我国在20世纪70年代就注意到了非铀矿山地下工作场所氡的职业危害, 并开展了放射性职业危害调查, 其中最为著名的是云南个旧锡矿矿工的肺癌调查。作者[1]物实验、氡致肺癌危险度计算和矿工肺癌组织发生学长期研究的结果表明:氡在云锡矿工肺癌病因中的相对贡献大约是矿尘的4倍。为了对氡/砷在致癌病因中所占的份额进行估计, 文献[2]中提出与铀矿山进行对比、肺癌组织发生学研究和氡砷复合动物实验三个途径, 结果认为云锡矿工肺癌病因是"氡砷复合, 以氡为主", 并粗略估计砷在肺癌病因中的贡献不会超过1/3。由于一直未对全国的锡矿山开展放射性职业危害全面调查, 现状不清。尽管已经颁布了安全基本标准(GB 18871-2002), 但缺乏相应的具体防护标准和配套措施, 监管责任不清, 我国锡矿山井下作业工人的职业危害应引起人们的极大关心。此外, 还应引起我们注意的是锡矿山大量雇用农民工作为一线工人, 缺乏基本的防护和个人剂量监测与健康监护, 发病者工龄短, 农民工的职业病患病率较正式职工高数倍。
近年来, 人们高度关注部分天然放射性物质(NORM)和因工业活动增加的天然放射性物质(TENORM)导致工作人员或公众受照水平升高, 尤其是井下矿工接受的氡及氡子体的职业照射。根据文献[3]我国有色金属矿山中的井下矿工的职业照射典型值达16 mSv/a, 显然超过年剂量限值20 mSv/a的人数所占的比率是很大的。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。因此, 此类矿山的开采引起的天然辐射职业性照射的问题更应该引起我们高度的关注, 尽快制定相应的标准, 有效地控制天然辐射源引起的职业性照射。
随着人类一系列社会实践活动的开展, 有些地区天然辐射水平增高, 天然辐射对公众所受剂量的贡献也越来越大。文献[4]指出:由于人为活动引起天然辐射照射的升高使我国公众每人每年受到0.07 mSv的剂量, 年集体剂量达7.98×104 Sv·人, 占受照总剂量的2.82%。这一新问题已越来越受到人们的重视。
1 锡矿山的辐射水平 1.1 锡矿山分布我国锡矿分布于15个省、区, 主要集中分布在云南、广西、广东、湖南、内蒙古和江西, 以上6个省、区保有储量就占了全国总保有储量的97.7%。著名的大型锡矿如云南个旧、广西大厂、广东大顶和湖南香花岭等。
1.2 γ辐射空气吸收剂量率由于缺乏完整报道锡矿山井下γ辐射空气吸收剂量率的资料, 我们将仅能收集到的有关锡矿山井下γ辐射空气吸收剂量率的数据列于表 1。为了进行比较, 表中同时列出铜矿和煤矿的数值。
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表 1 矿山井下的γ辐射空气吸收剂量率(nGy·h-1) |
20世纪90年代前的文献, 报道的锡矿山井下γ辐射空气吸收剂量率变化范围很大, 从低于地面本底值到几个mGy/h。早期的调查报告中, 也报道了一些异常点, γ辐射空气吸收剂量率高达4.4 mGy/h。表 1中给出的二个锡矿平均值, 在统计时未剔除异常值, 笔者认为可能高估了锡矿山井下γ辐射空气吸收剂量率。根据文献[8]对地下煤矿中的γ辐射水平调查, 一般煤矿井下γ辐射水平与井上大致相当(除北京房山城关矿外), 有的煤矿井下γ辐射水可能低于地面。但石煤矿井下γ辐射水平比一般煤矿高[9]其分布范围在142~932 nGy/h之间, 平均值约为490 nGy/h(平均时去掉最高值)。铜矿[6, 7]井下γ辐射水平一般较高。
我们2007年对湖南省香花岭锡矿井下环境中γ辐射空气吸收剂量率进行了调查, γ辐射空气吸收剂量率绝大部份属于正常本底辐射水平。文献[10]报道了最近对云南某锡矿γ外照射剂量水平初步调查, 其变化范围在18~138 nGy/h之间, 平均值为73 nGy/h。因此, 绝大多数的锡矿山, 井下环境中γ辐射空气吸收剂量率属于正常本底辐射水平。
1.3 空气中氡浓度及氡子体α潜能浓度我们根据一些文献资料和现场调查结果, 将锡矿山井下工作场所氡浓度及氡子体α潜能浓度列于表 2。
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表 2 锡矿山井下环境中的氡浓度及氡子体α潜能浓度 |
由表中结果可知:文献[11]报道了云南个旧锡矿区1973 ~1980年井下工作场所平均氡浓度范围在2.85~8.18 kBq/m3之间, 平均值为4.66 kBq/m3, 氡子体α潜能浓度变化范围在10.82~23.71 μJ/m3之间, 平均值为16.02 μJ/m3。该文献作者还根据1972年实测值, 估算出1953~1972年氡浓度及氡子体浓度α潜能浓度分别为9.62 kBq/m3和43.35 μJ/m3。文献[12]作者在1986~1994年期间, 对湘、桂、滇、粤四省的五个锡矿山井下工作场所空气中氡浓度及氡子体α潜能浓度进行了调查, 氡浓度范围在1.58~5.18 kBq/m3之间, 平均值为(3.12 ±1.32) kBq/m3; 氡子体α潜能变化范围在0.10~11.30 μJ/m3之间, 平均值为(5.61±4.43) μJ/m3, 平衡因子为0.58。上述资料表明:20世纪70~80年代云南个旧锡矿区和湖南香花岭锡矿井下工作场所氡浓度及氡子体α潜能浓度甚高。
文献[13]报道了2004~2008年对云南某锡矿和广西铜坑锡矿井下工作场所氡浓度累积测量, 云南某锡矿10个布放点氡浓度范围在2.48~19.60 kBq/m3之间, 平均值为(6.93± 4.98) kBq/m3。广西铜坑锡矿8个布放点氡浓度范围在160~198 Bq/m3之间, 平均值为(168±13) Bq/m3。我们曾于2007年对湖南香花岭锡矿井下氡浓度及氡子体α潜能浓度进行了测量, 井下氡浓度范围在30~250 Bq/m3之间, 平均值约为150 Bq/m3; 氡子体α潜能变化范围在0.06~0.48 μJ/m3之间, 平均值为0.32 μJ/m3, 大大低于早期的调查结果, 与文献[13]报道的广西铜坑锡矿井下氡浓度170 Bq/m3接近。但云南某锡矿井下工作场所氡浓度迄今还相当高, 应引起我们高度的关注。
应指出:不同调查者在不同时期, 对同一个矿山井下工作场所氡子体α潜能浓度测量结果相差可达1倍多; 即使同一作者在不同时期对同一矿山的调查结果也相差很大。我们认为井下氡浓度及氡子体α潜能浓度与通风状况密切相关, 实际上井下不同工作场所氡浓度及氡子体α潜能浓度存在很大的差异, 测量时应详细记录采样地点及通风情况, 以便能分析出造成不同测量结果的原因。
1.4 锡矿山的天然放射性核素水平表 3|
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表 3 矿山中的天然放射性核素含量(Bq/kg)。 |
列出了云锡氧化和硫化矿原矿、精矿及尾矿中的天然放射性核素238U、232Th、226Ra含量[15]。表中同时给出了湖南某锡矿原矿、精矿及尾砂中的天然放射性核素238U、232Th、226Ra和40K含量[5]。为了进行分析比较, 也将全国原煤[16]和湖北、湖南、江西、浙江、安徽五省石煤矿[9]云南18个铜矿[17]中的中的天然放射性核素含量也列于表中。
由表 3可以看出:①云锡氧化矿原矿放射性水平明显高于硫化矿, 其铀、镭分别可高出4.9和2.1倍; ②氧化矿锡精矿中238U、232Th显著下降, 仅占原矿的48.6%和63.4%, 226Ra只略高于原矿; ③尾矿中232Th则明显升高; ④锡石-多金属硫化物型原生矿床是云南锡矿的主要类型, 矿石中铀、钍、镭的平均含量(238U:100.4 Bq/kg、232Th:20.2 Bq/kg、226Ra:104.6 Bq/kg)与围岩相当或略为偏高, 未超过当地天然放射性本底水平; ⑤湖南某锡矿原矿、精矿、尾砂中铀、镭的平均含量[5]均高于云锡矿中其含量[15], 但明显低于五省石煤矿的平均含量[19]。⑥在有色金属矿山的辐射水平中, 锡矿山与铜矿较为相似, 根据文献[5]与云南18个铜矿[17]中的天然放射性核素含量进行了比较, 铜矿中的天然放射性核素含量均低于锡矿山。
2 锡矿山放射卫生防护的特点锡矿山辐射水平与防护等方面具有本身的特点, 应根据锡矿山的特点, 制订出针对锡矿山确实可行的放射卫生防护措施。调查资料已表明:锡矿山井下工作人员辐射危害主要来源是吸入222Rn及其子体所致的内照射, 部分锡矿山井下还可能存在220Rn及其子体的危害。由于锡矿山矿石中的铀、钍含量一般不高, 故矿井下工作人员接受的γ辐射空气吸收剂量率所致外照射及吸入矿尘引起的内照射, 多数情况下可不作为主要辐射危害来考虑。
2.1 外照射剂量率低的特点锡矿山矿石一般与铀、钍共生, 但钍的含量不高。锡矿山矿石及围岩中的天然放射性核素含量一般要比铀矿山低, 故井下γ辐射空气吸收剂量率也较低。文献[18]作者对某铀矿山井下6个采场和5个平巷测得的γ辐射空气吸收剂量率变化范围在(295~2190)×10-8 Gy/h之间, 平均为1100×10-8 Gy/h。该矿矿石中铀含量为0.049~0.200%, 平均铀含量为0.139%。该矿井下γ辐射空气吸收剂量率与矿石中的铀含量之比为78.5 μGy/h%, 应用这个比值和锡矿山测定的铀含量, 可粗略估算出一般锡矿山井下γ辐射空气吸收剂量率在(5.2~235)×10-8 Gy/h之间, 而实测的γ辐射空气吸收剂量率也落在这个估算值范围之内。绝大部分锡矿山井下γ辐射空气吸收剂量率不会超过100×10-8 Gy/h。
2.2 锡矿山井下氡浓度的特点由于锡矿山矿化的特点及通风和生产管理的不完善等原因, 矿山井下氡浓度出现了一些明显的特点。①分布极不均匀, 各工作面的氡子体浓度相差悬殊。②超限值测点多集于独头巷和独立不通风区。③与岩石的属性有一定的关系。④风流经过矿井下工作面氡子体浓度没有明显上升。⑤井下氡浓度夏季明显高于冬季, 氡浓度随季节性的变化在自然通风为主的矿井下更为明显。
2.3 锡矿山井下氡浓度高的原因锡矿山矿石及围岩中的铀含量、氡析出率和γ辐射空气吸收剂量率一般要比铀矿山低, 而目前一些锡矿山的氡浓度要比铀矿山高得多。造成这种局面的主要原因是:①通风不良。表现在许多矿山采用自然通风, 或污染循环通风, 或通风风量不足。而有部分矿山由于通风不合理, 起不到通风降氡的作用。②采空区泄漏的氡。因采空区有大量的充填物和塌落物, 尽管氡析出率小, 但析出面积大, 能累积大量的氡。这些高浓度的氡在通风风压的影响下或经穿透风流从采空区泄漏出进入工作面, 使得氡浓度增高。③水中逸出氡。锡矿井地下水中含有较高的溶解氡, 未密闭的排水沟、坑道积水和破裂的水管可能会使溶解在水中氡释放。
2.4 锡矿山防氡措施铀矿防氡措施主要是通过通风来降低井下氡浓度, 而锡矿山的通风降氡不能照搬铀矿山的经验, 必须有它自身的特点。①合理的通风量。锡矿山的通风量不能按铀矿山排氡子体来计算, 目前铀矿山通风量大约是锡矿山的3倍多, 锡矿山不需要达到这么大的风量。锡矿山的氡析出率要比铀矿山低2~3个数量级, 如果按氡析出率计算通风量, 还要比锡矿山目前排尘排烟所需的风量小。因为锡矿山井下氡的污染主要不是来自于采场及巷道析出氡, 而是来自采空区、盲端和地下水。如果首先不进行氡污染源的分析, 而盲目加大通风量, 不仅不会收到好的降氡效果, 甚至使工作面的氡污染更为严重。②防止氡源对风流的污染。要做到这一点, 不要盲目让进风流通过采空区和氡源污染严重的地段, 减少对采空区的负压差, 提高正压, 避免循环通风。③矿井下通风必须连续进行。尽管非铀矿山井下的氡析出率低, 如果不连续进行通风也会使得氡及其子体的浓度因累积而上升, 尤其是在有氡危害的矿山更为明显。④隔绝氡源:a)在矿石开采过程中对可构成氡污染源的采空区和废巷道要及时用隔墙密闭, 防止释放的氡随风流进入工作面。对地下高含氡水在氡释放之前, 要用密闭沟或管道排至地面。b)密闭隔墙要求密闭性能良好、牢固, 能防止在通风、负压的影响下密闭空间积累的氡进入风流。用砖石砌墙身加水泥砂浆粉面隔墙, 表面喷涂上密闭复盖层材料, 可达到上述要求。采取以上措施后, 在防氡上能收到好的效果。如在某矿做实验, 未密封采空区之前, 风流中氡浓度5. 44 kBq/m3, 密闭后为2.37 kBq/m3, 氡浓度下降了56.2%。
对部份锡矿山来说, 降低井下氡浓度措施主要在于加强通风管理, 及时调整风量和切断氡源, 不需花很大代价就能收到较好的降氡效果。
3 锡矿山工作场所放射卫生防护的几点建议锡矿山的放射卫生防护, 除应遵循实践的正当性、防护与安全的最优化和剂量限值三项基本原则外。根据锡矿山工作场所本身的特点, 对该类性质矿山的放射卫生防护管理方面提出一些建议。
3.1 锡矿山放射性审管的豁免标准和豁免水平文献[19] NORM/TENORM照射的管理一文中建议参照IAEA安全导则和其他国家的一些做法, 以职业照射个人年有效剂量为1 mSv/a和公众照射0.3 mSv/a作为豁免标准, 以1 Bq/g作为U、Th系核素的豁免水平。我们按照此建议, 提出锡矿山的工作人员凡个人年有效剂量大于1 mSv或物料中天然铀比活度大于1 Bq/g的锡矿山均应进行放射卫生防护的审管, 其依据是GB 18871-2002、IAEARS-G-1.7, 2004和EANNORM Final Report, 2009等标准及资料。
3.2 γ辐射空气吸收剂量率职业照射审管限值根据《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》(GB18871-2002), 一年超过1 mSv应纳入职业照射进行审管。一年按工作2 000 h计算, 由1 mSv/a得有效剂量率0.5 μSv/h, 则γ辐射空气吸收剂量率0.7 μGy/h, 近似取整为1 μGy/h(假定:1 mSv的有效剂量全是来自γ辐射)。文献[20]作者建议伴生放射性矿物γ辐射空气吸收剂量率的豁免值小于等于γ辐射空气吸收剂量率De(e= 0.1 μGy/h)(不含环境本底), 并建议此类矿物γ辐射空气吸收剂量率职业照射审管限值D大于1 μGy/h(10 De)。因此, 当锡矿山工作场所的γ辐射空气吸收剂量率超过1 μGy/h时, 应制订严格防护措施, 限制工作人员在此场所停留时间, 工作人员应佩戴γ个人剂量计进行个人监测。
3.3 锡矿山工作场所氡浓度及氡子体α潜能浓度管理限值氡存在于锡矿山所有工作场所, 但不可能把所有工作场所均作为放射性实践加以管理。因此, 必须定义多大氡的照射应作为实践防护体系的工作场所。有关行动水平的规定就是为了解决这一问题, 对于采取简单措施还不能使氡浓度下降到行动水平以下的场所, 就应该作为放射性实践加以管理。ICRP建议的干预行动水平为3~10 mSv, 相应的氡浓度为500~1 500 Bq/m3(平衡因子为0.4)。考虑到矿山平衡因子可能与0.4差别很大, 因此, 在这些矿山中用浓度表示行动水平时可以进行平衡因子的修正。我们在确定锡矿山井下工作场所氡浓度及氡子体α潜能浓度管理限值时, 平衡因子取0.6, 年工作时间2000h, 锡矿山井下矿工个人剂量管理目标值取10 mSv/a。根据文献[21]中的方法, 可得出单一因素锡矿山井下工作场所空气中氡及氡子体α潜能浓度管理限值分别为1 000 Bq/m3和3.57 μJ/m3。当工作场所氡浓度或氡子体α潜能浓度超过上述管理限值时, 应加强场所通风、防尘、隔绝氡源等降氡措施, 矿工个体佩带防氡口罩和接受放射卫生防护知识培训, 以了解氡及其子体可能对健康造成的危害。
4 结果与讨论锡矿山井下环境中γ辐射空气吸收剂量率绝大部份属于正常本底辐射水平, 不会对井下矿工产生辐射危害。部份锡矿山也存在一些异常点, γ辐射空气吸收剂量率高达4.4 mGy/h。
根据文献资料, 20世纪70~80年代锡矿山井下工作场所空气中氡浓度及氡子体α潜能浓度浓典型值分别为3.12 kBq/m3和5.61 μJ/m3。最近的一些调查资料表明:绝大多数锡矿山井下工作场所空气中氡浓度及氡子体α潜能浓度, 分别低于1 000 Bq/m3和3.57 μJ/m3。随着锡矿山井下通风系统的合理建立和不断改造, 劳动条件得到进一步的改善, 井下工作场所空气中氡及氡子体α潜能浓度将能得到更好的控制。
锡矿山工作人员中凡个人年有效剂量大于1 mSv或物料中天然铀比活度大于1 Bq/g的锡矿山均应进行放射卫生防护的审管。锡矿山井下工作场所空气中氡及氡子体α潜能浓度和井下环境中γ辐射空气吸收剂量率管理限值分别为1 000 Bq/m3、3.57 μJ/m3和1 μGy/h。
锡矿山井下矿工个人剂量管理目标值定为10 mSv/a。工作人员总的年有效剂量超过10 mSv时, 工作人员应视为放射工作人员。应采取纠正或改进措施, 降低工作场所氡浓度、矿尘浓度和工作人员γ外照射剂量或立即更换工种, 并进行医学检查等。
锡矿山放射卫生防护管理, 在贯彻执行上会遇到一个"属性"问题。因为在我国锡矿山矿工与铀矿山矿工在管理、劳动保护待遇等方面存在着明显的差别。如后者除在个人所接受的剂量限制外, 还采用了时间防护(每日只工作6 h)和保健待遇等(规定一定的营养物质津贴和医疗照顾)。当锡矿山矿工所接受的剂量达到或超过铀矿山矿工剂量时, 能否与铀矿山矿工享受同等待遇是面临的一个难题。在国外, 如原东德把非铀矿山井下作业人员接受氡子体照射水平在0.64 μJ/m3 (1.8 mSv/a)者划为从事电离辐射源工作的职业人员。又如英国矿工接受的氡子体年暴露量大于1WLM(5 mSv/a)者被认为是"辐射工人"。
在我国, 氡的主要职业接触人群是矿工。一些锡矿山的工作人员迄今还暴露于高水平的氡之中, 导致非常明显的职业水平照射, 且剂量水平可能远远高于其他行业的放射工作人员。目前, 尽管已经颁布了基本安全标准, 但没有相应的具体防护标准和配套措施, 监管责任不清。锡矿山大量雇用农民工为一线工人, 缺乏基本的防护和个人监测与健康监护, 给锡矿山的放射卫生防护工作带来很大的困难。因此, 须尽快制定锡矿山职业照射防护标准, 保障锡矿山从业人员的职业健康。
| [1] |
孙世荃, 张辅铭. 氡子体和含砷矿尘对矿土肺癌病因的贡献[J]. 中华放射医学与防护杂志, 1991, 11(1): 1. |
| [2] |
孙世荃, 乔友林, 姚树祥, 等. 云锡矿工肺癌的氡病因学研究[J]. 辐射防护, 2001, 21(5): 278. DOI:10.3321/j.issn:1000-8187.2001.05.004 |
| [3] |
潘自强. 人为活动引起的天然辐射职业性照射的控制[J]. 中国辐射卫生, 2002, 11(3): 129. DOI:10.3969/j.issn.1004-714X.2002.03.001 |
| [4] |
潘自强. 我国天然辐射水平和控制中一些问题的讨论[J]. 辐射防护, 2001, 21(5): 257. DOI:10.3321/j.issn:1000-8187.2001.05.001 |
| [5] |
王昆山. 对湖南某锡矿放射性水平现状及危害的调查[J]. 工业安全与防尘, 1991, 5: 18. |
| [6] |
张洪, 王红海, 梁波, 等.某地下铜矿的放射性水平初步调查[A].笫二次全国天然辐射照射与控制研讨会论文汇编[C] 150.
|
| [7] |
曾新元, 王庆桂, 朱仲和. 某铜矿氡及其子体监测二十年[J]. 辐射防护, 1984, 4(6): 474. |
| [8] |
陈凌, 潘自强, 刘森林, 等. 中国煤矿井下工作人员所受天然辐射职业性照射初步评价[J]. 辐射防护, 2008, 28(53): 129. |
| [9] |
叶际达, 孔玲莉, 李莹, 等. 五省放射性伴生石煤矿开发和利用对环境影响研究[J]. 辐射防护, 2004, 24(1): 1. |
| [10] |
胡爱英, 袁龙, 徐辉, 等. 我国非铀矿山的环境γ外照射剂量水平初步调查[J]. 中华放射医学与防护杂志, 2009, 29(2): 207. DOI:10.3760/cma.j.issn.0254-5098.2009.02.031 |
| [11] |
王燮华. 氡与矿工肺癌[J]. 中华放射医学与防护杂志, 1984, 4(3): 10. |
| [12] |
王昆山. 有色金属矿山环境中氡及其子体水平与剂量评价[J]. 辐射防护通讯, 2001, 21(5): 19. DOI:10.3969/j.issn.1004-6356.2001.05.005 |
| [13] |
尚兵, 崔宏星, 武云云, 等. 我国非铀矿山222Rn和220Rn水平初步调查[J]. 中华放射医学与防护杂志, 2008, 28(6): 559. DOI:10.3760/cma.j.issn.0254-5098.2008.06.002 |
| [14] |
曾新元, 刘汉钦, 肖仁义. 湖南省部分地区非铀矿山及地洞内氡子体α潜能浓度的调查[J]. 辐射防护, 1989, 9(2): 156. |
| [15] |
喻亦林, 李杰, 王顺生, 等.滇东南锡矿天然放射性水平及对辐射环境的影响[A].笫二次全国天然辐射照射与控制研讨会论文汇编[C]. 217.
|
| [16] |
姜希文, 刘秋生, 李瑞香, 等. 我国煤中天然放射性核素水平[J]. 辐射防护, 1989, 9(3): 181. |
| [17] |
喻亦林, 刘凤祥, 江铁英, 等.云南铜矿天然放射性水平调查综述[A].笫二次全国天然辐射照射与控制研讨会论文汇编[C]. 210.
|
| [18] |
陈常茂, 白尚范. 铀矿井γ剂量率[J]. 辐射防护通讯, 1985(2): 40. |
| [19] |
罗建军, 孙庆红. NORM/TENORM(伴生矿和产生的副产物)照射的管理[J]. 辐射防护通讯, 2009, 29(3): 4. DOI:10.3969/j.issn.1004-6356.2009.03.002 |
| [20] |
刘明, 季成富, 赵福祥, 等. 关于伴生放射性矿物辐射卫生审管限值的探讨[J]. 中国辐射卫生, 2002, 11(2): 75. DOI:10.3969/j.issn.1004-714X.2002.02.006 |
| [21] |
李先杰, 邓文辉, 薛建新, 等. 关于我国铀矿冶个人剂量约束值的讨论[J]. 辐射防护, 2008, 28(1): 13. |