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        日本核污染水排海!如何檢測鑒定輻照?EPR 技術在輻 照領域應用廣泛

        更新時間:2023-08-29      點擊次數:2090

        8 24 日,日本無視國際社會的強烈質疑和反對,單方面強行啟動福島核污染水排海,引發了全社會對可能到來的放射性污染物的擔憂。據了解,核污水中含有多種放射性元素,如氚、鍶、鈷和碘等,由于生物富集效應,這些放射性污染物最終可能會隨著各類海產品進入人們的口中。

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        EPR 技術與輻照檢測
        在日常生活中,可控、低劑量的輻照具有廣泛應用,例如食品輻照、中藥輻照、醫療器械輻照。那么,我們該如何判斷食品或藥品是否被放射性物質輻照?被輻射的劑量有多大?
        在國標中,電子順磁共振波譜儀就是重要的檢測方法之一。電子順磁共振波譜(Electron Paramagnetic Resonance,EPR),亦稱電子自旋共振” (ESR),長期以來被用作研究輻射效應的定量工具,相關標準有 ISO/ASTM 51607,GB/T 16639-2008 等。

        EPR 譜儀的工作原理是測量可變磁場中特定共振頻率下未配對電子的能級躍遷。電離輻射可在許多形式的物質中產生自由基,比如丙氨酸 CH3CH(NH2)COOH 會形成自由基,這些自由基可以被 EPR 光譜儀定量地檢測出來。


        EPR 技術與核應急醫療
        核技術作為一種高科技技術,已應用到工業、醫學、軍事等領域,但是人類利用核能技術的同時也增加了核事故、輻射事故等潛在威脅。2011 3 11 日的福島核事故與昨日日本福島排放核污水事件,再一次使人們清醒地認識到,在核事故發生后,快速有效的劑量重建可以對人群的受照水平進行篩查,從而進行合理有效的醫學應急處理。

        核事故產生的電離輻射除了使受照者的骨髓、胃腸系統損傷外,還會誘導身體的鈣化組織、角質層產生自由基,而且在這些組織中的自由基遠比在其它生物組織中的自由基壽命長,如在常溫下,電離輻射產生的 CO2-自由基在牙齒化石中能存活 10 7年?;诖?,電子順磁共振技術可檢測電離輻射誘導產生的自由基,作為一種成熟的輻射劑量測定技術,可在較短時間內(≤10 min)得到吸收完成生物樣品的劑量測量與重建。

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        現有研究表明 EPR 在牙齒、指甲和頭發等生物樣品的輻射劑量重建中應用廣泛,此外在其它物品的附屬物上的劑量重建也有一定應用。例如 EPR 技術可以對口腔內未處理過的牙齒樣本進行測量,這使在體輻射劑量評估成為可能。其優勢在于可以適用于急性輻射損傷人員的快速劑量估算,并可以適用于潛在顯著照射≥2. 0 Gy )。目前,EPR在不同樣品的輻射劑量重建中的準確性仍需進一步研究。

        EPR 技術與食品輻照

        食品輻照是利用電離輻照(60Co 137Cs 放射源產生的γ射線、電子加速器產生的電子束或 5 MeV 以下的 X 射線)對食品或其他農副產品進行加工處理。由于射線具有穿透力強的特點,可以在不破壞農產品原包裝的情況下直接進行輻照加工處理,從而達到殺蟲滅菌、防止霉變、延緩成熟和抑制發芽的目的。

        《輻照食品通用標準》中規定輻照處理的安全劑量在 10 kGy 以下,這也是各國長期以來在進行食品輻照處理中所遵循的安全劑量。高于 10 kGy 的劑量可以完全殺菌,產品需要再進行氣密性處理防止再次污染,并在常溫下存儲。歐洲聯盟(歐盟)指令明確規定,輻照食品以及含有輻照成分的食品(無論其百分比如何)都必須貼上輻照標簽。

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        為了更好地加強輻照食品的規范管理,選擇一種合適的輻照食品的檢測方法顯得尤為重要。食品在電離輻射作用下會使得內部化合物的共價鍵發生均裂而產生大量自由基,輻照食品的物理檢測方法主要檢測在輻照食品產生的自由基或者被固體物質俘獲的電子,在不產生自由基和激發電子的前提下估計輻照吸收的劑量?;诖?,電子順磁共振技術就是強有力的檢測手段。EPR 技術能依靠檢測輻照產生的長壽命自由基來對輻照食品進行鑒定,是被歐盟認可的檢測輻照食品的有效方法,并有根據各種輻照食品制定的相關標準。

        輻照食品相關國家標準或地方標準如下:

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        根據《食品安全國家標準 輻照食品鑒定 電子自旋共振波譜法》,針對于含骨類動物食品,當 g1=2.002±0.001,g2=1.998±0.001 時,可判定樣品經過輻照處理(g1g2 分別指示 EPR 圖譜上出現的不對稱信號)。當 g=2.005±0.001 ,無法判定樣品是否經過輻照處理。

        下圖所示為國家標準 GB 31642-2016 中的某豬排在輻照前后的 EPR 波譜對比圖。

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        EPR 技術與中藥輻照
        中藥輻照加工是核技術應用的重要領域,與食品輻照加工類似,均利用電離輻射射線與物質作用產生的物理效應、化學效應和生物效應達到殺蟲滅菌、防止霉變、保持營養品質及延長貨架期等目的。自從輻照滅菌法被納入國家藥典,輻照滅菌法就快速成為了我國中藥原藥材、飲片、輔料、中成藥制劑生產企業的青睞對象。

        目前,針對輻照后的中藥及其制劑進行檢測的規范方法僅有國家食品藥品監督管理總局2015 年公布的《中藥輻照滅菌技術指導原則》,其中使用的檢測技術是參考輻照食品的光釋光法和熱釋光檢測方法。而 EPR 技術是檢測輻照后產生的長壽命自由基的有效方法,并且操作簡單、檢測迅速、具有較高重現性,值得在中藥輻照檢測領域做檢測技術的補充推廣。下圖所示為某中草藥在輻照前后的 EPR 波譜對比圖。

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        EPR 技術與輻照劑量鑒定
        EPR 技術可檢測丙氨酸劑量計(輻照劑量標準品)中的丙氨酸自由基,從而有效鑒定其所受輻照劑量。如:輻照廠商可使用丙氨酸劑量計對輻照劑量進行質控鑒定;醫院放射科或輻照站工作人員可長期隨身配置丙氨酸劑量計,使用 EPR 檢測長期所受輻照劑量,研究該行業職業病與輻照關系,為職業病防治奠定基礎。

        根據國家標準《使用丙氨酸-EPR 劑量測量系統的標準方法》(GB/T 16639-2008),丙氨酸-EPR 劑量測量系統提供了一種可靠的吸收劑量測量方法,依賴于丙氨酸晶體受電離輻射照射后產生的特有的穩定自由基。用 EPR 波譜法測量自由基的濃度是一種非破壞性的分析方法。丙氨酸劑量計能反復測讀,可用于劑量檔案保存。

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        丙氨酸 EPR 劑量測量系統可作為參考標準和傳遞標準。也可作為輻射應用中(包括:醫療保健產品和藥品的滅菌消毒、食品輻照、聚合物改性、醫學治療和材料的輻射損傷研究等方面)的工作劑量測量系統。


        國儀量子電子順磁共振波譜儀

        國儀量子目前已推出具有核心自主知識產權,商用化的 X 波段電子順磁共振波譜儀全系列產品X 波段脈沖式電子順磁共振波譜儀 EPR100、X 波段連續波電子順磁共振波譜儀 EPR200-Plus、臺式電子順磁共振波譜儀EPR200M;并向前沿*端技術的高頻譜儀進軍,研發出了 W 波段脈沖式電子順磁共振波譜儀 EPR-W900。在化學、環境、材

        料物理、生物醫療、食品、工業領域有著重要而廣泛的應用。


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        人類只有一個地球,我們共享汪洋大海!EPR 技術為科學家提供了研究輻射效應的手段,但可持續發展的未來,需要全人類共同守護!
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