某醫(yī)院核醫(yī)學科放射性廢水環(huán)境影響評價

福建省輻射環(huán)境監(jiān)督站　吳運濤

某醫(yī)院核醫(yī)學科放射性廢水環(huán)境影響評價

福建省輻射環(huán)境監(jiān)督站吳運濤

放射性廢水中放射性核素通過外照射和內(nèi)照射兩種途徑對人體產(chǎn)生危害，外照射主要指廢水中的輻射體直接對人體的照射；內(nèi)照射主要通過食物鏈進入人體。該文根據(jù)《中華人民共和國環(huán)境影響評價法》、《中華人民共和國放射性污染防治法》以及國務院253號令《建設項目環(huán)境保護管理條例》等法律、法規(guī)的規(guī)定，分析某醫(yī)院核醫(yī)學科建成投產(chǎn)后，放射性廢水可能對周圍環(huán)境產(chǎn)生的影響，對放射性衰變池有效性進行分析，并提出有效的污染防治對策和措施，為類似醫(yī)院核醫(yī)學科放射性廢水環(huán)境影響評價提供參考。

放射性廢水 衰變池 環(huán)境影響評價

1　項目簡介

某醫(yī)院核醫(yī)學科擬使用18F（用于PET檢查），99mTc （用于ECT檢查）以及131I（用于甲亢治療、甲功測定）放射性藥品，根據(jù)醫(yī)院提供的資料和查閱相關(guān)數(shù)據(jù)，放射性同位素性質(zhì)及年使用量見表1。醫(yī)院已經(jīng)為住院患者提供有防護標志的專用廁所，擬設置3級（串聯(lián)式，每級3.2m3）放射性廢水衰變池。

表1　放射性同位素性質(zhì)及年使用量

2　評價范圍及標準

2.1評價范圍

根據(jù)《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》（GB18871-2002）的規(guī)定，為了便于輻射防護管理，防止污染擴散，預防潛在照射，本次評價范圍確定為該醫(yī)院核醫(yī)學科放射性廢水衰變池。

2.2評價標準

評價標準采用《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》（GB18871-2002）中放射性廢水總量排放標準，即：不得將放射性廢液排入普通下水道，除非經(jīng)審管部門確認是滿足下列條件的低放廢液，方可直接排入流量大于10倍排放流量的普通下水道，并應對每次排放做好記錄：每月排放的總活度不超過10ALImin（ALImin是相應于職業(yè)照射的食入和吸入ALI值中較小者）。

3　核醫(yī)學科放射性廢水環(huán)境影響分析

醫(yī)院為住院患者提供有防護標志的專用廁所，對患者排泄物實施收集和管理，規(guī)定患者住院期間不得使用其他廁所，對患者排泄物實施統(tǒng)一收集和管理。其它醫(yī)護人員使用其它廁所。放射性廢水包括去污洗滌液和給藥后候診患者排泄物，經(jīng)化糞池與衰變池滯留衰變后排入醫(yī)院污水處理站，然后進入城市污水管網(wǎng)，本項目主要放射性廢水產(chǎn)生量見表2，核醫(yī)學科衰變池立面結(jié)構(gòu)簡圖見圖1，放射性廢水處理流程簡圖見圖2。

圖1　核醫(yī)學科衰變池立面結(jié)構(gòu)簡圖

圖2　放射性廢水處理流程簡圖

3.1放射性廢水的產(chǎn)生量

本項目廢水中放射性主要來源于ECT/PET（99mTc、18F）檢查患者病人排泄物，排泄到廢水中的活度按30%估算；甲亢治療、甲功測定診斷病人（131I）排泄物排泄到廢水中活度按照0.2%估算，在此忽略核素在人體內(nèi)的生物半衰期，不包括病人出院后的排泄物，進行保守估算。其中，λ為核素的物理衰變常數(shù)，T為核素半衰期，見表1，該醫(yī)院核醫(yī)學科放射性廢水產(chǎn)生量見表2。

表2　放射性廢水的產(chǎn)生量

3.2 平衡狀態(tài)下自流串接式n級分池的總活度減弱倍數(shù)

考慮n級相同分池串接的自流式（或稱連續(xù)式）衰變池，其總?cè)莘e為V，每級容積為Vi=V/n。t時刻第i級衰變池中所考慮的某核素的濃度為ai，滿池的活度為aiVi=aiV/n，該核素的物理衰變常數(shù)為λ，在t～t+dt時間段內(nèi)因衰變減少的活度為aiV/n·λdt；V0為進入衰變池廢水的產(chǎn)生速率，在t～t+dt時間段內(nèi)進入衰變池的廢水體積為V0dt，從第i級衰變池的角度而言，因第i-1級衰變池（或核醫(yī)學科下水）流入而增加的活度為ai-1V0dt，因流出到第i+1級衰變池（或排放口）而減少的活度為aiV0dt，以上總的活度增量為：

（ai-1-ai）V0dt-aiV/n·λdt

考慮衰變池的平衡狀態(tài)，即上式的增量總和為零（第i級衰變池中某核素的濃度為常量），則

（ai-1-ai）V0dt-aiV/n·λdt =0

記Ki=ai-1/ai為第i級衰變池的活度減弱倍數(shù)，經(jīng)整理計算，得出自流串接式n級分池的總活度減弱倍數(shù)為

醫(yī)院擬建設專用的3級串聯(lián)式衰變池，每級設計容積為3.2m3，總?cè)莘e為9.6m3，第一級池水滿后，自動溢出到第二級，第二級池水滿后，自動溢出到第三級衰變池。本次計算時，對于式（1），V為n級相同分池串接的自流池總?cè)莘e，對本項目，n=3，V=9.6m3；V0為進入衰變池廢水的產(chǎn)生速率（m3/d或m3/h）；λ是核素的物理衰變常數(shù)。

3.3放射性廢水的排放量

根據(jù)（1）式和表2，計算出99mTc、18F放射性廢水產(chǎn)生速率、以及二者總和放射性廢水產(chǎn)生速率與排放量的關(guān)系、131I放射性廢水產(chǎn)生速率與排放量的關(guān)系分別如圖3、圖4所示。

圖3　99mTc、18F放射性廢水產(chǎn)生速率與排放量的關(guān)系

圖4　131I放射性廢水產(chǎn)生速率與排放量的關(guān)系

根據(jù)圖3可知，當對于核醫(yī)學科99mTc、18F，每日排入衰變池的廢水量不超過10m3，可滿足總量排放標準的要求。而由圖4可知，對于131I，當每日排入衰變池的廢水量不超過0.2m3，可滿足總量排放標準的要求。

3.4衰變池有效性分析

3.4.1衰變池未達到平衡狀態(tài)

注射后候診室內(nèi)設置了病人衛(wèi)生間，供給藥后患者使用，其他人不得使用。病人衛(wèi)生間下水及去污洗滌液通往衰變池。該核醫(yī)學科年診斷病人約5950人，每年工作250天，平均每天診療病人數(shù)約為24，因為病人候診時間為0～3小時不等，因此，考慮每日可能有24人次ECT（PET）檢查病人的排泄物排放，以及放射性液體偶爾滴漏時核醫(yī)學科的去污洗滌用水。從保守角度估算，平均按每天24人次使用專用廁所，根據(jù)《醫(yī)院給排水設計規(guī)范》，醫(yī)院門診病人每次生活用水量定額為10～15L，而根據(jù)《室內(nèi)給水水質(zhì)和用水量標準》，我國規(guī)范內(nèi)未作規(guī)定，一般參考選用以下標準：小便器自動沖洗水箱一次用量3.8L，大便器自閉式?jīng)_洗閥一次用量5～12L。

本著不擴大或放大放射性污染的原則，醫(yī)院核醫(yī)學科應嚴格限制病人生活用水量，每人每次控制使用4L，核醫(yī)學科每天可能有96L病人的排泄物排放，放射性液體偶爾滴漏、核醫(yī)學科的去污洗滌用水極其微小，保守估計每天可能有20L。綜上所述，該院核醫(yī)學科每天有116L放射性廢水排放。

核醫(yī)學科運行27.5天后，第1級衰變池將排滿，55.2天后，第2級衰變池將排滿，82.7天后，第3級衰變池將排滿。在核醫(yī)學科運行后的82.7天內(nèi)，所有放射性廢水存放在衰變池中。根據(jù)表1，99mTc、18F、131I半衰期分別為6.02小時、109分鐘、8.04天，可滿足《醫(yī)用放射性廢物管理制度》中，放射性廢水存放10個半衰期的要求。

3.4.2衰變池達到平衡狀態(tài)

保守估計，核醫(yī)學科運行后的第82.7天，衰變池將達到平衡狀態(tài)。引用平衡狀態(tài)下自流串接式n級分池的總活度減弱倍數(shù)公式，此公式是根據(jù)第3級衰變池中某核素的濃度為常量（即核素濃度極低，短時間內(nèi)基本不再發(fā)生衰變）假設下推算出來的，因此只要控制核醫(yī)學科每日排入衰變池的廢水量不超過0.116m3，就可使整個衰變池達到衰變平衡。在平衡狀態(tài)時，第3級衰變池廢水核素濃度極低，可排入醫(yī)院污水處理站。

各級衰變池之間采用連通器原理設計，放射性廢水在各級衰變池之間流動如圖1所示。放射性廢水從第1級衰變池池底進入，經(jīng)一段時間衰變、暫存后，從第1級衰變池頂部出口處進入第2級衰變池，經(jīng)過一段時間衰變、存放后，從第2級衰變池池底入口、第3級衰變池頂部進入第3級衰變池，經(jīng)充分衰變后，從第3級衰變池底部入口，衰變池右側(cè)頂部管道排出。

衰變池采用連通器原理，在各單個衰變池內(nèi)，采用“對角線式”進出口，可以對放射性廢液進行充分衰變，有效防止“短路”（即排入的放射性廢水，因短路而直接排出）。因此，衰變池具有分隔放射性廢水以及輪流存放和排放廢水功能。

由于每日排入衰變池的廢水量最大為0.116 m3，為單級衰變池容積的3.6%，整個衰變池容積的1.2%，經(jīng)過3級衰變池分隔、輪流存放、充分衰變、稀釋后，衰變池出口濃度極低，排入醫(yī)院污水處理站，放射性廢水得到妥善處置。

4　結(jié)論及建議

通過衰變池在非平衡、平衡狀態(tài)下的分析可知，該醫(yī)院核醫(yī)學科應嚴格限制病人生活用水量，每人每次控制使用4L，本著不擴大或放大放射性污染的原則，只要嚴格控制核醫(yī)學科每日排入衰變池的廢水量，使其不超過0.116m3， 核醫(yī)學科衰變池的設計能滿足《醫(yī)用放射性廢物管理制度》中對放射性廢水處理的要求，衰變池具有分隔放射性廢水、輪流存放和排放廢水功能。衰變池容積可滿足要求。本項目放射性廢水經(jīng)3級衰變池衰變后，排入醫(yī)院污水處理站，經(jīng)污水站處理后排入市政污水管網(wǎng)，進入污水處理廠。全過程遠離生物圈，從衰變池排放后又經(jīng)過較長時間衰變和充分稀釋。在實施了以上輻射防護與安全措施后，從輻射安全和環(huán)境保護角度看，該醫(yī)院放射性廢水對環(huán)境基本沒有影響。

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