美國地下水放射性污染治理管理策略研究

張宇航，高亞華，武明亮，王永仙，郭麗瀟，梁 宇

（中國輻射防護(hù)研究院，山西太原030006）

核設(shè)施放射性核素泄漏后進(jìn)入地下水，進(jìn)而對(duì)周邊人群和生態(tài)環(huán)境造成輻射累積效應(yīng)，這是公眾反對(duì)核設(shè)施建設(shè)的主要原因之一。地下水放射性污染的控制及修復(fù)是一個(gè)復(fù)雜工程，目前美國、日本、歐洲等發(fā)達(dá)國家在地下水放射性污染控制及修復(fù)方面均開展了大量工作。

在考慮采用技術(shù)方法修復(fù)受污染地下水的同時(shí)，還需考慮采取適當(dāng)?shù)墓芾磙k法。國際原子能機(jī)構(gòu)成員國積累的地下水污染治理經(jīng)驗(yàn)主要來自那些鈾礦開采和核設(shè)施、核能開發(fā)活躍的國家。這些經(jīng)驗(yàn)包括以下方面：放射性污染現(xiàn)場具體配置、社會(huì)政治因素、法律法規(guī)因素和制約因素、經(jīng)濟(jì)技術(shù)因素和社會(huì)經(jīng)濟(jì)標(biāo)準(zhǔn)、公眾接受和公眾參與地下水放射性污染治理決策過程等。針對(duì)放射性地下水問題，我國目前的研究主要集中在放射性地下水的環(huán)境監(jiān)測(cè)和調(diào)查分析〔1-3〕，關(guān)于放射性水的處理僅處于技術(shù)開發(fā)階段〔4-6〕，并無工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

筆者對(duì)國外地下水污染控制、修復(fù)措施（包括放射性污染及非放射性污染）進(jìn)行調(diào)研，收集并整理了美國地下水污染控制及修復(fù)的相關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)以及部分國際組織發(fā)表的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及導(dǎo)則，以期為我國地下水放射性污染法律法規(guī)的制定提供相關(guān)參考依據(jù)。

1 國際組織地下水放射性控制及修復(fù)相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)

國際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）根據(jù)其成員國處理環(huán)境放射性污染問題的需要，開展了大量工作，主要包括：（1）收集、分析相關(guān)信息和數(shù)據(jù)，發(fā)表關(guān)于環(huán)境恢復(fù)關(guān)鍵技術(shù)的摘要和其他報(bào)告；（2）協(xié)調(diào)開展環(huán)境恢復(fù)方面研究項(xiàng)目；（3）通過技術(shù)合作方案向成員國提供直接技術(shù)援助。

1988年，IAEA針對(duì)核電站地下水污染發(fā)布了《地下水放射性污染預(yù)防和緩解》〔7〕，提出預(yù)防和緩解地下水污染的主動(dòng)和被動(dòng)2種方式。主動(dòng)方式采用機(jī)械設(shè)備不斷抽水或注水改變地下水水流和地下水條件；被動(dòng)方式則通過設(shè)置屏障重新引導(dǎo)或遏制場址周圍的地下水流動(dòng)，如阻隔墻等。

1999年，針對(duì)地下水放射性污染治理與修復(fù)行動(dòng)，IAEA 發(fā)布了《地下水污染修復(fù)技術(shù)選擇》〔8〕，總結(jié)了可有效減少輻射影響、修復(fù)地下水污染的方法和技術(shù)，旨在幫助技術(shù)管理人員、監(jiān)管者和主管當(dāng)局參與地下水修復(fù)決策和開展修復(fù)活動(dòng)。該文件提供了描述地下水放射性污染問題性質(zhì)和程度的方法，介紹了污染地下水的補(bǔ)救方法。地下水修復(fù)技術(shù)的適用性取決于場地的具體情況，一般分為就地控制污染物的方法及涉及改變地下水流量、數(shù)量和質(zhì)量以達(dá)到既定目標(biāo)的工程處理方法。這一技術(shù)文件為原子能機(jī)構(gòu)成員國修復(fù)放射性和非放射性的地下水提供了重要參考依據(jù)。

世界衛(wèi)生組織（WHO）為保護(hù)地下水提供了系統(tǒng)方法，用于分析放射性核素對(duì)地下水質(zhì)量的危害，評(píng)估它們可能對(duì)特定水源造成的風(fēng)險(xiǎn)，確定解決這些問題的優(yōu)先事項(xiàng)，并制定管理策略。2011年，WHO頒布的《飲用水水質(zhì)準(zhǔn)則》〔9〕規(guī)定了地下水中放射性核素的限值，總α、總β的放射性活度濃度限值分別為0.5、1 Bq/L，鈾的質(zhì)量濃度限值為30μg/L。如果超出限值，就必須進(jìn)行更詳細(xì)的放射性核元素分析。但較高的數(shù)值并不一定說明該水質(zhì)不適于人類飲用。

2 美國地下水放射性污染控制及修復(fù)相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)

美國有24%的地下水用作農(nóng)業(yè)和工業(yè)用水，超過50%的美國人口以地下水作為飲用水，超過95%的農(nóng)戶以地下水作為飲用水的來源。到20世紀(jì)80年代，美國地下水抽取量已增加到50年代的2倍，同時(shí)地下水污染也開始加重。80年代末，地下水迅速成為國家重點(diǎn)保護(hù)的環(huán)境要素。美國地下水污染的主要途徑包括污水的任意排放、地下儲(chǔ)存廢物、垃圾填埋場地下滲入、農(nóng)業(yè)活動(dòng)造成的農(nóng)藥和化肥污染徑流、礦井排水造成的重金屬污染，管道泄漏與自然原因等，與我國地下水污染的途徑基本一致〔10〕。美國現(xiàn)存多部聯(lián)邦法律都對(duì)地下水放射性污染防治體系做了定義，其中最重要的3部聯(lián)邦法律是《資源保護(hù)和恢復(fù)法》（RCRA）〔11〕、《環(huán)境綜合治理、賠償和責(zé)任法》（CERCLA）〔12〕和《安全飲用水法》（SDWA）〔13〕。

《資源保護(hù)和恢復(fù)法》對(duì)固體廢物和危險(xiǎn)廢物的儲(chǔ)藏、運(yùn)輸、處理和處置進(jìn)行監(jiān)管時(shí)提供法律依據(jù)，重點(diǎn)是通過制定管理標(biāo)準(zhǔn)來預(yù)防污染物的排放?！董h(huán)境綜合治理、賠償和責(zé)任法》對(duì)廢棄或使用中的污染場地的土壤和地下水治理過程進(jìn)行監(jiān)管時(shí)提供法律依據(jù)，規(guī)定了地下水修復(fù)資金（超級(jí)基金）的融資體系，為美國地下水污染防治工作提供了有力的支持。因此，《環(huán)境綜合治理、賠償和責(zé)任法》又被稱為超級(jí)基金法，是美國地下水污染控制及修復(fù)最重要的參考法律?！栋踩嬘盟ā酚糜诒Ｕ瞎诧嬘盟墓?yīng)。美國環(huán)保署（EPA）依據(jù)安全飲用水法案制定那些被認(rèn)為對(duì)公眾健康構(gòu)成威脅的污染物的最大限值（MCL），一旦某種化學(xué)物質(zhì)超過最大限值，公共水供應(yīng)商必須通知用戶，并可能面臨處罰?！栋踩嬘盟ā肥枪J(rèn)的EPA實(shí)施“地下水保護(hù)戰(zhàn)略”的主要工具。

《安全飲用水法》中的《國家一級(jí)飲用水條例》（NPDWR）〔14〕規(guī)定了適于公共水系統(tǒng)法律強(qiáng)制執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)。主要標(biāo)準(zhǔn)和治理技術(shù)通過限制飲用水中污染物（微生物、消毒劑、消毒副產(chǎn)品、無機(jī)化學(xué)品、有機(jī)化學(xué)品和放射性核素）的水平來保護(hù)公眾健康。其中，對(duì)放射性核素的MCL、最大污染物限值目標(biāo)（MCLG）及其危害做出規(guī)定，見表1。

表1 飲用水中放射性污染物限值及限值目標(biāo)

根據(jù)放射性核素對(duì)全身或任一特定器官產(chǎn)生4 mrem/a的劑量，美國國家統(tǒng)計(jì)局手冊(cè)對(duì)地下水中的168種放射性核素進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)計(jì)算，如表2所示。

2007年，美國核能研究所（NEI）發(fā)布了《地下水保護(hù)倡議》〔15〕，向倡議成員單位提出下列建議：（1）加強(qiáng)對(duì)意外輻射泄漏導(dǎo)致地下水污染的管理。（2）加強(qiáng)與外部利益相關(guān)者的溝通，通過核工業(yè)企業(yè)對(duì)確保高標(biāo)準(zhǔn)的公共輻射安全和環(huán)境保護(hù)作出的承諾，增強(qiáng)當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)、州政府、核管理委員會(huì)（NRC）對(duì)發(fā)展核工業(yè)的信任和信心，定期向外部利益相關(guān)者介紹情況。（3）執(zhí)行項(xiàng)目監(jiān)督制度，確保地下水保護(hù)倡議的項(xiàng)目有效實(shí)施。同時(shí)，要求項(xiàng)目實(shí)施1年內(nèi)進(jìn)行獨(dú)立的自我評(píng)估，自我評(píng)估后1年內(nèi)進(jìn)行NEI資助下的同行評(píng)估，此后上述2種評(píng)估頻率不低于5年1次。

表2 飲用水中β或中子核素的活度濃度

2.1 聯(lián)邦條例規(guī)章（Codeof Federal Regulations）規(guī)定

《核電運(yùn)行的環(huán)境輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)》〔16〕主要針對(duì)放射性核素對(duì)空氣的污染而制定，并未考慮水的污染，這是因?yàn)檫@些設(shè)施釋放的液體途徑比空氣釋放的劑量小，低于1mrem/a的液體釋放沒有實(shí)際劑量。根據(jù)國際輻射防護(hù)委員會(huì)（ICRP）提出的全身25 mrem/a、甲狀腺75 mrem/a、全身任何器官25 mrem/a的公眾劑量標(biāo)準(zhǔn)，這一標(biāo)準(zhǔn)提出了核素釋放限制值，每年限制每千兆瓦發(fā)電量進(jìn)入環(huán)境的放射性活度：Kr-85，50 000 Ci；I-129，5 mCi；Pu-239 和其他 α 粒子源，0.5 mCi。

《用于乏燃料和高放廢物管理處置的環(huán)境輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)》〔17〕要求，廢物處理后1萬年內(nèi)，地下飲用水源的污染不會(huì)超過美國環(huán)保署根據(jù)《安全飲用水法》確定的最大污染水平，即每升地下水中含有的總?cè)芙夤腆w少于10 000 mg。

《鈾和釷尾礦的健康和環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)》〔18〕對(duì)原位修復(fù)的地下水控制標(biāo)準(zhǔn)包括：（1）組分的濃度標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了放射性核素在地下水和飲用水中的最大污染水平和礦井運(yùn)行前的本底水平，監(jiān)管機(jī)構(gòu)必須在工廠運(yùn)行前的監(jiān)測(cè)階段確定這些數(shù)值。（2）地下水潔凈程度穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，所謂短期監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，就是需要連續(xù)3年的季度監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示置信水平在95%上，統(tǒng)計(jì)上沒有任何顯著的增長趨勢(shì)表明其將超過原位修復(fù)設(shè)施的核素組分的濃度標(biāo)準(zhǔn)。長期監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)是指需要一個(gè)額外的連續(xù)3年的季度監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示置信水平為95%，統(tǒng)計(jì)上沒有顯著的增加趨勢(shì)表明其將會(huì)超過設(shè)施核素組分的濃度標(biāo)準(zhǔn)，并且還要求運(yùn)營商提供通過地球化學(xué)建模和其他分析方法得出的相關(guān)參數(shù)。

《內(nèi)華達(dá)州尤卡山的公共衛(wèi)生和環(huán)境輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)》〔19〕中要求美國能源部證明，處置后的1萬年內(nèi)，在不受外界干擾的情況下，將尤卡山處置系統(tǒng)中的廢物排放到環(huán)境中，釋放的放射性核素不會(huì)導(dǎo)致地下水中的放射性水平超過表1規(guī)定的國家飲用水中放射性污染限值（MCL）。

2.2 《環(huán)境綜合治理、賠償和責(zé)任法》的要求和指南

2.2.1 放射性污染整體凈化水平

2007年EPA發(fā)布了《輻射場地清理：CERCLA要求和指導(dǎo)》〔20〕，其內(nèi)容包括：輻射場地管理背景和案例研究，概述了清除放射性廢物的法規(guī)要求；環(huán)境署CERCLA輻射要求和指南，解釋了EPA補(bǔ)救措施選擇政策，特別是那些整治放射性污染場地的指導(dǎo)文件和工具；輻射場地長期管理面臨的挑戰(zhàn)，重點(diǎn)關(guān)注“技術(shù)與監(jiān)管委員會(huì)”放射性核素小組確定的大型輻射場地長期管理面臨的挑戰(zhàn)。

2011年EPA公布了《地下水技術(shù)路線圖：超級(jí)基金場址修復(fù)污染地下水的推薦程序》〔21〕，其目的是將全部或部分地下水含水層恢復(fù)到“決策記錄”中規(guī)定的清除水平。推薦程序如圖1所示。

圖1 超級(jí)基金場址修復(fù)污染地下水的推薦程序

2.2.2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

1992年美國EPA公布了《用于補(bǔ)救操作性能評(píng)估的通用方法》〔22〕，該通用方法由美國環(huán)保署資助的項(xiàng)目開發(fā)，用于解釋、評(píng)估危險(xiǎn)廢物場地地下水污染修復(fù)所需考慮的技術(shù)因素和原則。針對(duì)地下水污染現(xiàn)場的特定性能評(píng)估，提出了一種用于方案制定的通用原則。

2014年EPA頒布了《超級(jí)基金污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)導(dǎo)則》〔23〕，明確了地下水放射性污染多途徑風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，進(jìn)而采用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法確定地下水放射性污染治理目標(biāo)和方案。對(duì)于非致癌污染物而言，必須保證人群的日暴露量對(duì)其終身都不會(huì)產(chǎn)生不利影響。

2.2.3 土壤治理

土壤治理和地下水治理是密不可分的。1998年EPA發(fā)布的《使用40CFR192中的土壤修復(fù)基準(zhǔn)作為 CERCLA場址的修復(fù)目標(biāo)》〔24〕中規(guī)定 U-226和U-228核素的限值為5 pCi/g。

2.2.4 地下水

2001年，EPA在《使用40CFR141和40CFR192的修復(fù)基準(zhǔn)作為CERCLA場址地下水中鈾含量的控制目標(biāo)》〔25〕中說明，鈾的控制標(biāo)準(zhǔn)為 30 μg/L。 EPA使用0.9 pCi/μg作為轉(zhuǎn)換因子在公共供水系統(tǒng)衡量混合的鈾同位素，意味著30μg/L的質(zhì)量濃度限值通常對(duì)應(yīng)27 pCi/L的放射性濃度限值。這些標(biāo)準(zhǔn)是依照1978年頒布的《鈾選礦尾礦輻射控制法案》〔26〕（UMTRCA）制定的。但在極端情況下，甚至?xí)校?.5 pCi/μg的轉(zhuǎn)換因子，鈾放射性濃度可能超過40 pCi/L。

2.3 研究案例

2002年，EPA提出《有效管理操作抽水處理系統(tǒng)的要素》〔27〕文件，在對(duì)20個(gè)超級(jí)基金資助的抽水處理系統(tǒng)評(píng)估的基礎(chǔ)上，總結(jié)了有效管理抽水處理系統(tǒng)的核心因素，旨在為有效的場址管理提供框架，但并非詳細(xì)的教學(xué)手冊(cè)。

2004年EPA發(fā)布了《確定放射性污染場地清除目標(biāo)：案例研究》，總結(jié)了各種監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)和要求，規(guī)定了放射性污染場地的清理工作目標(biāo)。這一文件提供了12個(gè)選定地點(diǎn)的放射性污染場地清除案例研究以供借鑒。

3 結(jié)語

地下水污染是伴隨工業(yè)發(fā)展而產(chǎn)生的“原罪”，沒有哪個(gè)國家能完全規(guī)避。IAEA發(fā)布的《地下水放射性污染補(bǔ)救規(guī)劃和管理方案》、《核電站地下水監(jiān)測(cè)指南》為污染地下水的補(bǔ)救行動(dòng)提供指導(dǎo)。WHO發(fā)布的《飲用水水質(zhì)準(zhǔn)則》為地下水放射性污染防控的目標(biāo)提供了參考。美國EPA于1970年12月2日成立，旨在將各種研究、監(jiān)測(cè)、標(biāo)準(zhǔn)制定和執(zhí)法活動(dòng)整合到一個(gè)機(jī)構(gòu)中，以確保環(huán)境安全。EPA制定了相對(duì)完善的地下水相關(guān)法律規(guī)范，成立專門機(jī)構(gòu)，定期開展地下水環(huán)境狀況調(diào)查，實(shí)施了大量地下水污染預(yù)防與治理工程，建立了完善的地下水污染防治管理體系，具有明確的管控目標(biāo)、清除行動(dòng)水平，在超級(jí)基金的支持下實(shí)施了大量地下水污染預(yù)防與治理工程。這使得美國在土壤與地下水放射性污染控制和修復(fù)方面的研究、立法與規(guī)范等方面處于前沿。就地下水相關(guān)法律法規(guī)的制定而言，美國在《安全飲用水法》、《資源保護(hù)和恢復(fù)法》、《環(huán)境綜合治理、賠償和責(zé)任法》基礎(chǔ)上，發(fā)布了一系列地下水污染治理的指導(dǎo)性文件。

我國的地下水污染防治立法體系以《環(huán)境保護(hù)法》、《水污染防治法》等為基礎(chǔ)，并輔以《地下水管理?xiàng)l例》、《北京市水污染防治條例》等部門、地方地下水管理?xiàng)l例，構(gòu)成了我國地下水污染防治的法律依據(jù)。在此基礎(chǔ)上出臺(tái)的污染場地環(huán)境治理的5個(gè)導(dǎo)則和地下水治理的5個(gè)指南，給我國地下水污染防治提供了技術(shù)支持。而國家及地方水污染防治行動(dòng)計(jì)劃、地下水污染防治規(guī)劃則指出我國今后一段時(shí)間地下水污染防治的重點(diǎn)。此外，我國地下水污染防治中還出臺(tái)了一系列場地污染治理、地下水修復(fù)的技術(shù)指南、技術(shù)篩選指南等。但同美國相比，我國尚缺乏專門針對(duì)地下水放射性污染控制與修復(fù)的技術(shù)指導(dǎo)性文件和規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，也沒有專門針對(duì)地下水放射性污染防治的法律、條例。

放射性地下水的修復(fù)與非放射性地下水的修復(fù)既有一定的共性，同時(shí)也有其特殊性。在立法上，我國需要研究制定專門的地下水放射性污染防治法律法規(guī)。此外，可借鑒美國的研究案例和國際原子能機(jī)構(gòu)的技術(shù)選擇，結(jié)合我國非放射性領(lǐng)域的場地、地下水修復(fù)指南，出臺(tái)相應(yīng)的地下水放射性污染修復(fù)指南。雖然我國地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)比較嚴(yán)格，但仍需制定用于地下水放射性污染修復(fù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和控制的相關(guān)指導(dǎo)文件。