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放射性核素对水产品的影响

关键词:放射性核素 网址:cdy.zgfangfuyuan.com 日期:2017/2/13 9:29:04

放射性核素是指能自发产生放射性核衰变的元素,又称为放射性同位素,包括碘-131(131I)、铯-137(137Cs)、钋-210(210Po)及钚-239 (239Pu)等。随着核工业、核医学、核兵器等的不断发展,人类利用放射性核素越来越频繁,放射性核素对水产品造成污染的风险随之增强。2011年3月以来发生的日本核危机,对我国应对水产品放射性污染提出了紧迫要求。


总体而言,目前关于放射性核素对水产品影响的研究成果并不丰富,且缺乏系统性,发表时间主要集中在上世纪五、六十年代及切尔诺贝利事故发生后的一段时期。本文从水产品放射性核素检测、可能影响水产品的放射性来源、放射性核素在水产品中的积累传递代谢、放射性污染水产品对人体的危害、水产品放射性污染的防治与限量标准等几个方面阐述了目前的研究结果与现状,并在最后对今后的相关研究给出了几点建议。


一.放射性核素的检测

放射性活度是样品中核素含量的表征,单位为贝克勒尔(Bq),1Bq为每秒一个原子核发生衰变产生的放射性活度。样品中的放射性活度通过测量样品中核素在衰变过程中可能发射出的α、β或γ 射线获得。


样品的放射性测量一般包括总放射性测量和核素分析。所谓总放射性测量, 是指测量样品中所有核素放射性活度之和,但实际测量则是按总α、总β或总γ测量。根据样品中核素的衰变特性,通过所谓总α、总β或总γ测量得到的活度不尽相同。测量样品的总放射性可及时判断污染水平,也可在样品分析之前对样品进行筛选。


核素分析是对样品中存在的特定核素及含量进行分析测量。由于一般环境样品中核素的含量较低,大多数样品特别是含α核素和β核素的样品都需要放化分离浓缩以后再进行测量,含γ核素的样品多数时候可用能谱方法直接测量分析,但如果含量很低,仍需放化分离浓缩后测量。国家标准GB 14883-1994中给出了测定3H、89Sr、90Sr、147Pm、210Po、226Ra、228Ra、天然钍、天然铀、239Pu、240Pu、131I、137Cs等放射性元素的化学测定方法,卫生行业标准WS/T 234-2002给出了241Am的测定方法。上述标准大多采用放化分离结合α放射性测量或β放射性测量的方法。


由于大多数被分析的核素在其衰变过程中都发射γ射线,所以能够识别核素并能准确给出核素活度量值的γ能谱测量与分析技术已得到广泛应用。相对于总α或总β测量方法,它对样品的要求低,各种介质和各种几何条件的样品都可直接进行测量。特别是随着相应分析软件的成功开发,使得γ能谱测量与分析技术成为易于掌握的一种分析技术。目前常用的γ能谱测量的仪器包括NaI(TL) γ谱仪、HPGeγ谱仪、反符合γ谱仪等。孙勇等证实了γ能谱测量在水产品放射性活度检测中应用的合理性。Netten等人利用γ能谱测定了海带样品中的137Cs、131I、40K及226Ra的含量。


另外,也可通过化学方法测定核素的含量。GB 14883.7-1994中介绍了天然钍、天然铀测定的分光光度法及光电荧光光度法。


二.可能影响水产品的放射性来源


一是工业放射性,即核电站、同位素分离厂、核燃料工厂、核实验室,乃至医院的排放物会对环境贡献少量的放射性,这在理论上会污染水产品。二是核武器试验,大气层核武器试验(尤其在二十世纪六十年代)的散落地对水产品及农作物带来了相当程度的放射性污染。三是放射性事故,两个显著的例子是1957年的英国windscale事故和1986年的切尔诺贝利事故,前者对当地的牧草和牛奶引起污染,后者在欧洲和西南亚引起了广泛影响且目前仍未消除。Windscale和切尔诺贝利核电站事故后,在水产品中所发现的放射性最明显和含量最高的是放射性I与Cs。


目前,日本福岛第一核电站核事故引发的放射性核素外泄已经对水产品产生了污染。自与福岛县相邻的茨城县海域捕捞的玉筋鱼幼体,其放射性I活度达每千克4080Bq/Kg,放射性Cs活度达526Bq/Kg。值得正视的是,切尔诺贝利事故的核污染物主要是通过高架大气排放,而在当前的福岛核事故中除大气排放外,还有人为将放射性废液直接排入海洋的因素。因此,本次核危机影响海洋生物及其生态链的复杂程度可能较以往更深、不确定性更强,其对水产品安全性的潜在威胁更值得重视。


三.放射性核素在水产品中积累、传递及代谢的情况


水生生物对水域环境中的放射性物质具有富集能力,且其富集能力相比陆地生物更强:某些水生植物富集137Cs的能力比陆地植物至少大500倍,鱼类和无脊椎水生动物对137Cs的浓集因子可达103-104量级。秦苏云等人对几种食用淡水水产品(鱼、虾、水生植物)对几种放射性核素(90Sr、137Cs、210Po、天然铀、226Ra)浓集因子的范围大部分在103以下,唯有鱼肉、鱼骨中铀的浓集因子达104以上。


值得注意的是,水生生物对放射性核素的富集程度与水的理化条件、核素的化学形态、核素的生物可利用程度密切相关。有关水生生物浓集因子的报道较多,但数值变化幅度很大,一般在3-5个数量级间。相对于海水,淡水水体的化学成分变化更为复杂,导致放射性物质化学形态较大的变化,使淡水生物浓集因子的变异性也大于海洋生物。


物质的食物链转移是生态系统中一个普遍的现象,生态系统的能量流和物质循环通过食物链完成其基本过程,放射性核素也会通过食物链传递。相比对于农作物中放射性核素随食物链传递的研究,水产品中放射性核素传递的规律研究起步较晚。最近,Carvalho等人揭示了210Po与 210Pb在海洋生物及其生物链中传递的规律:210Po在海洋食物链中传递的转移因子(transfer factor)为0.1-0.7,与海洋食物链的能量转移因子数值相似,由于210Po倾向于与蛋白及氨基酸结合,因此亦与蛋白的转移因子相似;相较210Po ,210Pb的传递效率较低。


不同放射性核素衰变的速率不同,131I的半衰期为8天,132I半衰期为2.3小时,134Cs的半衰期为2.062年,137Cs的半衰期为30.174年。目前核素在水产品中代谢研究还鲜有报道。


四.放射性污染后的水产品对人体的危害


正常膳食中亦含有极微量的放射性核素,日常摄入不会对人体造成危害。据统计,我国居民(成年男子)每年食入所致总待积有效剂量当量约为0.24mSv,其中贡献较大的食品是蔬菜、水产品和谷类,贡献较大的核素为210Pb、210Po 和228Ra。


受过量放射性物质污染的水产品主要通过外照射与内照射两种途径损伤人体,并以内照射为主。污染的水产品产生放射性,其产生的贯穿辐射由体外作用于人体称为外照射。放射性核素经食入后沉积在体内,既具有生物化学毒性,亦对周围组织或器官造成照射,称为内照射。


摄入放射性物质污染的食品产生的危害与放射性物质的量有关:轻者产生不良反应,例如头痛、头晕、食欲下降、睡眠障碍及白细胞降低等症状;严重者会出现放射病,例如白血病、肿瘤、代谢病或遗传变异。个体对放射性物质的敏感程度差异较大,并与年龄、营养、性别等条件有关,婴幼儿、儿童、孕妇、老年人为敏感人群。放射性污染食品对人体的危害还取决于放射性核素的种类,摄入嗜骨性90Sr、210Po及226Ra主要引起肿骨瘤;131I食入后在甲状腺部位沉积,从而增加甲状腺癌的风险;137Cs则可以引起人体绝大多数组织癌变。


另外,放射性核素释放出的射线会破坏水产品的化学成分,并产生有害物质。辐射会破坏维生素(维生素A、B1、B2、B3、B6、B12、叶酸、C、E和K),氨基酸和不饱和脂肪酸。射线引发的自由基与食物作用后形成甲醛、苯、甲酸、醌等化学物质,对人体健康产生危害。


五.水产品放射性污染的防治与限量标准


由于尚未有水产品中放射性核素净化的研究报道及应用实例,对放射性核素的检测及对放射性污染产品流通的控制显得尤为重要。


水产品放射性核素的限量标准对水产品放射性污染危害的控制有着极为关键的指导意义。放射性核素限量标准的制定要考虑各核素的危害性、各类食品的摄入量,并顾及长时间内食用污染食品形成剂量累积的可能性,以及其他可能的因素。目前,各国对放射性核素的限量标准有所不同。欧盟规定(737/90/EEC)134Cs及137Cs在婴儿食品中的限量为370Bq/Kg,在其他食品中的限量为600 Bq/Kg。美国(CPG 7119.14)对食品中131I的限量要求为170Bq/Kg,对134Cs及137Cs的限量为1200Bq/Kg。韩国对放射性I的限量为300Bq/Kg,放射性Cs的限量为370Bq/Kg。日本核危机发生后,日本政府将水产品中放射性I的限量标准暂定为2000Bq/Kg,放射性Cs的限量暂定为500Bq/Kg。我国GB 14882-1994对水产品中131I的限量为470Bq/Kg,137Cs的限量为800Bq/Kg,该标准是以膳食摄入致公众年有效剂量不超过5mSv为基准;按照GB18871-2002规定的食品通用行动水平,134Cs、137Cs及131I的限量为1000Bq/Kg。


针对突发性核或放射性事故后国际贸易食品的放射性核素限量,粮农组织/世卫组织联合食品法典委员会基于一年内1mSv的干预豁免水平,给出了法典指导值(GLs)。其中238Pu、239Pu、 240Pu、241Am为10Bq/Kg,90Sr、106Ru、129I、131I、235U为100Bq/Kg,35S、60Co、89Sr、103Ru、 134Cs、137Cs、 144Ce、192Ir为1000Bq/Kg。法典指导值的意义在于:就食品消费者的辐射安全而言,如食品中放射性核素的活度低于相应GLs,这些食品应视为安全的和可接受的,毋需对其国际贸易加以限制;当超过相应GLs 时,各国政府应决定这些食品能否还在其领域或辖区内分配或流通,以及在什么情况下可以食用或允许进入市场。需要强调,法典指导值计算时引入了进口/生产因子(IPF)以及年龄别年食品消费量(M)的概念,都是依据总体平均而言的,对于一些特殊情况如特定地区进口的单一食品受污染且其消费比例较高时,指导值应依照对实际情况进行的具体评估而定。当指导水平应用于非国际贸易食品的污染评价时,应该更为慎重和灵活。此外,GLs值仅仅适用于核或放射紧急情况,不适用于在国家一级为筛查而进行的例行监测。


总结上文,放射性核素对水产品影响的相关研究目前还较薄弱。基于研究现状,建议从以下几个方面加大研究力度:1)研究放射性核素在水产品中富集、代谢、转化的情况;2)对放射性核素的现行限量标准进行评价及合理修订;3)我国现行放射性核素检测国家标准为1994年颁布,较为陈旧,建议利用先进的分析方法对原有方法进行改进;4)积极探索水产品中放射性核素的净化技术;5)针对日本核危机对水产品的潜在影响进行专项研究。(薛长湖 常耀光)

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