核能和放射生物学领域跨世纪难题之一“人吸入钍是否致癌”是怎样破解的
陈兴安
中国疾控中心 辐射安全所
不久前, 英国科学家认为,液体-氟化合物钍反应堆被认为是能提供安全清洁和便宜的核能, 因为燃烧一吨的钍,每年可以产生1x109瓦的电，不产生二氧化碳，只产生极少量的废物。若用煤产生上述量的电，这需要烧掉320万吨的煤，并产生90万立方米的有毒的放射性尘埃以及排出8.5万吨的二氧化碳【1】。因此，美国、俄罗斯等国已着手研究钍堆【2】。一旦研究成功，就会有众多工作人员遭遇到吸入钍的危险。因此，吸入钍是否能致癌就成了核能领域和放射生物学领域急需解决的一个难题。美国学者从1935年起率先开展的一项长达50年的研究，由于某些客观原因，课题半途而废，最终未能破此难题【3】。改革开放使中国学者能直接进入美国阿贡实验室人类放射生物中心，直接向美国学者学习测量人肺内钍活度的先进技术，回国后协作攻关25年。结束了其他单位中国学者从60年代起长达20年的盲目学前苏联的错误经验；弃
用了尿钍化学分析方法【4】，终于取得了历史性突破【5】。现将美中两国科学家近百年攻关实情介绍如下。
1. 关于美国学者的研究情况
作者近期得悉，在美国国立阿贡实验室环境研究部，目前还保存着体积约0.57立方米的科研资料。这些资料是美国学者从1935年起至1985年期间所开展的一项由美国核管会（Nuclear regulatory commission）资助的名为“工业暴露于钍的健康效应（Health effects of industrial exposure to thorium）”科研项目。从1935年起美国学者完成了在气体中测量微量钍射气（半衰期为55秒）的难度极大的装置和技术【6】,在此基础上，ANL（阿贡实验室）的科研人员研制成了世界上第一台高灵敏度呼出气中钍射气子体测量系统以及灵敏度极高的全身计数器，可以测出每一位工人或居民肺内钍活度。利用上述两种手段，发现了呼出气中钍活度和肺内钍活度的定量关系。对于无法在矿山应用全身计数器的情况下，利用上述定量关系，用呼出气中钍射气的测定方法，也能得出工人肺内钍活度。从1976年起，美国ANL人类放射生物中心学者开展了一项为期三年的研究，课题名称为“原钍作业工人健康状况和体内放射性研究”。其主要研究目的之一就是要确认工人吸入钍是否可以诱发超额肺癌的发生。但由于随访时间太短，无法得出结论【7】。到了1992年，当ANL人类放射生物中心已经解体的情况下，该中心的原学者Liu.Z等利用原有的某些资料，再次进行随访研究，发表了他们的最后一篇学术论文，名为“一个钍加工厂工人的死亡率------第二次随访”，但仍然没有对于人吸入钍是否能致癌得出明确结论【8】。美国核管会之所以支持这个项目长达50年之久的原因是，钍是核燃料。而且，全球地壳中钍的储存量约为铀的三倍【9】。一旦铀被人类用尽，钍将成为人类开发核能的最主要的核能源。
2. 关于中国学者的研究情况
改革开放为我国知识分子提供了更多的出国深造的机会。1982年1月至8月，作者在WHO奖学金的资助下，以访问学者身份到了美国ANL人类放射生物中心学习。用了三个月时间，深入学习了该中心研制的高灵敏度呼出气中钍射气子体测量系统，在Keane先生的热情指导下，通过实验和运算，把需要用大型计算机运算的方法改造成适合于当时在矿山条件下可以用计算器运算的手算方法。在买回4400美元先进设备基础上，回国后研制成了两套可移动式的测量系统。由于把负高压由ANL沿用的5.0kV提高到9.0kV，从而使我们测量系统的总效率，在α计数测量时间上，由ANL的30小时降至适合我国矿山条件的200分钟，总效率却从ANL系统的50%提高到55%【10】，使最低探测限达到了国际放射防护委员会的要求-----0.22Bq肺内钍（相当于50μg的钍）。从而能测出每一位矿工或居民肺内钍的活度，结束了我国长达20年的盲目学习前苏联的错误经验，弃用了尿钍化学分析法，使我们有可能在白云鄂博稀土铁共生矿开展了建立在每一位矿工肺内钍活度基础上的吸入钍对矿工健康影响的研究。在中华人民共和国卫生部，国际原子能机构（1994～2001）、国家自然科学基金委员会（1987年）、国家发改委稀土办、包钢总公司的资助下，我们同白云鄂博稀土铁共生矿职工医院协作，开展了长达25年的研究，项目名称为“稀土铁共生矿矿工吸入钍尘对矿工健康影响与防治措施系列研究（1978～2003）”。这个项目是根据该矿职工从60年代起就向卫生部提出，长期吸入钍尘对矿工究竟有何影响，应当如何预防的强烈要求而确定的。该矿现场空气中粉尘浓度很高，粉尘中含有0.04%的钍。我们先后深入该矿开展工作16次，每次约2个月。共测量了1158名该矿矿工肺内钍活度的基本数据，首次弄清了该矿矿工肺内钍的污染情况，并在此基础上与大量的现场矿工体检资料（10422个周围血象和肝功能数据、1158个肺功能数据、1158张胸大片结果）和流行病学调查结果（1977～2001年）。人年数分别为62712和34672（前者属接尘矿工，后者为非接尘矿工），进行综合分析和统计处理，得出了被检矿工肺内钍活度与健康效应之间的量效关系。中国医学科学院医学信息研究所2003年11月19日对上述结果的查新报告确认：根据1966年～2003年期间2360万篇文献的分析【11】，这个项目共有6项创新性的研究成果。其中最重要的历史性突破，是用人群资料首先证明长期吸入矿尘（致癌源为ThO2和SiO2），经38.5年可以诱发超额肺癌的发生，同时在国内外证明了长期吸入二氧化钍或钍射气的短寿命子体均能诱发肺癌的发生【12】，修正了国际癌症研究机构专著78卷（2001年）的有关论断“尚无充分证据证明人类吸入钍-232有致癌作用（There is inadequate evidence in humans for the carcinogenicity of thorium-232 after inhalation. p478）”【13】。美国原毒理学会主席，美国医学科学院院士McClellan博士得此信息后迅速发来Email，认为这是一项里程碑式的研究（A landmark study）。2005年3月本项目被评为2004年度国家科技进步二等奖，这是本所及其前身卫生部工业卫生实验所1965年成立以来的第一个国家科技进步二等奖。钟南山院士在为我国2007年1月出版的我国第一部有关吸入钍健康效应的专著所写的序言中明确指出：“本著作中最有价值的是……修正了世界卫生组织出版的IARC专著78卷的有关论断”【5】。
早在1935年美国学者就开始研究并为之奋斗50年以期回答的核能领域和放射医学领域难题之一“人类吸入钍后是否能致癌”，终于由我们协作组在改革开放后学习美国学者的经验和有关美国学者的热情指导下，以及参考五个兄弟单位的专家二十多年的经验和教训，又经过25年的艰苦奋斗，最终攻克了这个在核能、放射生物学领域具有非常重要意义的一个难题。这是中国学者在国际上对内沉积放射性核素生物效应的一大贡献。
2012年6月20日
参考文献：
［1］ Colin megson: Physics World. Vol.23, No.11, November 2010 p.21
［2］ 陈兴安。美国公司致力于钍能源的开发。稀土信息 2008年12月 第9页
［3］ Hui T.E. Book Reviews. Health physics: December 2007. pp707-708.
［4］ 陈兴安:呼吸道吸入二氧化钍粉尘的生物效应及其肺内沾染量的估算.核防护1978年第二期PP60-66.
［5］ 陈兴安著。 吸入钍尘对矿工健康的影响与防治措施系列研究 304永利登录入口医学出版社 2007年1月 第3-4版
［6］ Evans R.D. Apparatus for the determination of minute quantities of radium, radon and thoron in solids, liquids, and gases. Rev. Sci Instrum. 1935.6.99.
［7］ Stehney A. F., Polednak A.P., Rundo J., et al . Health Status and body radioactivity of thorium workers. Argonne National Laboratory Report NUREG/CR-1420, 1980.
［8］ Liu Z., Lee T S, Kotek T. Mortality among workers in a thorium-processing plant-A second follow-us Scand. J Work Environ. Health. 1992. 18. 162-168.
［9］ Merril Eisenbud Environmental radioactivity. 1973. P214.
［10］ Chen Xing-an, Cheng Yong-e. A Series of Studies on the Health Effects and its Protection Measures of the Miners Inhaled Thorium Dusts. Peking University Medical Press. Beijing 2008. 1. pp11-23.
［11］ 傅铁城：一本里程碑式的好书 稀土信息 2007年第2期 142页
［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.
