放射卫生  1991, Vol. 4 Issue (1): 4-8, 11  

引用本文 

王作元. 如何理解ICRP辐射防护新建议[J]. 放射卫生, 1991, 4(1): 4-8, 11.

文章历史

收稿日期:1991-03-11
如何理解ICRP辐射防护新建议
王作元     
卫生部工业卫生实验所, 北京

国际放射防护委员会(ICRP)辐射防护新建议将以第60号出版物的形式公开发表。这一事件引起了国际辐射防护界的很大反响。为了加深对新建议内容的理解,结合制定过程,谈一些看法。

关于辐射危险度估计

人体经电离辐射后,会引起肯定效应(deterministic effect,过去称为非随机效应)、随机效应和遗传效应。肯定效应、遗传效应的数据近年来没有明显变化。

随机效应危险度的估计,主要依据的是人类辐射流行病学研究数据。但这些数据一般都是由短时间、高剂量率照射情况下推导出来的。要把这些数据应用在小剂量、低剂量率照射情况下,考虑到DNA修复等因素,有必要引入剂量和剂量率有效因子(Dose and Dose Rate Effectiveness Factor- DDREF)。在低LET照射情况下,ICRP取DDREF=2,是基于二种考虑。其一,根据对日本原子弹受害者调查的资料,接受低于0.5Gy剂量的幸存者,其白血病死亡率是接受1~2Gy剂量者的二分之一。其二,理论方面的考虑:一般认为在低LET照射情况下,剂量-效应关系可用线性一二次方公式表达。如不考虑细胞杀死,则可写为:

实验表明,在照射剂量为1Gy水平时,α,β项基本相当。但在远低于1Gy水平情况下,就只剩下α项起主导作用了。这意味着,小剂量时,单位剂量的效应仅是大剂量时的一半。在实际情况下,DDREF的取值与射线种类、被照器宫、剂量和剂量率有关。但在目前情况下,只能简单地取值为2。高LET照射导出的小剂量时的危险度系数不必采用DDREF。

表 1列出了ICRP新的基本建议采用的致死癌症危险度估计值,并与26号出版物相应值做了比较。其中大部分数据是从日本原子弹受害者调查数据推导出来的。但是,骨表面、甲状腺、肝及乳腺癌的危险度系数来自其他人群资料。ICRP认为全身照射后,致死癌症危险度,对所有年龄组的人群为0.05·Sv-l;对18到65岁年龄组的人群为0.04·Sv-1表 1还给出了不同癌症的死亡率(因为并非全部患某种癌症的人都必死无疑)以及遗传效应的数据。ICRP采用的遗传效应数据是:对所有年龄组人群,对后代的危险度为0.013·Sv-1;对工作人员年龄组为0.008·Sv-1。这种不同是由于不同年龄分布造成的。ICRP把致死癌症、非致死癌症和遗传效应结合考虑,得到的总危害危险度对公众为7.3%·Sv-1;对工作人员为5.6%·Sv-1

表 1 ICRP采用的危险度系数

某一器官(或组织)受照后产生的危险度对总危害的相对贡献,可以用组织权重因子(Tissue weighting factor)表示,进而可导出有效剂量(Effective dose)。在正常情况下和最优化过程中,有效剂量被看成是健康危害的适宜量度。分配给不同组织或器官的组织权重因子,可见表 2

表 2 组织权重因子(WT

表 2“其余组织”,指的是ICRP第30号出版物中说明的那些组织。其中某一组织可能接受较高的剂量。在这种情况下,这种组织的WT值可取0.025,其余一半分配给“其余组织”中的其它组织。

根据对日本原子弹受害者的调查,发现在宫内受照的儿童中,严重智力障碍发生率的增加与所受剂量有关。ICRP接受了这一结果。尽管例数很少,但数据表明,在怀孕8~15周之间受照,严重智力障碍的危险度为0.4·Sv-1。接受1Sv照射,可使儿童智商下降30个智商点。而在怀孕16~25周内受照,影响很小。这种情况可见图一。

图 1 用图形表示宫内受照后儿童智商值的下降
关于辐射防护中应用的物理量

辐射防护中的基本量仍然是吸收剂量(absorbed dose)。这是对一特定组织或器官的平均值。定义与原来相同。

当量剂量(Equivalent Dose),这是一个新概念。即辐射权重因子WR与吸收剂量的乘积。辐射权重因子(Radiation Weighting factor)与射线的种类和能量有关,是根据射线的相对生物效应(RBE)确定的。

DT为组织或器官T中的平均吸收剂量。当量剂量(HT)的单位为焦耳·公斤-1,名称为希沃特(希)。

剂量当量(Dose equivalent)仍然保存。根据定义,它是吸收剂量与线质系数Q的乘积。而线质系数Q与这种射线在入射点的传能线密度(LET)有关。显然,ICRP更加关心的是射线的相对生物效应(RBE)。根据现在对RBE知识的了解,ICRP给出了WR值(见表 3)。

表 3 辐射权重因子(WR

有效剂量(Effective dose),代替了有效剂量当量。单位仍为焦耳·公斤-1,名称为希沃特(希)。它是器官或组织中吸收剂量双重加权的结果:

很显然,辐射权重因子与组织无关,组织权重因子与射线无关。

待积有效剂量(Committed Effective Dose)。这是为摄入体内的放射性核素定义的物理量,是积分值。对工作人员积分到50年,对公众积到70岁。

集体有效剂量(Collective Effective Dose),这是对所有受照个人,在全部受照时间内的积分。不再使用“负担”(Commitment)这一名词。当不对全部受照时间积分时,可以使用部分集体有效剂量(Truncated Collective Effective Dose)这个名词。

辐射防护体系的基本原则

个人接受的剂量可能来自一个或多个源项。因此对防护的有效性,可进行源相关或人相关的评价。源相关评价是只考虑一个特定的源项而不管其它源项对人产生的剂量或危险度。人相关评价必须要考虑所有源项对特定的人施予的总剂量或造成的危险度是否可以接受。

引入新的源项,增加照射途径和人员,改变人与源的关系,这些活动都会导致人接受的照射剂量增加。这些导致增加放射照射或危险度的活动称之为实践(Practice)。通过诸如把放射源移走,改进照射途径或减少受照人数这些活动都会降低总的照射剂量。这些导致减少放射照射或危险度的活动称之为干预(Intervention)。一般来讲通过控制源项,而不是环境,能够最有效地降低总照射剂量和危险度。

在实践活动中,放射防护依据的基本原则是:

a)对任一实践,其带来的利益要大于危害(正当化)。

b)对任一源项,产生的剂量或受照的可能性都应该保持在可以合理做到的最低水平(最优化)。

c)来自所有可控源项的个人照射剂量必须低于剂量限值,对于潜在照射,必须对危险度加以限制(剂量限值)。

在实际应用的时候,不仅要考虑正常情况,还需考虑事故情况下的潜在照射。在进行了正当化之后,放射防护考虑仅仅是引入一个新的实践决策过程的一个方面。最优化是一个源相关过程。来自所有源项的照射剂量之和应低于个人剂量限值。

ICRP还引入了剂量或危险度约束值(Constraint)的概念。约束值是一个人相关的要求,但是应用于单一源项,以保证个人剂量或危险度限值不被超过。剂量约束值通常为剂量限值的几分之一,作为该源项最优化的上限值。约束值是一个管理要求,而不是设计标准或运行调查水平。

在一些情况下,当必须做出控制决策时,实际上源项、照射途径、受照个人都已确定了,此时只能通过“干预”来降低剂量。应把事故和重大事故看做是潜在照射的源项。一且出现就需进行干预。

干预通常不能对源项应用,必须用于环境或人。采取干预措施总是要付出代价的。故在干预之前,必须进行正当化分析,以使利益高于代价。而对干预措施的方式、范围和持续时间,必须进行最优化分析,以得到最大的纯利益。应用于实践的剂量限值,与干预没有关系。ICRP还没有对干预最优化的剂量水平做出决定。

用于干预的放射防护体系基于下述原则:

a)任何干预必须要好处大于坏处,也就是放射危害降低带来的好处要超过干预带来的害处和干预的社会代价。

b)选择合适的干预范围和持续时间,以使剂量降低带来的利益最大,而干预的代价最小。

根据a)、b)两项原则,可导出适用于一定情况的干预水平。但在一些情况下,预计的剂量水平会高于上述干预水平。此时由于存在着严重肯定效应的危险,所以对干预要进行正当化分析。

在正常情况下,ICRP确信,用有效剂量来描述个体危害,用集体有效剂量描述对人群的总危害是适宜的。但在潜在受照和干预情况下就需要考虑其它许多方面。诸如封锁污染区的经济损失,食物短缺,撤离居民带来的混乱,所有这些方面都要给予充分考虑。因此,ICRP反对单独使用有效剂量做为事故危害的量度,提议在决策过程中要考虑更加广泛的方面。

关于剂量限值的考虑

在新的基本建议中,ICRP仍把照射分为三种类型:职业照射、医学照射和公众照射。医学照射指的是:接受诊断或治疗的个人接受的照射;在生物医学研究中,志愿人员接受照射,非职业人员在了解事实情况下,为协助、支持病人诊断、治疗而自愿接受的照射。剂量限值不适用于医学照射,只适用于职业照射和公众照射。

剂量限值的确定应该恰到好处。高于限值的任何连续照射是不可接受的,低于剂量限值的连续照射可以允许,但是不受欢迎的。为了确定不可接受和允许值的界线,ICRP考虑了用于定量表示健康危害的系数及其变化范围。

在职业照射情况下,ICRP计算了从18岁到64岁47年间,每年分别接受10、20、30和50mSv照射产生的后果。图 2表明,辐射引起癌症的死亡概率是年龄的函数。这是因为采用了乘法模型,使其与一般公众的癌症死亡概率相近。在各照射组,年龄为七十多岁时都出现了峰值。

图 2 18到64岁间,受照剂量为10、20、30和50 mSv·y-1情况下,辐射诱发癌症的死亡危险度

在一般行业中,年危险度在10-3水平是比较普遍的。受照剂量为50mSv·y-1的照射组,五十多岁就达到此水平。在20mSv ·y-1人群组,六十多岁时就会超过(图 2)。ICRP还决定对辐射引起的非致死癌症、遗传效应和生命预期值的缩短都要给子考虑。非致死癌症的加权值约为致死癌症的15%,遗传缺陷约为20%。表 4中列出了有关数字。为了比较方便,同时还给出了1977年的推荐数字。

表 4 职业照射危害数据

根据表 4中的数据,ICRP决定把职业照射个人剂量限值定为:五年平均,每年不能超过20mSv,任一年不能超过50mSv。这已接近了不可接受的照射水平。在这种情况下,引起癌症(致死癌症和非致死癌症加权值)和遗传缺陷的终生危险度是4.8%。稍稍超过了1977年的相应数值(但1977年数据不包括非致死癌症的贡献)。年摄入限值(ALI)要根据年有效剂量为20mSv计算。实际摄入值可以采用五年的平均值与ALI值比较。

可以用同样方法考虑,公众成员一生中受照剂量为1、2、3或5mSv·y-1时,致死癌症危险度的时间分布(图 3)。虽然建议中,公众成员可接受的剂量水平所产生的危险度为10-5~10-4·y-1,但很明显这种附加危险度的出现时间是极为重要的,出现在后半生就没有前半生那么重要。对此必须做出正当化判断。

图 3 终生受照剂量在1、2、3和5mSv-1的情况下,辐射诱发癌症的年死亡危险度

同样在表 5中列出了致死癌症终生危险度、致死癌症与非致死癌症、遗传效应加权值之和,并与1977年值进行了比较。考虑到这样的危险度水平,以及除氡以外天然本底的变化,ICRP重新肯定,公众成员的个人剂量限值为1mSv·y-1,或在特殊情况下,五年内平均为1mSv·y-1

表 5 公众受照危害数据

未孕妇女职业照射个人剂量限值与男人一样。但是,如果妇女已经或可能怀孕了,那就要制定附加限制,以保护胎儿。怀孕一经证实,在剩余的怀孕期间内,孕妇腹部受照剂量不能超过2mSv,并且禁止摄入超过1/20ALI的放射性核素,以保护孕体。

没有给出危险度限值

在潜在受照情况下,要用危险度限值取代剂量限值。二者在性质上是有差别的。导致潜在受照的事故概率不能通过直接观测确定,而且不可控制。可以通过概率风险分析来估计死亡概率。死亡概率是按规定的程序操作,接受一定剂量的概率与接受这样剂量直接引起死亡的概率乘积。对任一设施,可以把所有途经的死亡概率相加,进而得出来自该设施的总危险度。

但是,工作人员或公众可能受到多源照射。所以ICRP认为,应对每一源项确定危险度约束值。从安全角度而言,危险度与具体情况有关,来自一个源的危险度可以相加,但要制定来自全部源项的危险度限值具体数字是不可能的。危险度约束值在性质上与剂量约束值完全不同。所以ICRP建议,危险度约束值应单独处理,而不能简单地相加。

不能制定单一的干预水平适用于所有情况

如前所述,必须对干预进行正当化分析,对纯利益进行最优化分析。但与实践相比,干预带来了许多其它问题,这包括精神紧张在内的社会混乱代价等。即使把人们从其家中短期撤离,也会招致明显的混乱和心情紧张。这些都是非放射性的,但的确需要考虑的问题。针对这种情况,制定单一的干预水平是不可能的。

比较明显的需要进行干预的两种情况是:室内高水平的氡气,以及潜在的或急速的向环境中排放放射性物质。对这两种情况,ICRP都没有给出干预水平的具体数值。已经建立了工作组,在第四委员会指导下,就这两个专题撰写报告。

新的基本建议实际应用中涉及的问题

工作场所的划分

控制区(controlled area)指的是在正常条件下(包括小的事故),在此区域,要求工作人员遵从已经建立的,目的在于控制照射的程序。监督区(supervised area),指的是在此区域内的工作要在监督下进行,但一般不需要特殊的程序。这样做的目的,是使在指定区域外的人员,不必做为职业人员对待,他们受到的剂量都应低于公众成员的剂量限值。

控制区和监督区的划分原则与以前不同。以前是,如果确信工作人员受到的剂量超过剂量限值的十分之三,则此区域应定为控制区。现在的做法应是:在需要控制的地区设立管理区。通过考虑外照射的潜在变化和放射性核素的潜在摄入,更好地做出划分。如果一个区域个人剂量和环境剂量变化很大,评价已不能反映个人受照情况,常规环境场所监测已不足以预测工作人员受到的剂量,则此区域应为控制区。在此区域需进行内外剂量的个人监测。如果环境监测已经足够了,但人员的受照剂量有可能会超过公众成员的剂量限值,则此区域应为监督区。此时需要对工作人员进行个人剂量监测,以了解个人受照情况。

管理控制的豁免(exemption)

ICRP采纳了由于使人员受到的剂量甚少,而豁免(不再管理)某些实践的意见。判断个人剂量水平是否微不足道,这很容易。但对微小集体剂量取得一致意见就并非易事了。管理代价和剂量评价是在最优化过程中要考虑的重要因素。判断来自可控源项的微小集体剂量方面也是如此。但某些源项实际上是不可控制的,如体内K——40水平,地面宇宙线辐射剂量等。

对可控源项,ICRP建议,个人剂量不超过10μSv·y-1,同时集体剂量不超过1manSv·y-1的实践可以豁免(免检管理)。

皮肤剂量

涉及皮肤照射的情况比较复杂。对随机效应而言,可以对整个皮肤面积取平均,以求得当量剂量。随机效应一般出现在当量深度为7mg·cm-2(范围1~10mg·cm-2)的基底细胞。肯定效应也出现在上述深度及更深层中(30~50mg·cm-2)。有效剂量限值可为避免皮肤的随机效应提供足够防护。对局部照射,需要有附加的限值,以避免肯定效应的发生。推荐的年剂量限值为:以面积平均,不超过500mSv·cm-2。对有代表性的位置要进行外照射监测。对较大面积要进行污染监测。适用于面部皮肤的限值,同样能对眼晶体免受低贯穿本领辐射(如β粒子)的局部照射,提供足够的防护。同样剂量限值也适用于手,脚部位。

以上简要介绍了ICRP新的基本建议制定过程中的一些考虑和对它的理解。希望能对感兴趣的同道,了解掌握ICRP基本建议有所帮助。