环境监测与辐射事故应急--袁之伦

1报告人:袁之伦2011.5.272辐射环境监测与辐射事故应急环境保护部核与辐射安全中心报告人:袁之伦2011.5.273目录一．辐射环境监测二．辐射事故应急辐射环境监测一、辐射环境监测概述二、环境放射性.三、辐射环境监测对象和根本目的四、辐射环境监测的分类五、辐射环境监测方案六、辐射环境监测技术5辐射环境监测概述辐射环境监测起源最早起始于第二次世界大战期间，美国为了研制原子弹，在汉福特建造了生产钚的反应堆，并用哥伦比亚河的水来冷却反应堆部件，开始有流出物进入环境，由此引起了人们对环境影响的关注，从此开始了辐射环境监测的历史。后来的核试验、原子弹爆炸、温茨开尔和三里岛事故又进一步把辐射环境监测的深度和广度推进了一步。1986年的切尔诺贝利事故则把快速报警和自动监测网络技术的重要性提高到新的高度。近年来，随着核技术利用和核能的快速发展，公众的环境参与意识极大的提高，给环境监测提出了新的内容和要求，而且更使环境监测的重要性突破了纯技术的范畴，改善公众关系，提高公众信任度成为环境监测的重要任务之一。6辐射环境监测概述辐射环境监测进展技术规范更加完善，从监测工作的原则到具体的技术规范；从正常情况下的常规监测到应急情况下的监测，相关的规范更加完善。例如，IAEA近年出版的“核或辐射应急情况下的通用监测程序（IAEA—TECDOC—1092，1996.6）”[1]对应急情况下的监测原则和各种具体监测方法作了相当全面的介绍。在常规监测方面，各国的相应技术规范也更加完善，例如，我国2001年颁布了环境保护行业标准：《辐射环境监测技术规范》就是很好的说明。从监测目的来看，更加重视对公众心理和要求的考虑；从方案设计上看，更加重视把事故早期报警和常规监测结合起来。非常重视监测和信息的网络化和及时性，监测网和信息管理和传输技术有较大发展。测量分析技术方面取得较大进展。随着环境保护的对象从只考虑人类到向其它生物种扩展，也对今后环境监测工作的发展产生影响。7环境放射性人类受天然辐射源照射是一种持续性不可避免的遭遇，上世纪初、中年代又增加了人工辐射照射。UNSCEAR2000年报告，列出了人类所受天然和人工辐射照射状况。源世界范围个人年均有效剂量(mSv)照射的范围和趋势天然本底2.4典型范围为1~10mSv，这与具体地点的环境有关，也有相当多的人口所受剂量达到10~20mSv医学检查0.4范围在世0.04mSv（最低健康医疗水平）和1.0mSv（最高健康医疗水平）之间。大气核试验0.005已从最大的1963年的0.15mSv逐渐降低，北半球相对较高，南半球相对较低。切尔诺贝利事故0.002已从最大的1986年的0.04mSv（北半球的平均值）逐渐降低，事故现场附近较高。核能生产0.0002随着核能计划的发展而增加，但又随着技术的完善而降低。2000年天然和人工源所致所均个人有效剂量8环境放射性天然放射性宇宙辐射宇宙射线：来自外层空间和太阳表面宇生放射性核素：宇宙射线在大气层中相互作用产生的放射性核素包括3H、7Be、14C和22Na估算其年有效剂量：14C12μSv，22Na0.15μSv，3H0.01μSv，7Be0.03μSv。陆地辐射存在地壳、建材、空气、水、食物和人体中的天然放射性核素238U系，232Th系和40K。9环境放射性人工放射性大气层核武器试验(1945—1980)环境中14C、90Sr、137Cs1963年世界平均年有效剂量150μSv2000年世界平均年有效剂量5μSv核电：占全球发电量17%惰性气体85Kr，88Kr，41Ar，133Xe，135Xe，气载流出物3H，131I液态流出物3H及其它核素。放射性气溶胶58Co，137Cs，124Sb。10环境放射性辐射环境监测与天然放射性天然放射性一般不属于辐射环境监测的范围，但是出于以下几种原因，它们同样受到很大的关注。天然放射性无所不在，常常构成对人工放射性监测的一种干扰因素或本底读数，要区分人类活动对环境辐射水平的影响，必须以天然辐射本底为基准。因此为了环境监测和环境评价工作的需要，也必须弄清该地区天然辐射的情况（本底调查）天然放射性产生对人类照射的最大部分，因此当需要估算人类所受到的总照射时，要把天然照射也考虑在内在少数场合，由于人类活动所引起的工作场所或居住环境中的天然放射性水平的升高也可能被辐射安全审管部门宣布划入应该管理和监测的范围(如航空，非铀矿），或者需要采取补救措施进行干预总之，在讨论辐射环境监测问题以前，了解天然环境中放射性的情况以及它们对我们环境监测工作的可能影响是十分必要的。11环境放射性原生放射性核素原生放射性核素是重元素的同位素，即分别以238U，235U和232Th为首的三个天然衰变系列。每一个系列均包含有10多个子体。世界上的任何物质中，实际上都或多或少包含有示踪量的地球原生放射性核素，因此它们或其子体在环境中是无所不存在的。虽然随着地质地域等条件的不同，地壳中的这种原生放射性核素的含量有所不同，但只要不受干扰，它们对人类产生的天然辐射照射应该是基本衡定的。但是人类的某些生产活动（如矿的开采和冶炼）却可以引起天然辐射环境的显著改变，而使得人类受照增加。图1天然铀系衰变链图图2天然锕系衰变链图图3天然钍系衰变链图15环境放射性非系列性天然放射性核素除了上述三个天然系列核素以外，至今已经认识到的单个存在的非系列性天然放射性核素有20多种。它们的半衰期虽然很长，但其同位素和元素丰度很低，因此除了40K和87Rb以外，绝大多数对环境放射性的贡献很小。40K是钾的一种同位素，它几乎存在于一切生物和其他环境介质中。87Rb虽然也是重要的单个存在的天然放射性核素，但是它只发射0.274MeV的β射线，不发射γ，因此也不如40K重要，它广泛分布在岩石和土壤中，在多数岩石中的放射性浓度为0.007~0.019Bq/g，在土壤中约为0.007Bq/g。17环境放射性3H和14C等放射性核素在由宇宙射线感生的放射性核素中，比较重要的有3H和14C等。其中由宇宙射线感生的氚量并不小，据估计每年全球感生氚量约1.48×1017Bq，氚通过氧化或与普通氢交换而形成氚水，然后通过降雨等进入水体。14C参加生物圈循环，有较大的生物学重要性。据估计天然14C的全球年产生量约1.0×1015Bq，经过长时间的转移之后，其中的绝大部分会进入深海。另外，22Na和7Be等很多宇宙射线感生核素，只能作为大气和生态过程的示踪物被测量到，对环境监测的重要性不大。18辐射环境监测对象和根本目的辐射环境监测对象辐射环境监测，是指对核与辐射施周界之外的辐射和放射性水平所进行的与该设施运行有关的测量，辐射环境监测的对象是环境介质和生物。辐射环境监测的根本目的根本目的在于检验设施运行在周围环境中造成的辐射和放射性水平是否符合国家的和地方的有关规定，并对人为的活动所引起的环境辐射的长期变化趋势进行监视。当然，环境监测所获得的大量数据也可用于有关科学研究。19辐射环境监测分类从不同的角度，可以根据监测任务、目的、阶段等的不同而把辐射环境监测作以下分类从管理角度来分可以分为环保部门监督性环境监测和排污（运营）单位自行环境监测两大类，“双轨制”。《中华人民共和国放射性污染防治法》第二十四条核设施营运单位应当对核设施周围环境中所含的放射性核素的种类、浓度以及核设施流出物中的放射性核素总量实施监测，并定期向国务院环境保护行政主管部门和所在地省、自治区、直辖市人民政府环境保护行政主管部门报告监测结果。国务院环境保护行政主管部门负责对核动力厂等重要核设施实施监督性监测，并根据需要对其他核设施的流出物实施监测。监督性监测系统的建设、运行和维护费用由财政预算安排。20辐射环境监测分类从设施（或活动）的运行状态来分，可以分为正常状态环境监测与事故应急监测两大类。从运行阶段来分，可分为运行前环境调查（或称本底调查）、运行环境监测、退役环境监测（或称运行后环境监测）。表8-2环境监测大纲的类型其及目的基于地域：局地为了评价单个设施对附近区域的影响区域性为了评价来自若干设施对较大地区的综合影响基于监测目的源相关为了确定单个源对公众的照射人相关为了确定来自所有源对人的总照射环境相关为了确定若干源对环境特征（植物、树、建筑物、土壤、水体、生态等）的影响基于管理和法律要求符合性相关为了确定符合于相关法规大纲的类型目的全球性为了确定世界范围的影响和趋势，例如：酸的沉降，嗅氧层的破坏，核试验或泄漏全球沉降研究相关为了确定特殊污染物在环境介质之间的转移；评价它们在环境输运过程中的化学和生物学变异；识别污染物的生物指示物；验证关键居民组已被恰当地辩认，以及所采用的模式能恰当地代表所监测的环境。公众信息为了改善公众关系而提供数据和信息环境监测大纲的类型及其目的22辐射环境监测分类运行前的环境调查（本底调查）为确保核设施投入运行以后所进行的环境监测的有效性，各国的环保法规均明文规定较大一些的核设施在正式投入运行之前的某一段时间内需要进行运行前的辐射本底调查，还规定对于像核电厂这样的大型核设施，这种调查至少要连续进行两年。运行前调查的主要任务是：获得设施附近的自然环境和社会环境资料，包括水文、地质、气象、生态、人口分布、饮食及生活习惯、交通、工农业生产、土地利用等获得关于运行前环境中的辐射水平和放射性含量及其变化规律的资料识别可能的关键核素、关键途径及关键人群组，识别可能的生物指示体（即对放射性核素具有浓集作用而可以作为指示性监测对象的生物）。•可见运行前的调查对于以后制定有效的和经济的环境监测方案是十分重要的。因为只有通过运行前的调查才能获得该地区运行前的辐射“本底”水平和环境生态的“初始状态”，因而可以对运行后的监测数据或环境状态作出正确的解释，也只有依据这些调查才能推导出适合该厂址的一些有用的常规监测参考水平，并对“三关键”的确定提供初步的资料（“三关键”的最后确定可能有待以后运行阶段环境监测资料的不断充实）。23辐射环境监测分类运行环境监测运行时的监测，是指核设施正式投入热运行（如反应堆装料后）所进行的环境监测。由于设施的正式运行意味着放射性物质向环境释放的可能性已经存在，因此从理论上来讲，以后的环境状态一般不能再被看作为不受干扰的初始状态。前面列出的环境监测的各项主要目的，主要还是通过运行时的监测计划来达到的。因此一般来讲，运行时监测计划的内容和范围是最全面的和详尽的。运行时监测计划的主要任务是监测设施运行对环境的影响，具体可以包括以下几点通过对监测结果的分析，监督核设施运行对周围环境所产生的即时影响或长期累积趋势，以便查找原因采取相应措施通过对监测结果的分析估算关键居民组所受剂量当量或其可能上限通过实际测量不断积累资料，以便进一步确认“三关键”和确定各种测量时采用的参考水平值通过对监测结果的分析，发现原来监测计划的不完善环节，加以评议、改进发现异常释放时，尽快追踪监测，必要时转入事故应急监测通过对监测结果的分析，并补充必要的研究工作，以便尽可能为摸索核素在环境中的转移规律和参数，收集有用的实际资料。24辐射环境监测分类退役环境监测退役环境监测，是指核设施进入退役阶段以后所进行的环境监测。其主要任务是对退役过程和退役终态的环境影响进行监测，为相应的环境评价提供依据，以验证退役过程和退役终态的环境影响符合国家相关标准的要求。事故应急监测核设施进入事故应急工况以后所进行的非常规性环境监测叫事故应急监测。对于大、中型的核设施，在宣布进入应急状态以后，随着应急响应体系的启动，环境监测也将按照应急监测实施程序在应急组织的统一指挥下逐步展开。应急监测计划虽然与常规监测计划有某些联系和类同之处，但是其差别也是明显的。25辐射环境监测方案制定原则根据《辐射环境监测技术规范》的相关要求，辐射环境监测方案的制定应遵循以下基本原则：凡是不能被国家法规所豁免的辐射源和实践，均应按法规要求进行适度和必要的环