植物中有机氚的定义、形成、测量及其模型研究,无机化学论文

　　氚是核设施放射性核素剂量评价的主要放射性核素之一。由于它是氢的同位素，具有与氢相似的化学和物理特性，随着氢的循环在不同环境介质中迁移转化，因此在核环境评价中，氚作为单独的核素进行处理。从核设施释放出来氚的主要形式有：氚化水（ＨＴＯ）和氚化氢（ＨＴ），释放到大气中的ＨＴＯ和ＨＴ（经土壤微生物的作用可转化成ＨＴＯ）最后被植物吸收，形成组织自由水氚（ＴＦＷＴ）；进入植物体内的ＨＴＯ在光合作用下转化合成到植物的有机物中形成有机氚（ＯＢＴ）［１－３］。与ＨＴＯ相比，ＯＢＴ在植物中有更长的滞留时间，剂量转换因子也是ＨＴＯ的２倍多［２，４－５］。对于人类，一旦食入被氚污染的食物，ＯＢＴ将可能是所受辐射剂量的主要贡献因素［３，６－７］。同时ＯＢＴ的含量可用于氚释放后的溯源研究、生物调查、大气污染评价和核电站附近居民的剂量评价［８］，因此，国际上关于植物中ＯＢＴ的研究越来越受到关注［９－１０］。本文就目前植物中ＯＢＴ的定义、形成、测量及其模型的研究进展进行分析，以期为植物中ＯＢＴ的国内研究提供参考。

　　１植物中有机氚的定义和分类

通过交换和吸收进入植物叶片中的ＨＴＯ在植物水分代谢作用下，转化为ＴＦＷＴ，在新陈代谢特别是光合作用下，叶片中组织ＴＦＷＴ中的氚与有机分子结合形成ＯＢＴ［１－３，１１］。通常所指的ＯＢＴ为与生物有机体有机分子结合的所有氚原子的总和，根据氚与有机分子间化学键的稳定与否，ＯＢＴ又可分为两部分：交换性有机氚（Ｅ－ＯＢＴ）和非交换性有机氚（ＮＥ－ＯＢＴ）［１，３－４］。植物中氚的化学形态、交换性和非交换性ＯＢＴ的形成差异示于图１。

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　　１．１交换性有机氚

在植物的有机物中，交换性ＯＢＴ的氚原子与硫（Ｓ）、氮（Ｎ）或氧（Ｏ）原子相联，很容易与有机物周围水分子中的氢原子发生同位素交换［１，３］。虽然交换性ＯＢＴ是植物中干物质的一部分，但它的行为与环境中的ＨＴＯ和植物中的ＴＦＷＴ相同，交换性ＯＢＴ的浓度与采样时ＨＴＯ的浓度有关，而且与周围环境空气中的水分交换速度较快，研究表明，植物中交换性ＯＢＴ的浓度变化很大，难以预测［４，１２］。在植物中，交换性有机氚与植物中组织水、无氚水和周围环境的水分通过同位素交换达到同位素平衡，因其在植物中的迁移转化行为及生物半排期与ＴＦＷＴ相同，所以对人的剂量贡献也与ＴＦＷＴ相同［１，１３］。交换性有机氚的Ｔ－Ｈ交换反应出现在有化学基团的有机分子中，如ＮＨ、—ＯＨ、—ＳＨ和—Ｃ—ＣＨ２—等，前３个氢键很容易通过解离交换和α酮键转换成α－烯醇键使氢脱离，由于大部分有机化合物包含一些交换性氢原子，ＨＴＯ可在很短时间内与这些氢原子进行交换，替换这些氢原子［３］。

　　１．２非交换性有机氚

非交换性ＯＢＴ和交换性ＯＢＴ有时很难区分。关于非交换性ＯＢＴ的定义已成为近几年来国际上争论的主题［１］。ＩＡＥＡ的国际合作项目辐射安全环境模型（ＥＭＲＡＳ）程序中的氚和１４Ｃ工作组对非交换性ＯＢＴ的性质进行了详细研究［９］，将非交换性ＯＢＴ定义为“用无氚水反复冲洗后的生物干物质燃烧后所得水中的氚”，它代表的是Ｃ—Ｔ键形成的含氚物质和“隐藏氚”，这两种氚是活的有机体通过自然环境或生物过程由ＨＴＯ（或ＨＴ转化成ＨＴＯ）形成的，该定义中，“隐藏氚”是指干物质大生物分子中处于交换位置的氚，但不能用无氚水反复冲洗去掉，因此非交换性ＯＢＴ浓度测量时也包括“隐藏氚”在内，它与生物化学中的“隐藏氢”类似。

　　非交换性有机氚主要是通过酶的催化反应由氚原子和碳原子形成的Ｃ—Ｔ键，除非有强酸、强碱存在，或在催化作用下，一般情况Ｃ—Ｔ键很稳定。由于Ｃ—Ｔ键较稳定，牢固地与有机物结合在一起，它代表着植物生长期间周围环境中氚结合进有机物的综合水平，通常只有在有机化合物腐烂分解时才能释放出来［２，１３］。

　　因Ｃ—Ｈ（Ｃ—Ｔ）键较稳定，非交换性有机氚排出速度与液态氚或交换性ＯＢＴ相比较慢，因此可长时间停留在有机体内［１－２，１４］。

　　由于交换性有机氚的行为与ＨＴＯ相似，为精确评价ＯＢＴ的剂量影响，在剂量评价中应扣除用无氚水反复冲洗掉的那部分交换性有机氚［４］。关于植物中交换性有机氚与非交换性有机氚的比率，目前研究较少，仅对卷心菜、莴苣、土豆、胡萝卜和甜菜进行过一些研究，结果表明，交换性ＯＢＴ所占的比例大于２０％，不同植物间该比例的差异较大，在用无氚污染水灌溉时交换性ＯＢＴ所占的比例为２０％～３６％，在用氚污染的水灌溉时ＯＢＴ所占的比例为３０％～５７％［４］。

　　因此，今后对于不同植物中交换性ＯＢＴ的含量还应开展大量的试验研究，为精确评价ＯＢＴ的食入剂量提供理论依据。

　　２植物中ＯＢＴ的形成过程

核设施释放出的氚主要化学形态为ＨＴＯ和ＨＴ，ＨＴＯ通过土壤（通过干湿沉降进入土壤）或植物的气孔进入植物体内，ＨＴ则经过扩散到达土壤并很快在土壤表层微生物的作用下氧化成ＨＴＯ，通过根部进入植物［１－２］。土壤中的ＨＴＯ还可通过蒸发作用进入大气或通过水平和垂直扩散在土壤中迁移，土壤表层的液态ＨＴＯ被植物通过根部吸收后一部分通过蒸腾作用进入大气，一部分留在植物中形成了ＴＦＷＴ，还有一部分在叶子中通过同化作用形成ＯＢＴ［１，３］。核设施气态ＨＴＯ和ＨＴ释放后在环境中的迁移转化示于图２［２］。

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　　２．１植物中ＯＢＴ的形成

许多研究证明，光合作用在ＯＢＴ的同化形成过程中起主要作用［１，３］（图３）。光合作用过程涉及许多生化反应，一些反应需要光能存在，称为光化学反应，不需要光化学反应的称为暗反应。在白天，水和ＨＴＯ进行光解，产生４个Ｈ＋（Ｔ＋），使氧化型辅酶Ⅱ（ＮＡＤＰ＋）还原，形成还原型辅酶Ⅱ（ＮＡＤＰＨ）和Ｈ＋（Ｔ＋），同时启动了光合磷酸化，形成三磷酸腺苷（ＡＴＰ），这些化合物被用于卡尔文循环的暗反应中。进入叶绿体的ＣＯ２与Ｈ２Ｏ（ＨＴＯ）发生水解反应，产生磷酸甘油酸（ＰＧＡ），这是Ｈ或Ｔ转化进入有机分子最主要的一步，磷酸甘油酸被ＮＡＤＰＨ＋和Ｈ＋（Ｔ＋）还原，此过程需要消耗ＡＴＰ，生成的产物是３－磷酸丙糖，３－磷酸丙糖可将叶绿体运出，在细胞质中合成蔗糖和其他有机化合物，Ｈ＋（Ｔ＋）也能与植物体内的其他元素形成不同的化学键，例如：—Ｃ—Ｈ（—Ｃ—Ｔ）、—Ｓ—Ｈ（—Ｓ—Ｔ）、—Ｎ—Ｈ（—Ｎ—Ｔ）、—Ｐ—Ｈ（—Ｐ—Ｔ）等［１，３］。无论光的强度如何，其他的一些生物化学途径如氧化呼吸或三羧酸循环过程也能产生ＯＢＴ［１，９］。另一方面，在植物新陈代谢不同阶段会发生大量的加氢反应和脱氢反应，这些反应使氢原子（氚原子）从一种化合物分子形态转化成另一种化合物分子形态，这些过程中ＯＢＴ的生成量远小于光反应过程中生成的量，但这些过程也是有一定意义的［１，３］。

　　晚上由于植物叶子的气孔处于关闭状态，植物的新陈代谢机制和生理过程不同于白天，因此晚上植物中ＯＢＴ的形成与白天有所不同。早在１９５９年就有学者利用小球藻研究过ＯＢＴ在无光条件下的形成情况，结果显示，结合进不可交换位置的氚是有光条件下的１／３［１１］。近年来有研究［１，１１，１５］表明，植物中的ＯＢＴ在晚上的形成速率为白天的１／５～１／３，虽然对于晚上气态ＨＴＯ释放后植物中有机氚的形成进行过一些试验研究［１５］，但目前ＯＢＴ在晚上的形成机制尚不清楚，可能与外部环境的影响有关，例如空气中较高的ＨＴＯ浓度、植物叶片气孔开闭的程度等，因此ＯＢＴ在晚上的形成机制还需通过大量的试验来深入研究。

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　　气态ＨＴ也可通过光合作用外的其他途径产生有机物质［１］，但ＨＴ通过沉积转化成ＯＢＴ的沉积速率非常低，一些研究发现在莴苣、马铃薯、卷心菜、玉米和草中的沉积速率为０．１×１０－１１～４．６×１０－１１ｍｓ－１［１，３］，所以在氚的剂量评价中ＨＴ通过沉积途径合成的ＯＢＴ可忽略。ＨＴ对植物造成污染的常规途径是ＨＴ在植物叶片中和土壤中被氧化成ＨＴＯ然后进入植物体［１］。

　　植物中ＯＢＴ的形成速率和植物的生长发育阶段与周围环境情况有关，ＯＢＴ的浓度则主要与环境因子和植物参数［１，３，１６］等有关，研究［１，３，１１，１５］表明影响植物中ＯＢＴ形成的因素主要有：植物的品种和器官、生物分子、生长发育阶段、光和ＣＯ２浓度等。

　　２．２植物中ＯＢＴ的转运过程

　　叶子在光反应中积累的有机氚一部分作为淀粉储存在叶绿体中，一部分在晚上输送给细胞质液转化为蔗糖［３］。氚光合同化产物（蔗糖）根据植物本身生长、能量储存、形成果实等需求从叶片输送给整个植物体。蔗糖又可分解为葡萄糖和果糖，葡萄糖和果糖可直接用于产生能量和作为化合物的结构。氚结合进有机分子形成ＯＢＴ的合成和转移速率主要与气态氚释放时植物所处的生长发育阶段［１，３］有关。植物可食用部分中ＯＢＴ的浓度和ＯＢＴ的转移速率随生长发育阶段变化而变化，例如在营养生长阶段，ＯＢＴ转移给果实或籽粒中的量较少，而在生殖生长阶段则较多［３］。

　　为定量描述ＯＢＴ的转运，一些研究者用转运指数（ＴＬＩ）来衡量［１，１１］，其定义为：成熟收获时籽粒燃烧水中ＯＢＴ的浓度占ＨＴＯ释放结束后植物叶片中ＴＦＷＴ浓度的百分比。试验证明ＴＬＩ随气态氚释放时植物的生长发育阶段而变化：

　　ＨＴＯ释放时植物处于幼嫩时期，ＴＬＩ的范围为０．０６％～０．２％；ＨＴＯ释放时植物生长处于果实线性生长阶段，则ＴＬＩ的范围为０．４％～０．９％；ＨＴＯ释放时植物处于开始成熟时期，ＴＬＩ的范围为０．０４～０．２％［１，１１］。

　　２．３植物

　　ＯＢＴ中氚的份额虽然植物中的ＨＴＯ和周围环境中的ＨＴＯ很快就能达到平衡，但氚结合进入有机物的速率较慢，植物中ＯＢＴ和ＯＢＨ的比值从氚释放开始时逐渐升高，但即使在气态氚长期稳定暴露情况下，植物有机物质中ＯＢＴ的浓度通常与ＴＦＷＴ的浓度也达不到平衡［３］。植物中ＯＢＴ的转化较慢，特别是在储藏器官中［３，１１］，在氚的短时暴露下，吸收同化ＯＢＴ的总量在植物的整个生育期中减少的速率较慢，相反，比活度下降的较明显，因为产生了新的有机物质使植物中的ＯＢＴ得到稀释。

　　由于氢（Ｈ）和氚（Ｔ）原子质量不同，在ＯＢＴ的合成和分解代谢过程中存在明显的同位素效应［３］。氚（Ｔ）的化学反应速率较氢（Ｈ）的慢，因此与氢相比，结合进有机分子中的氚相应要少；但另一方面，Ｃ—Ｔ键的分解断裂较Ｃ—Ｈ键的慢得多。有研究［１－３］显示，在ＯＢＴ的形成过程中存在明显的同位素甄别效应，不同植物同位素甄别效应因子不同，如草为０．５２，莴苣为０．６８，萝卜为０．４６，番茄为０．７２。

　　比活度率（ＳＡＲ）指在植物已给定的库室中ＯＢＴ与ＨＴＯ比活度的比，用于衡量生物系统将氚浓缩进有机物中的能力，该比率可用植物中干物质完全燃烧产生的水（水当量）中ＯＢＴ的浓度与植物水中氚浓度的比值来表示［１］。通常用ＯＢＴ与ＨＴＯ和ＯＢＴ与ＴＦＷＴ的含量比（ＯＢＴ／ＨＴＯ和ＯＢＴ／ＴＦＷＴ）来表示合成进入有机物中氚的量，多种植物的ＯＢＴ／ＨＴＯ和ＯＢＴ／ＴＦＷＴ列于表１。从表１可看出，不同的植物，其ＯＢＴ／ＨＴＯ和ＯＢＴ／ＴＦＷＴ也不同，这是由于ＯＢＴ的形成受许多因素的影响［１，３］。

　　从同一地方的不同种类、同一种类的不同样品或同一样品的不同部分研究得到的ＯＢＴ浓度不同，植物中ＯＢＴ／ＨＴＯ差异较大，在稳定状态时，大部分情况下该值小于１，主要是在植物生长过程或采样期间植物有机物中的氚和大气中的氚很难达到平衡状态，也可能是在有机物形成过程中光合作用的动态同位素效应导致的结果，但另一方面由于热力学同位素效应，氚在生物大分子内部累积，使一些研究者测量到的ＯＢＴ／ＨＴＯ大于１［３，９］，因ＴＦＷＴ的浓度与空气水分中的ＨＴＯ浓度永远不可能达到平衡，所以ＯＢＴ／ＴＦＷＴ常大于ＯＢＴ／ＨＴＯ。

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　　植物的品种和器官独特的生物学机制也是导致ＯＢＴ／ＴＦＷＴ和ＯＢＴ／ＨＴＯ不同的原因。果实和块茎储存有机同化物（ＯＢＴ），而叶片和根不能储存相应的有机同化物，因此在一些器官中（如果实）可观察到氚的比活度率大于１（表１），但这并不代表氚在相应器官中有富集效应，而是由于叶片中的ＯＢＴ向器官转移的结果。

　　３植物中有机氚的测量方法

　　由于植物体内非交换性ＯＢＴ具有较长的滞留时间，它的剂量因子是ＨＴＯ的两倍多［５］，虽然交换性ＯＢＴ是植物干物质中的一部分，但由于它的行为与环境和植物中的ＴＦＷＴ相似，如果在氚的测量和剂量评价中将交换性ＯＢＴ也作为非交换性ＯＢＴ处理，则计算所得ＯＢＴ的结果明显偏保守，为精确分析植物中ＯＢＴ的浓度和评价ＯＢＴ造成的食入剂量，在分析测定ＯＢＴ时必须扣除交换性ＯＢＴ［４，８，１１，１４，１７］，具体的ＯＢＴ测量步骤示于图４［４］。

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　　３．１交换性ＯＢＴ的测定

　　因交换性ＯＢＴ中处于交换位置的Ｔ原子不稳定，可用同位素交换的方法通过与无氚水中的Ｈ原子发生交换反应将交换性ＯＢＴ移去，通常的方法是将通过冻干法去除ＴＦＷＴ的干样品在足够量的无氚水中浸泡１～３ｄ，浸泡的时间视样品量的大小而定，也可在加热系统中用无氚水蒸气与干燥的样品进行同位素交换去除交换性ＯＢＴ，再用冻干法将含有干物质的浸泡液中的水分离出来，测定其中氚的浓度即为交换性ＯＢＴ的浓度［１，３－４，８，１２，１４，１７］。

　　３．２非交换性ＯＢＴ的测定

　　非交换性ＯＢＴ的提取主要通过将样品放在氧化燃烧装置中进行燃烧打破Ｃ—Ｔ键和Ｃ—Ｈ键，一般情况下，植物样品中ＯＢＴ的氧化燃烧装置通常由加热控制装置、加热部分、石英管、石英舟、催化剂、燃烧气体捕获系统和尾气收集装置组成［１２，１７－１８］，如图５所示。通常是将脱水的干样品在燃烧装置中通入纯的氧气和氦气（或氮气）混合气流的情况下燃烧，将燃烧产生的水通过冷凝方法捕获在冷阱中，然后利用蒸馏装置将燃烧所得水进行蒸馏净化去除其中的杂质，通过测定燃烧获得的水中氚的浓度即得非交换性ＯＢＴ的浓度，有时也使用氧弹燃烧法对植物样品进行燃烧，获取燃烧水［４，１２，１７－１８］。

　　由于氚具有很强的流动性，在对样品中的氚进行提取时应特别注意避免样品间以及样品和周围环境之间的交叉污染。目前对含氚样品的采集、分离和测量还没有统一的标准，一些对环境样品中氚测量的比对研究表明，测量结果的差异主要是所用方法不同导致的［１４］，目前对于提取和消除交换性ＯＢＴ的最好方法在不同的研究者之间分歧很大［１４］，还未完全达成共识。

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　　４植物中有机氚浓度预测模型

　　为对气态氚释放后在环境中的行为和剂量进行评价，需了解氚气态释放后植物中氚的浓度以准确评价氚气态释放后通过摄入植物制品对人造成的剂量，所以必须对气态氚释放后植物中不同形态的氚浓度进行有效的预测和估算［１，９］。

　　２０世纪６０年代已有对气态氚释放后在不同环境介质中的浓度预测模型的研究，一般根据气态氚释放时间分为长期（常规）释放和短期（事故）释放两种，同时由于交换性ＯＢＴ可看作与ＴＦＷＴ相平衡，所以在模型的研究中将同时考虑交换性ＯＢＴ与ＴＦＷＴ，不进行明确的划分，ＯＢＴ的模型主要用于非交换性ＯＢＴ研究。

　　４．１长期释放情况

　　对于气态氚长期释放，一般使用比活度模型预测植物中ＯＢＴ的浓度。比活度模型假设不同环境介质中３Ｈ／１Ｈ的比值是相同的，目前的研究结果显示，对于气态氚长期释放，利用比活度模型能有效预测植物中ＯＢＴ的浓度［９，１９］。

　　气态氚长期释放情况下，假设植物的生长呈线性，ＯＢＴ的形成也呈线性增长，ＯＢＴ在植物体内一旦形成，就会保持稳定到成熟收获，不会发生转变。由于ＯＢＴ是在有水参与的情况下形成的，因此根据比活度理论，气态氚长期释放后植物中ＯＢＴ和ＴＦＷＴ的浓度应相等，但在光合作用过程中，由于Ｔ和Ｈ质量差异较大，氚与氢相比存在同位素甄别效应，在氚化水的Ｏ—Ｈ键断裂过程中，氚原子受到排斥，结合进入有机分子的氚原子要少于氢原子；相反，一旦与碳原子结合形成Ｃ—Ｔ键（与Ｃ—Ｈ键相比，Ｃ—Ｔ键更稳定），将不易被打开而无法将氚去除，结果导致植物有机物质中Ｔ／Ｈ的比值较植物水中Ｔ／Ｈ的比值小［３］，因此，植物中ＯＢＴ的浓度等于植物水中ＴＦＷＴ的浓度乘以一个由于在ＯＢＴ形成过程中的同位素效应形成的甄别因子［７，９，１９］：

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　　式中：ＣＯＢＴ为植物中干物质完全氧化燃烧产生的水中非交换性ＯＢＴ的浓度，Ｂｑ·ｋｇ－１；ＤＦ为同位素甄别因子；ＣＴＦＷＴ为植物中组织自由水氚的浓度，Ｂｑ·ｋｇ－１。

　　在剂量评价中往往关注的是可食用的植物产品，所以植物产品中ＯＢＴ的浓度等于植物中ＯＢＴ的浓度乘以植物产品中干物质部分燃烧水的量，而这些燃烧水的量可通过植物干物质部分的质量和这些干物质的水的等价因子计算得到，因此植物产品中ＯＢＴ的浓度可采用以下公式［７，９，１９］计算：

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　　式中：Ｃｐ－ＯＢＴ为植物产品中ＯＢＴ的浓度，Ｂｑ·ｋｇ－１；ＦＤ为植物产品中平均干物质部分的质量分数，％；Ｗｅｑ为植物产品干物质中水的等价因子。

　　由于植物中ＯＢＴ主要是在光合作用下形成的，因此也有研究者借助光合作用模型预测植物中ＯＢＴ的浓度［９］，在植物的不同生长发育阶段，由于其光合速率有所差异，其碳水化合物形成的量也不同，即结合进有机物质中的氚原子是不同的，因此一些研究者将作物生长模型结合光合作用模型运用于植物中ＯＢＴ的浓度预测模型中［２０］，已有一些比对研究［９］结果显示，对于气态氚长期释放的情况，比活度模型和光合作用模型预测所得的结果差异不大。

　　４．２短期释放情况

　　气态氚短期释放后，由于植物中ＯＢＴ的形成与成熟收获时的浓度呈现一个动态变化的过程，而且这些动态变化受许多环境因素的影响，利用稳定状态下的比活度模型不能有效预测植物中ＯＢＴ的浓度［１，９］，所以一般利用动态模型进行预测［１，９，２１］。目前气态氚短期释放后植物中ＯＢＴ浓度预测模型的研究主要借助于植物干物质形成模型中的一些理论［１５，２１］。

　　由于ＯＢＴ主要是ＴＦＷＴ在叶子内通过光合过程形成，其生成量与气态ＨＴＯ释放时的气象条件、植物的生长发育阶段等因素有关［１，３］。ＨＴＯ的同化速率可用光合作用过程的化学反应方程［１，２２］得到：

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　　由该方程可知，１ｍｏｌ水和１ｍｏｌ　ＣＯ２通过光合作用能生成１ｍｏｌ的碳水化合物ＣＨ２Ｏ，如果已知单位时间和单位表面积植物中每ｋｇＣＯ２的净同化速率（ＰＣ），则从式（３）可知，形成的与Ｃ原子相联的非交换物质为０．４１ＰＣ，由于ＨＴＯ的质量大于Ｈ２Ｏ，所以反应速率慢于普通的水分子，在对植物中ＯＢＴ进行预测时应考虑相应的同位素甄别因子ＤＦ。文献［１，９］认为，不同的植物该值也不同，一般取平均值０．５，取值范围为０．４５～０．５５。所以植物中ＯＢＴ的浓度可通过下式［１，２２－２４］估算：

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　　式中：ＰＯＢＴ为通过光合作用形成的非交换ＯＢＴ的净同化速率，Ｂｑ·ｍ－２·ｓ－１；０．４１为化学计量因子；ＣＴＦＷＴ为发生光合作用后叶片水中ＨＴＯ的浓度，Ｂｑ·ｋｇ－１。

　　目前对于气态氚晚上短期释放时植物中ＯＢＴ的形成机理还了解不够，晚上植物中ＯＢＴ的形成可能与以下一些因素有关：氧化呼吸、三羧酸循环和有机物结构的异构化和水解分裂反应等过程，有研究者［２４］在上述公式的基础上加以改进：

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　　式中：Ｋ为ＯＢＴ晚上形成系数（目前还不完全清楚，需要通过更多的试验和植物生理生化理论来确定）；ＰＣ－Ｖ为当天白天ＣＯ２净同化速率的平均值，ｋｇ·ｍ－２·ｓ－１。

　　因气态氚短期释放后，ＯＢＴ随植物的生长呈现出动态变化趋势，同时植物的光合速率也不是一成不变的，最终ＯＢＴ的浓度为一个随时间和植物生长而变化的积分值。因为在植物的生长发育和干物质形成过程中涉及到不同生理参数，例如叶面积指数、不同生长发育期、植物叶片的气孔阻力、净光合速率、植物干物质的量等一些生理参数［１６］，不同研究者在处理上述参数时所采取的方法不同，导致不同的模型间差异较大，目前气态氚短期释放后植物中ＯＢＴ浓度的预测模型还未达成一个很好的共识。

　　５氚气态释放后植物中有机氚研究展望

　　５．１晚上ＯＢＴ的形成机制

　　在晚上，由于植物的气孔会部分或全部关闭，一些生理特性不同于白天，所以对气态ＨＴＯ的吸收和转化机制也不同于白天，关于氚晚上气态释放后在植物中的迁移转化行为的了解还不深入，晚上植物中ＯＢＴ的形成机理还不完全清楚，这就为有效预测气态氚晚上释放后植物中ＯＢＴ浓度带来了一定的困难。

　　Ｃ３植物也称三碳植物，光合作用中二氧化碳固定后形成的最初产物磷酸甘油酸为三碳化合物；Ｃ４植物光合作用中ＣＯ２同化的最初产物为四碳化合物，Ｃ４植物较Ｃ３植物固碳能力更强，光合作用效率远大于Ｃ３植物的，而且对ＣＯ２的利用率也较Ｃ３植物的高，目前所有的研究都是针对Ｃ３植物进行的，Ｃ４植物中有关ＯＢＴ方面的研究鲜见报道，所以利用Ｃ３植物所得的实验结论不能完全照搬到Ｃ４植物上，所以今后需要开展相关实验，获取大量的实验数据和建模所需的参数，为气态氚晚上释放后植物中ＯＢＴ浓度预测模型的进一步研究提供实验数据支持。

　　５．２植物中ＯＢＴ的迁移和转化。

　　目前关于叶子中的ＯＢＴ向植物不同部分迁移转化的研究报道较少，尤其是向植物可食部分、籽粒、地下部分的转移以及植物收获后ＯＢＴ向ＨＴＯ的代谢转化方面还应进行详细的探索，为植物中ＯＢＴ浓度的预测模型、剂量评价模型的建立和模型中参数的确定提供理论依据。

　　５．３　ＯＢＴ的标准研究

　　因目前缺乏统一的ＯＢＴ标准，没有相应ＯＢＴ测量方面的质保文件［１，１４］，阻碍了对ＯＢＴ的测量方法和不同实验室间数据比较的有效性分析。不同实验室间ＯＢＴ测量的结果差异较大，尤其是低浓度ＯＢＴ环境样品的测量，虽然目前去除交换性ＯＢＴ的方法均是采用无氚水与交换性Ｔ原子进行交换，但没有统一的标准，不同的研究者所用的具体操作方法不同，导致植物干物质中的一些有机物质结构在交换性ＯＢＴ的提取过程中受到破坏，甚至导致最后试验结果出现差异。因此国际间应通过大量的比对性测量试验，确定一个ＯＢＴ的标准，为不同ＯＢＴ预测模型间有效的比较研究提供数据支持。

　　５．４气态氚短期释放后植物中ＯＢＴ浓度预测模型的改进与完善

　　目前的模型能有效预测气态氚长期释放情况下植物中ＯＢＴ的浓度，但对短期释放时植物中ＯＢＴ的浓度预测效果不佳，不同模型间差异较大，今后还应开展大量的实验并结合农业科学方面的理论对现有模型进行改进和完善，为正确评价气态氚短期释放后的剂量评价提供准确的ＯＢＴ浓度值。

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