根据2007年卫生标准制(修)订项目的计划, 接受卫生部放射性疾病诊断标准委员会委托, 我们对《放射性核素摄入量及内照射剂量估算规范》(GB/T 16148-1995)进行修改。经过两年多的调研、征求同行专家意见, 经卫生部放射性疾病诊断标准委员会审议, 形成了新版国家标准《放射性核素摄入量及内照射剂量估算规范》(GB/T 16148-2009), 该标准已由中华人民共和国质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会于2009年10月15日联合发布, 2009年12月1日实施。

1 立项背景

GB/T16148-1995标准起草时间较早, 在此标准颁发后, ICRP的内照射模型、剂量方法及相关参数都发生了变化, IAEA也按新的内照射模型和剂量方法制定了相应的技术标准。GB/ T16148-1995主要基于IAEA和ICRP早先的一些概念、方法和参数, 因此难于再采用。此次修订中, 主要参考了Methods for Assessing Occupational Radiation Doses Due to Intakes of Radionuclides "(Safety Reports Series No.37, 2004)及" Assessment of Occupational Exposure Due to Intakes of Radionuclides"(Safety Guide, , No.RS-G-1.2, 1999), 对标准进行了制订。见表 1。

2 基础依据和采用方法说明 2.1 标准基础依据

本次修订主要基于国际放射防护委员会(ICRP)最新的放射性核素摄入量估算方法(ICRP 78号出版物)和内剂量估算方法(ICRP 80、ICRP 72、ICRP 71等出版物)。依据IAEA的相关标准(IAEA International Basic Safety Standards for Protection against Ionizing Radiation and for the Safety of Radiation Sources; IAEA Safety Standards Series No.RS -G-1.2, Assessment of Occupational Exposure Due to Intakes of Radionuclides; IAEA Safety Reports Series No.37, Methods for Assessment of Occupational Radiation Doses Due to Intakes of Radionuclides), 并等效采用IAEA Safety Reports Series No.37, 对原标准、方法进行实质性的修改。

2.2 采用方法说明

IAEA Safety Reports Series No.37及Safety Guide, No.RS-G-1.2内容十分丰富, 引用IAEA Safety Reports Series No.37内容多的部分就有:内照射剂量估算的生物动力学模型, 直接和间接测量结果的解释, 不确定度, 剂量记录、保存和报告, 质量保证及相关的附件等主要内容。

2.2.1 生物动力学和剂量学模型

在放射性核素摄入量及内照射剂量估算时采用IAEA Safety Reports Series No.37使用的生物动力学和剂量学模型。这些模型的主要内容已在标准附录A中作为资料性附录进行了介绍, 这里不再重复。

2.2.2 剂量系数方法

在放射性核素摄入量及内照射剂量估算时, 采用了新的内照射剂量估算方法, 即剂量系数方法, 采用了ICRP和IAEA给出的相关参数。

在内照射剂量估算中, 最常用的是待积器官当量剂量H_T (τ)和待积有效剂量E (τ), 它们分别用以下公式计算:

(1)

(2)

式中:q_s (t, t₀)是t₀时刻摄入t时刻源器官内核素的放射性活度, 单位为Bq; SEE (T←S; t)是比有效能量, 它是t时刻源器官(S)内每次核蜕变引起靶器官(T)内的当量剂量, 单位为Sv·(Bq·s)^-1;ω_T是组织权重因子; H_其余(τ)是其余器官的待积当量剂量。H_T (τ)和E (τ)是摄入放射性物质后, 随时间积分的一个剂量学量。如果没有特殊说明, 对成年人, τ的值为50年, 对于婴幼儿为70年, 通常情况下, 积分时间从20到70年。

用上述公式直接计算H_T (_τ)和E (τ)比较困难。

在辐射防护中我们并不需要这样复杂的计算, 而是在采用简单的隔室模型代表器官中的放射性核素的转移、沉积和排除进行简化, 此时, 复杂的内照射计算估算可以简化。

采用IAEA Safety Reports Series No.37使用的生物动力学和剂量学模型时放射性核素的代谢可用指数模式描述。从而有:

(3)

其中A₀为t₀时刻摄入的总活度, f₁为放射性物质转移到体液的份数, f_s为从体液转移到源器官(s)的份数, T_m为该放射性物质相应于m指数项(隔室)的有效半排出期, a_m为m指数项占的份数。将(3)代入(1), 并定义h_T (τ)为:

(4)

则(1)式可改写为:

(5)

hT (τ)称作待积器官当量剂量的剂量系数, 即每单位摄入量的待积器官当量剂量的预定值, 单位为Sv/Bq。

用同样的方法可以得出:

(6)

在(5)和(6)式中:A₀是放射性核素的摄入量, 单位为Bq; e (τ)称作待积有效剂量的剂量系数, 即每单位摄入量引起的待积有效剂量预定值, 单位为Sv/Bq。

基于ICRP通过生物动力学和剂量学模型, 对h_T (τ)和e (τ)值进行了计算, 并在ICRP的67、69、71、72出版物中给出了计算的结果, IAEA标准中也采用了相关的参数, 在本标准的附录C中也列出了主要核素的剂量系数值。

因此, 只要我们能估算出摄入量(A₀)再结合ICRP给出的h_T(τ)或e (τ)值, 就可以方便的计算出积器官当量剂量H_T(τ)或待积有效剂量E(τ)。

3 常用的方法介绍 3.1 消耗量剂量模式下A₀的估算

在消耗量剂量模式中主要分为吸入和食入两大类。在进行吸入A₀估算时除了要考虑空气污染监测结果外, 还应考虑呼吸率和居留因子等因素对结果的影响。食入又分为饮水和食用两大类。在进行饮水A₀估算时除了要考虑水污染监测结果外, 还应考虑水系损失、饮用量等因素对结果的影响。此时若用环境测量数据计算既麻烦误差也大, 最好直接测量这些食物的放射性含量。

通过以上的分析, 这时的摄入量(A₀)可以用下式计算:

(7)

式中:A_吸是吸入空气造成的放射性核素摄入量; A_饮水是饮水造成的放射性核素摄入量; A_食用是食用各类食物造成的放射性核素摄入量。

一般来说只要测得空气放射性含量(单位, Bq/m³)、呼吸率、居留系数就可方便的计算出A_吸。空气监测结果通常以时间积分浓度(Bq.s/m³)表示。居留系数是指在污染地区停留的时间份额, 除突发事件的情况外, 可以不考虑。对于某一种核素j累计时间内的摄入量A_j吸可以用下式计算:

(8)

式中:C_j空是核素j在空气中的时间积分浓度(Bq.s/m³); B_空是人员呼吸率(m³/s)。

一般来说只要测得水的放射性含量(单位, Bq/m³)、水系损失、饮用量就可方便的计算出A_吸。水系损失是指取监测样品的水中与饮用水中放射性核素, 由于各种原因的差异, 只要我们尽可能的适时在实际的饮用水中取样监测, 此时也可不考虑这种修正。对于某一种放射性核素j的摄入量A_j饮水可以用下式计算:

(9)

式中c_j水是放射性核素j在水中的含量(Bq/kg); Q_水是饮水量(kg)。饮水量也随地区、年龄、习惯等因素而异, 一般在计算机系统中用UNSCEAR的成人数据(500 kg/a)作为其系统的默认值。

对于某一种放射性核素j的摄入量A_j食用可以用下式计算:

(10)

式中:c_ji食是放射性核素j在i类食品中的含量(Bq/kg); Q_i食是i类食品的食用量(kg)。

3.2 个人监测下A₀的估算

个人监测方法是在核和辐射事故情况下评价个人内照射剂量的一种十分重要的方法, 它能够快速地给出比较直观、有效的结果。人们常常通过个人监测来检查职业人员受到内照射的程度, 它是评价个人体内放射性污染的主要根据。在核和辐射事故发生的情况下, 也常常需要个人监测方法来检测职业人员和公众是否受到了内照射。个人监测方法主要有空气个人监测方法、生物样品个人监测方法和体外个人监测方法。

空气个人监测方法通常是采用个人空气采样器(PAS)直接对内污染进行监测, 并用监测结果估计放射性核素吸入量。

当监测结果是监测周期内的累积放射性活度, 则可直接视为此时的摄入量A₀。若监测结果是核素空气浓度c_j空(kBq/ m³), 还需要有呼吸率(B_空)和监测周期(T)的值, 这时核素j的摄入量A_j0可用下式计算:

(11)

体外直接测量法是使用探测器直接从体外测量全身或器官内放射性核素的活度用以估算摄入量的一种方法, 其结果较生物样品测量法的结果更加可靠。这一方法在核和辐射事故应急测量中经常使用。但是, 它仅适用于那些能发射可以逃逸出人体的射线的核素, 即能发射X射线、γ射线、正电子(检测其湮灭后放出的γ射线)、高能β粒子(检测其发出的轫致辐射)以及某些α发射体(检测其特征X射线)的核素。直接从体外测量全身或器官内放射性核素的含量可以快速而简便地估算体内相应器官或组织的放射性活度, 从而可首先估算出A₀再估算内剂量。

用测量值(M)(Bq)推算A₀的基本公式如下:

(12)

其中m(t)是摄入1Bq某核素t天时体内或器官内核素的含量(Bq), m(t)在国家职业卫生标准GBZ129中可查得。应当说明的是, 公式(12)不适用于连续摄入的情况, 此时可用m(T/2)代替m (t)进行计算, T为监测周期(d)。

对不释出γ射线或仅释出低能光子辐射的放射性核素, 个人体内污染量的监测主要借助于排泄物的分析。用测量值(M)(Bq/d)推算A₀的方法如下:

(13)

其中m(t)是摄入1Bq某核素t天时, 日排泄量(Bq/d)的预期值。m(t)在国家职业卫生标准GBZ129中可查得。应当说明的是, 公式(13)不适用于连续摄入的情况, 此时可用m(T/2)代替m(t)进行计算, T为监测周期(天)。

3 标准的应用

在发布的标准中, 附加了4个资料性附录, 可供使用者参考查阅。附录A:生物动力学和剂量学模型; 附录B:用直接和间接测量数据估算摄入量的方法; 附录C:主要核素的剂量系数; 附录D:摄入量和内照射剂量估算举例。

志谢: 在标准的修订过程中, 张良安教授提供了翔实的资料性文献, 在此表示衷心的感谢。