時間的人員或公眾）就必須多次服用碘化物。服藥方式以每日一次200mg，或每日2次，每次100mg的防護效果最好（表4）。一般情況下，控制服用KI總量不超過1.0g。表4　多次受到放射性碘內污染服用KI方案的比較方案KI量及服用頻度防護效果（±σ,％）1每次10mg，每日1次87.6±4.12每次100mg，每日1次96.6±2.43每次100mg，每日2次97.7±1.24每次200mg，每日1次98.6±1.15每次200mg，每兩天1次95.5±1.56每次200mg，每三天1次89.6±3.4對照　0　　四、KI的代用品　　核事故常是突然發生，存在放射性碘污染需服穩定性碘但缺乏碘化鉀供給的情況下，可用其他含穩定性碘製劑或富含碘食物代替，也可取得一定防護效果。　　1.含穩定性碘製劑。①碘酸鉀（KIO3），其用量為170mg碘酸鉀時相當於100mg穩定性碘。碘酸鉀具有與碘化鉀相同阻斷作用，但需在體內被還原為碘化物後才能發揮防護效果，因而作用出現時間較晚，但兩者防護效果相當。我國藥典尚未列入此葯。②碘含片，每片含碘化鈉1.51mg（相當於含碘1.3mg），為有效保護甲狀腺，最少一次應含服或嚼碎服用量：成人10片，兒童2～4片。此外，近年研製生產的市場有售的華素片，又稱西地碘片，每片含碘1.5mg，其用法與用量基本同碘含片。③復方碘溶液，又稱盧戈氏液（Lugol"sSol）。含5％碘和10％碘化鉀的水溶劑，每ml含碘約125～130mg，成人一次服用量為1ml，兒童為成人量的1/3～1/10。④碘灑，又稱碘酊。本品為外用藥常用製劑，含碘1.2％～2.2％，碘化鉀1.35％～1.65％。配方：碘20g，碘化鉀15g，乙醇500ml,水適量，配成全量為1000ml，每ml含穩定性碘約為30～35mg。有實驗報告稱，用此藥液於成人腹部（面積為20cm×20cm，用量8ml）加前臂（面積20cm×50cm，用量4ml）的皮膚塗布，通過皮膚吸收，可有效阻滯人體甲狀腺攝入放射性碘。⑤碘甘油：本品由10g碘化鉀，10ml水及適量甘油，配成全量為1000ml。每ml溶液中含碘約為17～18mg。最低一次（或短時間內多次）使用總量成人為1～2ml，兒童為0.3～0.5ml。同類製劑有復方碘甘油，含碘1.13％～1.38％（kg/L），碘化鉀為2.25％～2.75％（kg/L），配方組成：碘12.5g，碘化鉀25g，蒸溜水25ml，薄荷油4ml，乙醇50ml，甘油適量，全量為1000ml。用法相同。　　2.代用食物。含碘豐富的食物主要為海產品，其含碘以海帶與紫菜為最高，分別達2.4×105和1.8×104μg/kg。常見含碘量較高的海產品及其含量見表5。表5　常見含碘較高的海產食品食物名稱含碘量（μg/kg）食物名稱含碘量（μg/kg）海帶（干）240000蟶乾1900紫菜（干）18000乾貝1200髮菜（干）11000淡菜1200魚肚（干）480海參（干）6000蚶（干）2400海蟄（干）1320蛤（干）2400龍蝦（干）600　　五、服用穩定性碘化物的副作用與禁忌證　　碘化物在醫學上獲得廣泛應用，利用碘酒就是其中之一，作為內服早已用於臨床內科和兒科某些疾病的治療，常長期大量地服用，很少見到一次服用碘化物而引起急性中毒事例。服用穩定性碘所產生的副作用存在明顯的個體差異。妊娠期婦女攝入過量碘尤其有害，因為胎兒甲狀腺合成甲狀腺素的功能也會受到抑制，亦可能導致新生兒甲狀腺腫以及嬰兒呼吸困難而亡。對於少年兒童來說，穩定性碘化物服用不當可導致集體性過敏反應，1998年3～4月間山東省單縣和甘肅省蘭州市各數百名小學生因服用碘營養片產生不良反應事件就是例證。服用穩定性碘所致毒副作用可分為六種類型：甲狀腺炎、甲狀腺腫、甲狀腺機能減退、甲狀腺機能亢進、過敏反應和急性中毒。以下按對甲狀腺的副作用與甲狀腺以外的其他反應分別敘述。　　1.對甲狀腺的副作用。①誘發甲狀腺毒症。這種副作用主要發生在攝入碘不足而發生甲狀腺結節的人，也可發生在突眼性甲狀腺腫（Grave"s病）病人。有人報道，有甲狀腺結節的個別病人服用微克量的KI就能產生甲狀腺毒症惡化，產生Jod-Basedow氏綜合征（又稱碘性甲狀腺毒症現象，專指地方性甲狀腺患者因服用碘引起的甲狀腺毒症，常見於增加飲食碘攝入的缺碘地區）。②增加自身免疫疾病發生：由甲狀腺球蛋白過多的碘化物所致。③可能出現亞臨床甲狀腺機能低下，即TSH升高，T3與T4下降。④使甲狀腺不全病（橋本氏病，單側甲狀腺切除，曾用放射性碘治療）以及亞臨床甲狀腺機能低下病人（尤其是遺傳性的T3與T4缺乏的40歲以上病人），出現甲狀腺機能低下或甲狀腺腫。　　2.對甲狀腺以外的副作用。服用穩定性碘可能產生甲狀腺組以外的一些反應，包括紅斑結節、過敏反應、血清病型反應、粉刺型皮膚反應、腮腺腫、鼻炎、以及口乾、腹痛、噁心、嘔吐、頭痛等癥候。　　3.服用穩定性碘禁忌證。根據以上所述服用穩定性碘可能出現的副作用，有下列情況者在核事故時應權衡利弊，慎用穩定性碘化物，特別是多次服用。確需服用者，須嚴密觀察，如有不良反應或副作用，應立即停葯。①有甲狀腺結節病人；②患過Grave"s病已經治癒的病人；③曾用放射性碘治療甲狀腺機能亢進的病人；④橋本氏病病人；⑤做過甲狀腺切除的病人；⑥有亞臨床甲狀腺機能性低下的病人，尤其是患有遺傳性T3、T4缺乏的高齡者；⑦對碘過敏的人；⑧有較重的皮膚病，如痤瘡，皰疹，牛皮癬等；⑨患有嚴重的腎臟、心臟及肺結核等疾病；⑩孕婦與嬰兒。　　六、結語　　從放射衛生學觀點看，嚴重核事故時防止放射性碘污染是整個防護體系中最重要的一環，合理地服用穩定性碘是一項有效措施。穩定性碘對健康的潛在危險與減少甲狀腺照射劑量對健康可能帶來的益處之間的關係隨年齡而變化。有些學者根據兒童外照射後甲狀腺的調查，平均潛伏期為照後10.5年，而誘發甲狀腺癌的危險升高至少持續30年，而且少年兒童的放射敏感性較成人高2～3倍。所以，服用穩定性碘減少甲狀腺受照劑量而減少甲狀腺癌危險對年輕人的好處比老年人大。此外，從內污染進入途徑考慮，採取隱蔽（防止吸入）與盡量不食或少食可能受污染的食物和水（防止攝入）等措施，亦是重要的防護措施，這對於臨床缺乏穩定性碘供給以及對服用穩定性碘有禁忌症的人具有實際價值。作者單位：510300廣州市，廣東省放射衛生防護所
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