一張大網(wǎng)為你盯緊核輻射

◎本刊主筆 季天也

一張大網(wǎng)為你盯緊核輻射

◎本刊主筆 季天也

對于普通公眾來說，與核安全有關(guān)的輻射監(jiān)測顯得比較陌生，常涉及一些公眾平時很少接觸的名詞，其中電離輻射的計量單位之多更是讓人眼花繚亂。輻射監(jiān)測都有哪些關(guān)鍵指標？其意義是什么？在哪些地方測？數(shù)據(jù)的正常/安全范圍是多少……本文通過拆解國家核安全局每年發(fā)布一次的《全國輻射環(huán)境質(zhì)量報告》，就這些問題說道說道?！?/p>

青海、西藏兩省區(qū)地處高原，稀薄的大氣對宇宙射線的屏蔽效果較弱，空氣中的輻射水平明顯高于東部平原地區(qū)。

實時緊盯空氣吸收劑量

2007年，環(huán)保部建起了國家輻射環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)，開展的監(jiān)測覆蓋了輻射環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測、國家重點監(jiān)管的核設(shè)施周圍環(huán)境監(jiān)督性監(jiān)測和核事故應(yīng)急監(jiān)測。根據(jù)監(jiān)測場所的不同，監(jiān)測指標的種類、數(shù)量和要求也各不一樣。

首先是和公眾生活關(guān)系最直接的一項指標——空氣吸收劑量率，也就是單位時間內(nèi)空氣吸收的輻射劑量，計量單位為戈瑞/小時（Gy/h），1戈瑞表示每公斤物質(zhì)（如空氣）吸收了1焦耳（J）的輻射能量。它可直接、快速、連續(xù)反映環(huán)境輻射水平，是環(huán)境輻射監(jiān)測的一個重要組成部分。按照《全國輻射環(huán)境監(jiān)測方案》的要求，我國104個地級及以上城市（含部分地、州、盟所在地，以下同）的輻射環(huán)境自動監(jiān)測站（下簡稱“自動站”），可以對空氣吸收劑量率進行在線連續(xù)監(jiān)測，每5分鐘記錄一次實時平均值；237個地級及以上城市的自動監(jiān)測站能統(tǒng)計一段時間內(nèi)的累積劑量。

下雨可致輻射量翻倍

由于海拔、經(jīng)緯度以及環(huán)境條件等的不同，不同地區(qū)的空氣吸收劑量率本底水平有一定差異。比如青海、西藏地處高原，相對稀薄的大氣對宇宙射線的阻擋能力較弱，電離輻射強度就高?！?016全國輻射環(huán)境質(zhì)量報告》數(shù)據(jù)顯示，這兩地的自動站有一半以上的空氣吸收劑量率在150～200納戈瑞/小時（nGy/h，1戈瑞=10億納戈瑞）之間，幾乎是全國空氣吸收劑量率最高的地方。而北京、上海這些平原地區(qū)大多在70～90納戈瑞/小時浮動。

寧夏固原市的輻射自動監(jiān)測站

降雨能使地表附近的空氣吸收劑量率短時間內(nèi)翻倍來源：《全國輻射環(huán)境質(zhì)量報告》

對同一個站點來說，天然輻射所致的空氣吸收劑量率，會隨著降雨、冰雪覆蓋、土壤水分、地下水位等自然因素的變化而上下波動。比如降雨會引起空氣中氡的子體沉降：氡是一種由天然放射性鈾系礦物經(jīng)億萬年衰變積累而來的放射性氣體，但它發(fā)生衰變后轉(zhuǎn)化成的子體釙、鉍、鉛等則是固態(tài)放射性物質(zhì)，這些物質(zhì)通過雨水的沖刷而落地，能使地表附近的空氣吸收劑量率短時間內(nèi)增加50%～100%，具體程度取決于降雨時間間隔和降雨量。但一般升高持續(xù)幾小時后又會下降至比平均低約5%的水平，這是因為土壤水分增加，加強了對輻射的屏蔽作用。如果不再降雨，隨著土壤水分的減少，空氣吸收劑量率會在幾小時或幾天后回歸正常水平。

此外，積雪覆蓋也能屏蔽一定輻射，1厘米厚的雪可使空氣吸收劑量率降低約1%。

因此，空氣吸收劑量率的正常值范圍其實是因地制宜的，并沒有全國性的統(tǒng)一規(guī)定。1983～1990年，原國家環(huán)保局開展了全國環(huán)境天然放射性水平調(diào)查，獲得了各省份陸地的空氣吸收劑量率和宇宙射線所致空氣吸收劑量率。各地的監(jiān)測結(jié)果只要不超過這份調(diào)查的數(shù)據(jù)范圍就沒有問題，用業(yè)內(nèi)行話就是“處于當?shù)靥烊槐镜诐q落范圍內(nèi)”。

“氣溶膠監(jiān)測”是個什么鬼

夜光手表就是利用氚元素的放射性來產(chǎn)生熒光的

除了空氣吸收劑量率，核安全部門還要監(jiān)測和公布空氣中某些具體放射源，這被稱為“大氣氣溶膠監(jiān)測”?！皻馊苣z”其實就是指懸浮在大氣中的固體或液體微粒。一方面，地層和建筑物等散逸到空氣中的氡衰變生成釙、鉍、鉛等天然放射性子體，使周圍環(huán)境中的氣溶膠可能含有天然放射性核素。另外，核與輻射設(shè)施在正常運行時，向大氣環(huán)境排放氣態(tài)流出物，可能會給周圍環(huán)境中的氣溶膠貢獻微量的人工放射性核素，比如銫137、鍶90等。

氣溶膠在大氣中隨氣流而遷移，能在高空成為雨雪的凝聚核心，然后隨之降落到地面。沉降于地面的放射性物質(zhì)又可通過水的蒸發(fā)和風(fēng)力作用重新進入大氣。所以，氣溶膠中的放射性核素既能對人直接造成外照射，也可因吸入或通過食物鏈被人體攝入而造成內(nèi)照射。“放射性活度濃度”，就是監(jiān)測這些污染物的放射性水平所用的指標，也稱“衰變率”，其計量單位是貝可（Bq）/立方米，1貝可的意思是每秒鐘有1個放射性原子發(fā)生衰變，放射性活度濃度越高說明放射性越強。

在各類氣溶膠中，以下兩種放射源和普通公眾關(guān)系比較近。

氣碘（元素符號I）：碘元素家族有35種同位素，除碘127為穩(wěn)定核素外，其余都有放射性。其中碘131是人工放射性核素，正常情況下自然界中不會存在。它是核反應(yīng)的主要裂變產(chǎn)物之一，半衰期比較短（只有8天）還易“揮發(fā)”（準確地表述叫“升華”），不僅是反應(yīng)堆周圍環(huán)境的監(jiān)測指標，也是核武器試驗和反應(yīng)堆事故的信號核素。目前在局部環(huán)境可監(jiān)測到的微量碘131主要來自同位素生產(chǎn)、相關(guān)醫(yī)療機構(gòu)和反應(yīng)堆運行。

氚（元素符號T）：氫的放射性同位素，既是天然放射性核素，又是人工放射性核素。氚的天然來源是高能宇宙射線同大氣中氮和氧的相互作用，但含量少得可以忽略不計。核爆炸試驗、核電站及核燃料后處理廠等才是氚的主要來源。在環(huán)境中的氚99%以上都以氚化水（正常水分子中的一個氫原子被氚原子替代）的形式存在。所以在輻射環(huán)境監(jiān)測中，氚的監(jiān)測一般僅考慮這一形態(tài)，在空氣監(jiān)測方面指的就是含氚的水蒸氣。

我國居民日常受到的電離輻射劑量比例示意圖

2016年全國各地的飲用水源地水的總β放射性水平?jīng)]有超標來源：《全國輻射環(huán)境質(zhì)量報告》

截至2016年底，全國有93個地級及以上城市開展了氣溶膠監(jiān)測，其中直轄市和省會城市還進行大氣沉降物、空氣和降水中的氚、氣態(tài)放射性碘（以下簡稱“氣碘”）的監(jiān)測。根據(jù)《2016全國輻射環(huán)境質(zhì)量報告》的統(tǒng)計，這些氣溶膠放射性指標在2016年一切正常。

水體輻射監(jiān)測看總量控制

說完了空氣，再來說說水方面的輻射監(jiān)測。水體監(jiān)測范圍包括長江、黃河、珠江、松花江、淮河、海河、遼河七大江河流域以及西南和西北諸訶、浙閩片河流，20座湖泊（水庫），327個地級及以上城市的集中式飲用水水源地，29個城市的地下水，沿海11個省份的海水和海洋生物監(jiān)測。核心監(jiān)測指標是總α活度濃度和總β活度濃度。

所謂的α/β說的是能衰變放出α射線或β射線的放射性核素。它不針對水體中具體某種核素的活度濃度，而是測量所有α放射性核素或β放射性核素帶來的總體放射性水平。國家核安全局的資料顯示，總放射性測量方法簡便、快速、成本低，又能很快出結(jié)果，因此對大量放射性監(jiān)測樣品的快速篩選十分有用。如果所測水樣的總α或總β放射性活度濃度處在正常范圍，就不用再單獨分析測量每種放射性核素了，從而節(jié)省大量時間、人力和物力。我國現(xiàn)行的飲用水新國標——《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB 5749-2006），在放射性指標方面也只是規(guī)定了總α/β的活度濃度限量，分別是0.5貝可/升和1貝可/升。

在這個基礎(chǔ)上，核安全部門還要進一步監(jiān)控鈾、釷、鐳226、鍶90、銫137等具體的放射性核素。其中鈾、釷是核燃料的來源，它們的衰變速度較慢，已經(jīng)在地球上存在了數(shù)十億年；鐳226是鈾和釷衰變的產(chǎn)物，它再衰變就是放射性氣體氡222，同輻射安全關(guān)系密切；鍶90、銫137是人工放射性核素，能反映核設(shè)施運行是否安全無泄漏，而且相對容易被生物吸收，所以也是監(jiān)控重點。

和空氣一樣，2016年的水體輻射監(jiān)測結(jié)果表明，各飲用水水源地的上述指標都是正常水平，總α和總β活度濃度也沒有突破飲用水國標的限制。

土壤監(jiān)測同樣重要。表層的放射性物質(zhì)對人直接造成外照射，農(nóng)作物的根系則會將土壤中的放射性物質(zhì)吸到可以吃的部分，對人體造成內(nèi)照射。另外土壤表層顆粒和放射性沉積物被風(fēng)揚起，又會經(jīng)呼吸途徑造成內(nèi)照射。土壤放射性的來源主要是地球上原生的天然放射性礦藏以及大氣核試驗和切爾諾貝利核事故留下的沉降物。目前土壤監(jiān)測覆蓋全國331個地級及以上城市，主要監(jiān)測鈾238、釷232、鐳226和銫137。從2015年和2016年的全國輻射環(huán)境質(zhì)量報告來看，這幾個指標均沒有超出正常值。

核電監(jiān)測網(wǎng)全方位嚴防死守

比起普通環(huán)境的氣、水、土監(jiān)測，核電基地周圍輻射監(jiān)測屬于監(jiān)督性監(jiān)測，要求更嚴。有專門的《全國輻射環(huán)境監(jiān)測方案》《輻射環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 61－2001）進行規(guī)定，監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)可以說是全方位多維度嚴密布點。比如在核電廠區(qū)邊界、地面最大濃度處、關(guān)鍵居民點都布設(shè)空氣吸收劑量率在線連續(xù)監(jiān)測點；監(jiān)測廠界20公里范圍內(nèi)的累積劑量；在液態(tài)流出物排放口、主導(dǎo)下風(fēng)向或排水口下游灌溉區(qū)設(shè)置監(jiān)測點，著重加強藻類、貝殼類、松針、茶葉等放射性指示生物（對某一環(huán)境特征敏感、具有指示特性的生物）的監(jiān)測；廠界10公里范圍內(nèi)16個方位角布設(shè)土壤監(jiān)測點和環(huán)境樣品對照點。

這種監(jiān)測的重點是核電站釋放的人工放射性核素，通過與輻射本底水平對比，掌握核電站正常運行對周圍環(huán)境和附近居民產(chǎn)生的實時影響和長期累積趨勢影響，更能第一時間監(jiān)控異常狀況和突發(fā)事件。

我國的電離輻射環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)示意圖

碘雖然是固體，但是很容易升華成紫色的氣態(tài)碘逸散到空氣中。監(jiān)測空氣中的放射性碘可以有效掌握核設(shè)施運行對環(huán)境的輻射影響。

氡是僅次于吸煙的第二大肺癌誘因，每人每年受到的天然電離輻射有一半是氡及其衰變產(chǎn)物貢獻的。

公眾受照：天然氡污染占一半

具體到環(huán)境輻射和放射源對人體健康的影響，還有個“有效（吸收）劑量”的概念，用來反映該劑量的輻射危害大小，也叫當量劑量或照射（受照）劑量，單位是希沃特（Sv，曾譯作西弗），簡稱希。聯(lián)合國原子輻射效應(yīng)科學(xué)委員會（UNSCEAR）的報告指出，全球天然電離輻射源所致的個人有效劑量為1～13毫希/年，平均2.4毫希/年。我國大約為3.1毫希/年，其中有一半是氡及其子體的內(nèi)照射貢獻的。氡作為天然輻射源中唯一的氣態(tài)放射性物質(zhì)，仗著放射性活躍和氣體擴散優(yōu)勢，是對普通公眾健康威脅最大、影響最普遍的放射性元素。

至于核電站、核醫(yī)療、工業(yè)用放射源這類人為活動帶來的輻射劑量，國標《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》（GB 18871-2002）有專門規(guī)定：公眾受到的年平均有效劑量不得超過1毫希，涉核職業(yè)工作者則為連續(xù)5年的年平均有效劑量不超過20毫希。同時，根據(jù)《核動力廠環(huán)境輻射防護規(guī)定》（GB 6249-2011）的要求，我國核電站必須以反應(yīng)堆為單位控制廠區(qū)的年排放總量，每座核電站向環(huán)境釋放的放射性物質(zhì)對公眾帶來的個人有效劑量要小于0.25毫希/年，實際也確實做到了。

中國已擺脫福島核事故影響

由于管控嚴格，核電站正常運行造成的輻射并不大?！?016全國輻射環(huán)境質(zhì)量報告》還指出，環(huán)境中的人工放射性核素鍶-90和銫-137，主要為20世紀大氣層核試驗和切爾諾貝利核事故的殘留。切爾諾貝利核事故是核電歷史上最嚴重的事故，前蘇聯(lián)、北歐、西歐等國家的廣大地區(qū)都受到明顯的污染，我國也受到不同程度的牽連。日本福島核事故雖與切爾諾貝利核事故的事故等級同為7級，但兩者事故的狀態(tài)不完全相同，福島的放射性物質(zhì)釋放量比切爾諾貝利小得多。2011年3月11日事故發(fā)生后，我國全國范圍內(nèi)陸續(xù)檢測到碘-131、銫-137和銫-134等人工放射性核素，但從同年4月底至今，這起事故對我國環(huán)境中人工放射性核素活度濃度的測量結(jié)果已經(jīng)“無可探測到的影響”。

本欄目責編/季天也jtyair2013@vip.163.com