濱海電廠海洋生物輻射影響評(píng)估

杜紅燕 平 昊 熊瀟穎 魏其銘 白曉平

（中國(guó)核電工程有限公司，北京100840）

0 引言

我國(guó)核電廠正處于快速發(fā)展階段，同時(shí)，國(guó)家生態(tài)保護(hù)要求日益嚴(yán)格，2015年以來(lái)，國(guó)家發(fā)布了多項(xiàng)核安全和生態(tài)保護(hù)相關(guān)政策法規(guī)，比如，2017年9月1日，全國(guó)人大常務(wù)委員會(huì)發(fā)布《中華人民共和國(guó)核安全法》；2015年4月25日，中共中央國(guó)務(wù)院發(fā)布《關(guān)于加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的意見》；2016年12月6日，國(guó)務(wù)院發(fā)布《關(guān)于印發(fā)“十三五”生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃的通知》（國(guó)發(fā)〔2016〕65號(hào)）；2017年2月7日，中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于劃定并嚴(yán)守生態(tài)保護(hù)紅線的若干意見》等。

HJ808—2016《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 核電廠環(huán)境影響報(bào)告書的格式和內(nèi)容》[1]中明確要求“描述非人類生物輻射劑量學(xué)分析方法以及評(píng)價(jià)模式和參數(shù)，并估算對(duì)非人類物種的輻射劑量……給出流出物排放對(duì)非人類物種所致輻射影響的概括性分析和評(píng)價(jià)”，其中多達(dá)六個(gè)小節(jié)涉及到生態(tài)環(huán)境調(diào)查及評(píng)價(jià)的相關(guān)內(nèi)容。目前生物輻射影響評(píng)價(jià)已經(jīng)成為我國(guó)核電廠選址、建造和運(yùn)行各階段環(huán)境影響評(píng)價(jià)和執(zhí)照申請(qǐng)中一項(xiàng)重要的、不可缺少的內(nèi)容[2-5]，并且其重要性在生態(tài)保護(hù)的大背景下日漸凸顯，越來(lái)越受到審評(píng)部門和公眾的關(guān)注。

1 海洋生態(tài)環(huán)境調(diào)查及代表性生物選取

為全面、系統(tǒng)地反映廠址鄰近海域內(nèi)主要環(huán)境要素和海洋生物各生態(tài)類群的現(xiàn)狀，跟蹤施工期間液態(tài)流出物和溫排水排放對(duì)鄰近海域生態(tài)環(huán)境的影響，往往需要開展多項(xiàng)專題調(diào)查，如海域生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查、施工期間海域環(huán)境監(jiān)測(cè)、海洋生物及海域重要代表種的調(diào)查、取水生物損失量調(diào)查、溫排水和余氯原型觀測(cè)及模型校驗(yàn)以及對(duì)海洋物的影響研究等?；谏鲜稣{(diào)查，分別篩選廠址代表性的輻射影響評(píng)價(jià)和取排水影響評(píng)價(jià)的物種，開展后續(xù)評(píng)價(jià)工作。

其中，輻射影響評(píng)價(jià)代表種的篩選原則一般為：

（1）是相關(guān)類群的地帶性物種，即在生態(tài)學(xué)上有代表性；

（2）公眾認(rèn)知程度較高、生物體容易獲取、便于長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)；

（3）在輻射生物學(xué)和毒理學(xué)效應(yīng)研究方面具有一定的資料積累，或者對(duì)放射性核素具有較強(qiáng)的積累作用；

（4）不屬于國(guó)家級(jí)保護(hù)物種或珍稀瀕危物種，以免物種監(jiān)測(cè)活動(dòng)對(duì)珍稀瀕?；虮Ｗo(hù)物種的野生資源造成破壞。

2 生物輻射影響評(píng)估方法

2.1 國(guó)際研究進(jìn)展

2.1.1 國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）

IAEA從20世紀(jì)70年代開始開展了一系列電離輻射對(duì)動(dòng)、植物及其生態(tài)系統(tǒng)影響的研究，先后發(fā)表了多個(gè)報(bào)告闡述關(guān)于電離輻射對(duì)環(huán)境影響的保護(hù)問(wèn)題。

BIOMOVS（Biospheric Model Validation Study）項(xiàng)目:生物圈模型論證項(xiàng)目，1985—1991年；

VAMP（Validation of Model Predictions）項(xiàng)目：模型預(yù)測(cè)法論證項(xiàng)目，1988—1996年；

BIOMASS（Biosphere Modelling and Assessment）項(xiàng)目：生物圈模擬評(píng)價(jià)項(xiàng)目，1996—2001年；

EMRAS （Environmental Modelling for Radiation Safety）項(xiàng)目：輻射安全的環(huán)境模擬：2003—2007年；

EMRASII第二階段項(xiàng)目：（2009—2011年）；

MODARIA I（Modelling and Data for Radiological Impaction Assessment）項(xiàng)目：輻射影響評(píng)價(jià)的模擬和數(shù)據(jù)，2012—2015年；

MODARIA II第二階段項(xiàng)目[6]：2016—2019年。

2.1.2 國(guó)際放射防護(hù)委員會(huì)（ICRP）

ICRP已經(jīng)陸續(xù)發(fā)表了多個(gè)專題出版物關(guān)注生物輻射影響問(wèn)題。2003年發(fā)布第91號(hào)出版物《非人類物種 （生物群）電離輻射影響評(píng)估框架》；IC R P自2005年起，設(shè)立了新的第五分委員會(huì)，側(cè)重研究非人類物種防護(hù)問(wèn)題。2007年發(fā)布第103號(hào)出版物的新基本建議書中專門一章明確寫上環(huán)境的電離輻射防護(hù)[7]。2008年發(fā)布第108號(hào)出版物《環(huán)境輻射防護(hù)：參考動(dòng)物和植物的概念與使用》[8]；2009年發(fā)布第114號(hào)出版物 《環(huán)境輻射防護(hù)：參考動(dòng)物和植物的轉(zhuǎn)移參數(shù)》[9]；2014年發(fā)布第124號(hào)出版物《不同照射情況下的環(huán)境保護(hù)》[10];2017年發(fā)布第136號(hào)出版物 《輻射對(duì)非人類物種環(huán)境照射的劑量率轉(zhuǎn)換因子》[11]等。

2.1.3 聯(lián)合國(guó)原子輻射效應(yīng)科學(xué)委員會(huì)（UNSCEAR）UNSCEA R近年出版的報(bào)告書中放射生態(tài)學(xué)和輻射生物影響評(píng)價(jià)相關(guān)內(nèi)容列于表1。

表1 UNSCEA R近年出版報(bào)告書中放射生態(tài)學(xué)和輻射生物影響評(píng)價(jià)相關(guān)內(nèi)容

2.1.4 歐盟（EU）

FASSET、ERICA和PROTECT項(xiàng)目的研究目標(biāo)見表2。

表2 FASSET、ERICA和PROTECT項(xiàng)目的研究目標(biāo)

2.2 生物輻射影響評(píng)價(jià)模型

現(xiàn)有的生物輻射影響評(píng)價(jià)模型的名稱、所屬國(guó)家或組織、完成時(shí)間和主要特征列于表3。

表3 現(xiàn)有的生物輻射影響評(píng)價(jià)模型

2.3 生物輻射影響評(píng)價(jià)參數(shù)

為了評(píng)價(jià)各類核設(shè)施對(duì)環(huán)境和生物的影響，IAEA先后出版了一系列的參數(shù)手冊(cè)。目前生物輻射影響評(píng)價(jià)中常用的濃集因子參數(shù)主要來(lái)自于以下幾個(gè)現(xiàn)行有效的參數(shù)手冊(cè)，具體包括：

2.3.1 沉積分配系數(shù)和濃集因子

2001年出版的《評(píng)價(jià)放射性流出物對(duì)環(huán)境的影響的通用模型》（Safety Reports Series No.19,2001）[12]，2004年出版的《海洋環(huán)境中沉積物的分配系數(shù)以及生物濃度比》（Technical Reports Series No.422，2004）[13]。

ICRP114號(hào)報(bào)告《參考動(dòng)植物環(huán)境保護(hù)的轉(zhuǎn)移參數(shù)》，根據(jù)非人類物種評(píng)價(jià)方法，選擇代表性的生物作為參考生物，給出了每種參考生物在不同環(huán)境介質(zhì)中的濃集因子。

2.3.2 居留因子

海洋生態(tài)系統(tǒng)13類參考生物的居留因子見表4。

表4 海洋生態(tài)系統(tǒng)13類參考生物的居留因子

2.3.3 劑量率轉(zhuǎn)換因子（DCC）

根據(jù)環(huán)境條件、照射途徑和參考生物的特征參數(shù)，通過(guò)蒙特卡羅的方法或經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。

2017年ICRP136號(hào)出版物 《輻射對(duì)非人類物種環(huán)境照射的劑量率轉(zhuǎn)換因子》附錄C中提供了劑量率轉(zhuǎn)換因子的計(jì)算工具BiotaDC，通過(guò)輸入生態(tài)系統(tǒng)類型、照射類型、生物體質(zhì)量和形狀、核素種類以及放射性子體效應(yīng)等來(lái)進(jìn)行劑量率轉(zhuǎn)換因子的計(jì)算。

2.3.4 輻射權(quán)重因子

在DOE分級(jí)方法對(duì)應(yīng)的程序中默認(rèn)的RBE值是α輻射為20，β輻射和γ輻射均為1。而在ERICA方法對(duì)應(yīng)的程序中默認(rèn)值是α輻射為10，低能β（≤10keV）輻射為3，β輻射（>10keV）和γ輻射均為1。

2.4 生物輻射影響評(píng)價(jià)的劑量率篩選值

國(guó)際組織和不同國(guó)家的劑量率篩選值比較見表5。

表5 國(guó)際組織和不同國(guó)家的劑量率篩選值比較

3 海洋生物輻射影響評(píng)估實(shí)例

以我國(guó)某壓水堆核電廠址為例，采用ERICA模型估算該電廠正常運(yùn)行工況下，由液態(tài)放射性流出物排放所致廠址附近海洋生物的輻射劑量率水平。

根據(jù)廠址所處的地理位置和附近海洋生態(tài)環(huán)境調(diào)查結(jié)果，選取鳥類、淺水魚、深海魚、雙殼軟體動(dòng)物、甲殼類動(dòng)物、大型藻類、哺乳動(dòng)物、浮游植物、浮游動(dòng)物、多毛綱動(dòng)物蠕蟲、爬行動(dòng)物、珊瑚蟲、導(dǎo)管植物共13種海洋生物進(jìn)行了計(jì)算。

該電廠2臺(tái)壓水堆核電機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，廠址半徑80 km范圍內(nèi)液態(tài)放射性流出物對(duì)海洋生物的風(fēng)險(xiǎn)商和海洋生物所受的總劑量率分別見圖1和圖2。

圖1 廠址半徑80 km范圍內(nèi)液態(tài)放射性流出物對(duì)海洋生物產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)商

圖2 廠址半徑80 km范圍內(nèi)液態(tài)放射性流出物對(duì)海洋生物產(chǎn)生的總劑量率

由圖1和圖2可以看出，該電廠兩臺(tái)機(jī)組液態(tài)放射性流出物對(duì)不同海洋生物的風(fēng)險(xiǎn)商均在10-2數(shù)量級(jí)以下，其中對(duì)多毛綱動(dòng)物蠕蟲的影響率最大，為3.32×10-3，遠(yuǎn)小于1。廠址附近海域13類海洋生物受到的總劑量率都在0.1μGy·h-1以下，其中多毛綱動(dòng)物蠕蟲受到的總劑量率最大，為3.32×10-2μGy·h-1。 上述各類海洋生物所受的總劑量率均小于ERICA推薦的篩選值（10μGy·h-1）。

由圖3和圖4可以看出，該電廠兩臺(tái)機(jī)組液態(tài)放射性流出物對(duì)不同生物造成的內(nèi)照射劑量率都在10-1μGy·h-1以下，其中59Fe對(duì)哺乳動(dòng)物的內(nèi)照射劑量率最大，為1.18×10-2μGy·h-1。該電廠兩臺(tái)機(jī)組液態(tài)放射性流出物對(duì)不同生物造成的外照射劑量率都在10-1μGy·h-1以下，其中60Co對(duì)多毛綱動(dòng)物蠕蟲造成的外照射劑量率最大，為2.28×10-2μGy·h-1。

圖3 廠址半徑80 km范圍內(nèi)液態(tài)放射性流出物對(duì)海洋生物產(chǎn)生的內(nèi)照射劑量率

圖4 廠址半徑80 km范圍內(nèi)液態(tài)放射性流出物對(duì)海洋生物產(chǎn)生的外照射劑量率

由圖5和圖6可以看出，該電廠2臺(tái)壓水堆核電機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，廠址附近13類生物受到的總劑量率都在10-1μGy·h-1以下，其中多毛綱動(dòng)物蠕蟲受到的總劑量率最大，為3.32×10-2μGy·h-1，占所有生物所受總劑量率的23%。對(duì)多毛綱動(dòng)物蠕蟲貢獻(xiàn)最大的核素為60Co，該核素對(duì)多毛綱動(dòng)物蠕蟲造成的總劑量率為2.28×10-2μGy·h-1， 占所有核素所致總劑量率的63%。上述各類海洋生物所受的總劑量率均小于ERICA推薦的篩選值（10μGy·h-1）。

圖5 各類生物所受劑量率在總劑量率中的占比

圖6 各類核素所致劑量率在總劑量率中的占比

4 結(jié)論

根據(jù)廠址附近海域生態(tài)調(diào)查結(jié)果選取代表性參考生物，根據(jù)擬開展評(píng)價(jià)的電廠液態(tài)排放源項(xiàng)涉及的核素和評(píng)價(jià)的參考生物，選取合適的評(píng)價(jià)模型和參數(shù)，開展生物輻射影響評(píng)價(jià)，可對(duì)電廠正常運(yùn)行期間的生物輻射影響進(jìn)行計(jì)算和評(píng)估，以判斷電廠正常運(yùn)行期間對(duì)周圍海洋生物的輻射影響。

通過(guò)采用ERICA模型對(duì)我國(guó)某濱海核電廠兩臺(tái)百萬(wàn)千瓦機(jī)組正常運(yùn)行工況下由液態(tài)放射性流出物排放所致廠址附近海洋生物的影響率、內(nèi)外照射劑量率和總劑量率水平進(jìn)行評(píng)估。結(jié)果表明，該電廠兩臺(tái)機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，液態(tài)放射性流出物對(duì)廠址附近海洋生物所致影響率低于1，輻射劑量率均在10μGy·h-1以下?？傮w而言，廠址附近海洋生物所受輻射劑量率滿足要求。