氕、氘、氚都是氢的同位素。氚，也叫超重氢，是组成生物机体的基本元素氢的同位素，核素符号为³H，英文为Tritium，通常用T来表示。核素氚于1934年由Oliphant等发现^[1]，1939年Libby等报道了通过自然过程产生的氚^[2]，经氧化反应和同位素交换反应可转化为氚化水，伴随着自然界水的循环而在环境中循环。此外，人工氚的生产也有50余年的历史。由于氚具有适宜的核物理性质，并且价廉、毒性较低、比活度高和放射自显影良好等优点，广泛应用于军事、医学、科研及能源产业等领域。2020年3月15日，世界最大“人造太阳”项目迎来新进展，我国积极执行国际热核聚变实验堆（ITER）任务，在ITER上开展产氚技术测试进入具体实施阶段，人类离实现聚变清洁能源梦想又近了一步^[3]。2021年4月13日，日本政府召开内阁会议，正式决定向海洋排放福岛第一核电站的大量含氚废水，此举引发了全球舆论的轩然大波。

本文将从氚的性质、来源、危害、防护及医学污染处理等方面作一个简要介绍，为公众及放射工作人员普及氚的相关知识，为保障人员健康和促进我国核能事业发展保驾护航。

1 氚的来源

环境中的氚主要来源于天然氚和人工氚。以氚气（HT）、氚水（HTO）和有机结合氚（OBT）的形式存在。天然形成的氚主要分布在大气中，海洋和地表水中氚的浓度几乎可以忽略不计，这是由于自然界中的氚是宇宙射线在高层空气中同氮、氧等元素的原子核发生相互作用产生的，然后作为大气沉降物降落到地球表面，参与水的自然循环。随着氚技术的研究和发展，人工产生的氚作为一种副产物在人类发展原子能产业中出现，如核武器爆炸、轻核聚变反应堆、后处理以及一些专门生产氚的装置产生的；氚也是核聚变能源的关键燃料，其释放率远超天然氚的发生率。近些年来，我国核电运行期间以及乏燃料后处理过程中难免会向环境中排放放射性废物，其中氚是排放的主要核素之一，主要以气态和液态放射性废物方式排放，排放到环境中与氢交换，并且随着氢的循环在不同的环境和生物体内迁移转化^[4-6]。

2 氚的性质

放射性核素氚的物理半衰期为12.3 a，比活度为2.62 × 10⁸ Bq/μg。氚的原子核不稳定，通过β粒子衰变转变为稳定的氦同位素，其β射线能量很低，平均能量为5.7 keV，最大能量仅为18.6 keV。另外，其β射线的射程很短，在水中的平均射程为0.56 μm，最大射程为6 μm，小于细胞核直径，而在铝中的最大射程仅为0.6 mg/cm²。因此，β粒子可被塑料、玻璃或金属片完全屏蔽。然而，氚却极易进入人体，被人体吸收后，在1～2 h相对均匀分布于体内所有含水的组织和器官中，表现出与水相似的滞留特性，生物半排期约8～10d，β射线会照射内部器官产生辐射危害。与其他发射β的放射性核素相比，它在体内的每次崩解吸收剂量相对较低，但电子的电离密度更高。

作为氢的同位素，氚容易和水结合形成氚水；在生物圈内有较强的移动性和循环性，可以与生物机体的氢原子进行同位素置换，因此在空气、水、食物及一切生物体中都能找到氚的踪迹。氚水及其水蒸气进入人体的途径有摄入、经呼吸道吸入以及经皮肤吸收，在体内均匀扩散，产生照射作用。

氚的性质较为活泼，具有较强的扩散、亲和、吸附和渗透能力。氚对棉布和天然橡胶的亲和力最大，对聚乙烯或聚四氟乙烯的亲和力最小。硅胶、活性氧和分子筛等吸附剂对氚水具有较强吸附能力，随温度的升高硅胶对氚水的最大吸附容量下降，常用来清除气体中的氚水或用来检测环境空气中的氚。

3 氚的危害

根据氚的辐射特性，不会对人体构成外照射损害，而主要考虑因内部暴露而对健康构成的威胁。人体摄入氚的途径主要有3种：1）食入含氚饮用水或食物；2）呼吸道吸入；3）皮肤渗透吸收。值得一提的是，氚可以通过完整皮肤的扩散渗入，也可以通过与污染液体或污染表面接触的皮肤吸收而进入体内，这在事故中较为常见。

不同形式的氚其生物危害是明显不同的。氚水被人体摄入2～3 h内便会与体内水分子混合均匀，通过扩散运动进入细胞，对机体造成损伤。此外，身体的有机化合物还可能与氚水结合，对组织造成损伤^[7]。体内的水分和组织不容易与气态氚结合，体内水分中溶解的氚气会迅速排出体外，因此，肺部容纳的氚气对肺产生的影响很小。在职业照射情况下，在空气中同等浓度的氚水和氚气，氚水造成的照射危害远比氚气造成的危害大，约为25000倍。氚的辐射效应，如：氚的致畸效应^[8-9]、氚的遗传学效应^[10-11]、氚的致癌效应^[12-13]，氚对中枢神经系统的影响^[14]等都不容忽视。可见，氚是一个与公众健康密切相关的放射性核素，其危害程度不容低估。

4 氚的防护

从辐射防护角度，电离辐射危害是指由电离辐射引起的所有有害影响，包括健康影响以及与健康无关的影响。为了保障公众的安全，防止核辐射对公众的危害超过公认的可接受的水平，一些国际组织和国家政府部门对公众的剂量限值作出了若干规定。ICRP60号出版物规定了公众成员的年有效剂量限值为1 mSv，公众成员的皮肤年剂量限值是50 mSv，眼晶体为15 mSv^[15]。联合国原子辐射效应委员会（UNSCEAR）^[16]根据地表摄入水源中氚的平均浓度推算，全球平均每个人氚的有效剂量约为0.01 mSv，因此公众在环境中摄入氚的水平很低^[17]。在氚的防护中，应重点关注职业照射人员的辐射防护问题。氚防护的关键在于防止和减少其进入体内，氚的防护可以从监测、包容、净化等方面展开。

4.1 空气中氚浓度监测

辐射剂量监测是非常重要的环节，可以评估氚对人类及环境的影响，保障工作人员以及公众的健康，是控制和评价辐射危害、使放射工作人员和公众所受照射尽可能降低的手段之一。通过对空气中氚和氚化水的含量进行监测分析，对工作场所空气中氚浓度进行持续监测^[18]，以便发现环境中氚浓度是否超过规定限值。因为氚也可作为核能运转中的信号核素，如监测结果显示环境中氚浓度较高，应及时查找原因，并采取相应控制措施，使空气中的氚浓度保持在可合理范围内尽可能低的水平。

4.2 包容

包容是防氚的重要环节，是防止氚转移或者扩散的方法或实体结构，即使在事故情况下也能阻止氚的外泄，是减少氚扩散于工作场所和环境的重要措施之一。氚的包容一般采用3级包容方法。

初级包容为直接与氚接触的设备和管道系统。在初级包容系统中，可通过简单直接的流水作业式操作来提高氚设施安全运行，如减少部件可以降低泄露；初级包容系统，应尽可能使用全金属部件。管道和支管连接处注意减少氚的外泄，应以直接焊接为主，此外对需要分解连接的主要设备如对于阀门、泵等，可以通过金属垫圈的工程耦合密封。

次级包容为手套箱包容处理系统。手套箱是一种装有橡胶手套的密闭箱式设施，操作者借助手套箱上的手套对氚进行直观操作。主要考虑到氚的渗透问题，氚水通过手套的渗透速度比氚气快，通过控制手套箱内的氧气和湿度在比较低的水平是可行的，而且可根据氚的特性在手套上添加防氚渗透性的添加剂，据此制作防氚手套。对于次级包容，还需要能承受初级包容失效时产生的压力。

三级包容为建筑物包容系统。主要是通过隔绝自然环境和工作场所，从而实现对环境的保护。工作场所建筑设计应符合基本防护要求，一是考虑其完整性，厂房为全封闭厂房设计，内部设计应尽量简单，为防止交叉污染，物流人流出入口区分明确；二是人流出入口处设立卫生阀，设置监测专用设备和应急洗消设备，方便及时洗消工作人员身上的氚污染，防止和控制氚污染扩散。

4.3 净化

氚的3级包容系统尽管很完善，但是仍然会存在氚泄漏问题，因此，为了减少氚的排放对环境的污染，必须使操作场所所在地区氚的排放量服从于安全标准的约束^[19]，满足国家对环境和公众剂量的限制排放标准，需要在涉氚的生产工艺后端配置氚污染检测与净化设备系统。目前净化处理系统主要使用催化氧化法，即首先将氚气氧化为氚水，再用分子筛吸收生成的氚水^[20]，温度对分子筛吸附氚水的影响较小，适合从高温中除去氚水。经过净化处理的空气含氚量效率极高，一般可减少到处理前的1/3000。

4.4 其它防护措施

工作人员应穿戴好工作服，尽量减少皮肤的暴露，在裸露的皮肤处如手、前臂等部位涂凡抹士林等油脂类物品，从而减少皮肤吸收。因为氚气与水中的氢同位素的交换反应速度较快，所以保证工作场所的温度合适是非常必要的，以避免工作人员出汗。此外，在保证工作场所舒适的条件下，可以稍降低工作场所空气中的湿度，对应的空气中氚化水的浓度也可以降低；使用少量氚时，工作人员应穿戴渗透率很低的橡胶手套或者放射塑料新产品制作的手套，棉织品制作的口罩和工作服，注意呼吸道的防护。除正确使用个人防护用具外，严格遵守规章制度也格外关键。

5 氚污染的处理

在操作过程中，不慎发生人体表面和其他物体表面受到污染的现象，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向浓度低的一侧移动称为扩散作用，从而影响人类本身的健康，也会污染周围的环境。

5.1 清污

放射性核素表面污染存在2种形式，非固定性和固定性2种污染状态。非固定性污染状态是一种松散的物理附着状态；固定性污染是渗入或者离子交换的结果。氚内污染早期，与物体表面的结合还是非固定性结合，所以清污较为容易，并且效率高。对于通过体表、伤口沾染或其他途径引起的氚内污染，应尽早清污处理，越早越好，避免放射性物质被吸收结合。1985年某研究所发生氚泄漏事故，造成了大面积的氚水污染^[21]。当时首先采用的是清污法，即先加大房间供暖的热量，利用工作产所通风换气来净化空气，改善空气质量，再使用沾有饱和柠檬酸等清洁剂的脱脂棉球或抹布有次序擦拭被污染的物体表面，最终达到清洁目的。在通风情况下清洁方法简单易行，且有一定效果。清污应遵循有次序原则，避免污染面积扩大、低污染区污染加重。即清污应尽量局限在污染区，严防扩大污染面积；清污由未受污染部位开始并逐渐向污染轻的部位靠近，最后对受污染较重的部位清污，切勿扩大污染范围。

5.2 冲洗

皮肤受到氚沾染后，立即用流动的水冲洗，也可用大量普通肥皂水冲洗，冲洗次数可以适当多一些，多次冲洗，去污效果会增大，但是未必都能获得满意的去污效果，因此，还需要在水冲洗后再用合适的去污剂去污，可选用5%EDTA二钠盐、5%偏磷酸钠溶液、酒精等，之后可以在皮肤上涂以羊毛脂或者其他类似油脂，以保护皮肤防止龟裂。冲洗过程中应遵循的原则是尽可能避免污染面积扩大，为防止皮肤出现不良反应，忌用促进氚吸收的酸性制剂，并且要防止皮肤擦伤出现伤口氚沾染。当伤口污染严重，冲洗之后不能取得满意的效果，应尽快进行响应的医学处理，采用外科清创术。眼、鼻、口腔受到氚沾染后，应用普通纯净水多次冲洗，有条件可以采用大量生理盐水进行冲洗。当皮肤伤口受到污染，一般先在伤口上适当加压，再用生理盐水反复冲洗。场所内材料表面的氚污染一般先用大量水冲洗，或者用肥皂水冲洗，可混合去污粉，若污染严重，可联合稀盐酸或柠檬酸溶液冲洗，冲洗效果不佳，可去除表面或者更换表面材料。

5.3 促排

氚生物转运途径与水相同，体内氚污染后，可以通过大量饮水来阻止氚的吸收，并可以加速体内氚的排泄；为了增加尿氚的排除量，可以使用利尿剂如双氢克脲噻和2%的茶水，从而加速体内氚的排出^[22]。在医学处理过程中，要注意对尿氚的长期监测。

5.4 其他

氚污染物品应分类处理，认真处理去污过程中产生的废物和废液，及时收集，避免交叉污染，非放射性废物和放射性废物分开收集处理。去污结束后，进行表面污染监测，可采用液体闪烁计数仪来监测去污效果。

6 小　结

氚是氢的放射性同位素，因此化学性质类似于氢。职业人员在防护条件不佳情况下通常会接触到一定水平的氚，如氚水、氚气、氚结合物和含氚的粉尘，以及其他一些氚的化学形式，从而暴露于氚的β辐射。氚主要通过内部暴露对人员健康构成威胁，其防护可以从监测、包容、净化等多方面展开。当人员受到氚污染时，应及时清污、冲洗，必要时联合促排药物促进氚的排除。

志谢　特别志谢周湘艳教授在论文写作过程中给予的科学指导！