油氣工業(yè)產(chǎn)生的NORM的處理與處置

高 超

（中國輻射防護研究院，山西太原 030006）

天然放射性物質(zhì)，廣泛分布在地球上的地層之中，依據(jù)其自身特性，放射性物質(zhì)會隨著各種各樣的因素而進行遷移和變化。人類在與天然放射性物質(zhì)相關(guān)的生產(chǎn)過程會對該物質(zhì)進行收集和濃縮，而這種物質(zhì)會對參與其中的工作人員造成風(fēng)險。在油氣生產(chǎn)過程中放射性物質(zhì)會伴隨著天然氣以及原油和水的混合物進行遷移，并通過各種各樣的方式于金屬垢和鹽垢之中，這些放射性物質(zhì)會遠遠超過相關(guān)監(jiān)管單位發(fā)布的危險水平，對接觸或參與維護的工作人員帶來風(fēng)險。所以要對油氣開發(fā)過程中的放射性物質(zhì)進行處置，特別是要對放射性物質(zhì)的廢物進行有效的處理，避免放射性物質(zhì)廢物離開控制范圍，保護群眾的生命安全以及自然環(huán)境的安全。

天然放射性物質(zhì)（naturallyoccurring radioactivematerial，NORM）指自然界中天然放射性核素含量較高的材料。隨著人類生產(chǎn)活動的不斷擴大，國際上通常將NORM問題引申為不僅指天然放射性物質(zhì)本身，還指由于人類活動引起天然放射性物質(zhì)含量及其照射增加，以及由此引起的輻射防護問題。增加產(chǎn)生NORM問題的人類活動很多，如磷酸鹽礦等伴生礦的開采、天然油氣的生產(chǎn)開采等。

天然放射性核素鈾（U）、釷（Th）、釙（PO）、鐳（Ra）、氡（Rn）廣泛存在于地殼中。鈾、釷的衰變產(chǎn)物鐳及其化合物能溶于水。這些放射性物質(zhì)易被有機質(zhì)吸附，往往在油氣藏的儲集層被聚集，形成與油氣伴生的關(guān)系。隨著油氣從地下開采到達地面，因溫度、壓力、酸堿度、飽和度、地層、流動狀態(tài)等因素的改變，痕量的NORM也隨之帶出來，在井口裝置主要形成鹽垢、在油氣分離站主要形成淤泥、在油氣處理廠主要形成放射性薄膜和塵埃等廢物。

1 油氣工業(yè)中NORM廢物的主要存在形式

油氣工業(yè)生產(chǎn)過程中的放射性物質(zhì)通常分為淤泥和垢兩種類型，垢又由金屬和鹽垢組成，繼續(xù)細分后金屬垢又由薄膜和刮屑構(gòu)成，這些放射性物質(zhì)的存在態(tài)勢也較為豐富，能以濕態(tài)、干濕混合態(tài)以及干燥狀態(tài)而存在。放射性物質(zhì)通過吸附在任何金屬內(nèi)外表面，以及各類設(shè)備和安全防護裝置上，如手套，衣服，頭盔等，垢和淤的主要信息要素如下：

1）鹽垢。鹽垢類型有碳酸鹽垢和硫酸鹽垢兩種形式存在，Ra元素和其他元素具備類似的化學(xué)性質(zhì)，所以Ra可以和硫酸鹽垢和碳酸鹽垢一樣發(fā)生沉淀，隨著產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，形成RaCO3或者RaCO4等物質(zhì)，所以通常鹽垢中含有的主要成分是228ra。

2）金屬垢。在金屬掛屑中常常也包含226ra和228ra兩種物質(zhì)，在對管道進行監(jiān)測時，也發(fā)現(xiàn)了210po和210pb等物質(zhì)，而金屬薄膜通常位于氣體處理設(shè)備的表面上，通過222Rn進行吸附作用后生成，主要稱為是210po和210pb。

3）淤泥。淤泥中同樣含有228ra和226ra，淤泥通常淤積在油氣儲罐的底部以及脫水容器內(nèi)，在液化天然氣的儲罐中甚至也檢測出了210po和210pb。所以，有機成分的含量從淤泥到垢的變化過程中，逐漸降低，228ra和226ra在其中的存量會影響后續(xù)的處理處置水平。

2 油氣工業(yè)中NORM廢物的處理

針對NORM廢物進行管理的重要環(huán)節(jié)是對NORM進行廢物處理，科學(xué)的處理過程能夠有效降低對廢物進行二次處理的概率，并能夠有效降低輻射防護的必要性。較為常見的NORM廢物處理方法如下，首先對NORM廢物進行有效的分類，分類方法為依照放射性強度進行分類或者通過處理方法進行分類，以及按照NORM廢物的理化性質(zhì)進行分類，完成分類后即做好了NORM廢物處理的基礎(chǔ)性步驟；接下來要對NORM廢物進行減容處理，之所以進行這一步主要因為油氣工業(yè)中產(chǎn)生的副產(chǎn)品或者廢物含有容易燃燒的物質(zhì)，可以利用這個特性通過燃燒來實現(xiàn)減容效果，同時完成了NORM廢物的惰化作用。特別是對于產(chǎn)量較高的淤泥進行燃燒處理時，要建立專門的燃燒爐進行焚燒處理，為防止在淤泥燃燒的過程中使得放射性物質(zhì)的活躍程度得到提升，所以要對燃燒爐進行一定的防輻射措施。在進行焚燒處理過程中，應(yīng)當(dāng)建立適當(dāng)?shù)膹U氣回收系統(tǒng)，以及焚燒過程中產(chǎn)生的飛灰和廢渣的處理，同時要對廢氣的放射性水平進行有效的監(jiān)測，防止焚燒產(chǎn)生的放射性物質(zhì)產(chǎn)生遷移或者擴散。應(yīng)當(dāng)注意在進行廢水處理時可燃樹脂也可以進行焚燒處理，通過減容操作后，應(yīng)當(dāng)通過水泥來澆筑焚燒廢物，實現(xiàn)廢物的固化，防止出現(xiàn)遷移。針對垢類等沒有與油污接觸的廢物處理時，可以直接通過水泥進行固化。完成固化后，仍然需要放射性物質(zhì)檢查，以方便后續(xù)的運輸，處理安全環(huán)境，在進行具體的減容措施時，可以針對現(xiàn)場的具體情況對某些處理環(huán)節(jié)進行變更或者刪減。

當(dāng)前，大多數(shù)生產(chǎn)油氣的公司對于NORM廢物的處理都沒有非常有效的處理，NORM廢物大多在產(chǎn)生之后，堆放于具有保護措施的暫存容器或暫存設(shè)施中，這使得其始終存在放射性污染的可能。

3 NORM廢物的暫存

暫存是廢物處理后處置前的必然環(huán)節(jié)，暫存時間受技術(shù)條件、經(jīng)濟條件以及政策等多方面因素影響。以下僅對暫存過程進行分析，暫存過程通常是將NORM廢物堆放在容器中或其他包裝中，并對其進行有效的隔離和封存。貯存廢物的容器或包裝通常不會與NORM廢物產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，并且該容器的材質(zhì)需要具備積較強的防水性，以及適應(yīng)各種環(huán)境溫度的變化。容器本身應(yīng)當(dāng)保持干燥，承載容器的地面最好是經(jīng)過了處理，有較強承載能力的地面。最后，要對貯存容器設(shè)置有效的保護措施，避免出現(xiàn)泄漏或者流出等情況，對地下水或者土壤造成污染。在貯存時，應(yīng)當(dāng)對容器進行有效的密封并在顯著位置懸掛輻射類型標(biāo)志和物質(zhì)類型說明，應(yīng)當(dāng)在說明中以清晰和簡明扼要的方式表明該容器中存有放射性物質(zhì)，應(yīng)當(dāng)設(shè)立專人看管該容器，并進行放射性監(jiān)測，監(jiān)測過程應(yīng)當(dāng)建立監(jiān)測日志。

NORM廢物的貯存過程，一般認為只能是一個短暫的過程，應(yīng)當(dāng)盡快協(xié)調(diào)進行下一步處置，但實踐中往往不盡如人意。在長時間在暫存條件下，將放射性物質(zhì)放置于開放或半開放環(huán)境中，可能對周邊環(huán)境以及人員造成傷害。

4 油氣工業(yè)中NORM廢物的處置

4.1 NORM廢物的處置

在油氣生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的NORM廢物通常具備較長的半衰期，其中主要物質(zhì)226ra的半衰期長達上千年。因此要對NORM廢物的處置過程選擇合理的方案。避免自然環(huán)境以及相關(guān)人員長期處于放射性物質(zhì)的威脅中。在進行處置方案的選擇過程中，應(yīng)當(dāng)與相關(guān)管理部門進行有效的溝通，將NORM廢物的存儲情況提出書面說明，在處置過程中應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵守相關(guān)部門的法律法規(guī)，并廣泛征求聽取居民以及輿論的意見，保持相關(guān)信息的真實度以及時效性。處理過程應(yīng)當(dāng)依據(jù)法律法規(guī)的相關(guān)規(guī)定，依照放射性物質(zhì)的類型，特性如半衰期等進行處置方案的選擇。我國的放射性物質(zhì)處置通常劃定了三個等級，即高，中，低三種，在處理方法上依據(jù)不同的等級進行掩埋、注入，以及專用設(shè)備處置等方式。例如淺埋方法，通常該方法應(yīng)用在比活度較低的NORM廢物處置過程，具體的處置過程通常采用在NORM廢物上覆土的方法進行，覆土的標(biāo)準(zhǔn)通常為5m厚度，覆土標(biāo)準(zhǔn)為與周邊地面保持持平，不得高于地面，覆土完成后應(yīng)當(dāng)對覆土位置進行地面平整。而填埋技術(shù)主要應(yīng)用于水泥固化NORM廢物，并且測定NORM廢物的比活度不得高于50Bq/g。在進行填埋場所的選擇時，應(yīng)當(dāng)首先勘察所選場地的地質(zhì)結(jié)構(gòu)是否足夠穩(wěn)定，填埋場所的地下是否具有較為明顯的地下水源，要避免與地下水進行接觸，避免放射性物質(zhì)隨著地下水進行遷移。地下注入法通常通過泥漿壓裂技術(shù)將NORM廢物注入井口，然后進行有效的覆蓋封存，這種處置方法對于NORM廢物的比活度沒有明確的要求。

總之，在對NORM廢物進行處置方法的選擇上，應(yīng)當(dāng)依據(jù)NORM廢物自身的放射性能、NORM廢物類型和處置方法的成本以及合理性等諸多方面進行考量。處置技術(shù)的可行性除了放射性影響以及風(fēng)險，還應(yīng)當(dāng)來自于民眾以及社會輿論對于該處置方法的相關(guān)意見。要保持處置過程公開透明，并將放射性危害控制在較為安全的水平。

4.2 NORM廢物的排除和豁免

根據(jù)ICRP機構(gòu)提供的放射性物質(zhì)的照射管理方針，針對238U和232Th的比活度在常態(tài)下為40Bq/kg，而ICRP的規(guī)定為放射性物質(zhì)的比活度在1 000~10 000Bq/kg時作為是否要將放射性物質(zhì)納入監(jiān)管的參考數(shù)值。其他的排出豁免相關(guān)說明中的規(guī)定為天然放射性物質(zhì)的豁免比活度為1Bg/g，這個參考值通常用來判斷那種材料能夠進入豁免清單中接觸監(jiān)管，該值的判斷依據(jù)通常為1mSv/a.國際上的防輻射安全標(biāo)準(zhǔn)中通常也采用了和《排除、豁免和解控概念的應(yīng)用》相同的標(biāo)準(zhǔn)。通過對比國際上較為通行的放射性元素的豁免標(biāo)準(zhǔn)可以得出，我國的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與國際標(biāo)準(zhǔn)沒有較大差距，因此可以應(yīng)用于油氣生產(chǎn)過程中的NORM廢物豁免標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)論與建議

在環(huán)保工作和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略不斷推進的情況下，應(yīng)對油氣工業(yè)中產(chǎn)生的放射性廢物給予充分重視，通過深入分析研究，加強對放射性廢物的全面了解，充分認識到放射性物質(zhì)對民眾健康和環(huán)境安全的危害，有效掌握該種物質(zhì)的存在方式，挖掘油氣工業(yè)放射性廢物的處理和處置途徑，以便將其危害最小化。根據(jù)國外相關(guān)資料可知，油氣工業(yè)NORM問題不小，應(yīng)采取可行的安全防護措施控制放射性危害和影響。針對目前我國相關(guān)工作還不完善的現(xiàn)狀，應(yīng)加強研究和技術(shù)開發(fā)，建立從源頭的油氣開采到尾端廢物處理完善的放射性廢物管理體系，將相關(guān)影響降到最低。