2. 江苏辐环环境科技有限公司
医疗机构和相关科研单位中,非密封放射性物质工作场所涉及放射性同位素的操作会产生放射性废水。放射性废水主要来自下面两个方面:一是注射或服用了放射性核素的病人(或科研机构的实验动物),放射性核素在体内生理代谢,最终排入注射后病人专用卫生间或核素治疗病房专用卫生间的下水;二是医护及科研人员在操作放射性核素过程中,沾有放射性核素的手或物品在控制区内专用洗手池的清洗,以及有表面沾污的地面或台面在拖把池清洗,产生的含放射性核素的废水。若放射性废水未妥善处置而经污水管道流入污水处理厂,可能造成水中放射性超标,可能对公众产生照射而影响健康。
针对医疗机构放射性废水,目前已制定了较为完善的国家标准:《医用放射性废物的卫生防护管理》(GBZ 133-2009)[1]中,要求使用放射性核素日等效最大操作量≥2E+7 Bq的临床核医学单位和医学科研机构,应设置有放射性污水池以存放放射性废水直至符合排放要求时方可排放。《医学与生物学实验室使用非密封放射性物质的放射卫生防护基本要求》(WS 457-2014)[2]要求放射性废液的通用管理及其衰变池的要求应符合GBZ 133的规定。《医疗机构水污染物排放标准》(GB 18466-2005)[3]虽规定了医疗机构水处理站出水的放射性比活度限值,需满足“总α≤1Bq/L、总β≤10Bq/L”;但总α放射性、总β放射性作为第一类污染物,在《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)[4]中,明确要求“不分行业和污水排放方式,也不分受纳水体的功能类别,一律在车间或车间处理设施排放口采样,其最高允许排放浓度必须达到本标准要求”,就是为了避免这种特殊排水被医疗机构内其他排水所稀释。所以环评中,放射性废水仍然在衰变池排放口执行“总α≤1 Bq/L、总β≤10 Bq/L”的限值要求。
核医学及科研单位的非密封工作场所通过设置放射性废水衰变池,使放射性废水在其中经过充分的贮存衰变,放射性比活度降低至可以接受的水平方能继续作为医疗废水处理。笔者长期从事核医学科环评及检测,在对医院及科研单位在用衰变池进行环评和检测的过程中,发现一些共性问题,由于衰变池设置和设计的不合理,导致放射性废水未能妥善处理。现将典型问题一一列举并讨论,结合环评要求,从而给出放射性衰变池的合理设置和设计建议,从源头解决放射性衰变池的各种问题。
1 衰变池选址不合适在某一医院进行现场检测时发现,其衰变池设置于楼旁边地面停车场的地下,池盖板表面即为几个使用频率非常高的临时停车位,而停车位上能够检测到非常明显的附加剂量率。
在某二医院进行现场检测时,其核医学科楼上引入衰变池的管道外露且存在破损,放射性废水顺缝隙流至地面造成一定的表面污染。
由于衰变池是用于存放放射性废水,可能存在核素导致的辐射及表面污染的问题,即使是非常微量的附加辐射和表面污染,也会导致公众不必要的照射。上述公共场所造成的附加辐射和表面污染,固然与其屏蔽不足和渗漏有关,但是如果一开始的选址能够避开人流量较大的公共场所,即使产生了附加辐射和表面污染,对公众的影响也能够降低至较低的水平。
2 管道及衰变池屏蔽不足尤其是设置有甲癌住院病房的卫生间下水,由于甲癌服碘活度非常大,而生物半排期又较短,且为了便于放射性药品的采购和住院病人的管理,甲癌病人一般都是若干人集中同时服药。这将导致服药后第一天,甲癌病房的卫生间下水具有很高辐射水平。对于放射性废水的辐射应该引起足够的重视,包括从卫生间排水口引入衰变池的下水管道也应具有足够的屏蔽。根据对某三医院位于二楼甲癌病房引至一楼地下衰变池的PVC管道的辐射检测,残留在管道内部的放射性核素能够导致PVC管道6m外的辐射剂量率达到2μSv/h。在某一医院中,衰变池盖板系普通窨井盖,对射线屏蔽不足,也导致衰变池表面辐射水平较高。
3 放射性废水渗漏对某四科研单位退役场所检测时,采集衰变池周围土壤检测放射性比活度,其β/α比值超过该地区文献中给出的正常水平范围,经γ谱仪分析为3H、59Fe核素造成的,推测可能是由于放射性衰变池渗漏导致放射性核素3H、59Fe进入衰变池周围土壤。该衰变池已使用约30余年,池壁及池底系红砖抹低标号水泥建造,建设水平较低,随着使用年限的增长导致产生了放射性渗漏。
4 容积不够很多核医学科衰变池原本只设计供门诊(如SPECT/CT、甲功测定及甲亢治疗等)使用,但是随着核医学发展,门诊病人的增多,或在增加核素治疗病房后,将增加大量放射性废水,原有衰变池无法容纳这么多放射性废水的贮存要求。经检测某五医院放射性衰变池排水口水样,放射性比活度超过国家标准“总β≤10 Bq/L”要求,正是因为其衰变池容积过小,且内部结构不合理,使放射性废水不能充分贮存至所要求的时间。
国家环境保护主管部门对医院核医学科的精细管理也提出了更高的要求[5],通过在环评和许可等阶段主要关注场所和硬件设施设计,落实放射性衰变池的设置,避免建成投入运营以后出现不符合法规要求的情况。结合多年辐射检测和环评的经验,笔者认为衰变池应在设计时即充分考虑上述问题,设置应满足以下几点:
4.1 合适的选址衰变池应尽量设置在人员较少到达的位置,比如临近出水管道的绿化带中,一方面可以避免无关人员靠近,防止不必要的照射,另一方面,衰变池及管道均具有一定的埋地深度,表面的土壤层作为屏蔽层也能够阻挡射线。
4.2 足够的屏蔽衰变池顶部的清掏口盖板应有足够的厚度能够屏蔽射线,一般基于经济考虑,可采用铸铁或混凝土盖板,其总厚度可根据衰变池第一格中最大核素总活度推算。为防止盖板过厚不易打开,可以考虑做成双层盖板,也便于采购市售成品。放射性废水流动的管道也应有足够的屏蔽,避免放射性废水流动时,对管道穿行区域造成辐射影响。若非密封工作场所位于一楼,放射性废水下水管道可做埋地处理;若非密封放射性物质工作场所位于楼下有其他人员可达区域的选址,则放射性废水的下水管道应采用补偿屏蔽措施,如竖管道可用实心砖或混凝土包管子屏蔽,横向管道可用包裹铅皮并加固的方式屏蔽,无论是包管子或包裹铅皮,其厚度均取决于该管道内放射性废水所含核素的类型及最高比活度浓度。参考《放射毒理学》给出的放射性核素的生理代谢规律,核医学门诊注射或口服的放射性药物在就诊时间内,约有10%排入衰变池;而核医学住院病房的口服I-131,住院期间70%会通过肾排除最终流入衰变池。
一般对于SPECT/CT下水管道(仅含99mTc)推荐1 mm铅当量屏蔽,对于PET/CT下水管道(仅含18F)推荐3 mm铅当量屏蔽,对于甲癌治疗病房下水管道(仅含131 I)推荐5 mm铅当量屏蔽。
4.3 防渗漏材料为防止放射性废水的渗漏,放射性衰变池池壁及池底应采用防渗透材料。有条件的可以使用防渗漏混凝土整体浇筑池壁和池底;若使用砖砌池体及水泥抹面,可在池体内部涂刷防水材料避免渗漏;部分单位使用不锈钢储液罐作为衰变池,也需注意不锈钢的使用年限,发现渗漏应及时更换。通往衰变池的管道也需选择质量较好的材料,避免使用过程中脆化破损造成渗漏。
4.4 设计足够的容积衰变池的容积要考虑未来业务的发展,留出一定的余量。目前核医学门诊衰变池容积设计,一般是按人均就诊人数、放射性废水产生量10 L/人次估算的,再加上适量的放射性清洗用水;而涉及到住院的甲癌病房,可按平均住院病人人数、放射性废水产生量100 L/人天估算的,再加上适量的放射性清洗用水;但最终衰变池的容积,取决于流入其中的最长半衰期的核素,要使当日流入的所有放射性废水均达到至少10个半衰期的贮存要求。
如一个核医学科,有门诊SPECT/CT的放射性废水(含99mTc)和甲癌病房的放射性废水(含131 I),若SPECT/CT人均就诊人数达到20人/天、10L/人,每日门诊放射性清洗水为20 L,该科室门诊日放射性废水产生量达到220L;有甲癌住院病房的放射性废水(含131I),若甲癌人均就诊人数达到5人/天,100 L/人,每日病房放射性清洗废水为50L,该住院病房日放射性废水产生量达到550 L;衰变池中半衰期最长核素为I-131,半衰期8天,为使当日流入衰变池的770 L放射性废水达到I-131核素贮存10个半衰期共计80天的贮存要求,该衰变池有效容积需至少达到61.6 m3。
衰变池内部结构的设计,目前较为常见的有连续式和间歇式。
连续式衰变池内部三格之间使用L型管道连接,放射性废水排入后,在水力学推移流的作用下,放射性核素一边自然衰变,一边逐次在三格之间混合、稀释,一个典型的连续式衰变池结构如图 1所示。每格的进水管口与出水管口均为对顶角位置,能够使放射性废水最大限度的在池中滞留混合。这种连续接纳放射性废水并连续排放的结构,优点是不需要附加任何设备,平时也不需要专人维护,缺点是无法处理突发的大量放射性废水入池状况。
间歇式衰变池由一个进水管道分别连接若干个互相独立的衰变池内池,各内池进水口和出水口均有阀门。一个典型的连续式衰变池结构如图 2所示。如先用内池1,则该内池进水阀门打开,出水阀门关闭,待放射性废水排满内池1后,关闭内池1的进水阀门,同时打开内池2的进水阀门(此时内池2的出水阀门也关闭)。当内池2也排满放射性废水时,内池1中的放射性废水已贮存了放射性核素的十个半衰期时长,满足排放限值要求,这时打开内池1的出水阀门,使废水排空后,继续使用内池1。两个衰变池内池就这样交替使用。这种间歇接纳放射性废水并间歇排放的结构,优点是安全可靠,即使有突发大量放射性废水也能够容纳并充分贮存,保证排放口放射性比活度达标;缺点是需要有专人管理并及时检查液面和阀门。
放射性废水从衰变池排放时,放射性比活度均需达标方能排放。为检测衰变池出水口放射性比活度,建议在出水口设置一个取样井,便于快速取样分析,也便于日常监管。一个典型的衰变池出水取样井见图 3所示。只有放射性比活度达标的放射性,方能接入医院废水管道,作为医疗废水进行下一步处理。
上述关于放射性衰变池设计和设置的建议,均是基于多年环评和现场检测的经验汇集而成,希望能够起到抛砖引玉的作用,对医疗科研机构放射性废水的处理发挥积极作用。
[1] |
中华人民共和国卫生部.GBZ 133-2009医用放射性废物的卫生防护管理[S].北京: 人民卫生出版社, 2010.
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[2] |
中华人民共和国卫生部.WS 457-2014医学与生物学实验室使用非密封放射性物质的放射卫生防护基本要求[S].北京: 中国标准出版社, 2015.
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[3] |
国家环境保护总局.GB 18466-2005医疗机构水污染物排放标准[S].北京: 中国环境科学出版社, 2005.
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[4] |
国家环境保护总局.GB 8978-1996污水综合排放标准[S].北京: 中国标准出版社, 1998.
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[5] |
刘怡刚, 邹冰, 刘佳, 等. 医用放射性同位素精细管理模式的探索[J]. 核安全, 2013(12): 36. |