放射性核素的毒理学效应
放射性核素是具有放射性的核素。分为天然放射性核素和人工放射性核素。天然放射性是指天然存在的放射性同位素,能自发地放射出射线的属性。人工放射性核素是指利用反应堆的中子流和加速器的高能带电粒子流,人为制备的放射性核素。应用人工方法可得到所有元素的放射性同位素。
天然放射性核素品种很多,性质与状态也各不相同,它们在环境中的分布十分广泛。在岩石、土壤、空气、水、动植物、建筑材料、食品甚至人体内都有天然放射性核素的踪迹。地壳是天然放射性核素的重要贮存库,尤其是原生放射性核素。地壳中的放射性物质主要为铀、钍系和锕系。其中,空气中的天然放射性核素主要由地表释入大气中的及其子体核素。
土壤放射性污染的人为来源包括核试验(分为大气层核试验和地下核试验两种。大气层核试验产生的放射性落下灰是迄今土壤环境的主要放射性污染源。)、核武器制造、核能生产和核事故、放射性同位素的生产和应用、矿物的开采、冶炼和应用。
土壤主要由岩石的浸蚀和风化作用而产生的,可见,其中的放射性是从岩石转移而来的。由于岩石的种类很多,受到自然条件的作用程度也不尽一致,土壤中天然放射性核素的浓度变化范围是很大的。影响其在土壤环境中的积累和迁移的因素有气候与地形、放射性核素的形态和性质、土壤的性质、植物种类和肥料、化学添加剂和人类的耕种等。
土壤的地理位置、地质来源、水文条件、气候以及农业历史等都是影响土壤中天然放射性核素含量的重要因素。
放射性物质进入土壤后,随时闻的推移逐渐衰变而减少。另外,植物和动物也从土壤中吸收一定量的放射性核素。
存在于岩石和土壤中的放射性物质,由于地下水的浸滤作用而受损失,地下水中的天然放射性核素主要来源于此途径。此外,粘附于地表颗粒土壤上的放射性核素,在风力的作用下,可转变成尘埃或气溶胶,进而转入到大气圈并进一步迁移到植物或动物体内。土壤中的某些可溶性放射性核素被植物根吸收后,继而输送到可食部分,接着再被食草动物采食,然后转移到食肉动物,最终成为食品中和人体中放射性核素的重要来源之一。环境水中天然放射性核素的浓度与多种因素有关。
此外,天然放射性物质还包括宇宙射线。宇宙射线是一种从宇宙空间射到地球上的高能粒子流,它由质子、粒子等组成。天然放射性已为人类所适应,并未造成什么危害。
13790土壤放射性污染危及农业生态系统的稳定。土壤环境中最危险的放射性物质是Cs和Sr,
其化学性质与生命必需元素Ca和K相似,进入生物和人体后,在一定部位积累,增加人体的放射辐射,引起三致(致畸、致癌、致突变)变化。大剂量瞬间引起的急性放射性辐射伤害,可使生物或人在短时间内死亡。长期低剂量辐射的生态效应包括:引起物种异常变异,从而对生态系统演替产生影响;使农产品放射性核素比活度上升,危及食品安全和人体健康;影响土壤微生物的生存与种群结构,继而影响到土壤肥效和土壤对有毒物质的分解净化能力;土壤中放射性核素也会参与水、气循环,进一步污染水体和大气。土壤中放射性核素会引起土壤生物种群区系成分的改变、生物群落结构的变化。土壤环境中同一群落的生物种群经演化形成相互影响的复杂关系,包括如竞争、互食和共栖等。不同物种在辐射敏感性和累积放射性程度方面存在差异,任一种群对环境辐射胁迫的反应,取决自身对辐照的直接应激反应,也受其他种群对辐射反应的间接影响。土壤被放射性物质污染后,射线对机体既可造成外辐射损伤,一部分放射性核素也可经过呼吸道、消化道、皮肤等途径直接进入人体,参与体内生物循环,造成内辐射损伤,使人体出现头昏、疲乏无力、脱发、白细胞减少或增多、发生癌变等。至于放射性伤害机理,目前认为主要是放射线引起细胞内分子产生电离和激发,破
坏生物机体的正常机能。这种作用可能是射线直接引起细胞内生物大分子构像改变或破坏,也可能是射线与细胞内的水分子起作用,产生强氧化剂和强还原剂以此破坏细胞结构,对细胞正常生理功能产生间接影响。
土壤放射性污染对动植物产生一定的辐射效应,最终危及农业生态系统稳定与人类健康。目前的解决方法有物理修复、化学修复、生物修复(植物修复、微生物修复)。常规化学或物理方法不适用于土壤中低放核素污染物处理,生物修复以成本低、环境搅动性小等优点而备受瞩目。植物修复技术不仅是一条有效、廉价的净化途径,其技术和经济上优于常规方法技术,微生物修复技术去除放射性污染具有实用潜力。植物修复目前仍处于起步阶段,植物对放射性核素超常吸收的许多基础理论问题有待深入研究口,关键工作仍是筛选出能超量积累污染物的植物以及能改善植物吸收性能的方法。利用植物基因工程技术,筛选核素积累植物和超积累植物,将有利于解决土壤放射性核素污染的治理。微生物适应环境能力强且增殖速度快,利用微生物治理土壤放射性污染有一定优势。今后研究重点是通过基因工程手段定向改变微生物的基因结构,筛选、改造出对放射性核素具有高度亲和力且对环境友好的微生物。此外还需加强植物—微生物共存体系的研究,了解植物根际共存微生物种群的生理生态学特征,根系分泌物对微生物进化选择过程的影响机理。并构建高效降解污染物的微生物基因工程菌,提高植物与微生物对污染土壤生物修复的效率。相信随着生物技术的发展,生物修复技术将在受放射性污染的环境修复中发挥越来越重要的作用。