【碳呼吸试验】碳14的安全性

百叶右面

　　
　　
　　碳14在自然界天然存在
　　
　　自然界中，大量宇宙射线撞击空气中的氮原子，其中的极少量氮14原子变成碳14，碳14原子经过衰变又转变为氮14，同时释放出β射线。如此循环往复，保持碳14的浓度恒定不变。
　　
　　碳14的产生：
　　
　　147N+10n（中子）=146C+11H
　　
　　碳14的消失：
　　
　　146C=147N+0-1e(电子，β射线)
　　
　　碳14 衰变释放的β 射线能量范围在0～157keV（能量单位，千电子伏特）之间，平均能量为50keV，峰值在80keV。此β 射线能量较低，穿透力弱，在空气中的最大射程大约22cm 左右，用一张纸覆盖就可以完全屏蔽。
　　
　　海得威的碳14 尿素被封装在胶囊内，胶囊壳外没有任何碳14 释放的β射线，在接收、储存、使用过程中不会对医生和患者产生外辐射。
　　
　　天然碳元素有碳12、碳13、碳14 三种形式，其中碳12 和碳13 为稳定同位素，碳14 为放射性同位素，会衰变变成氮14。没有人为干预时，三种碳同位素总是相伴相随，无法区别，而且丰度固定。
　　
　　碳是组成有机生物体必不可少的元素，所有有机生物体包括人体均含有一定量的碳14。有机生物体通过从自然界摄入含碳物质，经过新陈代谢，再向自然界排出含碳物质。通过这个碳的摄入、代谢和排出过程，有机生物体保持碳14 的丰度和自然界中的碳14 丰度一致。一旦有机生物体死亡，由于不能继续从自然环境摄入含碳物质，而其自身含有的碳14 开始衰变。随着时间推移，死亡有机生物体中碳14 的丰度就会越来越低。
　　
　　碳14 在人体中天然存在，考古学中对古尸进行碳14 测定来推算其死亡时间就是基于这个事实。我们知道天然碳14 的丰度，也知道碳14 的半衰期，在测得古尸样本的碳14 丰度后就可以通过数学公式推算出古尸的死亡时间。举一个简化的例子：如果实际测得的某古尸样本的碳14 丰度正好比天然丰度减少了一半，就表示这个古尸的死亡时间距今大约为5730 年。
　　
　　碳14 来源有两个：自然宇生和人类活动产生，人类活动主要是指核爆炸和核动力生产。
　　
　　碳14 的天然年产量为1015Bq，天然平衡总量为8.27х1018Bq，人类活动产生的碳14 量相对很小，大约为平衡总量的0.002%。
　　
　　呼气试验使用的碳14 活度为每次0.75μCi（27.75х1010Bq），按每年1000 万次呼气试验计算，碳14 总排放量为人类核活动的0.15%，占天然平衡总量的比例更小。实际上，呼气试验使用的碳14 是核反应堆运行的副产物，只要反应堆运行就会产生碳14，不做呼气试验，这些碳14 也会以其它形式向环境排放，因此，碳14 呼气试验不会对环境产生额外负担。
　　
　　碳14 的物理半衰期大约5730 年，但碳14 尿素的生物半衰期很短，仅为6 小时。摄入的碳14尿素以原形或代谢产生的碳14 二氧化碳形式排出，48 小时可基本排完，不会对人体造成长期影响。
　　
　　美国核条例委员会于1997 年12 月2 日批准尿素碳14 药盒的使用可豁免放射性管理，明确指出：任何一个内科医生可以在其办公室内为病人进行尿素碳14 呼气试验检查。
　　
　　中国国家环境保护总局2002 年5 月20 日批文指出：“含有0.75 微居的C-14 尿素胶囊用于幽门螺杆菌感染体内诊断，对环境、患者和医生，其辐射影响都是非常微小的，从辐射防护的角度判断都是安全的；在诊断过程产生的废物可作为普通废物处理。因此，含有0.75 微居的C-14 尿素胶囊用于幽门螺杆菌感染体内诊断，无须采取任何辐射防护措施。”
　　
　　国家环保总局放射性豁免管理批文明确指出，C-14 尿素胶囊用于幽门螺杆菌感染体内诊断时产生的废物可作为普通废物处理。
　　
　　天然辐射是一种普遍现象，碳14 在自然界广泛存在，在我们周围的空气、土壤、水体、动植物、人体本身之中，都含有天然碳14，且基本保持不变。
　　
　　碳14 尿素在体内停留时间很短。尿素是人体新陈代谢的最终产物，不会在体内蓄积，其生物半衰期为6 小时左右，摄入的尿素可以在2天内从膀胱基本排出体外。如果尿素被分解，则以二氧化碳的形式从呼吸道呼出，排出速度更快。碳14 的物理半衰期虽然很长，但排出体外后就不会对受检者产生任何影响了。
　　
　　通过科学的模型计算，一次尿素碳14 呼气试验的平均有效剂量当量为1.59μSv。国家标准规定的公众年剂量当量限值为1mSv，因此每人每年接受629 次碳14 呼气试验也不会超标。偶然进行的一次试验甚至加上根除治疗后进行的一两次试验对受检者来说都是安全的。
　　
　　碳14 尿素呼气试验使用的碳14 剂量极小，做一次检查的照射剂量不及一天的自然本底照射剂量或相当于坐1 小时的飞机旅行受到的天然宇宙射线辐射，比常见的胸透、CT 等检查小得多，其辐射损害可忽略不计。
　　
　　尿素碳14 胶囊没有任何外辐射。碳14 衰变时产生的β射线能量很低（俗称软β射线），穿透力很弱，一张纸就可以屏蔽，因此封装在胶囊中的碳14 不会产生任何外辐射。
　　
　　按苛刻模拟条件计算，呼气试验操作人员碳14的最大吸入量低于国家规定安全限值的万份之五，而且一过性的碳14 二氧化碳不会被人体吸收。
　　
　　碳14 在人体内的含量有自然平衡机制，基本保持稳定。
　　
　　按苛刻模拟条件计算，呼气试验产生的气态、液态、固态放射性废物浓度均远远低于国家规定的直接排放标准。
　　
　　呼气试验使用的碳14 不会对对环境造成额外负担。由于碳14 尿素是利用反应堆运行产生的副产物制备而来，因此呼气试验不会额外产生碳14，不会对环境造成额外负担。