食品放射性核素污染

食品吸附或吸收了外来的（人为的）放射性核素，使其放射性高于自然放射性本底，称食品的放射性污染。
放射性污染来源 污染来源有：
(1)核试验： 核试验的沉降灰除使局部地区污染外，部分进入大气上空形成带状沉降。全球性沉降灰的污染更具意义。核爆炸产物中有意义的核素是产量大、半衰期较长、摄入量较高、能在体内长期储留的放射性核素，如89锶、90锶、137铯、131碘、106铋等。以前进行的核试验至今仍然是全球放射性污染的主要来源，尚未衰变完的放射性核素大部分尚存在于土壤及动植物组织中。
(2)核裂变动力生产及其他：整个核动力生产的采矿、燃料制造、浓缩及反应堆动力生产和核燃料再处理等过程，以及其他工农业生产、医学应用、科学研究等方面的放射性核素均可通过三废排放污染环境从而污染食品。特别是对水域的污染更加突出。英国温茨盖尔工厂每年排入爱尔兰海的放射性核素超过3.7×1015Bq，海域中鱼、贝、牡蛎及附近农作物及牛奶中均有较高浓度的¹³⁷铯，⁶⁵锌，⁵¹铬，⁸²磷。反应堆周围居民食入被污染食品可受到(0.2～2.6)×10^-5Gy/a的内照射剂量。食入106锡的食品其胃肠道可接受(0.9～17)×10^-5Gy/a的剂量。
(3)意外事故： 核工业意外事故造成的泄漏主要引起局部性污染，但可使食品中含有较大量放射性核素。1957年有名的英国温茨盖尔原子反应堆事故向大气排出放射性物质约相当于11.1×10¹⁴Bq，其中¹³¹碘7.4×10¹⁴Bq,¹³²碲4.44×10¹⁴Bq,¹³⁷铯22.2×10¹²Bq,⁸⁹锶、80锂、90锶33.3×1010Bq。由于附近牧草受到污染，牛奶中也有较大量放射性核素，该地区居民甲状腺中放射性核素剂量成人达到4×10^-2Gy儿童达到16×10-²Gy。
食品中放射性核素 食品中具有卫生学意义的（人为的）放射性核素有：
(1)¹⁸¹碘： 是核爆炸中早期出现的最突出裂变产物。主要通过消化道进入人体，可完全被胃肠道吸收，选择性地集中于甲状腺。膳食中稳定性碘的摄入可影响碘在甲状腺中的浓集量。1岁以内婴儿甲状腺为成人重量的十分之一，故儿童接受的剂量要比摄入相同数量放射性碘的成年人高。在食物链的环节中，¹³¹碘可通过污染牧草进入牛体使牛奶污染。由于131碘半衰期仅6～8d，对食品长期污染意义不大，但对蔬菜的污染具有较大意义，人可通过吃进新鲜蔬菜摄入较大量131碘。以奶为主要膳食成分的地区，牛奶是¹³²碘主要来源，消费少的地区植物性食品为其主要来源。¹³¹碘亦可通过母乳对婴儿产生潜在影响。
(2)90锶： 在核爆炸过程中大量产生，为全球性沉降灰，半衰期28年。进入身体参予钙的代谢过程，大部分沉积于骨胳中，主要从粪、尿中排出。污染区的牛、羊奶中含有较大量的放射性锶。放射性锶与稳定的锶均受到机体存在的钙的影响。因此，放射性锶的浓度一般除用Bq/kg表示外，尚用放射性锶Bq/g钙（锶单位）来表示，即与每克钙相当的放射性锶剂量。90锶广泛存在于土壤中，是食品放射性污染的重要来源，食品中⁹⁰锶浓度随核试验情况而消长。
(3) ⁸⁹锶： 也是主要的裂变产物，其产生量比⁹⁰锶更高，核爆炸新产生的碎片其89锶/90锶比率可高达180或更高。89锶半衰期仅51d，消失较快。
(4) ¹³⁷铯： 半衰期30年，易被身体充分吸收，化学性质与钾相似，参予钾的代谢过程，随血液分布全身，无特别浓缩的器官。主要通过尿液排出，肠道可排出部分，汗及奶中排出少量，¹³⁷铯广泛存在于食品内，其含量与沉降率有关。137铯可通过地衣-驯鹿-人体的特殊食物链进入人体。驯鹿中137铯含量可达177.6×107Bq/kg，经常食用该类肉品的人体负荷量可(481～4921)×10⁷Bq男性比女性可高出2倍。
放射性核素向食品转移途径 环境中放射性物质通过食物链各环节向食品转移，使食品污染。由于动植物的生活环境，生理特点各不相同，受到污染的程度也有差异，全面评价食品的放射性污染，应予考虑。放射性核素对食品污染的转移途径有：
(1)向水生生物体内转移： 放射性物质进入水后根据其化学性质溶于水或以悬浮状态存在。可附着于水生生物体表逐步向内渗透，或通过鱼鳃、口腔等途径进入鱼体。浮游生物的表面积较大，可吸附相当大量的放射性物质。放射性物质可从水中直接进入水植物组织内。鱼类、水生动物既可直接吸收，又可通过食饵途径摄入。低等水生生物为鱼类及水生动物主要食饵，它们的污染具有重要卫生学意义。放射性核素进入机体后即参予其同位素的代谢，如机体内该同位素含量很少或根本不存在时，该元素即参予同族化学性质近似的元素的代谢。如⁹⁰锶及¹³⁷铯即分别参予体内钙和钾的代谢。这种参予机体代谢的放射性污染称为结构性污染。它比一般机械附着在食品表面的核素意义更大，系放射性核素进入机体能被浓集的原因。放射性核素的浓集程度一般用浓集系数表示(见表1):

表1 水生生物放射性核素的浓集系数

放射 性核 素	浓 集 系 数
	藻 类	软体动物	甲壳动物	鱼 类
137铯		5	25	20
90锶 65锌 144铈 95锆 95铌 51铬 54锰 60钴	100～1000 100 100 100～1000 100～1000 10～100 1000 100	100～1000 1000～100,000 100 10～100 100 1000 1000～10,000 10～1000	100～1000 10～10,000 100 100 100 1000 100～10,000 10～1000	100～1000 1000～10,000 10～100 1～10 1～10 100～1000 100～1000 10～100

实验证明水生生物组织中放射性核素与水的放射性剂量率呈正相关。浓集系数与水的剂量率呈负相关。淡水中钙含量低于海水，淡水鱼中放射性核素可比海鱼高10～100倍。浓集有放射性核素的水生生物残骸与吸附放射性核素物质沉于海底使海底放射性增高。即使以后无放射污源时，为了保持水中放射性平衡，海底放射性核素释入水中，使水保持较长时间放射性，并使水生生物继续受到污染。
(2) 向植物的转移： 放射性核素进入植物的途径为通过带放射性核素的沉降灰，带放射性核素的雨水及带放射性核素的污水灌溉农作物等，直接将放射性核素带于植物叶、花、果实表面，并渗透入植物其他内部组织器官，造成植物的直接污染； 和放射性核素污染土壤后通过根系从土壤中吸收放射性核素的间接污染。后者是主要方式，但前者因不经土壤吸附和吸收可使植物中常有较高含量。放射性核素在植物表面积累及向内部的转移吸收量，与气象条件、核素理化性质、植物种类，土壤性质与农业生产技术等因素有关。土壤中放射性锶和铯被植物吸收受到其中钙和钾的影响，植物中吸收⁹⁰锶/钙比值基本上与土壤比值一致。由于90锶在土壤中固着力大于钙，以及植物对⁹⁰锶吸收的选择性，因而植物对⁹⁰锶、钙的吸收存在着差异，这种差异用差异系数(D.F.)表示：_D.F.=90锶(Bq/g钙)植物/90锶(Bq/g钙)土壤如差异系数大于1表示植物自土壤中吸收⁹⁰锶的能力大于对钙的吸收，小于1则相反。这种差别也出现在其他食物链各环节中。差异系数可用以表明⁹⁰锶与¹³⁷铯在食物链各环节中的转移程度，如牛奶-牧草这一环节90锶差异系数为0.14，则说明90锶100锶单位中有14锶单位进入牛奶。(90锶差异系数：植物-土壤为1.0，牛奶-饲料为0.14，人骨-动植物食品为0.25。137铯差异系数：植物-土壤为0.01，动物体-饲料为2，人体-动物性食品为2)。
(3) 向动物的转移： 环境中放射性核素通过牧草、饲料、饮水等途径进行家畜、家禽体内，储留于组织器官中，长寿命的⁹⁰锶，¹³⁷铯，以及短寿命的⁸⁹锶、¹³¹碘、¹⁴⁰钡等对动物的污染在食物链中均具有卫生意义。这些核素不仅在动物组织器官中储留且能从奶和蛋中排出，二者均为病人和儿童的主要食品。
食品中放射性核素向人体转移 环境中放射性核素通过食物链各环节的转移最终均会到达人体，在人体内潴留造成潜在危害 （附图）。放射性核素进入人体的量取决于食品中的含量和各类食品在膳食中所占比例。烹调加工等方法对之亦有影响。美国三个城市调查结果膳食中226镭75%来源于谷类、蔬菜、水果。纽约市奶及奶制品提供的90锶量最大，其次是谷类、面包制品和水果、蔬菜。摄入牛奶少的国家和地区⁹⁰锶主要来源于谷类及其制品。因膳食中谷类占的比例大，以及谷类钙含量低于奶类，90锶/钙比例大于牛奶。粗磨谷类代替精磨谷类⁹⁰锶量增加，白面粉中含有较高无机钙，以全麦面包代替白面包时可增加90锶摄入量和减少钙的摄入量。英国人只吃全麦面包的膳食中⁹⁰锶/钙比值增加50～100%。越南粗碾大米⁹⁰锶/钙比值比精碾大米高三倍。烹调加工方法可减少食品中放射性锶含量，新鲜蔬菜及水果作成罐头后⁹⁰锶分别从0.44、0.7Bq/kg降到0.33和0.09Bq/kg。表面受到污染的甘兰经洗涤后减少73.7%。加工玉米时，如用石灰水煮可使膳食中钙增加75%左右，而90锶/钙比值明显降低。被污染牛奶制成的奶油几乎不含90锶。

放射性核素通过食物链进入人体途径图示

放射性核素的危害性 动物实验及现场人群调查证明人及动物大剂量照射可产生放射病和引起死亡，一次大剂量和长期小剂量照射均能引起慢性放射病和远期效应。如血液变化、性欲减退、生育能力障碍以及引起肿瘤发生和缩短寿命等。一般大剂量照射在2.58×10^-2C/kg(100R) 以上才出现临床症状。远期效应的血液学变化表现为血液有形成分降低和形态学改变。实验证明放射性核素可引起多种组织发生癌变，嗜骨性⁹⁰锶，²²⁶镭，239钚等主要引起骨肿瘤。肝中储留的144铈，60钴等常引起肝硬化及肝癌。均匀分布于组织中的137铯，210钋等引起的肿瘤则分布于软组织中。有效半衰期愈长，剂量愈大，则发癌率愈高。辐射对动物及人体均可引起生殖机能障碍。90锶、铀的裂变产物可引起雄性动物性功能改变，非典型精子数增加，精子数减少或无精子产生，睾丸/体重比值降低。对雌性动物可引起产仔数减少、死胎及子代生活能力减弱。出生胎儿有小头、口吃、痴呆、低能儿等发育障碍。很小辐照剂量可引起动物及人的遗传效应，骨髓染色体异常，畸变率增高。近于致死的辐照剂量可使动物寿命缩短。人体通过食物摄入放射性核素一般剂量较低，主要考虑慢性损害及远期效应。在核爆炸及偶然事故情况下也不能忽视其严重性。
控制食品放射性污染措施 食品放射性污染的卫生学意义在于它的小剂量长期内照射作用。预防其污染及防止引起对人体的危害应加强对污染源的经常性卫生监督。定期进行食品卫生监测，严格执行卫生标准使食品放射性污染量控制在限制浓度范围以内。1958年国际放射防护委员会(简称ICR)推荐“人体最大容许剂量”作为职业工作者和一般居民的放射性接触限量。许多国家援用了这一基本建议进一步制定了空气、水和食品的放射性核素最大容许浓度和最大容许摄入量。即在终生连续吸入或食入最大容许浓度的空气、水和食品时，在体内累积的放射性核素等于或少于体内最大容许积存量。1977年我国根据国家标准《放射防护规定》制定了“食品放射性管理办法”和“食品中放射性物质限量标准”。其他国家对食品偶然放射性污染也作了不同的规定，美国联邦辐射委员会(简称FRC)根据放射性核素从膳食转移到人体的三种不同方式分别提出了有关放射性核素在人体内的限量。
❶第一种方式系通过牧草-牛-牛奶-人的途径，据报道污染后100d几乎各种放射性核素均可在牛奶中出现，主要造成牛奶污染。故规定放射性核素在牛奶中最大浓度和有关器官组织的滞留量(见表2)。
❷第二种方式包括动物和人直接摄入被污染的农作物，因运转时间较长，污染量低于第一方式，¹³¹碘不属于此范围。89锶、137铯限制量均为5×10-7Sv。
❸第三种方式系通过土壤到植物的长期转移，主要考虑⁹⁰锶，¹³⁷铯。规定第一年后骨髓剂量不超过0.5×10-7Sv，个别人群0.2×10-⁷Sv。如发现超过上述限量则须采取措施降低居民的接触水平。当食品受到污染时如食品有严密包装仅外部受到放射性物质污染，且污染是干燥灰尘，未与食品或容器作用时，可用擦洗和吸尘等方式去除。如放射性物质已进入食品内部或已参予食品组成成分时，则无法去除。防止食品放射性污染主要在于控制放射性污染来源；使用放射性物质时严格遵守操作规程，食品生产过程中有时采用电离辐射检查食品异物、测定脂肪含量以及保藏食品和促进酒类成熟过程等均应严格遵守照射剂量和照射源的规定，任何能引起食品和食品包装产生放射活性的照射处理均应禁止。严禁于食品中加入放射性核素作为保藏剂。

表2第一种方式污染牛奶与人体靶器官组织(骨髓、甲状腺或全身)的平均剂量

核素	牛奶最大浓度 (Eq/L)	总摄入量 (Eq)	靶平均剂量 第一年(Sv)	靶总剂量 终生(Sv)
131碘 89锶 90锶 137铯	311×107 13690×107 574×107 8880×107	2.15×104 370×104 18.5×104 284.9×104	10×10-7a 10×10-7b 3×10-7b 10×10-7c	10×10-7 10×10-7 10×10-7 10×10-7

a.2g甲状腺剂量 b.骨髓剂量 c.全身剂量