天然辐射源包括宇宙辐射、来自地壳中放射性核素的外照射, 吸入空气中或食入食物中天然存在并滞留在体内的放射性核素的内照射。在以往的放射防护体系中, 未对天然辐射进行限制。但近20年的研究表明:天然辐射源产生的照射是最大的, 比其它辐射源对人类产生的集体剂量的贡献要高的多。某些天然辐射的照射既然是明显的和值得关注的, 对它们需要进行控制。

1 工作场所中的氡

氡及其子体所产生的照射是人类所受天然照射的主要来源。放射性元素氡有三个天然同位素: ²³⁵U衰变系列中的²¹⁹Rn, ²³²Th衰变系列中的²²⁰Rn, ²³⁸U衰变系列中的²²²Rn。由于²³⁵U的放射性浓度低和²¹⁹Rn半衰期短, 对人类产生的照射意义不大; ²²⁰Rn的半衰期短, 只有在²³²Th浓度高的地方才重要; ²²²Rn由于半衰期比较长, 是氡元素中最有意义的同位素。在ICRP 65号出版物“住宅中和工作场所中²²²Rn的防护”中, 规定对职业照射行动水平的氡浓度的范围为500 ~ 1500Bq·m^-3, 年平均浓度1000Bq·m^-3, 相当于年有效剂量6.3mSv^[1]。

对于下述情况, 工作人员所受天然源的职业照射应遵守对实践的要求: ①受氡的照射系工作人员的工作所要求的或与他们的工作直接有关的。这时不论这种照射是大于或小于与涉及工作场所中氡的慢性照射情况有关的补救行动水平; ②工作人员的工作伴有氡的照射, 这种照射大于与涉及工作场所中氡的慢性照射情况有关的补救行动的行动水平, 及氡年平均浓度在1000Bq·m^-3以上; ③审管部门规定的应遵守这类要求的照射。

ICRP 65号出版物还要求:对铀矿、钍矿, 不管氡浓度是否在行动水平之上, 都应按照职业照射进行管理。对非铀矿山, 由于这些矿山中的平衡因子可能与0.4相差较大, 它们的氡浓度行动水平不同, 但ICRP未对此作具体推荐。我国现任UNSCEAR代表潘自强教授在修订我国新的基本标准时曾建议:对现有非铀矿山的氡浓度行动水平为6mSv·a^-1; 对新建矿山, 氡浓度指导水平为3mSv·a^-1[2]。

对居室内氡浓度的控制, 许多国家都规定了居室中氡的行动水平。我国在1996年发布了《住房内氡浓度控制标准》 GB/T16146-1995, 对住房分为已建和新建二类:对已建住房, 室内氡的平衡当量年平均浓度值不超过200Bq·m^-3, 否则应采取简单补救行动; 对新建住房, 应在设计和建造时加以控制, 使室内氡的平衡当量氡浓度年平均值不超过100Bq·m^-3。

在计算氡所致的年有效剂量时应注意的是: UNSCEAR 1993年报告估计氡的EEC为16Bq·m^-3, 而不是早先的15Bq·m^-3, 但氡气浓度相同。当用氡的EEC来表示时, 有效剂量系数对于氡的EEC每Bq·h·m^-3为9nSv, 而不是早先的10nSv/Bq·h·m^-3[3]。

2 天然放射性核素含量高的物质

ICRP 75号出版物指出:锆石、二氧化锆矿、氧化锆、稀土矿砂、磷酸盐岩以及上述矿石加工产生的废石膏(如磷石膏等), 由于它们含有大量的天然放射性核素, 在大量堆放或操作这些矿砂的干粉时, 会引起较高的外照射和内照射。因此, 当这些物质的母体核素的活度浓度在1 ~ 10Bq·g^-1范围时, 它们引起的照射应确定为职业照射。在国际原子能机构(IAEA) 1997年出版的《国际电离辐射防护和辐射源安全的基本安全标准》(IBSS)中^[4], 对天然钍和天然铀的豁免放射性浓度均为1Bq·g^-1。可见两者是一致的。

笔者近年来在对上述物质的核素分析中发现:我国工业中涉及的锆英砂(ZrSiO₄)、磷酸盐矿等材料中的天然放射性核素, 都超过了IBSS中规定的豁免水平(见表 1)。

按UNSCEAR 1993年报告, 中国是世界上磷酸盐岩的主要产地。在沉积成因的磷酸盐矿床中²³⁸U的典型比活度为1500Bq·kg^-1[3]。而笔者对我国国产锆英砂的γ谱分析表明:其²³²Th的放射性比活度均大于1000Bq·kg^-1, 高者甚至达到10⁴Bq·kg^-1量级。按ICRP — 75和IBSS的要求, 它们都应划入“放射性物质”进行管理。鉴于这类物质不同产地其天然放射性水平差别较大, 也有少数在豁免水平之下, 应如何对待?笔者认为:对这类物质都应按“放射性物质”进行严格的监督管理, 对少数在豁免水平之下且通过最优化分析认为可豁免的, 应通过审管部门批准而不可自动豁免。因为, IBSS中规定的豁免水平是指由经过良好训练的人操作小量放射性物质而言的, 而不是指大量矿物的开采和提取。在我国, 操作上述物质的工作人员大都是未受过任何防护知识培训的工人和农民, 操作上述矿物的干粉时, 也缺乏有效的防护。以锆英砂为例, 在我国陶瓷工业中, 它被广泛用作乳浊剂。随着建筑陶瓷近十年的快速发展, 它的需求猛增, 使不少乡镇也仓促上马, 兴办了不少手工作坊式的熔块(釉料)和墙地瓷砖生产“厂”。在这些地方, 成袋的锆英砂被随意置于厂区内敞开的地方, 开袋操作时, 不仅砂尘飞扬(干粉操作), 且工人无任何防护, 连口罩也未使用。整个厂区, 随处可测到地面放射性污染的增高。因此, 在制定我国新的《放射性工作场所分类分极标准》时, 有必要时操作这类物质的场所作出具体规定。

在ICRP 75号出版物中, 给出了操作这类物质的场所的防护原则:当这类物质大量存放或涉及干粉操作时, 应在代价一利益分析的基础上考虑降低照射途径。如控制或改变该类实践或增强通风; 对工作场所划出监督区, 在特别情况下应划出控制区, 并制定严格的操作规程(如对操作人员使用呼吸道防护设备等) ^[1]。

对这类的监测应包括:场所的外照射监测、表面污染监测、空气污染监测, 以及工作人员的外照射监测、皮肤污染监测及一些特别的监测(如当其它监测结果超过行动水平时)。

3 喷气式飞机所受宇宙射线照射

地球大气层空间充满电离辐射, 辐射由各种来源和各种能量的带电粒子组成, 所有这些对空间旅行者的辐射都是重要的。当初级粒子, 主要是质子, 从空间进入大气层时, 高能粒子与原子核(氮、氧、氩)相互作用, 除各种反应产物以外, 还产生中子, 质子, μ介子, π介子, κ介子。其中因高能中子的注量当量剂量转换系数高, 它在海拔10~ 20km的剂量率达到高峰, 而现代商务飞机最佳飞行高度接近海拔13km^[3]。因此, 在所有这些粒子中中子显得非常重要。

据ICRP 75号出版物, 机组人员在中纬度不同高度的空中飞行时所受剂量的典型值为: 8km高时约为3μSv·h^-1。12km高时约7μSv·h^-1因此, 一个人在喷气式飞机中每年航行200小时, 所受剂量就可能超过每年1mSv。但ICRP认为, 受职业照射的群体应是机组成员而非乘客。

ICRP 75号出版物对这类职业照射的建议是:喷气式飞机机组人员所受照射应作为职业照射, 年有效剂量可由飞行时间和相关航线的典型有效剂量率求出。因为不存在其它实际控制措施, 所以不必要考虑划分控制区。对机组人员飞行时间的实在限制将可能提供对照射的充分控制。机组人员中的妊娠者在妊娠过程中通常应减轻其飞行任务。委员会认为: “对于这类实践, 满足在3·3·6节中给出的要求是适当的, 因此没有理由迫切需要对胎儿提出进一步的防护措施。” 3·3·6节的主要要求是: “对妊娠的工作人员, 在宣布妊娠后应安排其工作条件, 使得在余下的妊娠期内胎儿所受当量剂量不可能超过1mSv, 在解释这一建议时, 重要的是不应对孕妇产生不必要的歧视。”在我国, 飞行机组人员绝大多数为女性, 且是未生育的年轻女性。因此, 对这类人员的职业受照问题也应在我国的新标准中作出具体规定, 以适应当前国际放射防护的发展。