放射性核素按照来源可分为天然放射性核素和人工放射性核素两大类[1]。天然放射性核素在自然界的分布很广,食品中的天然放射性核素主要包括40K和少量的226Ra、228Ra、210Po(钋)以及天然钍和天然铀等。而人工放射性核素是指人为活动制造的放射性核素,环境中的人工放射性核素主要来源于大气层核试验产生的放射性落下灰和各种核设施在正常及事故情况下的释放,如134Cs、137Cs等。上世纪四十年代至七十年代的大气核试验是目前全球食品中人工放射性核素的主要来源。环境中的人工放射性核素可以通过直接沉降于食物表面或通过生态转移的方式进入到食物中。1986年前苏联的切诺贝利核事故、2011年日本的福岛核事故等都对食品造成了一定的放射性污染[2]。2015年12月,香港检出日本进口茶包样品含有微量辐射,2016年3月,日本从野猪肉和鹿肉中检出放射性铯超标。食品中的放射性物质历来受到人们的高度关注,特别是在核技术广泛应用的现代社会,食品受到放射性核素污染的现象也时有发生,开展食品中放射性物质的监测工作具有重要的意义。
1 我国环境和食品中放射性测量标准介绍环境和食品样品中的放射性核素测定方法较多,但无论是在核事件应急情况下,还是在常规监测情况下,自20世纪90年代末以来,使用较多的是γ能谱测量分析方法。该方法可通过样品的一次测量,直接定性识别和定量确定出样品中的γ放射性核素组成及含量。但由于γ能谱测量是一种相对测量方法,若要准确的给出定量分析结果,需要对不同类型的样品制备相对应类型的仪器刻度用标准物质,且相应的样品制备方法也有所不同。因此现行有效的γ能谱测量标准中,针对不同测量目的(应急和常规两种情况)和不同的环境样品类型,有针对性的制定了不同类型环境样品的γ能谱测量方法标准[3-8],其组成详见图1。
在核事件应急情况下使用的《应急情况下放射性核素的γ能谱快速分析方法》[3],是以应急背景为前提,采用γ能谱对样品中放射性核素进行快速定性识别和分析的标准方法。标准的主体内容涵盖应急下分析所需仪器和设备、样品采集、样品预处理、γ能谱仪刻度、样品测量、质量控制、结果报告等内容。并以附录形式给出了应急响应中可能涉及的放射性核素;核电站可能释放的放射性核素;应急时样品的测量时间与典型放射性核素的最小可探测活度浓度等资料性文件。该标准突出应急情况下快速定性识别的特点,其余平时须储备和刻度的技术细节可与我国现有的常规情况下γ能谱分析方法的一系列标准配套使用。
在常规情况下使用的《高纯锗γ能谱分析通用方法》[4],是一部适用于常规情况使用高纯锗γ能谱分析各种介质样品的重要通用方法。该标准在修订过程中充分考虑了与我国现行土壤、水、生物和空气中放射性核素γ能谱分析方法标准的衔接和配套。其余常规情况下使用的几个标准则是针对土壤、水、生物和空气样品采集的不同特点,从采样和制样,再到测量分析的全过程的详细阐述。针对不同样品介质分别可以进行独立使用。
食品样品也是环境样品的一部分,其γ能谱测量放射性核素的方法标准可参照《生物样品中放射性核素的γ能谱分析方法》[7]执行。同时,由于食品安全同人类健康密切相关,食品中的放射性核素可通过食入方式进入人体内,造成人体内照射。因此出于食品安全的考虑,我国专门针对食品中的放射性物质检验颁布了一系列标准[9-19],其组成详见图2。
2016年颁布的GB 14883系列标准是在1994年标准的基础上修订的。放射性核素的衰变形式包括α衰变、β衰变和γ衰变,从人体内照射角度考虑,α衰变和β衰变对人体组织造成的伤害要大于γ衰变。GB 14883系列标准中还给出了3H、89Sr、90Sr、147Pm、210Po、239Pu、240Pu等核素的放射化学分析方法,这些核素多以α衰变或β衰变为主,γ能谱无法对其进行测量分析,可根据不同的测量目的查阅相关标准进行参考。
以上是我国现行的环境和食品中放射性测量相关标准,它们之间既有联系又有补充,可以满足相关测量需要。
2 我国食品中放射性物质监测现状自上世纪70年代我国卫生部就开始沿海海域海产品的放射性核素监测,80年代开始对全国食品和水中的放射性水平进行了调查,1995年后,全国辐射环境监测网建立。2011年,日本发生了福岛核泄漏事故,卫生部门迅速组织开展了食品中放射性核素监测,获得了重要结果。北京市疾病预防控制中心在事故发生后立即启动了核应急监测系统,并制订了严密的监测方案,对北京地区的大气气溶胶和惰性气体进行了连续监测,收集并监测了本地区雨水的放射性水平,开展了北京地区地表水和露天种植蔬菜等样品的放射性污染监测,结果发现北京地区大气存在明显放射性污染的时期主要集中在事故后的15~41 d,131I放射性浓度在事故后22 d达到最高值,为5.89 mBq/m3,137Cs和134Cs的放射性浓度于事故后20 d形成了明显的高峰,均低于131I峰值1个数量级以上;潮白河水总β放射性水平为0.314~0.602 Bq/L,与既往本底水平相当。证明日本福岛核事故所致北京地区的放射性污染尚未对本地区居民产生明显的健康影响,但还需要对核事故造成污染的远期情况进行持续观测[20]。鉴于福岛核电站泄漏事故远期效应的不确定性和国内东南沿海核电站的快速发展,为维持食品放射性物质检测能力,确保核辐射卫生应急时的监测能力,国家卫生行政部门等6部委联合发文要求开展食品中放射性物质风险监测工作。2012年至今,食品中放射性物质监测工作已纳入国家食品安全风险监测范畴,其目的在于掌握全国特别是核电站周边地区天然和人工放射性核素在食品中的水平、分布和变动趋势,掌握铀(钍)矿山等核设施周围典型食品放射性水平,掌握一般地区食品中的放射性水平,加工食品脱氧剂/干燥剂的放射性水平,建立基线数据。2012—2019年的总体监测情况如图3所示,从2012—2019年,监测食品的样本数量呈上升趋势,表明食品放射性监测体系逐步完善,放射性监测规模逐步扩大。截至2019年底,已累计完成6456份样品的天然和人工放射性核素水平的监测,获得了55721个核素监测数据。
表1列出了2012—2019年之间不同类型食品中放射性核素活度浓度的平均值。在所有类型的食品中,40K的平均浓度最高,且检出率最高。238U在海藻中的检出率最高。茶中228Ra,226Ra和137Cs的检出率在不同食品类别中最高。茶样品中238U和228Ra的平均浓度最高,活度浓度分别为2.88 Bq/kg和1.75 Bq/kg。牛奶和奶制品样品中的226Ra和137Cs平均浓度最高,活度浓度分别为1.13 Bq/kg和0.79 Bq/kg。海藻品中40K的平均浓度最高,活度浓度为371 Bq/kg。
基于食品中放射性活度浓度检测结果,结合国家标准的食品消费数据估算了摄入后的238U,228Ra,226Ra,40K,137Cs的年待积有效剂量。根据ICRP给出的剂量系数,其值分别为20.03 μSv/a、110.24 μSv/a、54.70 μSv/a、242.72 μSv/a和0.84 μSv/a,结果均在国家标准的限定值范围内。
3 值得讨论的问题 3.1 食品中放射性物质限量标准问题纵观国际标准,无需对食品中所有化学物质都设立限量标准。国际食品法典委员会《食品和饲料中污染物和毒素通用标准》[21]指出,污染物最大限量的设定应仅限于对于公共健康构成重大风险并在国际贸易中已有问题或预期有问题的那些污染物。因此,限量的设定应仅限于污染物对消费者暴露总量有显著影响的食品。
科学制定食品安全标准指标是保护消费者安全的关键。按照风险分析原则,对社会关注的问题,是否需要通过制定标准加以管理,要根据评估结果判定是否对消费者健康有影响而定。例如,有些看似存在风险的问题,通过风险评估之后,证明对消费者健康损害是极低甚至可以忽略的,则不需要制定限量标准;又如,有些食品安全问题通过风险评估证明确实存在一定程度的风险,需要采取风险管理措施来防范化解风险。但采取哪种风险管理措施要具体情况具体分析,如果通过制定生产过程规范从根本上解决问题,就没必要制定只治标不治本的产品限量值,甚至给企业执行带来沉重负担。只有当制定限量标准会为消费者带来公共卫生保护意义时,才有必要启动限量制定工作。
3.2 食品中制定限量标准的放射性物质与“不得检出”的关系我国食品污染物限量标准在修订过程中,根据国际污染物限量通用标准制定规则和惯例,将有限的公共卫生资源用于需要优先管理的食品类别或食品组。依据我国食品中污染物的监测结果,结合我国居民膳食污染物的暴露量及主要食物的贡献率,对具有公共卫生保护意义的项目制定限量标准。目前,我国现行的食品放射性核素限量国家标准为1994年颁布的《食品中放射性物质限制浓度标准》[22],标准依据当时国内外辐射防护的基本要求和我国居民食品消费量而制定,基于ICRP 26号出版物[23]公众个人年剂量限制1 mSv确认导出限制浓度。标准中给出了粮食、薯类、蔬菜及水果、肉鱼虾类、鲜奶及奶粉等几类食品中12种放射性核素的限制浓度。对于未制定污染物限量的食品可以理解为,基于目前科学发展的阶段,该类食品不是该类污染物值得控制的暴露来源或不应在食品中出现。无论是否制定污染物限量,食品生产和加工者均应采取控制措施,使食品中污染物的含量达到最低可合理达到的水平。对于未规定污染物指标及限量的部分加工食品,企业要实施污染物的源头管理。
对于食品添加剂的管理,《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》[24]中未允许使用的食品添加剂,其确切含义是指该食品添加剂不能用于这些食品类别,并不一定代表不得检出。食品中检出不得使用的食品添加剂时,还需要考虑带入原则、食品中该类物质本底水平等方面的影响,综合判定是否存在超范围或超量使用添加剂的情况。现代检测设备与方法,可以检出极其微量的物质,“不得检出”与所用方法设备有关。
3.3 放射性核素监测的食物种类问题通常情况下,只有那些因食用量大而对人的内照射暴露有重大影响的食物才会进行取样监测。例如,如果在奶牛牧场附近有释放的131I,则监测牛奶中的131I浓度将比监测空气、土壤、牧草样品中的131I浓度提供更多有意义的信息。然而,对牧草中的131I进行测量可能对指示牛奶中的预期浓度非常重要,因此纳入与农业生产相关的初始原料监测,对于食物的安全性至关重要,而且可以起到早期预警作用,避免产生更为严重的后果。
由于消费者习惯驱动粮食消费结构快速变化,某种食物种类的消费量也可能随之波动。此外,需要特殊饮食的人群(婴儿、减肥者、素食者)也不断增加,再加上贸易的全球化和物流的发展,全球各地不同的食物都可能进入我国,其消费的种类大大超出传统的饮食结构,这为食品的放射性监测带来了一定的挑战,如何科学的选取食物监测的种类就显得至关重要。
另外,水和不同种类的饮料(含或不含酒精)是否视为食品值得考虑。膳食在加工过程中难以避免引入水,且如今矿泉水的消费正在流行,矿泉水有时含有相当高浓度的天然放射性核素,通过摄入饮水造成内照射的风险不容忽视。
针对以上问题,全膳食的监测似乎是一个解决方案,因为利用全膳食(应该同样不包括水)可以更好的估算人体因摄入食物造成的内照射剂量,其更为准确。但是,一旦发现内照射剂量超标,却无法对其进行溯源,只有对单个食品进行分析才能发现有可能被污染的单个食品。此外,全膳食监测过程繁琐、耗费时间,无法采集广泛人群的全膳食进行监测,其代表性和复杂程度可想而知。
4 面临的挑战与展望 4.1 食品放射性监测的应急技术储备不足食品放射性监测作为核应急的重要组成部分之一,其技术储备至关重要。一旦发生核事故,食品放射性监测任务量必定陡然升高。应急监测要求高灵敏且速度快的方法,我国食品放射性监测方案虽采用了快速制样γ谱直接测量方法,但每个样品的测量时间一般都需要大于20 h,且目前大部分省份的仪器设备只有一台,一旦仪器损坏就无法投入工作,如何在应急情况下对大批量粮食样品进行快速监测亟需解决。另外,食品放射性风险分析并不仅仅限于食品放射性核素的监测,还涉及食品放射性核素的检测技术、溯源分析、内照射风险评估以及食品放射性污染控制等一系列问题需要加以研究,做好技术储备。
4.2 食品放射性监测体系需进一步完善食品放射性监测的重要意义之一是对于核事故的快速预警,例如2011年日本福岛核事故后,我所率先在菠菜中检测到131I,具有很好的预警作用。因此,建议强化监测预警,围绕“早发现、早报告、早处置”目标,扩大高风险地区食品放射性监测的核素种类和特殊食品的专项监测,完善食品放射性监测网络报送系统,可以通过增加高风险地区的应急情况下快报模块和地理信息技术,实现现场监测数据的快速实时传输和地点显示,并通过引入食物产量和消费数据,快速识别食品安全风险,做出风险评估。
虽然从2011年日本福岛核事故后,食品中放射性物质监测工作纳入到了国家食品安全风险监测范畴,对于食品放射性风险的监测和预警起到了很好的作用,但是近几年的工作发现,负责食品放射性风险监测的人员并非专职人员,都是身兼数职。虽然每年都会组织培训班和比对考核工作,但是由于大部分人员没有核物理或食品安全的专业知识背景,而食品放射性监测工作的专业性要求又比较高,通过一周的培训并不能达到很好的效果。因此,建议通过招聘、培养等多渠道手段,建立一支专业化的食品放射性风险监测队伍和培养一批食品放射性风险评估专家,专门负责食品放射性风险的监测和评估。
4.3 食品放射性风险交流工作需进一步加强食品安全风险交流,是指监管者、生产经营者、消费者、行业组织、媒体和其他利益相关方围绕食品安全风险及其相关因素交换信息、意见和看法的过程。目前我国食品安全风险交流工作体系已初步建立,例如国家卫生健康委员会定期组织多部门开展食品安全会商会议,交换信息。公众对食品放射性的认知度明显低于食品中农药残留、重金属等危害成分,而一旦发生核事故,很可能会引起大众对食品安全的恐慌和不信任。
食品安全风险交流正是通过对风险评估、风险管理全过程的同步公开透明,最大限度地降低公众对风险实际危害的怀疑或对政府决策没有信心等负面情绪。因此,应不断提高社会各方广泛参与的程度,提高食品放射性风险交流工作力度。
4.4 相关标准的修订势在必行随着时间的推移,目前所使用的部分标准已经不适应当前科学技术的进步和国内核相关学科的发展,修订此类标准已势在必行。例如《食品中放射性物质限制浓度标准》(GB 14882—1994)中的限制浓度计算时,依据的是20世纪90年代的相关数据,现在相应的剂量换算因子以及食入量等都已发生了变化。标准14882的修订工作已经启动,旨在根据当前社会的实际情况重新制定新的食物中放射性物质限制浓度标准。此外,食品中放射性核素的监测结果判定标准通常涉及2个标准,分别是《食品中放射性物质限制浓度标准》(GB 14882—1994)(已经启动了修订工作)和《公众成员的放射性核素年摄入量限值》(WS/T 613—2018),两个标准的适用范围并没有明确的区分,而且部分内容存在冲突,例如WST 613—2018中规定的表A.1的大于17岁组列中的年摄入量限值与GB 14882—1994的附录A的成人组列的数值不同,此类问题在后续的修订工作中都应予以解决。
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