人为活动引起的天然辐射职业性照射是我国国民所受职业性辐射照射的最大和最高者, 这一点在辐射防护界已为不少人所了解, 但除铀矿以外至今尚未引起社会、公众和政府有关部门的重视。远在十六世纪, 有些矿工的死因可能就是天然放射核素氡及其子体。所患致死性疾病的症状与肺癌相同, 不过当时未能确诊。二十世纪上半叶, 氡引起矿工肺癌得到了确认。现在, 国际癌症研究机构(IARC)已将氡归为1类致癌因素。在我国, 二十世纪七十年代有些科学工作者开始注意非轴地下矿山氡的危害, 随后断断续续有人对地下矿山等人为活动引起的天然辐射照射的增强进行调查。
1 人为活动引起的天然辐射职业性照射人为活动引起的天然辐射职业性照射主要发生在:地下矿山和地下工作场所; 操作含有显著痕量天然放射性核素的场所, 包括有些矿物提取工业; 喷气飞机和宇航。
1.1 地下矿山和地下工作场所工作人员所受辐射照射 1.1.1 地下矿山氡及其子体的浓度(见表 1~5)表 1列出了一些煤矿中氡的浓度和总平均值。在计算总平均值时, 对没有氡浓度或氡平衡当量浓度的实测值假设平衡因子为0.4。与其他非铀矿山相比较, 由于防止爆炸性气体的要求, 通风情况通常较好; 故取平衡因子为0.4。由表中所列数据可见, 所列煤矿难于代表全国的情况, 许多文献没有给出完整的相关资料, 除个别文献外均是抓取样品, 在考虑测量点时也不完全是从估算工作人员所受职业性照射的要求出发的, 测量方法和选择取样点的原则也均不相同。所以, 难于采用总平均值作为典型值。但可以作为确定典型值的参考。在这里没有用平均值一词, 而是用典型值一词。这主要是考虑现有数据中每一个数据的代表性和准确性均不相同。其平均值难于解释。典型值则是不仅考虑了平均的结果, 还考虑了其他因素。北京房山某煤矿的数据应该认为具有较好的代表性, 根据场所浓度估算的个人剂量值与佩戴的氡个人剂量计监测结果基本相符。其氡子体平衡当量浓度为241Bq·m-3。
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表 1 一些煤矿中氡的浓度 |
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表 2 我国煤中放射性核素的平均含量 |
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表 3 有色金属地下矿山空气中氡及其子体浓度[13] |
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表 4 各地有色金属地下矿山空气中氡及其子体浓度 |
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表 5 其他地下矿山空气中氡及其子体浓度 |
表 2列出了我国煤中放射性核素的平均含量, 由表中可见, 北京房山某煤矿中226Ra含量仅为全国平均值的31.4%。考虑到这一因素, 取地下煤矿氡子体平衡当量浓度典型值为300 Bq·m-3。按IAEA国际基本安全标准安全丛书)列出的转换系数以后相同), 地下工作人员所受年剂量为4.8 mSv。
表 3列出有色金属地下矿山空气中氡及其子体浓度调查, 这组数据的平均氡子体平衡当量浓度为6.68 x 102Bq·m-3, 表 4数据是作者从各文献中收集的。去除一个最高值, 平均氡子体平衡当量浓度为2.43x103Bq·m-3。如果再去掉2个最高值, 则为1.62x103 Bq·m-3。在文献[13]中给出的氡子体的平衡因子的平均值为0.56, 在这里计算平均浓度时取0.6。考虑上述两组数据, 有色金属地下矿山空气中氡子体平衡当量浓度的典型值采用1x103Bq·m-3可能较为恰当。在有色金属矿山中平均浓度最高的是钨矿, 但不同钨矿其浓度差异可达两个数量级。典型值相应的年剂量约为16mSv。
表 5列出了除煤矿和有色金属外的地下矿山空气中氡及其子体浓度。由表中可见, 有的矿山氡平衡当量浓度可高达3.2×104Bq·m-3。8个铁矿平均氡平衡当量浓度也达7.7%×102Bq·m-3。
1.1.2 地下工作场所中氡及其子体的浓度表 6列出了地下工作场所中氡及其子体的浓度。975处场所的平均子体平衡当量浓度为238.4 Bq·m-3。取典型值为250 Bq·m-3。表 7列出了溶洞中氡及其子体浓度。溶洞中氡子体平衡当量浓度为494 Bq·m-3。取典型值为500 Bq·m-3。在计算平均值时, 对仅有一个浓度值的数据, 取平衡因子为0.5。
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表 6 地下工作场所空气中氡及其子体的浓度 |
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表 7 溶洞中氡及其子体浓度 |
地下工程施工中氡及其子体浓度水平应与地下矿山大致相同, 但其防护问题更容易被忽略, 因此有关这方面的资料现在很少。有文献报道, 在铁路隧道施工中222Rn子体平均平衡当量浓度可达1.93%×103 Bq·m-3 [42]。
1.2 操作天然放射性核素或有显著痕量天然放射性核素场所辐射水平 2.2.1 生产汽灯纱罩时的辐射水平表 8列出了10个生产汽灯纱罩厂场所的辐射水平。平均值是按厂平均的。其工作场所γ剂量率、空气中Th和220Rn平衡当量浓度分别为9.8× 103nGyh-1、8.5x10-2和98.4 Bq·m-3。则相应的典型值分别可取10μGyh-1、0.1和102Bq·m-3。由此推算的年剂量分别为20 mSv、4.3 mSv和7.2 mSv, 总计为32 mSv。
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表 8 生产汽灯纱罩厂工作场的辐射水平 |
我国有关矿物加工和提取场所辐射水平的资料很少。表 9列出了这方面的2篇文献。由于数据不够完整, 难于估算总的剂量。但从文献[48]的数据看, 当铁矿中钍的含量约为1.6Bq/g时, 仅220Rn引起的年平均内照射剂量就可达1.7mSv。表 10列出了一些矿物中放射性物质的含量。国际电离辐射防护和辐射源安全的基本标准推荐的放射性核素的豁免放射性浓度226Ra、238U和232Th分别为10、1和1 Bq·g-1; 对226Ra含短寿命子体, 其相应的总量不超过1kg。表 9中所列矿物都超过豁免值, 而且其数量也大得多。
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表 9 矿物加工和提取场所的辐射水平 |
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表 10 我国一些矿物中放射性物质的含量(Bq/g) |
表 11列出了温泉利用场所氡及其子体的浓度。工作场所氡浓度差异很大。最高可达1 240 Bq·m-3。平均为370 Bq·m-3。其氡平衡当量浓度典型值取150Bq·m-3。温泉水中氡浓度差异也很大。需要指出的是, 水中氡浓度值与水达到地面后的时间、水面通风情况和水的状态等各种因素有关。而表中所列数据大多没有说明条件, 相互之间难于互相比较。
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表 11 温泉利用场所氡及其子体的浓度 |
航空机组人员所受年剂量约为4 mSv, 范围在1~10mSv之间[60-62]。
2 控制天然辐射职业性照射的必要性表 12列出了我国天然辐射职业性照射水平, 作为对比同时也列出了核电站、核工业、辐射技术和同位素应用和铀矿工人所受职业性照射。由表中可见, 汽灯纱罩生产工作人员所受剂量最高, 其次是地下矿山和地下工作场所施工, 在地下矿山中最高的是有色金属, 其典型值达16 mSv·a-1, 显然其超过年剂量限值20 mSv·a-1的百分比是很大的。与核电站和核及辐射技术应用相比较, 其所受剂量要高一个数量级。有关矿物加工中工作人员所受个人剂量的资料现在还很少, 但从包头白云鄂博铁矿的情况看, 工作人员所受个人剂量显然是不小的。航空机组人员所受剂量比较固定, 不大可能超过年剂量限值20mSV·a-1, 但其所受剂量的典型值均高于核电站和核工业。在这里值得特别注意的是机组人员中相当一部份均系育龄妇女, 怀孕期间所受剂量超过其限值1mSv的可能性很大, 有必要进行严格的控制。由于缺少各种职业工作人员数的统计资料, 表中仅给出了个别职业的集体剂量数据。而且这些数字也是十分粗略的。根据中国煤炭工业年鉴, 国有重点煤矿1998年井下工人为888 214人, 生产量占总产量的40.9%, 地方国营煤厂产量占17.3%, 民营占44.9%。国营重点煤矿原煤全员效率为2.18t/工[63]。假设地方国营煤厂和民营煤厂分别为0.8和0.5t/工, 由此可计算地方和民营煤矿分别为102万t和396.64万t, 则总计约588万t。取总数为600万t。根据中国有色金属工业年鉴中地下矿山采矿量和劳动生产率的数据[64], 估算井下工人约为6万人, 但从其劳动生产率看, 显然指国营大型企业, 实际工人数可能远高于这一数值。由表中可见:无论从个人剂量, 还是从集体剂量看, 天然辐射产生的职业性照射都远高于人工辐射产生的照射。可见对其进行控制是必要的。
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表 12 我国天然辐射职业性照射水平(mSV·a-1) |
如上所述, 控制天然辐射职业照射是必要的。从铀矿开采的经验看, 只要适当地设计通风系统, 就可以有效地降低氡浓度。对一个品位高于0.6%的铀矿, 在全面分析氡浓度分布的基础上, 通过调整压力分布, 就使矿工所受年有效剂量由58.5 mSV·a-1下降到13.2 mSv· a-1。[65]可见降低地下矿山和工作场所工作人员所受剂量完全是可能的。一些发达国家在六十年代中期开始注意这一问题, 地下矿山工作人员所受剂量已明显下降。为了解决这一问题, 提出如下建议。
3.1 开展天然辐射职业性照射现状的调查我国对人为活动引起的天然辐射职业性照射的研究, 从总体上看还处于起步阶段。对地下矿山工作人员所受剂量, 除个别工作外, 基本上是抓取取样或短期累积取样, 取样点的选择也不完全是从评价个人剂量出发的。文献中对取样时间、地点和条件常常没有有关情况的描述。所以本文基于现有数据进行的初步评价, 只能是概念性的。矿物加工和提取工作人员所受剂量的资料更少。既使对其辐射影响进行过较深入研究的白云鄂博铁矿, 也未见全面的剂量评价。我国土壤和有些矿物中钍的含量较高, 但至今未见任何地下矿山中220Rn和其子体浓度的资料。地下建筑中也只有个别窑洞的数据。由此可见开展天然辐射职业性照射现状调查是完全必要的。
3.2 制定“人为活动引起天然辐射职业性照射防护”标准从科学上看, 职业照射是除国家法规、标准所排除的照射以及按规定已予以豁免的实贱或源产生的照射以外, 工作人员在其工作过程中所受的应由运行管理部门负有责任的所有照射。但是由于人为活动引起天然辐射职业性照射的情况情景较多, 涉及人员很广, 有时难于明确界定。故有必要制定相应的标准, 或由审管部门明确界定。我国新制定的"电离辐射防护和辐射源安全基本标准"（报批稿)中规定的是"3.1.1.C)审管部门规定需加以控制的涉及天然源照射的实贱; ”。在报批稿中有关天然辐射照射控制的明确规定是"附录2工作场所中氡:工作场所中氡持续照射情况下补救行动的行动水平是在年平均活度浓度为500~1 000 Bq·m-3平衡因子0.4)范围内。222Rn达到500 Bq·m-3时宜考虑采取补救行动, 达到1 000 Bq·m -3时应采取补救行动。”
3.3 制定“地下矿山和地下工作场所减氡计划”地下矿山和地下工作场所工作人员所受职业性照射是我国电离辐射职业性照射中的最高和最大者。有色金属矿山典型值已接近剂量限值, 超过剂量限值的百分比显然很高。在地下场所工作的人员人数近千万, 是受职业性照射人群中的最大者。制定她下矿山和地下工作场所减氡计划"并纳入国家规划中是必要的。
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