2011年3月11日日本发生里氏9级大地震, 并引发了福岛核事故。此事故引起了国内、国际社会的广泛关注, 为保证我国环境和公众的安全, 根据环境保护部的要求, 全国各地环保部门均加强辐射环境自动监测站的监控。监测结果表明, 目前对我国环境造成污染的放射性核素有三种: ¹³¹ I、¹³⁷ Cs、¹³⁴ Cs。这些放射性核素可通过吸入、食入、外照射等途径对公众造成辐射照射。为保守估计, 本文采用了环境监测数据的最大值对公众所受剂量进行了估算。分析这些辐射剂量的大小, 对了解福岛核事故对我国公众产生的影响具有重要的意义。

1 剂量估算模式

福岛核事故放射性核素释放对中国公众所致的辐射剂量主要来自空气浸没外照射、食入内照射、吸入内照射以及地表沉积物外照射四种照射途径。

1.1 空气浸没外照射剂量

释放的放射性核素经大气扩散进入我国, 人员浸没在烟羽中时, 其所致年有效剂量H_e可用半无限烟羽模式估算^[1] :

(1)

式中: C_A表示空气中放射性核素的年平均浓度(Bq /m³); g_e为空气浸没外照射剂量转换系数(Sv /a /Bq /m³); O_f是假想关键组成员暴露于该途径的年时间份额, 该参数在本文中的取值为1.0^[1]。

1.2 食入内照射剂量

因食入被放射性污染的食品而产生的待积有效剂量为:

(2)

式中: H_g^a表示a年龄组个人因食入而产生的待积有效剂量, Sv /a; g_g^a表示a年龄组的食入剂量转换因子, Sv /Bq; U_p^a表示a年龄组个人食入p类农产品的年摄入量, kg /a; F表示食入有关地区的p类农产品的份额; C_p表示p类农产品中放射性核素的活度浓度, Bq /kg或Bq /L。

1.3 吸入内照射剂量

因吸入放射性核素产生的待积有效剂量H_h为:

(3)

式中: R_a是a年龄组个人的年空气摄入量, m³ /a; g _h^a是a年龄组个人的吸入剂量转换因子, Sv /Bq。

1.4 地表沉积物所致外照射剂量

地表放射性核素沉积所致外照射年有效剂量H_gr为:

(4)

式中: C_gr表示核素的地面沉积密度; g_gr是核素单位面积地表沉降的剂量转换系数(Sv /aBq /m²); O_f是假想关键组成员暴露于该途径的年时间份额, 该参数在本文中的取值为0.06^[1], 地面沉积密度C_gr可根据核素地面沉积速率计算:

(5)

式中: λ_E为表层土壤(表面10 - 20cm)核素的有效衰减常数d^-1, λ_E = λ_i + λ_s; λ_i为核素的物理衰减常数; λ_s为缺省值(环境衰减常数), 对I^-1为0.0014d^-1, 对Cs^-1为0.00014d^-1[2]。t_b为核素排放的持续时间, t_b保守取值30d, 对于地面沉积速率只考虑干沉积和湿沉积: , 依据文献[1], 对于¹³¹ I和¹³⁷ Cs、¹³⁴ Cs, V_T = 1 000m /d。

2 剂量分析估算所用参数

本文剂量估算过程中涉及到较多的参数, 这些参数主要有两类来源:一是来自实测数据; 二是引用文献提供的参数。其中, 放射性核素¹³¹ I、¹³⁷ Cs和¹³⁴ Cs的活度浓度来自于3月31日到4月22日环保部在网站上给出的《全国辐射环境空气中放射性核素监测结果》中的最大值, 具体活度浓度见图 1。

另外, 浸没外照射剂量转换系数列于表 1; 食入剂量转换因子和蔬菜的年摄入量列于表 2, 考虑到国家卫生部发布的放射性污染监测结果:仅发现蔬菜中的菠菜中有¹³¹ I放射性核素, 浓度值为1 ~ 3Bq /kg^[3], 并且蔬菜在清洗过程中能够洗去很大一部分放射性污染, 依据一次清洗的去污率为50%^[4], 可知三次清洗的去污率为87.5%。据此, 食入剂量估算中作如下处理:仅考虑了蔬菜中菠菜的情形, 并保守假定年食入蔬菜中菠菜占10%;各年龄组人员空气年摄入量列于表 3; 吸入和地面沉积物外照射剂量转换系数列于表 4。

3 剂量估算结果

运用上述计算模式及参数, 可得:空气浸没外照射所致剂量如图 2所示; 食入含¹³¹ I(没有发现蔬菜中含有¹³⁷ Cs和¹³⁴ Cs)的蔬菜所致内照射剂量H_g^a列于表 5; 吸入内照射剂量如图 3所示; 地表沉积物所致外照射剂量H_gr如图 4所示。

由H = H_e + H_g^a + H_h + H_gr可得到福岛核事故所致中国公众的个人总年有效剂量H, 其结果如图 5所示。从图 5可知, 幼儿、少年和成人的最大年有效剂量分别为1.13μSv、1.09μSv和0.75μSv。

切尔诺贝利核事故释放第1年所致我国公众外照射有效剂量为2.84μSv, 食入内照射所致剂量为9.25μSv, 合计为12.1 μSv^[8]。可以看出, 福岛核事故对我国公众造成的辐射剂量远低于切尔诺贝利核事故的辐射剂量。

4 结论

本文以环保部(国家核安全局)发布的实测数据(全国省级辐射环境自动监测站的监测结果)为依据, 就福岛核事故放射性核素释放对中国公众所致辐射剂量进行估算。初步给出了福岛核事故对我国各地公众的平均辐射剂量, 幼儿的年有效剂量最大值为1.13μSv, 少年的最大值为1.09μSv, 成人的最大值为0.75μSv。与天然本底辐射所致公众的平均年有效剂量约2.4mSv^[9]相比, 福岛核事故所致中国公众的辐射剂量远低于天然本底辐射。因此公众暴露在这样的环境中不会对其健康造成影响, 无需采取防护措施。由此得出结论:

(1) 日本福岛核事故未对我国环境及境内公众健康产生影响, 无需采取防护措施。

(2) 福岛核事故对我国公众的影响远低于切尔诺贝利核事故。

(3) 福岛核事故放射性核素释放对中国公众所致辐射剂量估算中涉及到较多参数, 其引自不同的文献。因此, 有关计算结果的不确定性问题还有待进一步研究。