第一篇:對人類生活的公共環境中電離輻射危害的監測和防護是有關國際組織關注的重要問題之一
對人類生活的公共環境中電離輻射危害的監測和防護是有關國際組織關注的重要問題之一。我國在輻射環境監測理論研究和現場實踐方面已經有較好的基礎。隨著國家環保部門對環境保護工作的重視和檢查、監督力度的加強,參與環境監測工作的單位和人員越來越多。但是,有關輻射環境監測的一些概念卻因為不同標準的不同表述而造成了理解上的不一致,對實施監測工作有一定影響。2001年國家環境保護總局發布的《輻射環境監測技術規范》(以下簡稱《規范》)對該領域的有關概念進行了新的定義,列舉了適用于不同類型環境的監測方案,提出了輻射環境監測的標準分析方法。這既是經驗總結,也標志著我國環境監測工作將有新的起點。筆者結合工作實踐學習《規范》及有關標準,有些收獲,愿與讀者討論,共同提高。輻射防護與輻射監測
輻射,在輻射防護領域中是電離輻射的簡稱,定義為能在生物物質中產生離子對的輻射 [1]。輻射防護,定義為研究保護人類及其生活環境免受或少受輻射危害的應用性學科。
這里所說的輻射,廣義上既包括電離輻射也包括非電離輻射,后者如微波、激光及紫外線等;狹義上僅包括電離輻射,此時亦稱放射防護 [2]。實際應用中,在核工業及核工程領域使用輻射防護較多,而在放射醫學領域及其教學中使用放射防護較多。
輻射監測,簡稱監測,早期定義是“為了評價和控制輻射或放射性物質的照射,對輻射或放射性物質所作的測量以及對測量結果的解釋 [2]。”新的定義是“為評價或控制輻射或放射性物質的照射,對劑量或污染所進行的測量及對測量結果的解釋 [1] ”。從新的定義看,“輻射監測”的本意無改變,但是用詞、表意更加準確。了解輻射監測的本意及其表述方式的些微變化,有助于建立清楚的概念和增進討論問題的準確性。輻射環境監測
環境監測是輻射監測的內容之一,但是關于“環境監測”的概念卻不十分清楚。早期,有的標準定義為“間斷或連續地測定環境中污染物的濃度,觀察分析其變化和對環境影響的過程 [3] ”;有的定義為“在操作放射性物質或輻射源的設施邊界外面測量輻射和放射性,并只限于這些設施運行時所必須進行的那些測量 [2]。”有的定義為“對核設施及其他輻射裝置附近環境進行的監測 [4] ”。第1種定義針對的是“環境中污染物”。后2種定義針對的是“核設施”,但是監測范圍(“設施邊界外面”與“裝置附近環境”)表述不一;對于實施測量的時間,前、后2種定義未提,第2種定義“只限于運行時”;對于監測的內容(對象),前者為“污染物的濃度”,第2種為“所必須的那些測量”,后者未提,且不易掌握。而有的標準 [5] 分別定義了“常規環境監測”和“監督性環境監測”,未明確定義“環境監測”。國家環境保護總局2001年發布的《規范》中提出了“輻射環境監測”的概念,并定義其為“在輻射源所在場所的邊界以外環境中進行的輻射監測 [6] ”。這一定義將環境監測的范圍明確到除輻射源所在場所以外的所有地方,監測的內容和時間也不限定。換言之,在輻射源所在場所以外的任何地方任何時間進行的任何輻射監測均屬輻射環境監測。這樣定義既廓清了輻射環境監測的范圍,又易于區別與其他環境監測,便于理解和執行。《規范》雖然是行業標準,但是這一定義綜合了國標的優點,值得推廣使用。輻射環境質量監測與輻射污染源監測
《規范》將輻射環境監測分為“輻射環境質量(環境中輻射品質的優劣程度)監測”與“輻射污染源(監督性)監測”2種,并賦予明確的目的和內容。了解其具體規定,對制定監測大綱(方案)有幫助。
輻射環境質量監測的目的是積累環境輻射水平數據;總結環境輻射水平變化規律;判斷環境中放射性污染及其來源;報告環境質量狀況。輻射污染源監測的目的是監測污染源的排放情況;核驗排污單位的排放量;檢查排污單位的監測工作及其效能;為公眾提供安全信息。以往的標準對環境監測的目的未見有如此全面、明確表述,有的標準只是針對不同的環境或工作時段提出目的,如有的定義“環境地表γ輻射劑量率”測定的目的是為核設施或其他輻射裝置正常運行和事故情況下,在環境中產生的γ輻射對關鍵人群組或公眾所致外照射劑量的估算提供數據資料等 [4]。有的定義“運行期間”環境監測的目的在于評價核設施對環境的影響 [7] 等。輻射環境質量監測內容包括陸地γ輻射劑量、空氣、水、底泥、土壤和生物。輻射污染源監測內容包括核設施環境監測、放射性同位素與射線裝置應用的輻射環境監測、失控源進入環境后的輻射環境監測、伴生放射性礦物資源開發利用中的環境監測、非伴生放射性礦物資源開發利用中的輻射環境監測、放射性物質運輸的輻射環境監測和放射性廢物暫存庫和處理場的輻射環境監測。
《規范》沒有對輻射污染源監測規定統一的范圍和時限,而是強調在進行監測方案設計時,應根據輻射防護最優化原則進行優化設計,從而使類似問題的解決更具有靈活性。對于輻射污染源監測中的核設施環境監測,《規范》以壓水堆核電廠輻射環境監測為例,按運行前環境輻射水平調查、運行期間環境監測、運行期間流出物監測、核事故場外應急監測和退役監測5個方面給出了具體要求。特別是對于運行前 環境輻射水平調查,規定環境輻射水平調查的時段連續不得少于2年,并應在核電廠投入運行前1年完成;環境輻射水平調查范圍以核電廠為中心,半徑50km。環境介質中放射性比活度調查范圍以核電廠為中心,半徑10km。還以列表形式給出了壓水堆核電廠輻射環境監測方案(包括監測對象、布點原則、采樣頻次和分析測量項目)供參考,非常具體,便于實施。
按照《規范》中的表述,“輻射環境監測”這一術語在輻射環境質量監測中將普遍使用;而在輻射污染源監測中,除了在伴生放射性礦物資源開發利用中稱“環境監測”外,在其他內容的實踐中,均稱“輻射環境監測”。但是也可以發現,《規范》中在討論某一具體環境監測問題時,可能是為了減少重復,有時也將二者混用,如:“核設施周圍輻射環境監測”與“核設施環境監測”;“核電廠輻射環境監測”中的“運行期間環境監測”;“核燃料后處理設施輻射環境監測”與“核燃料后處理系統周圍環境輻射監測方案”與“運行期間環境監測”;“放射性同位素與射線裝置應用的輻射環境監測”與“應用開放源的環境監測”與“應用前的環境輻射監測”等。
有關標準 [1-5,7] 與《規范》沒有提及“放射性本底調查”一詞。《規范》中,在核電廠輻射環境監測、鈾礦山及水冶系統環境輻射水平監測和核燃料后處理設施輻射環境監測中使用的是“運行前環境輻射水平調查”;在放射性同位素與射線裝置應用的輻射環境監測中,對應用開放源的環境監測使用的是“應用前的環境輻射監測”,在應用密封源環境監測中,對γ輻照裝置環境監測使用的是“運行前環境輻射水平調查”,對含密封源設施的環境監測使用的是“使用前環境輻射水平調查”,對放射性廢物暫存庫使用的是“運行前的輻射環境監測”等等。這是因為《規范》中已經明確了“運行前環境輻射水平調查”的內容是“調查環境γ劑量水平和主要環境介質中重要放射性核素的比活度”。《規范》中“本底調查”的定義是“在新建設施投料(或裝料)運行之前、或在某項設施實踐開始之前,對特定區域環境中已存在的環境輻射水平、環境介質中放射性核素的含量,以及為評價公眾劑量所需的環境參數、社會狀況所進行的全面調查”。顯然,本底調查的內涵廣泛,“運行前環境輻射水平調查”只是其內容之一。而且,《規范》對“本底調查”的定義與早期國標 [5] 的定義內容相同。即環境本底調查是源項單位在運行前對其周圍環境中已存在的輻射水平、環境介質中放射性核素的含量,以及為評價公眾劑量所需的環境參數、社會狀況等所進行的調查。只是避開了“源項單位”的限定,放開了執行調查的主體,顯然是符合客觀現實的。早期的標準有稱“環境放射性本底輻射水平的調查 [8] ”的,但是也是作為核電廠運行前環境調查的內容之一而表述的。因此,對于在核設施裝料運行前所進行的輻射監測和調查工作,稱為“本底調查”是標準的表述,而“放射性本底調查”只是一種習慣用語。
另外,按照《規范》規定,省、市輻射環境監測機構每年編報輻射環境質量年報時,其中的輻射環境監測方案要包括輻射污染源監測方案和輻射環境質量監測方案,監測結果的報告也相應分為兩部分。這些明確的要求對有關單位和人員來說,都是希望的。
輻射環境監測原則
在有的標準和文獻中,對實施輻射環境監測的“原則”表述不一致,有時與“目的”及“要求”的區別不太清楚,從而導致重復敘述和理解上的模棱兩可。這個問題也可以在《規范》中找到答案,其表述十分明確而且簡練。
《規范》對輻射環境質量監測的原則用2句話表述:輻射環境質量監測的內容,因監測對象的類型、規模、環境特征等因素的不同而變化;在進行輻射環境質量監測方案設計時,應根據輻射防護最優化原則,進行優化設計,隨著時間的推移和經驗的積累,可以進行相應的改進。《規范》對輻射污染源監測原則的表述也只有4句話:凡是不能被國家法規所豁免的輻射源和實踐,均應按法規要求進行適當和必要的流出物監測和環境監測;流出物監測和環境監測內容,應視伴有輻射設施的類型、規模、環境特征等因素的不同而不同;在制定流出物監測與環境監測方案時,應根據輻射防護最優化原則和輻射環境污染源的具體特征有針對性地進行優化設計,并隨著時間的推移,在經驗反饋的基礎上進行相應的改進;凡是有多個污染源的伴有輻射設施應遵循統一管理和統一規劃的原則。環境地表γ輻射劑量率
本底調查的內容之一是測定“特定區域環境中已存在的環境輻射水平[6] ”,實際上,要求測量的是環境地表γ輻射劑量率,即田野、道路、森林、草地、廣場以及建筑物內,地表上方一定高度處(通常為1m)由周圍物質中的天然核素和人工核素發出的γ射線產生的空氣吸收劑量率 [4]。但是,儀器直接測量的不只是“周圍物質中的”,而且還包括宇宙射線產生的γ射線產生的空氣吸收劑量率。所以必須從測量的γ輻射空氣吸收劑量率值中扣除儀器對宇宙射線的響應(測量值)。關于儀器對宇宙射線的響應,可根據理論計算,也可在水深大于3m,距岸邊大于1km的淡水面上測量。在早期有關環境本底調查的文獻中,常有“天然貫穿輻射水平”的表述,這一術語現在在輻射環境監測中較少使用。一方面因為“貫穿輻射”是指在物質中穿透本領強的輻射,一般指γ輻射、X輻射和中子輻射等 [2]。另一方面,“天然”即天然存在的,既包括地球上的輻射,又包括宇宙輻射。可見,“天然貫穿輻射”在輻射的種類與來源兩方面與國標對環境本底調查的要求不同。而使用γ劑量率儀也不可能測量中子劑量。所以“天然貫穿輻射水平”的表述不夠確切。事實上,這一術語在1990年以后發布的有關核輻射環境監測的國標和部標中也未見使用。監測點位布設
輻射環境監測的點位布設取決于監測目的,既要有代表性,又要滿足統計學的要求。以往調查中布點時遵循的原則有2條,一是全國性或一定區域內的環境γ輻射本底調查,通常以適當距離的網格均勻布點 [4]。例如我國1983~1990年全國環境天然放射性水平調查研究采用的就是25km×25km網格的均勻布點方式 [9]。二是對核電站等大型核設施,以反應堆為中心按不同距離和16個方位角分成若干扇形進行布設,兩相鄰同心圓與兩相鄰方位線圍成的小區稱為評價子區 [3]。要求關鍵人群組所在地區、距反應堆最近的廠區邊界上、流行風向的廠區邊界上、人群經常停留的地方以及地表γ劑量率平均最高的地點(若此點在廠區外)均應布點。為了對照還需包括一些不易受核設施影響的測量點 [4]。《規范》中使用的輻射環境監測布點原則大為簡化,值得注意。其中,陸地γ輻射劑量率即時測量的布點原則是:廠外地面最高濃度處;廠界周圍按半徑2、5、10、20、50km,8個方位角間隔交叉布點。劑量率連續測量的布點原則是廠區邊界、廠外地面最高濃度處、主導風下風向廠區邊界<10km的居民區、對照點。γ累積劑量測量的布點原則是廠外地面最高濃度處,廠界周圍按半徑2、5、10、20km,8個方位角間隔交叉布點。監測方案制定
在系統地開展輻射環境監測工作之前,必須根據監測目標(如核設施環境監測、應用密封源環境監測等)制定完整可行的監測方案。《規范》以列表形式給出了各種輻射環境監測方案,內容包括監測對象(如氣溶膠、沉降物、飲用水、指示生物、陸地γ輻射、γ累積劑量等)、布點原則(如監測地表水的布點原則是排放口下游混合均勻處、預計受影響的地表水、排放口上游對照點)、采樣方式及頻次、分析測量項目(如總α、總β、α/β比值、γ核素分析、3 H、14 C、131 I、90 Sr等)。《規范》還給出了用于各種核素分析的標準方法(指出了適用的國標編號及其名稱)。為使用者提供了方便。數據處理方法
《規范》第8章對輻射環境監測數據處理中常見的5個問題作了規定:有效數字和修約規則、探測下限、小于探測限數據的處理、可疑數據的剔除、宇宙射線響應值的扣除。《規范》還以附錄形式分別給出了Grubbs準則剔除可疑值的檢驗步驟,宇宙射線響應值修正方法,對低水平測量裝置進行泊松分布的檢驗方法,置信區間及其確定方法以及輻射環境監測用表。這些規定為監測數據的處理提供了統一的依據和方法,對保證監測結果的可靠性有意義。質量保證
從有關法規、標準條文的篇幅可以明顯地感受到近年來國家對輻射環境監測的質量越來越重視,對監測工作以及參加監測工作的人員的要求也越來越嚴格。
國家標準《環境核輻射監測規定》為質量保證所作的定義是“為使監測結果足夠可信,在整個監測過程中所進行的全部有計劃有系統的活動”,并且提出了10條(篇幅有13行)要求。但是這些要求是原則性的,有的甚至不易掌握,比如其中的“環境樣品的采集必須由有經驗的人按照事先制定的程序進行”及“放化實驗室必須建立嚴格的質量控制體系”等。然而《規范》用較大篇幅(第9章)敘述了質量保證要求,不僅具體可行,也可進行單位間互相比較,使質量保證成為可以檢查的實實在在的工作。具體內容包括:①建立環境輻射監測質量保證機構(國家環保總局建立輻射環境監測質量保證制度;省級環保局設立質保小組);②監測人員素質要求(共3條);③計量器具和測量儀器的檢定和檢驗(共2條);④監測方法的選用和驗證;⑤采樣質量保證(有布點、采樣和對樣品管理的要求);⑥實驗室內分析測量的質量控制(共4條,篇幅近1頁半);⑦實驗室間的質量控制(共3條);⑧數據處理中的質量控制(共4條)。《規范》標志著我國環境監測工作的新起點,認真執行這些規定,將使輻射環境監測工作以規范的方式進行,并獲得可信任的結果。
[參考文獻]
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(海軍醫學研究所,上海 200433)