核能和放射生物學領域跨世紀難題之一“人吸入釷是否致癌”是怎樣破解的
陳興安
中國疾控中心 輻射安全所
不久前, 英國科學家認為,液體-氟化合物釷反應堆被認為是能提供安全清潔和便宜的核能, 因為燃燒一噸的釷,每年可以產生1x109瓦的電，不產生二氧化碳，只產生極少量的廢物。若用煤產生上述量的電，這需要燒掉320萬噸的煤，並產生90萬立方米的有毒的放射性塵埃以及排出8.5萬噸的二氧化碳【1】❔。因此⛹🏻，美國♏️、俄羅斯等國已著手研究釷堆【2】🧔。一旦研究成功✨，就會有眾多工作人員遭遇到吸入釷的危險。因此，吸入釷是否能致癌就成了核能領域和放射生物學領域急需解決的一個難題。美國學者從1935年起率先開展的一項長達50年的研究🙎🏼♂️，由於某些客觀原因，課題半途而廢，最終未能破此難題【3】😖。改革開放使中國學者能直接進入美國阿貢實驗室人類放射生物中心，直接向美國學者學習測量人肺內釷活度的先進技術➡️，回國後協作攻關25年👨🏻🔧。結束了其他單位中國學者從60年代起長達20年的盲目學前蘇聯的錯誤經驗；棄
用了尿釷化學分析方法【4】🐉，終於取得了歷史性突破【5】🧁。現將美中兩國科學家近百年攻關實情介紹如下🏄🏿♂️。
1. 關於美國學者的研究情況
作者近期得悉😋，在美國國立阿貢實驗室環境研究部🌑，目前還保存著體積約0.57立方米的科研資料。這些資料是美國學者從1935年起至1985年期間所開展的一項由美國核管會（Nuclear regulatory commission）資助的名為“工業暴露於釷的健康效應（Health effects of industrial exposure to thorium）”科研項目。從1935年起美國學者完成了在氣體中測量微量釷射氣（半衰期為55秒）的難度極大的裝置和技術【6】,在此基礎上，ANL（阿貢實驗室）的科研人員研製成了世界上第一臺高靈敏度呼出氣中釷射氣子體測量系統以及靈敏度極高的全身計數器，可以測出每一位工人或居民肺內釷活度🤹🏿。利用上述兩種手段👮♀️，發現了呼出氣中釷活度和肺內釷活度的定量關系。對於無法在礦山應用全身計數器的情況下，利用上述定量關系🧯，用呼出氣中釷射氣的測定方法，也能得出工人肺內釷活度🤰🏿。從1976年起，美國ANL人類放射生物中心學者開展了一項為期三年的研究🙍🏻，課題名稱為“原釷作業工人健康狀況和體內放射性研究”🎩。其主要研究目的之一就是要確認工人吸入釷是否可以誘發超額肺癌的發生。但由於隨訪時間太短📞，無法得出結論【7】。到了1992年，當ANL人類放射生物中心已經解體的情況下💆🏼♀️，該中心的原學者Liu.Z等利用原有的某些資料⚁，再次進行隨訪研究，發表了他們的最後一篇學術論文👜，名為“一個釷加工廠工人的死亡率------第二次隨訪”🕵🏻，但仍然沒有對於人吸入釷是否能致癌得出明確結論【8】👲🏼。美國核管會之所以支持這個項目長達50年之久的原因是👉🏿，釷是核燃料。而且😎，全球地殼中釷的儲存量約為鈾的三倍【9】🙊。一旦鈾被人類用盡，釷將成為人類開發核能的最主要的核能源🥹。
2. 關於中國學者的研究情況
改革開放為我國知識分子提供了更多的出國深造的機會🧟♀️。1982年1月至8月⚂，作者在WHO獎學金的資助下👲，以訪問學者身份到了美國ANL人類放射生物中心學習。用了三個月時間，深入學習了該中心研製的高靈敏度呼出氣中釷射氣子體測量系統🪚，在Keane先生的熱情指導下👩🦰，通過實驗和運算，把需要用大型計算機運算的方法改造成適合於當時在礦山條件下可以用計算器運算的手算方法🌎。在買回4400美元先進設備基礎上，回國後研製成了兩套可移動式的測量系統🧖🏻♀️。由於把負高壓由ANL沿用的5.0kV提高到9.0kV，從而使我們測量系統的總效率，在α計數測量時間上，由ANL的30小時降至適合我國礦山條件的200分鐘，總效率卻從ANL系統的50%提高到55%【10】，使最低探測限達到了國際放射防護委員會的要求-----0.22Bq肺內釷（相當於50μg的釷）🪇。從而能測出每一位礦工或居民肺內釷的活度，結束了我國長達20年的盲目學習前蘇聯的錯誤經驗🗝，棄用了尿釷化學分析法👨🏽💼，使我們有可能在白雲鄂博稀土鐵共生礦開展了建立在每一位礦工肺內釷活度基礎上的吸入釷對礦工健康影響的研究。在中華人民共和國衛生部，國際原子能機構（1994～2001）👩🏼💼🤽、國家自然科學基金委員會（1987年）、國家發改委稀土辦🐩、包鋼總公司的資助下，我們同白雲鄂博稀土鐵共生礦職工醫院協作💪🏿，開展了長達25年的研究，項目名稱為“稀土鐵共生礦礦工吸入釷塵對礦工健康影響與防治措施系列研究（1978～2003）”。這個項目是根據該礦職工從60年代起就向衛生部提出🏋️♀️，長期吸入釷塵對礦工究竟有何影響，應當如何預防的強烈要求而確定的。該礦現場空氣中粉塵濃度很高，粉塵中含有0.04%的釷。我們先後深入該礦開展工作16次，每次約2個月。共測量了1158名該礦礦工肺內釷活度的基本數據，首次弄清了該礦礦工肺內釷的汙染情況😇，並在此基礎上與大量的現場礦工體檢資料（10422個周圍血象和肝功能數據😉、1158個肺功能數據、1158張胸大片結果）和流行病學調查結果（1977～2001年）🗑。人年數分別為62712和34672（前者屬接塵礦工，後者為非接塵礦工）𓀈，進行綜合分析和統計處理📊，得出了被檢礦工肺內釷活度與健康效應之間的量效關系。中國醫學科意昂醫學信息研究所2003年11月19日對上述結果的查新報告確認：根據1966年～2003年期間2360萬篇文獻的分析【11】🧑🏼，這個項目共有6項創新性的研究成果。其中最重要的歷史性突破🧚🏽♂️，是用人群資料首先證明長期吸入礦塵（致癌源為ThO2和SiO2），經38.5年可以誘發超額肺癌的發生，同時在國內外證明了長期吸入二氧化釷或釷射氣的短壽命子體均能誘發肺癌的發生【12】🐙🚣♂️，修正了國際癌症研究機構專著78卷（2001年）的有關論斷“尚無充分證據證明人類吸入釷-232有致癌作用（There is inadequate evidence in humans for the carcinogenicity of thorium-232 after inhalation. p478）”【13】。美國原毒理學會主席，美國醫學科意昂院士McClellan博士得此信息後迅速發來Email👩🏼🚒♧，認為這是一項裏程碑式的研究（A landmark study）。2005年3月本項目被評為2004年度國家科技進步二等獎👳🏿♂️，這是本所及其前身衛生部工業衛生實驗所1965年成立以來的第一個國家科技進步二等獎🤰。鐘南山院士在為我國2007年1月出版的我國第一部有關吸入釷健康效應的專著所寫的序言中明確指出👼🏽：“本著作中最有價值的是……修正了世界衛生組織出版的IARC專著78卷的有關論斷”【5】。
早在1935年美國學者就開始研究並為之奮鬥50年以期回答的核能領域和放射醫學領域難題之一“人類吸入釷後是否能致癌”🐂🤎，終於由我們協作組在改革開放後學習美國學者的經驗和有關美國學者的熱情指導下🍑，以及參考五個兄弟單位的專家二十多年的經驗和教訓，又經過25年的艱苦奮鬥，最終攻克了這個在核能🧑🏿🍳、放射生物學領域具有非常重要意義的一個難題🪪。這是中國學者在國際上對內沉積放射性核素生物效應的一大貢獻。
2012年6月20日
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［11］ 傅鐵城🤱🏼：一本裏程碑式的好書 稀土信息 2007年第2期 142頁
［12］ Chen Xing-an and Cheng Yong-e：Lung cancer mortality among the miners in a rare-earth iron mine Radioprotection (France) 2008Vol. 43, NO3; pages 439—448.
［13］ WHO.IARC.monographs Vol.78 Ionizing radiation, part 2: Some internally deposited radionuclides 2001. p.478.
