3.11.2 氚的体内代谢
3.11.2.1 吸收
胃肠道、呼吸道和皮肤黏膜都能吸收氚水。饮入氚水后,其经40~45 min就被机体完全吸收。吸收部位主要在小肠,它吸收的氚水量比大肠高4倍。97%的氚水是通过肠黏膜毛细血管吸收到门静脉系统,然后分布到全身的;通过毛细淋巴管吸收的仅占3%。
体表污染的氚水经浸渍和扩散作用可透过皮肤。皮肤吸收氚水,然后转移入血的过程称浸渍作用;氚水分子从浓度高的一侧穿过膜层向浓度低的一侧移动称为扩散作用。接触氚水蒸气时,布料服装的阻挡作用很小,形同全身皮肤暴露于氚水蒸气中,氚水经扩散作用进入体内。如果空气中氚水浓度为C(单位是Bq/m3),则通过皮肤的吸收率为C×10-2/min,相当于每分钟吸收10 L空气中的氚水。
吸入核素氚对人的危害要小得多。例如,分别给大鼠吸入氚水蒸气和氚气,即使吸入空气中氚气浓度比氚水蒸气大1 000倍,大鼠血液中氚浓度仅为吸入氚水蒸气的1/2,即大鼠摄入氚水蒸气要比摄入氚气大2 000倍。因为核素氚在血液中溶解度很低,吸收入血的核素氚量仅占吸入量的1.6%。血液中核素氚半廓清期约为1 h。由于清除快,血液中核素氚氧化为氚水的量仅占入血氚量的0.6%。因此,吸入核素氚对组织的剂量率仅有同等浓度氚水蒸气的万分之一。
氚粒子对皮肤的外照射剂量可以忽略不计,只须考虑核素氚对肺部的照射剂量。根据ICRP第30号出版物推算,吸入核素氚对肺部的剂量率是其他组织的60~150倍。
在通常情况下,多数有机结合氚不会挥发。因此,它们以蒸气形式被吸入的可能性很小,一旦进入肺内,不经化学变化就能迅速完全转移到血液中。母体内有机结合氚还可通过乳汁转移到子体内。
3.11.2.2 分布和滞留
摄入体内的氚,不管是氚水还是氚气,都呈全身性相对均匀性分布。摄入有机结合氚,多数也是如此。通过不同途径摄入氚水后,氚水迅速而均匀地分布在体液中。血液中氚水浓度达到峰值所需时间,因摄取途径和接触时间而异。静脉注入后10 min内,氚水便在血液中混合均匀。经皮肤吸收,2 h内血液中氚水便达到峰值浓度。饮氚水后,其数分钟内就出现在血液中。含水量多的组织,氚含量相对较多,如肝脏和肌肉组织中氚含量相对多于脂肪和骨组织。(https://www.daowen.com)
通过同位素交换或酶促反应,体内氚部分掺入到有机分子中,成为组织结合氚。凡与有机分子中的氧、氮、硫和磷结合的氚,容易再互换出来,这种有机结合氚称为“可交换的有机结合氚”;凡与有机分子中的碳结合的氚比较稳定,因为它是通过酶促反应而与碳结合的,因此不易再交换出来,这种有机结合氚称为“牢固的有机结合氚”。研究结果表明,骨髓和肾上腺中牢固的有机结合氚比其他组织多,这可能与这类组织的合成功能旺盛有关。
初期体内氚主要是体水氚。随着时间的延长,体水氚相对滞留量不断地减少,有机结合氚相对滞留量不断地增加。20~30 d时,有机结合氚相对滞留量达到峰值,随后体内氚主要是有机结合氚。
吸入氚气后,氚在体内亦呈相对均匀性分布,并且绝大部分迅速被排出体外,在体内转化成氚水的量极少,仅为吸入量的7×10-5。摄入体内的有机结合氚在体内亦呈相对均匀性分布。但与氚水相比,有机结合氚转化成机体组织的有机结合氚较容易。
3.11.2.3 排除
机体吸入核素氚后,绝大部分立即随呼气排除,溶入血液的部分约有80%在1.5 h内经呼吸道排除。不论经何种途径摄入的氚水,都是经尿、呼气和汗(包括不显汗)排除。唾液、乳汁和粪便中也含有少量的氚水。静脉注入氚水后9 min,呼出气中氚便达到最大浓度。氚水的蒸气压略低于轻水(即普通水),就是说在同样条件下,轻水更易蒸发,这使呼出气中的氚水浓度略低于体水氚的浓度。
观察表明,呼出气中的氚浓度为体液氚浓度的78%~96%。由于体液的迅速更新,蒸发过程中的同位素效应不至于造成体液氚的浓缩。
当氚以氚水的形式被吸收入体液后,绝大部分(约为初始吸收量的99%)仍存留在体液中,随后按照人体水的代谢规律,以较快的速率排除;其余一小部分(约为初始吸收量的1%)结合到人体组织成分中,成为组织有机结合氚,这些氚将通过与体液中的氚相互交换或人体组织成分的新陈代谢重新进入体液,因而排除的速率较慢。