2011年初, 浙江省宁波市某企业发生铜材被放射性核素污染事件, 并涉及十多个省市几十家单位, 共有近200 t受放射性污染铜材被查封, 且受污染铜材结构类型较多, 质量、大小个体差异较大, 此事件属于近年来全国发生的较大范围金属放射性污染事件。各级环保部门、当地政府对本次事件非常重视, 用严谨的态度、科学的方法, 对不同污染等级铜材进行分级分类处置^[1], 在保护公众安全、保护环境的前提下, 实现资源利用最大化, 目前该事件的处置工作已基本接近尾声。

由于事件发现及时, 绝大部分被污染铜材原材料尚未销售, 但也已有部分被污染的铜材产品已流入市场, 并应用于社会生产或生活环境。为谨慎起见, 对污染铜材产品进入环境后导致的公众关键人群组附加剂量进行计算和风险评估, 避免公众不必要的忧虑, 是非常需要的。

1 材料与方法 1.1 活度浓度选取

根据被查封的污染铜材产品放射性水平排查发现, ⁶⁰Co活度浓度大于20 000 Bq/kg的铜材数量较少, 且铜材不断被加工作业、稀释流转过程中, 其活度浓度不断下降, 及至制成成品应用于社会生产或生活时, 铜产品放射性活度浓度将大幅降低。90%以上的污染铜材产品的放射性活度浓度小于10 000 Bq/kg^[2]。为保守估算, 计算时选取10 000 Bq/kg和20 000 Bq/kg作为铜产品放射性活度浓度。

1.2 重量选取

根据调查, 该事件下游所涉厂家大多是以生产熔断器、阀门、燃气用具、卫浴、水软管道等铜配件为主的企业, 单个铜配件的重量一般为0.05~2 kg, 最多不超过2 kg。同样根据保守原则, 本文分别选取体积和重量较大、公众接触较多的阀门、熔断器、水龙头进行估算, 重量分别假设为2 kg、1 kg和1 kg, 得出以下结果:①铜产品活度浓度取10 000 Bq/kg情况下, 2 kg阀门的活度为20 000 Bq, 1 kg熔断器和水龙头的活度均为10 000 Bq。②铜产品活度浓度取20 000 Bq/kg情况下, 2 kg阀门的活度为40 000 Bq, 1 kg熔断器和水龙头的活度均为20 000 Bq。

1.3 剂量估算公式

X-γ射线产生的外照射人均年有效剂量当量按下列公式计算^[3]:

(1)

式中:H_E·r:γ射线外照射人均年有效剂量当量, mSv; D_r:γ射线空气吸收剂量率, nGy/h; t:γ射线照射时间, h; 0.7:剂量换算系数, Sv/Gy。

2 结果 2.1 运输过程剂量计算

污染铜产品在运输过程中, 仅考虑车辆驾驶员和押运员的受照剂量, 对沿途公众造成的影响忽略不计。车辆驾驶员和押运员是在非正常状态下受到辐射照射, 视其为公众人员关键人群组。根据该公司被海关封存的同类货物集装箱表面剂量监测结果^[4], 集装箱表面2 m处最大辐射剂量率为5.73 μSv/h, 本文选取该数据进行计算。放射性铜材一般使用货车运输, 假设车辆驾驶员和押运员离铜材距离不少于2 m, 单次运输时间不超过8 h, 总计运输时间不超过24 h。根据公式(1), 可计算得车辆驾驶员和押运员年有效剂量当量为0.14 mSv, 低于GB 18871 - 2002《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》中关于"剂量限值"(1 mSv)的要求。

2.2 使用过程剂量率估算结果

由于铜产品一般几何尺寸较小, 本文选取30 cm和1 m处进行测量, 可将铜产品视为点源, 不考虑铜配件的放射性自吸收, 剂量率的计算值是偏保守。点源无屏蔽时的剂量当量率可按下式计算^[5]:

(2)

式中:H₀:剂量当量率, rem/h, (1 rem=10^-2 Sv); k:照射量单位(R)对于剂量当量单位(rem)的转换系数, 0.924 rem/R; Q:源强, Ci; Γ:照射量率常数, , ⁶⁰Co的该常数为13.2; R:源与计算剂量点的距离, m; 根据公式(2), 铜材活度浓度取10 000 Bq/kg情况下, 2 kg阀门表面30 cm处剂量率为0.73 Sv/h, 1 m处剂量率为66 nSv/h。同理, 可计算不同活度浓度、不同重量铜材、不同距离处的剂量率, 具体结果见下表 1。

2.3 使用过程剂量计算

铜材活度浓度取10 000 Bq/kg情况下; 阀门被应用于生产生活中后, 一般公众人员不会接近阀门, 仅考虑工作人员对阀门检修时所受剂量。由于工作人员是在非正常状态下接受照射, 可将其视为公众人员的关键人群组。假设阀门每年检修2次, 由同一名工作人员在距离阀门30 cm处进行操作, 每次检修时间不超过2个小时; 同时考虑工作人员的日常巡检每年累加时间为4小时, 工作人员一年的受照时间累计8小时。根据公式(1), 计算得工作人员年附加剂量为5.84 μSv。若工作人员检修时, 距离阀门1 m处, 则可计算得年附加有效剂量为1.04 μSv。

熔断器被安装至高空架设的输变电线路后, 一般公众人员不会接近, 仅考虑工作人员对熔断器近距离检修时(30 cm)所受剂量。同理工作人员也视为公众人员的关键人群组。假设熔断器每年检修2次, 每次检修时间不超过2 h。可根据公式(1), 计算得年附加剂量为1.46 μSv。

水龙头被安装于厨房或卫生间后, 公众人员仅在清洗时近距离接触, 假设年平均每日近距离接触(30 cm) 0.5 h, 可根据公式(1), 计算得年附加剂量为67.5 μSv。

不同活度浓度、距离公众人员所受到的年附加剂量计算结果见下表 2。

根据表 2可见, 在不同活度浓度、不同重量铜产品、不同距离处条件下, 计算得到公众人员的年附加剂量为0.52 μSv~0.13 mSv。本项目以GB 18871 - 2002《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》规定的1 mSv作为剂量控制限值, 公众关键人群组所受的年附加有效剂量当量远低于限值要求。

3 结论

根据2.1和2.3两部分计算结果可见, 受污染铜材进入环境后, 运输受污染铜材车辆驾驶员和押运员的附加年有效剂量当量为0.14 mSv; 使用受污染铜材产品的公众关键人群组所受的附加年剂量最大值为0.13 mSv, 均远低于《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》(GB 18871-2002)中1 mSv的剂量限值。因此, 认为受污染铜材进入环境后, 对公众可能引起的辐射安全风险极小, 公众完全没有必要对此产生忧虑。