海洋核污染的應(yīng)急監(jiān)測(cè)與評(píng)估技術(shù)展望

陳立奇，何建華，3，林武輝，4，余 雯，門(mén) 武

(1．國(guó)家海洋局海洋—大氣化學(xué)與全球變化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建廈門(mén) 361005;2．國(guó)家海洋局第三海洋研究所，福建廈門(mén) 361005;3．廈門(mén)大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院，福建廈門(mén) 361005;4．清華大學(xué)工程物理系，北京 100084)

1 前言

核技術(shù)是把雙刃劍，它是一種被大力提倡的新清潔能源，其安全運(yùn)行有利于社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展，是一種低碳工程技術(shù)，然而一旦出現(xiàn)問(wèn)題又會(huì)釀成巨大的災(zāi)難。前蘇聯(lián)切爾諾貝利重大核事故、美國(guó)三里島事件以及最近的日本福島核事故都對(duì)海洋環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，這為我國(guó)海洋核安全的監(jiān)督和管理提出了更嚴(yán)格的要求。核電站在正常運(yùn)行和事故條件下，都會(huì)不同程度地向環(huán)境釋放含有放射性物質(zhì)的氣體或液體，并對(duì)周邊環(huán)境安全造成影響。因此，監(jiān)測(cè)核電站周圍環(huán)境中的放射性核素濃度變化是評(píng)估核污染的關(guān)鍵問(wèn)題之一［1～3］。

目前，我國(guó)正積極優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、推進(jìn)核電發(fā)展［4］，海洋核安全所面臨的壓力也持續(xù)加大，與此密切相關(guān)的海洋放射監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)研究及放射生態(tài)學(xué)的研究也更顯迫切。但是，目前我國(guó)核電站周圍放射性監(jiān)測(cè)以陸地監(jiān)測(cè)為主，對(duì)海洋放射性的監(jiān)測(cè)則關(guān)注不夠。我國(guó)在放射性核素對(duì)海洋環(huán)境的影響方面的研究相對(duì)薄弱，所采用的海洋放射性檢測(cè)方法還是20世紀(jì)90年代的方法［3］，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)滯后，與目前的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)急情況的需求不適應(yīng)。

文章綜述了海洋核污染監(jiān)測(cè)中關(guān)鍵核素的分析方法和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)，探討了有關(guān)海洋核污染的監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)以及海洋核污染的評(píng)估方法。

2 海洋放射性核素檢測(cè)技術(shù)

2．1 海洋中的放射性核素

海洋中的放射性核素包括天然放射性核素和人工放射性核素兩大類。天然放射性核素主要包括鈾系、錒－鈾系和釷系3個(gè)天然放射系核素、宇宙射線及由其產(chǎn)生的宇生放射性核素和與地球同時(shí)形成并保存至今的長(zhǎng)壽命獨(dú)立放射性核素。這些核素散布在地球環(huán)境中，其半衰期的變化幅度很大，從幾秒鐘到幾十億年不等。

海洋中的人工放射性核素是指由于人類利用核能，如核反應(yīng)堆、核武器和核動(dòng)力艦艇等而進(jìn)入海洋的放射性核素。海洋中的人工放射性核素主要有裂變產(chǎn) 物 (89Sr、90Sr、95Zr、106Ru、131I、137Cs、141Ce、144Ce、147Pm 等)和活化產(chǎn)物(3H、14C、51Cr、54Mn、59Fe、58Co、60Co、65Zn、110mAg、124Sb、134Cs、239Pu、240Pu、241Pu等)。

2．2 核電站正常運(yùn)行及事故狀態(tài)下釋放的放射性核素種類

核電站正常運(yùn)行的情況下，會(huì)向環(huán)境排放人工放射性核素。就我國(guó)的核電站類型來(lái)講，目前主要有中國(guó)改進(jìn)型壓水堆核電技術(shù)(Chinese pressurized water reactor technology，CPR1000)、改進(jìn)型被動(dòng)壓水堆(advanced passive PWR，AP1000)和歐洲壓水式反應(yīng)堆 (European pressurized reactor，EPR)等核電機(jī)組類型，其中，CPR1000 主要排放137Cs、51Cr、54Mn、110mAg和124Sb等液態(tài)放射性核素，AP1000主要排放55Fe、58Co、60Co、63Ni和103Ru 等液態(tài)放射性核素，EPR 主要排放131I、110mAg、58Co和60Co等液態(tài)放射性核素。

核電站在事故情況下，除了常規(guī)釋放的液體放射性核素外，還會(huì)向環(huán)境排放其他的放射性核素，如本次的日本核事故就向環(huán)境中排放了134Cs、90Sr、239Pu和131I等?？梢?jiàn)，監(jiān)測(cè)核事故釋放的核素種類和總量是監(jiān)測(cè)核污染情況的關(guān)鍵?？傮w來(lái)說(shuō)，在不同的核事故中釋放的放射性核素通常有90Sr、110mAg、131I、134Cs、137Cs、239Pu、58Co、60Co、54Mn 等［5］。因此，在核事故情況下如何快速地監(jiān)測(cè)這些核素活度的變化顯得尤為重要。

2．3 放射性核素分析方法

通常情況下，海洋環(huán)境中的放射性核素活度都處于極低的水平，一般為1～104Bq/kg或1～104Bq/L。在常規(guī)環(huán)境樣品的放射性活度分析中，大量樣品的濃縮、分離和提純是必不可少的［6，7］。下面簡(jiǎn)單介紹幾種核安全事故下關(guān)鍵核素的分析方法。

2．3．1 大氣中放射性核素的分析

核事故過(guò)程中往往會(huì)向大氣環(huán)境排放放射性核素，通常被大氣顆粒物吸附形成氣溶膠發(fā)射性核素。由于放射性核素在空氣中的擴(kuò)散速度相當(dāng)快，因此，對(duì)氣溶膠中放射性核素的監(jiān)測(cè)能及時(shí)反映環(huán)境中的輻射變化情況。一般來(lái)講，空氣中的放射性核素主要包括131I、134Cs、137Cs等，因此監(jiān)測(cè)的方法主要是用大體積的氣體采樣器采集樣品后，采用高純鍺γ能譜儀對(duì)氣溶膠樣品中的放射性核素進(jìn)行測(cè)量，以分析監(jiān)測(cè)區(qū)域空氣中放射性核素活度變化的情況，評(píng)估核事故源排放放射性核素在大氣中的遷移變化情景。

2．3．2 海水中90Sr的分析

90Sr是钚的裂變產(chǎn)物，由于其能與鈣一起參與人和生物的新陳代謝，易蓄積在骨骼內(nèi)，對(duì)人體危害較大，所以對(duì)它的研究也較多。有關(guān)海水中90Sr的分析方法報(bào)道很多，概括起來(lái)有沉淀法－共沉淀法、離子交換法、溶劑萃取法等［8］。其中溶解萃取法是目前應(yīng)用最廣泛的方法。

溶劑萃取法具有簡(jiǎn)便、快速、高效和成本低等優(yōu)點(diǎn)。在90Sr的分析中，可以分為直接萃取法和間接萃取法。前者能直接獲得鍶組分，不僅便于89Sr和90Sr的同時(shí)測(cè)定，而且也能直接測(cè)量鍶產(chǎn)額。但后者則操作簡(jiǎn)便，萃取劑的種類也較多，且已在海水90Sr的測(cè)定中得到了應(yīng)用。但間接萃取法的缺點(diǎn)是難以確定鍶產(chǎn)額，同時(shí)，使用這一方法時(shí)，需要保持90Sr－90Y的平衡不被破壞，也不能有90Y的干擾。萃取法中常用的萃取劑有HDEHP(二－(2－乙基己基)磷酸)、TTA(噻吩甲酰三氟丙酮)和TBP(磷酸三酯)等，其中HDEHP是使用最多的萃取劑。實(shí)際上，在沒(méi)有新的核試驗(yàn)或核污染的情況下，采用間接萃取法相對(duì)簡(jiǎn)便且靈敏度較高。間接萃取法也適用于海洋地質(zhì)沉積物和海洋生物樣品中90Sr的測(cè)定。

2．3．3 海水中137Cs、134Cs的分析

137Cs是核爆炸的主要產(chǎn)物之一，核反應(yīng)堆的廢物中也含有137Cs，同時(shí)也有伴生核素134Cs。由于134Cs和137Cs是同位素，兩者的物理化學(xué)性質(zhì)相近，在分析137Cs的同時(shí)也可以分析134Cs。

通常情況下，137Cs在海水中的含量甚微，在測(cè)定前必須進(jìn)行濃集。目前，在海洋研究中常用來(lái)濃縮分離銫的方法有六硝基二苯胺鉀法、硅鎢酸鹽法、磷鎢酸鹽法、亞鐵氰化物法、磷鉬酸銨法(AMP)、四苯硼酸鹽法、碘鉍酸銫法、氯鉑酸銫法、高氯酸鹽法、磷鉬酸三聚氰酰胺法等。其中常用的有磷鉬酸銨法和亞鐵氰化物法，我國(guó)的《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》中推薦的方法就是這兩種方法。

磷鉬酸銨法的原理是利用其在酸性介質(zhì)中與Cs+離子發(fā)生交換作用將海水中的銫富集下來(lái)，然后通過(guò)碘鉍酸銫或氯鉑酸銫分離純化銫后制成β源進(jìn)行測(cè)量。采用β計(jì)數(shù)法的缺點(diǎn)是分析流程較長(zhǎng)，因此，隨著測(cè)量技術(shù)的進(jìn)步，目前已很少使用β計(jì)數(shù)法來(lái)進(jìn)行測(cè)量，通常是使用AMP富集后，用高純鍺γ譜儀來(lái)測(cè)量，這樣可極大地提高分析效率。

何建華等［9］利用137Cs的特點(diǎn)，利用CuFC的膠體性質(zhì)［10］制備出可以快速富集海水中137Cs的富集材料，同時(shí)采用濕樣制源的方法制備測(cè)量源，可以在數(shù)小時(shí)內(nèi)完成對(duì)未知海水樣品中137Cs比活度的分析工作，提高了樣品分析效率，同時(shí)也可為其他核素的分析提供參考。

2．3．4 海水中58Co、60Co、110mAg、54Mn 等的分析

由于分析技術(shù)的進(jìn)步，58Co、60Co、110mAg、54Mn等核素的分析多采用γ核素的聯(lián)合分析，其分析步驟通常是使用AMP富集137Cs后，再采用相應(yīng)的沉淀劑富集樣品中的58Co、60Co、110mAg和54Mn等，最后置于高純鍺γ譜儀上進(jìn)行測(cè)量。

總體來(lái)說(shuō)，在海水樣品的分析上，為了達(dá)到快速的目的，通常采用沉積分離法或現(xiàn)場(chǎng)快速富集法進(jìn)行。如文獻(xiàn)［11，12］中提到用氫氧化物共沉淀法對(duì)核設(shè)施附近海水中的51Cr、54Mn、59Fe、58Co、60Co、65Zn、95Zr、95Nb、140La 等放射性同位素進(jìn)行捕集，用MnO2對(duì)海水中的54Mn、55Fe、59Fe、60Co、65Zn、95Zr－95Nb、106Ru和144Ce進(jìn)行了捕集，以及用鐵屑捕集海水中的60Co等。

2．3．5 海水中其他核素的分析

對(duì)于海水中的131I，通常是經(jīng)富集分離后采用CCl4萃取后采用β計(jì)數(shù)法進(jìn)行測(cè)量，對(duì)239Pu則采用電沉積制源后用α能譜法進(jìn)行測(cè)量。

3 海洋放射性監(jiān)測(cè)網(wǎng)的建設(shè)

采用現(xiàn)場(chǎng)樣品采集、樣品保存和富集，然后在實(shí)驗(yàn)室樣品分析的方法來(lái)進(jìn)行海洋放射性監(jiān)測(cè)，雖然可提高海水監(jiān)測(cè)靈敏度和精確度，但是一項(xiàng)需要投入大量人力物力的工作，同時(shí)存在效率低和應(yīng)急性差等缺點(diǎn)。如何及時(shí)有效地在核事故情況下對(duì)事故海域的放射性活度進(jìn)行監(jiān)測(cè)成了國(guó)際上研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一［13～16］。

3．1 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

在海洋放射性監(jiān)測(cè)網(wǎng)系統(tǒng)中，探測(cè)器的選擇是至關(guān)重要的。碘化鈉(NaI)晶體探測(cè)器是目前選用最多的一種，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)于20世紀(jì)就建立了以NaI探測(cè)器為核心的海洋放射性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)［7，17～21］，如美國(guó)開(kāi)發(fā)了用于北極地區(qū)放射性核素監(jiān)測(cè)站原型系統(tǒng)，比利時(shí)開(kāi)發(fā)了海水放射性活度連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)網(wǎng)，希臘開(kāi)發(fā)了無(wú)人值守自動(dòng)水中放射性活度濃度連續(xù)測(cè)量的原型系統(tǒng)，德國(guó)則應(yīng)用NaI譜儀進(jìn)行海水放射性活度測(cè)量的船載走航和浮標(biāo)定點(diǎn)測(cè)量系統(tǒng)。此外，日本和韓國(guó)在核電站附近水域均裝備水下放射性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)行常年實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)。一般來(lái)說(shuō)，國(guó)外的海洋放射性探測(cè)裝置大都設(shè)計(jì)為浮標(biāo)式投放海中測(cè)量的工作方式，采用的也都是NaI探測(cè)器。其大致結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 國(guó)外常用海洋放射性探測(cè)裝置構(gòu)造示意圖Fig．1 Diagram of the marine radiation detecting devices commonly used abroad

用NaI探測(cè)器進(jìn)行海水中放射性核素的測(cè)量是一種非常方便的測(cè)量方式，但它無(wú)法對(duì)來(lái)自海水以外的本底進(jìn)行屏蔽，且NaI探測(cè)器的分辨率很低，無(wú)法對(duì)能量相近的核素進(jìn)行剝離，導(dǎo)致分析的誤差較大。筆者研究團(tuán)隊(duì)2007年所承擔(dān)的海洋公益性項(xiàng)目“核電海域放射性檢測(cè)新技術(shù)與輻射防護(hù)評(píng)價(jià)研究”其中取得的重要突破性成果是研制了一套海洋放射性實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該裝置以高純鍺γ譜儀為探測(cè)器，能快速有效監(jiān)測(cè)到監(jiān)測(cè)船行駛海域的海水放射性超標(biāo)事件并給出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)在核素濃度較高時(shí)，也可以很好地分辨出海水中的放射性核素，解決了現(xiàn)有監(jiān)測(cè)方法中采集水樣送回實(shí)驗(yàn)室分析造成大量時(shí)間消耗的問(wèn)題。該報(bào)警裝置測(cè)量耗時(shí)短，監(jiān)測(cè)頻率高，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，能為及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故、啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案爭(zhēng)取寶貴的時(shí)間，將為我國(guó)核電海域的放射性監(jiān)測(cè)發(fā)揮重要作用。該報(bào)警裝置以“報(bào)警”為核心，擺脫了以“探測(cè)”為中心的傳統(tǒng)觀念，對(duì)報(bào)警概率、誤報(bào)率與測(cè)量時(shí)間、報(bào)警閾值一并進(jìn)行調(diào)整和權(quán)衡，提出了一套行之有效的報(bào)警參數(shù)設(shè)計(jì)方法，是對(duì)輻射監(jiān)測(cè)裝置設(shè)計(jì)思想的革新。這套方法對(duì)于今后其他需要在短時(shí)間內(nèi)報(bào)警的探測(cè)裝置的設(shè)計(jì)都可以提供借鑒。

3．2 監(jiān)測(cè)網(wǎng)體系的建設(shè)

發(fā)達(dá)國(guó)家較早就根據(jù)自身特點(diǎn)建立了一套實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)體系，而目前我國(guó)的海洋放射性監(jiān)測(cè)網(wǎng)仍然處于規(guī)劃階段。

3．2．1 德國(guó)的放射性監(jiān)測(cè)體系

德國(guó)“聯(lián)邦海事水文局”(Bundesamt für Seeschiffahrt und Hydrographie，BSH)在北海和波羅的海有一個(gè)海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)，用于對(duì)北海和波羅的海進(jìn)行日常放射性監(jiān)測(cè)，主要是通過(guò)德國(guó)聯(lián)邦環(huán)境署的環(huán)境放射性監(jiān)測(cè)綜合測(cè)量和信息系統(tǒng)(integrated measuring and information system for environmental radioactivity monitoring，IMIS)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。IMIS是德國(guó)對(duì)其境內(nèi)環(huán)境介質(zhì)進(jìn)行放射性連續(xù)監(jiān)測(cè)的擴(kuò)展測(cè)量系統(tǒng)，由超過(guò)2000個(gè)永久監(jiān)測(cè)站組成，它對(duì)于海水的常規(guī)放射性監(jiān)測(cè)包括3個(gè)方面:

1)用放射性監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)直接監(jiān)測(cè)海水中與事故相關(guān)的高放射性濃度;

2)在日常監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)中通過(guò)額外的采樣和分析(包括示蹤分析)判別海水、懸浮物和海泥中的特定放射性核素;

3)對(duì)事故后放射性遷移做出預(yù)測(cè)。

當(dāng)前，IMIS對(duì)海水的監(jiān)測(cè)包括7個(gè)離岸監(jiān)測(cè)站、6個(gè)岸基監(jiān)測(cè)站和3艘移動(dòng)測(cè)量船，用NaI探測(cè)器進(jìn)行直接測(cè)量海水總的γ輻射。監(jiān)測(cè)測(cè)量的探測(cè)限是1 Bq/L(相對(duì)于40K的γ射線)。這些數(shù)據(jù)通過(guò)衛(wèi)星或調(diào)制解調(diào)器，直接傳輸?shù)紹SH監(jiān)測(cè)中心網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)上。

BSH控制站計(jì)算機(jī)手機(jī)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，然后自動(dòng)評(píng)估數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)超過(guò)預(yù)先設(shè)定的警告線時(shí)，將會(huì)觸發(fā)室內(nèi)警鈴，之后就要通過(guò)取樣進(jìn)行調(diào)查確認(rèn)。當(dāng)通過(guò)取樣確認(rèn)了觸發(fā)報(bào)警裝置的樣品放射性活度后，將會(huì)向負(fù)責(zé)IMIS系統(tǒng)的官員發(fā)送緊急信息。所有接收到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)每天都要由IMIS進(jìn)行例行檢查和評(píng)估。

3．2．2 日本關(guān)于放射性核素的監(jiān)測(cè)

為了收集人群接受天然放射性和人工放射性的暴露量數(shù)據(jù)，摸清人工放射源對(duì)環(huán)境的影響，日本環(huán)境省、文部省組織相關(guān)的省、廳、固定試驗(yàn)研究單位和47個(gè)都道府縣，開(kāi)展了由于放射性沉降導(dǎo)致的環(huán)境放射性水平調(diào)查。各都道府縣負(fù)責(zé)采集、分析試樣，每年大約有1500個(gè)試樣送至日本分析中心，進(jìn)行90Sr、137Cs的放射化學(xué)分析，分析結(jié)果匯集于日本放射性監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)。此外，由放射線醫(yī)學(xué)綜合研究所、防衛(wèi)廳技術(shù)研究本部、氣象廳、氣象研究所、農(nóng)業(yè)環(huán)境技術(shù)研究所、水產(chǎn)綜合研究中心及海上保安廳水路部等部門(mén)對(duì)放射性核素的分布和遷移轉(zhuǎn)化行為進(jìn)行研究。

除上述調(diào)查研究外，日本還對(duì)核設(shè)施周邊的環(huán)境放射性進(jìn)行常規(guī)監(jiān)視調(diào)查，并對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行登錄。至2002年3月底，登錄數(shù)據(jù)已達(dá)209萬(wàn)個(gè)，這些環(huán)境放射性基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對(duì)掌握日本的環(huán)境狀況以及與人們生活相關(guān)的食品等的放射線和放射能量水平起到了重要作用。

3．2．3 美國(guó)關(guān)于放射性核素的監(jiān)測(cè)

美國(guó)環(huán)境保護(hù)署(Environment Protection Agency，EPA)的放射性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由美國(guó)國(guó)家空氣輻射環(huán)境研究所(National Air and Radiation Environmental Laboratory，NAREL)負(fù)責(zé)。各州分散采樣，通過(guò)郵政部門(mén)寄送到NAREL集中分析。每季度出版環(huán)境輻射數(shù)據(jù)報(bào)告。開(kāi)始NAREL監(jiān)測(cè)重點(diǎn)放在大氣層核試驗(yàn)落下灰上，1986年切爾諾貝利核事故之后，重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到其國(guó)內(nèi)外核反應(yīng)堆事故或放射性物質(zhì)輸運(yùn)的監(jiān)測(cè)。

美國(guó)的放射性監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)體系采用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與實(shí)驗(yàn)室分析相結(jié)合。該檢測(cè)系統(tǒng)從樣品采集、接受、追蹤、保管、處理、分析到監(jiān)測(cè)結(jié)果發(fā)布都有一套完善的質(zhì)量控制系統(tǒng)。

其他一些發(fā)達(dá)國(guó)家如加拿大的CRMN、英國(guó)的RIM－NET等輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)體系都已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)高的技術(shù)水平，實(shí)現(xiàn)了全面或部分自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。

4 非人類物種的輻射防護(hù)研究

海洋生物對(duì)核素的富集會(huì)對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)造成直接或間接的影響，使海洋生物由于受到內(nèi)照射或外照射的影響從而引發(fā)患病、死亡、繁殖率下降等輻射效應(yīng)，也可能導(dǎo)致海洋生物發(fā)生基因變異。同時(shí)，海洋生物富集的放射性核素可能通過(guò)食物鏈逐級(jí)傳遞，最終威脅人類的健康。因此，開(kāi)展海洋輻射生態(tài)研究也具有重大的現(xiàn)實(shí)意義［22～25］。

我國(guó)20世紀(jì)60年代開(kāi)展的海洋生物放射性核素濃集(包括放射性核素在水體和沉積物中的分配)的檢測(cè)和研究，為我國(guó)建立完善的海洋輻射環(huán)境評(píng)價(jià)系統(tǒng)提供了一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。但應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，過(guò)去輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)的目的與現(xiàn)在的要求不一樣。國(guó)際輻射防護(hù)委員會(huì)(International Commission on Radiological Protection，ICRP)最近提出人類輻射防護(hù)應(yīng)該同時(shí)使非人類物種得到保護(hù)?，F(xiàn)在的輻射防護(hù)不僅考慮人類，而且要保護(hù)非人類物種，保護(hù)與我們息息相關(guān)的生態(tài)系統(tǒng)，這需要在放射生態(tài)學(xué)研究中擴(kuò)大物種的范圍，有意識(shí)地將研究?jī)?nèi)容集中在具有全局保護(hù)意義的參考物種上。通過(guò)參考物種的濃集因子與輻射效應(yīng)研究，了解種群、群落以及生態(tài)系統(tǒng)與輻射效應(yīng)之間的關(guān)系，評(píng)價(jià)電離輻射對(duì)環(huán)境中生物群落和生態(tài)系統(tǒng)的影響。

我國(guó)幅員遼闊，具有漫長(zhǎng)的海岸線及豐富的生物多樣性，各氣候帶上的生態(tài)系統(tǒng)各具特點(diǎn)，選定適合于中國(guó)各近海海域使用的參考動(dòng)物和植物需要大量的基礎(chǔ)工作，包括理論分析以及室內(nèi)外實(shí)驗(yàn)，涉及海洋非人類物種個(gè)體的敏感程度、受損機(jī)理、輻射劑量效應(yīng)、放射性核素在食物鏈中的轉(zhuǎn)移和吸附、種群與相關(guān)群落在生態(tài)系統(tǒng)中的作用及其重要性程度的評(píng)價(jià)等。

5 海洋放射性污染評(píng)價(jià)方法

海洋放射性污染評(píng)價(jià)方法包括兩方面的內(nèi)容:一是根據(jù)海洋環(huán)境中放射性污染物的分布情況確定海洋環(huán)境質(zhì)量等級(jí);二是通過(guò)輻射劑量計(jì)算和輻射效應(yīng)甄別來(lái)評(píng)價(jià)放射性污染物對(duì)海洋生物造成的影響。

海洋環(huán)境是一個(gè)多介質(zhì)、多環(huán)境脅迫因子的復(fù)雜體系，要建立輻射劑量—效應(yīng)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，必須區(qū)分其他因子造成的影響。其他環(huán)境脅迫因子包括化學(xué)因子(營(yíng)養(yǎng)鹽、重金屬、有機(jī)農(nóng)藥、內(nèi)分泌干擾物、藻類分泌的生物毒素、放射性核素等)、物理因子(溫度、光照、pH值、氧化還原狀態(tài)、紫外線、鹽度)和生物因子(物種免疫調(diào)節(jié)機(jī)制、年齡、個(gè)體重量、生活習(xí)性、種類組成、生物的生理狀態(tài)、生長(zhǎng)狀態(tài)等，同時(shí)也要考慮物種的年紀(jì)變化、季節(jié)變化)。

為了正確區(qū)分核設(shè)施排放和其他來(lái)源的人為干擾對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成的效應(yīng)，必須加強(qiáng)我國(guó)海洋生物細(xì)胞、個(gè)體、種群乃至群落水平上的輻射效應(yīng)研究，從群落結(jié)構(gòu)和功能兩個(gè)方面加深對(duì)輻射效應(yīng)的了解。隨著中國(guó)沿海地區(qū)核電事業(yè)發(fā)展的加快，正確評(píng)價(jià)海洋放射性污染和輻射效應(yīng)在生態(tài)系統(tǒng)中的影響途徑、程度、影響的對(duì)象，建立有效的評(píng)價(jià)系統(tǒng)，明確核設(shè)施運(yùn)行和生態(tài)效應(yīng)的因果關(guān)系，將有利于海洋環(huán)境保護(hù)和核電事業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，對(duì)于海洋生態(tài)系統(tǒng)健康和沿海經(jīng)濟(jì)的發(fā)展關(guān)系重大［26～29］。

對(duì)于海洋生物監(jiān)測(cè)對(duì)象的選擇主要通過(guò)選擇環(huán)境放射性污染指示生物。海洋指示生物的選擇標(biāo)準(zhǔn)一般可歸納為7條:應(yīng)是該地定居性種類、應(yīng)是監(jiān)測(cè)區(qū)域分布廣泛的種類、應(yīng)是生命周期較長(zhǎng)且周年都活動(dòng)的種類、應(yīng)有適當(dāng)大小和數(shù)量以便有足夠的樣品供分析的種類、易于采集且生命力較強(qiáng)以便能在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)下分析和實(shí)驗(yàn)的種類、應(yīng)有較高的濃縮系數(shù)以便不必作高度濃縮即可分析的種類、體內(nèi)污染物含量應(yīng)與環(huán)境含量具有簡(jiǎn)單相關(guān)性的種類。

海洋指示生物研究大致包括3個(gè)方面的內(nèi)容:a．利用海洋生物群落結(jié)構(gòu)和種群的數(shù)量變化來(lái)監(jiān)測(cè)環(huán)境的質(zhì)量;b．利用某些種類在污染環(huán)境中的形態(tài)、生化或生理變化來(lái)判斷水質(zhì)或地質(zhì)的狀況;c．通過(guò)測(cè)定生物體積聚的污染物的數(shù)量來(lái)判斷水體受污染的程度。

部分研究表明，藻類、海帶、雙殼類和腹足類軟體動(dòng)物是海洋放射性環(huán)境污染指示生物，不同類型的藻類富集效果可能存在差異，有待于進(jìn)一步研究驗(yàn)證。

6 建議與展望

雖然我國(guó)在海洋放射性監(jiān)測(cè)、保護(hù)，核安全及應(yīng)急事故研究方面起步較早，但是，由于各種原因，目前我國(guó)在海洋放射性領(lǐng)域的研究工作和水平與國(guó)際先進(jìn)國(guó)家還有明顯差距，尤其在面臨海洋核泄露事故如何更快速反應(yīng)、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)底本底和高靈敏度以及預(yù)警系統(tǒng)方面的立體網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和時(shí)空效應(yīng)等方面。此次日本核事故為我國(guó)海洋放射性研究敲響了警鐘，也為該學(xué)科的發(fā)展提供了一個(gè)良好契機(jī)。為此，筆者等提出了加強(qiáng)在海洋輻射探測(cè)器研發(fā)、預(yù)警系統(tǒng)研究和監(jiān)測(cè)網(wǎng)的建設(shè)等方面研發(fā)的建議，具體包括以下4個(gè)方面。

6．1 海洋輻射探測(cè)器研發(fā)

海洋輻射探測(cè)器是實(shí)現(xiàn)海洋放射性實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的核心，目前我國(guó)還未有專門(mén)針對(duì)海洋環(huán)境使用的輻射探測(cè)器研究。針對(duì)海洋的特殊環(huán)境以及海水放射性監(jiān)測(cè)的主要需求，研究重心應(yīng)集中在采用閃爍體γ能譜測(cè)定原理的傳感器技術(shù)研究上。將現(xiàn)有輻射探測(cè)器進(jìn)行針對(duì)海洋環(huán)境的改裝后，還需要進(jìn)行標(biāo)定、實(shí)驗(yàn)室測(cè)試、海試等多項(xiàng)工作，并在測(cè)試的基礎(chǔ)上不斷完善探測(cè)器及相關(guān)配件的性能。

6．2 海洋放射性預(yù)警系統(tǒng)研究

在研制探測(cè)器裝置的基礎(chǔ)上，進(jìn)行現(xiàn)有浮標(biāo)系統(tǒng)的改造，滿足其對(duì)于電源供給、數(shù)據(jù)傳輸?shù)纫蟆Ｍ瑫r(shí)結(jié)合水文、氣象等參數(shù)，可有效滿足即時(shí)放射性預(yù)警及未來(lái)趨勢(shì)預(yù)測(cè)需求。建立船載的放射性核素快速富集及測(cè)量系統(tǒng)，可以解決海洋核事故預(yù)警僅能定性分析而不能定量分析的問(wèn)題，為了解核污染對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響等方面提供數(shù)據(jù)支持。

6．3 建立海洋放射性監(jiān)測(cè)體系

通過(guò)設(shè)立固定在海上的浮標(biāo)、島嶼上的陸基監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和巡查船上的儀器，和通過(guò)無(wú)線電遠(yuǎn)程傳輸、衛(wèi)星傳輸和互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)交換，組成一個(gè)實(shí)時(shí)在線連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)Ｑ笾械姆派湫赃M(jìn)行連續(xù)在線測(cè)量。該系統(tǒng)可對(duì)我國(guó)海域周邊眾多核電站進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，在核泄漏發(fā)生時(shí)能夠第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并及時(shí)報(bào)警。

6．4 海洋放射性核素快速富集技術(shù)研究

目前進(jìn)行海水放射性監(jiān)測(cè)，通常需要采集大量的樣品進(jìn)行核素富集，然后送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)定。傳統(tǒng)的海水樣品核素富集方法需3～4 d時(shí)間，極大制約了海水核素分析的效率。在海洋放射性實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)尚未建立的情況下，針對(duì)各核素的特性研制相應(yīng)的簡(jiǎn)便的分析方法，對(duì)于提供海水放射性監(jiān)測(cè)效率是十分必要的。

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