稀土元素铽的应用及研究进展

王春侠

（徐州医药高等职业学校，江苏 徐州 2 2 1 1 1 6；南京工业大学，江苏 南京 2 1 0 0 0 9）

稀土元素铽的应用及研究进展

王春侠

（徐州医药高等职业学校，江苏 徐州 2 2 1 1 1 6；南京工业大学，江苏 南京 2 1 0 0 0 9）

随着稀土产品越来越多走进百姓生活,稀土元素中的铽也将进入生物圈，进而通过食物链进入人体.早已有实验证明稀土对动、植物及人体均具较强的生物学效应，近期有实验证明稀土铽的化合物具有遗传毒性.

稀土元素；铽；生物学效应；遗传毒性

随着人们对稀土研究的逐步深入，稀土的应用范围也逐步扩大，目前，它已被广泛应用于工业、农业、医药卫生、高新技术产业等国民经济的各个领域，稀土产品也越来越多走进百姓生活.加之在世界范围内的紧缺性，其更被称为战略性资源，而且是一种极其重要的战略资源[1].因此，探讨稀土的应用及研究进展，对服务国民经济甚至是国防等各方面有重要作用.本文仅就稀土元素铽的应用及研究情况作一探讨.

1 稀土元素铽的应用

铽属于重稀土，在地壳中的丰度很低，仅为1.1 p p m，氧化铽在总稀土中占有量不足0.0 1%.就是在含铽最高的高钇离子型重稀土矿中，铽的含量也仅占总稀土的1.1~1.2%，可见它属于稀土元素系列中的“贵族”.铽为银灰色金属，有延展性，质较软，可用刀切开；熔点1 3 6 0℃，沸点3 1 2 3℃，密度8 2 2 9.4 k g/m3.自1 8 4 3年发现铽元素（Terbium）以来的1 0 0多年，由于铽的稀缺和贵重，使它长期未获得实际应用.只是近3 0年来，铽才显示出其特有的才能.

铽的应用大多涉及高技术领域，是技术密集、知识密集型的尖端项目，又是具有显著经济效益的项目，有着诱人的发展前景[2].主要应用领域有：（1）以混合稀土的形式被利用.比如用作农用稀土复合肥、饲料添加剂.（2）用于三基色荧光粉中的绿粉的激活剂.现代光电子材料，都要用红、绿、蓝三种基本颜色的荧光粉，即三基色荧光粉，用这三基色可以合成各种颜色.而铽正是许多优质绿色荧光粉不可缺少的组份.如铽激活的磷酸盐基质、铽激活的硅酸盐基质、铽激活的铈镁铝酸盐基质，在激发状态下均发出绿色光.如果说是稀土彩电红色荧光粉的诞生刺激了对钇和铕的需求，那么灯用稀土三基色绿色荧光粉则推动了铽的应用发展.（3）用作磁光贮存材料.近年来，随着多媒体和办公自动化的高速发展，新型高容量磁光盘的需求日增.非晶态金属铽—过渡金属合金薄膜已用作制造高性能磁光光盘.其中使用性能最好的有铽铁钴（TbFeCo）合金薄膜.铽系磁光材料已大规模生产，制成的磁光光盘，用作计算机存储元件，存储能力提高1 0～1 5倍，具有容量大及存取速度快等优点，用于高存储密度光盘，可擦涂数万次，是电子信息存储技术的重要材料.（4）制造磁光玻璃.含铽的法拉第旋光玻璃，是激光技术中制造旋转器、隔离器和环形器的关键材料.（5）铽镝铁磁致伸缩合金（TerFenol）的开发研制，更是开辟了铽的新用途.T e rf e n o l是7 0年代才发现的新型材料，该合金由美国依阿华州阿姆斯实验室首先研制.铽镝铁开始主要用于声纳，目前已广泛应用于多种领域.

总之，铽的许多优异特性使其成为许多功能材料不可缺少的一员，在一些应用领域处于无可取代的地位.基于铽的贵重，我们应加强从钕铁硼废料和废旧荧光粉（如废损稀土节能荧光灯灯管）中回收铽等重稀土的研究和生产，以大力发展铽的循环经济[4].

2 铽的生物学效应

稀土易形成配合物的特性对稀土元素的生物学效应起决定作用.早在二十世纪初，人们就开始了对稀土的研究，初期的研究主要集中在地球化学、农业化学和冶金化工领域，早已有实验证明稀土对植物、动物及人体均具较强的生物学效应.

有关单一稀土铽的生物学效应的研究报道较少.铽能以混合稀土的形式被利用，比如用作农用稀土复合肥、饲料添加剂，在一定浓度范围内能改善作物的品质，提高光合作用的速率.

腾晓旭[3]等试验证明铽的配合物具较高的生物活性，铽的三元配合物T b(A l a)3B e n I m(C l O 4)3·3 H2O对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢菌和大肠杆菌均有较好的抑菌杀菌效果,其具有抑菌广谱性,该类配合物的研究为现代杀菌药物提供了一种新的研究方向.

本人[4]曾以蚕豆为材料，研究了铽对种子生长势的影响.种子生长势试验结果显示：低浓度下(3～6 μg/mL)硝酸铽处理的蚕豆根、芽，其重量逐次增大，（1 2～4 8 μg/mL)硝酸铽处理的蚕豆根、芽，其重量逐次减小，说明T b 3+对蚕豆幼苗早期生长具低促高抑效应，并且得出蚕豆种子的最佳浸种浓度为6 μg/mL，T b3+对蚕豆的毒性阈剂量为2 4 μg/mL.

钟广涛[5]等以鸡胚作实验材料，用160T b同位素示踪法考察了T b3+络合物从蛋清进入鸡胚到雏鸡各器官的过程，证明稀土能通过胎膜进入雏鸡.对照组、注射T b-E D T A组和注射*T b-E D T A组各孵化1 0个蛋，结果如下：对照组出壳1 0只，T b-E D T A组8只，*T b-E D T A组7只.*T b-E D T A组出壳雏鸡能存活1、2、3天的各一只，其余出壳后不久死亡.注稀土的雏鸡可见畸形，以腿关节变曲、趾爪内翻卷曲常见，站立不稳，行走困难.总之，注入含160T b的雏鸡孵出率和存活率都低.

3 铽的毒理学研究

近期关于稀土在生物体中的药理和毒理作用的专著及研究报道陆续问世，关于稀土元素的遗传毒理学研究有诸多报道，观点不尽相同.

一些学者认为稀土元素无致畸、致突变作用.Y a n g WD[6]等对大白鼠饲喂不同浓度的C e(N O3)3溶液，1年后对基因组D N A进行R A P D分析，共获得1 7 1个片断，其中有4个片断呈多态性，结果表明它们均与C e(N O3)3无关，说明稀土元素铈对大白鼠基因组并不造成影响，不具有遗传毒性.

纪云晶、栗建林[7]认为稀土的毒性大小与稀土原料是否含放射性物质，或是否超标有关，与稀土侵入途径不同有关.如给猴静脉注射则毒性较大，而给猴、鼠灌胃和喂饲，由于消化道吸收少，则毒性低.

文献调研显示,目前关于稀土元素铽的遗传毒理学研究报道并不多.

本人[8]曾以蚕豆为材料，研究了铽的遗传毒性、细胞毒性.1.蚕豆微核试验、染色体畸变试验结果显示：硝酸铽能诱发蚕豆根尖细胞产生微核，在3～2 4 μg/mL浓度范围内呈剂量-效应关系；能诱发染色体畸变，在3～1 2 μg/mL浓度范围内呈剂量-效应关系，说明稀土元素铽对蚕豆根尖具有一定的遗传毒性.2.有丝分裂指数试验结果显示：低浓度下(3～1 2 μg/mL)的硝酸铽能促进蚕豆根尖细胞有丝分裂，M I升高.但随着浓度的升高，M I下降.说明稀土元素铽对蚕豆根尖具有一定的细胞毒性.有关研究[9]指出，蚕豆根尖细胞微核指标与哺乳动物细胞微核指标有非常显著的相关，说明在同一系统发育水平的两类物种对损害遗传物质D N A的因素有着相同的效应，可以显示稀土元素铽对生物存在潜在影响.

刘湘陶[10]等以人的红细胞膜为实验材料，研究镧、铈、钇、铽离子对人红细胞膜自由基氧化的影响，结果证明当T b3+浓度低于2·5×1 0-5mol/L时,有一定的细胞保护作用，而且与浓度负相关；当浓度大于2×1 0-5mol/L时,有明显细胞毒性，T b对植物的作用主要表现为伤害作用.

曹睿[11]以大田辣根为实验材料，研究铽对辣根的生态毒理效应，稀土T b对辣根各个生理指标的影响存在剂量和时间效应关系.T b虽在低浓度范围短期内能刺激辣根叶片合成叶绿素、蛋白质，诱导辣根过氧化物酶（H R P）活性提高，降低质膜透性和膜脂过氧化程度，但后期均呈现出不同程度的毒害作用，高浓度毒害作用明显.

4 研究意义

铽的贵重性和其具有的许多优异特性，使其在一些应用领域处于无可取代的地位.目前，它在农业、工业、畜牧业、医药卫生、高新技术产业等领域得到广泛应用.稀土元素铽业已进入生态环境，会不可避免地间接或直接进入人体.由于稀土元素铽具备独特的生物学和毒理学效应，因此在大力开发和利用铽的同时，其可能产生的生态环境问题及对人体健康的影响应该引起广泛的关注.

上述研究提示，稀土元素铽对于环境与人类健康问题、对于含铽稀土物质的使用和扩散的控制问题等均应引起人们的足够重视，稀土元素铽的安全性这一事关人类环境与健康的重要问题值得深入研究.稀土元素铽在粮食、蔬菜和人体中是否会积累，对长期食用稀土多元复合肥种出粮食的人会产生什么影响，等等，均尚未有定论.相信随着研究的逐步深入，含铽稀土物质的使用和扩散一定会得以科学有效的驾驭，从而确保环境与人类健康的安全性.

〔1〕姬生.重要的战略资源——稀土元素[J].科学咨询(决策管理).2007(8):77.

〔2〕顾友.稀土元素铽及其应用[J].稀土信息，2005(9)：29-30.

〔3〕腾晓旭,崔秀兰.铽三元配合物的表征及生物活性研究[J].稀土 2006,27(5):74-75.

〔4〕王春侠.稀土元素铽对蚕豆幼苗生长势的影响[J].辽宁农业职业技术学院学报，2008,30(1):7-9．

〔5〕钟广涛,杨简,孔聘颜，等.160Tb同位素示踪研究稀土元素铽在雏鸡体内的分布和转运 [J].广东微量元素科学，1997,4(9):29-31.

〔6〕Yang WD,Luo C,Tian XM,et al.Studies on DNA damage by Ce(NO3)3[J]．中山大学学报，1999，38（5）:735-737.

〔7〕纪云晶,栗建林.我国稀土某些生物学效应的研究概况[J].卫生毒理学杂志,2000,14(1)：23-28.

〔8〕王春侠.稀土元素铽对蚕豆的遗传毒性和细胞毒性研究[J].南阳师范学院学报，2008,69(3):55-58．

〔9〕Wang YY(王英彦),Tang DY(汤大友).Pollution indication of Vicia fabanoot tip cell micronucleus technique and its comparison with other index.Environ Sci China(中国环境科学)，1987,7(5):45-51．

〔10〕刘湘陶,李榕,陈景云，等.镧、铈、钇、铽离子对人红细胞膜自由基氧化的影响[J].中国稀土学报,2000,18(1):88-90．

〔11〕曹睿.稀土铽对辣根过氧化物酶生态毒理效应[J].中国优秀硕士学位论文全文数据库（中国知网）,2009．

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1673-260X（2010）10-0018-02