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官方解析:“核霧染”——霧霾是放射性污染嗎?

归档日期:06-10       文本归类:放射性沾染      文章编辑:爱尚语录

  一個多月前,互聯網上一篇題為《中國煤炭工業的崩潰和核霧染災難》的博文推測,華北霧霾經久不散,是因為空氣中漂浮的粉塵顆粒是帶電的,而帶電原因是來自內蒙古自治區大營地區煤礦的放射性鈾。隨著近日“核霧染”一詞的甚囂塵上,人們對霧霾的恐慌持續上升。

  鈾煤真的是霧霾不散的罪魁禍首嗎?近幾天來,多位煤炭、原子能、大氣等領域的受訪學者均表示,博文推斷缺乏直接証據支撐,一些關鍵問題還存在科學、邏輯錯誤。

  本報也特別邀請環境保護部核與輻射安全中心研究員陳曉秋撰寫了一篇署名文章,為讀者解讀煤礦開採帶來的輻射照射水平究竟如何,同時介紹我國對此類輻射的安全監管情況。

  本文通過介紹輻射環境監管的相關信息,特別是針對人為活動導致天然輻射水平升高的一些研究,與讀者共享礦產資源開發利用輻射環境監管的信息。

  多數關心核與輻射安全的人,都看過曾獲奧斯卡獎提名的影片——《中國綜合症》(The China Syndrome)。片名《中國綜合症》意指:如果美國核電廠反應堆熔化,則會熔穿地球直到對面的中國,這是一個非常滑稽的玩笑。影片於1979年3月16日上映, 恰好是美國賓夕法尼亞三哩島核電站發生核事故的前12天。正是三哩島事件,使得這部影片一鳴驚人,產生了巨大的轟動效應。

  “中國綜合症”這個術語首見於1971年,核物理學家拉爾夫·蘭普(Ralph Lapp)用這個術語描述:熔穿反應堆壓力容器,穿透下層水泥,大量熱燃料進入反應堆下的地層,熔穿一個洞到中國。實際上,這是不可能的,而且是一種極其不可能的設想。

  近日一條突然躥紅的網帖稱“空氣中含有放射性元素鈾是目前國內大范圍霧霾的原因”。承蒙好友的推薦,在網上搜索和閱讀了關於“核霧染”的幾篇博文——《中國煤炭的崩潰和核霧染災難》、《中國核霧染災難和肺癌大爆發》和《從海灣戰爭症候群再談中國核霧染災難》。看后頗有感想,盡管“核霧染”之說存在科學和邏輯錯誤,正如上述博文作者給中國青年報記者的回復稱“有可能最終事實証明我把霧霾歸於鈾輻射是錯的,那沒有什麼,錯了就錯了”,但為何“核霧染”這個新詞能夠“走紅”網絡?究其原因,主要是霧霾不利於健康已成為共識,公眾對不斷出現的霧霾天氣憂心忡忡,而這種擔憂又不能得到迅速的緩解和根除。此外,公眾對於電離輻射的認知遠不及非放射性污染物,實在經不起將霧霾歸因於“核霧染”這樣的恐嚇。因此,將這種現象稱為“霧霾綜合症”似乎也不為過。

  人類受到天然輻射源電離輻射照射是持續性的、不可避免的。天然(電離)輻射照射主要來自兩個方面:進入地球大氣層的高能宇宙射線粒子和地殼中原生的、在環境中到處存在的放射性核素,包括土壤、空氣、水、食物和人體內存在的放射性核素。因此,在霧霾中存在著放射性核素也不足為奇。

  聯合國原子輻射影響委員會(UNSCEAR)對天然輻射源的照射進行著持續的評估,並定期向聯合國大會報告,給出了各種天然輻射成分引起的正常照射范圍,世界公眾的年平均有效劑量的范圍一般預期在1~10mSv(毫西弗)之間,估計的中值是2.4mSv(見UNSCEAR 2000年向聯合國大會提交的報告及科學附件)。我國也對天然輻射進行了評估,估算的中值約為3.1mSv。(見表1)

  在許多情況下,公眾還會受到人為活動增加的天然輻射的照射。在建筑物內生活受到的天然輻射一般認為是正常的,像乘坐飛機飛行時受到的附加照射對大多數人來講,可能涉及到不太重要的份額。

  在過去,聯合國原子輻射影響委員會評價了在採礦加工業、磷肥使用以及化石燃料燃燒中,釋放出的天然放射性核素引起的輻射照射。地球物質的開採和加工產生的世界平均年有效劑量約為20μSv(微西弗)。與來自天然源的正常本底照射相比較,這些增高了的照射通常是不重要的。

  使天然源照射增加的工業活動涉及到大量的含有天然放射性核素的原材料。這些工業活動向空氣和水中的排放,副產品及廢棄物的再利用,是使一般公眾照射增加的主要貢獻途徑。工業活動釋放出的天然放射性核素可以產生外照射和內照射,但當地居民是不會受到重要意義的照射的。磷酸生產和礦砂加工工業是這些工業活動中對公眾照射相對較高的,通常年照射水平在1~10μSv之間。這個量是來自天然輻射源總的年有效劑量的一個可以忽略的分量。

  煤的開採:公眾受到煤礦排氣中存在的氡的照射,所致世界公眾的年平均有效劑量約為0.1~2nSv(納西弗)﹔

  煤的利用:按照世界平均煤的利用,約有40%用於燃燒發電,10%用於居民,50%用於其它工業。燃煤電廠排放所致公眾的有效劑量約為2μSv﹔

  燃料灰的利用:煤灰最大的用途是用於制造水泥和混凝土,煤灰還可用於制造道路的穩定劑、公路填料、瀝青混合料以及肥料等。當燃料灰用於住宅建材(如混凝土)時,其導致的年外照射劑量約為5μSv﹔吸入氡及其衰變子體附加的年有效劑量約為70μSv。

  上個世紀80年代初,我國就開始了核電鏈與煤電鏈的能源與環境的比較評價工作。其中燃煤電廠是關注的一個主要環節。

  到目前為止“全國煤礦放射性核素含量數據庫”共搜集和整理了來自各省、直轄市和自治區煤礦中的1014個煤樣和879個矸石樣的天然放射性核素含量測量結果。通過對數據庫數據的統計分析,全國煤礦煤樣的放射性核素含量(見圖1)按樣品數加權的算術平均值:U-238約為79.5 Bq/kg(貝可/千克),Ra-226約為73.9 Bq/kg,Th-232約為40.3 Bq/kg,K-40 約為152.4 Bq/kg﹔全國煤礦中矸石放射性核素含量(見圖2)按樣品數加權的算術平均值:U-238約為79.8 Bq/kg,Ra-226約為59.7 Bq/kg,Th-232約為64.5 Bq/kg, K-40約為506.3 Bq/kg。

  煤的燃燒過程排出煙塵、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、碳氫化合物及重金屬化合物。按照物理形態,排放的大氣污染物可分為顆粒物和氣體污染物,兩者的主要區別主要是粒徑大小不同。氣體污染物是以氣態分子分散於大氣中,粒徑約為1X10-4μm(微米)﹔顆粒物(塵粒)則是以多個分子的凝聚態或結合態存在,其粒徑約為0.001~1000μm。當塵粒的直徑大於10μm時,由於自重而易於沉降到地面,稱為降塵﹔粒徑小於10μm的塵粒可漂浮於大氣中,稱為飄塵﹔分散於大氣中的固、液態微粒大多小於1μm,由於它們具有膠體的性質,故稱為氣溶膠。燃煤排放的主要污染物的分布特征如下:

  1)主要污染物中U(鈾)、Th(釷)為天然放射性元素,它們在原煤中含量的80%以上留在了爐渣中,經除塵過濾后,隨煙塵排放的僅佔原煤含量的1%~2%。煤中的鈾含量很低,在燃煤過程中其本身污染並不嚴重。

  2)大多數金屬元素在原煤中含量的50%以上留在爐渣中,隨煙塵排出的僅為原煤含量的1%~2%。因此,Mn、Cr等污染物在燃煤過程中對環境的影響也是有限的。

  3)砷化物等易揮發元素,在燃煤過程中排出的百分含量相對較高,經除塵后,最后隨煙塵排出的百分含量仍然很大,因此是燃煤過程中的主要污染物,需引起重視。

  4)對Br等化合物,由於極易分解揮發,且除塵效率較低,排放出的百分含量大,也是有污染的元素之一,但這類元素在原煤中含量較小。

  5)除塵器對截留燃煤污染物的排放起到有效淨化作用。因此安裝高效除塵器裝置可有效降低排放物對環境的影響。

  早期的研究表明:根據對24省區563個煤樣中天然放射性核素含量測定結果按照產量加權均值估計,我國燃煤電廠生產單位電能由氣載流出物排入大氣環境的鈾系、釷系和K-40放射性核素所致的集體有效劑量約為50人μSv/GWa (其中U-238、Th-232、Pb-210和Rn-222的歸一化排放量分別為:9.18、7.65、18.4和108 GBq/GWa)。每年生產1GWa電能的燃煤電廠對周圍居民造成的附加輻射劑量為天然本底的2.6?,其影響很小,不會對周圍居民造成危害。

  在圍繞著能源與環境的研究中,針對燃煤鏈和核電鏈的輻射環境影響比較,開展的研究較多,如“中國核工業三十年輻射環境質量評價”、“燃煤排放物中有害物質的測定 ”、“民用型煤環境影響評價與公眾健康危害評價”等。近期的研究多見於《能源環境保護》、《輻射防護》等雜志發表的一些學術論文,如燃煤火電廠粉塵的危害及防治、寶雞燃煤電廠周圍土壤中天然放射性水平調查研究、關於在建材放射性含量標准中增加氡析出率控制指標的建議、燃煤灰渣建材利用產生的輻射影響評價、廈門煤渣與粉煤灰開發應用可行性研討、新疆伊犁煤中放射性核素鈾、釷、鐳、鉀比活度等。這些研究對於增進燃煤排放的非致癌污染物、化學致癌污染物和放射性污染物的深入了解和制定相關管理決策提供了技術依據。

  圍繞保護人類和環境免於電離輻射有害影響這一基本安全目標,政府負有勤勉管理的義務和謹慎行事的責任。輻射環境管理是環境管理的重要組成部分,為了防治放射性污染,保護環境,保障人體健康,促進核能、核技術的開發利用,通過全面規劃和有效監督,對人為活動引起環境輻射水平升高而進行的一項綜合性活動。

  根據《中華人民共和國放射性污染防治法》規定,國務院環境保護行政主管部門對全國放射性污染防治工作實施統一監督管理。通過運用法律、法規、標准,以及經濟、教育和科學技術手段,協調核能、核技術的開發利用與環境保護之間的關系,處理國民經濟各部門、各社會集團和個人有關環境問題的相互關系,使社會經濟發展在滿足人們物質和文化生活需要的同時,防治放射性污染,保護環境,保障人體健康。

  輻射環境管理范圍:核設施和輻射設施選址、建造、運行、退役,核技術、鈾(釷)礦、伴生放射性礦開發利用過程中發生的放射性污染防治活動,包括引起輻射照射或輻射照射危險增加的活動(實踐)和採取減小照射防護的行動(干預)。

  輻射環境管理原則:為防止輻射照射對人和環境的有害影響提出一個適當的防護水平,但不過分限制可能與照射相關的有益的人類活動。對所有可能導致公眾輻射照射的實踐和干預活動均應符合以下輻射防護原則:

  1.正當性原則:任何改變照射情況的決定都應當是利大於弊,通過引入新的輻射源,減小現存照射,或減低潛在照射的危險,人們能夠取得足夠的個人或社會利益以彌補其引起的損害﹔

  2.防護最優化原則:在考慮了經濟和社會因素之后,個人受照劑量的大小、受照射的人數以及受照射的可能性均保持在可合理達到的盡量低水平,在主要情況下防護水平應當是最佳的,取利弊之差的最大值。為了避免這種優化過程的嚴重不公平的結果,應當對個人受到特定源的劑量或危險加以限制(採用劑量約束或危險約束以及參考水平)﹔

  3.劑量限值的應用原則:除了患者的醫療照射之外,任何個人受到來自監管源的計劃照射的劑量之和不能超過國家標准規定的相應限值。此外,在放射性廢物管理方面,應採取一切可合理達到的措施實現廢物最小化,包括採用最佳可行技術實施對所有廢氣、廢液和固體廢物流的整體控制方案優化和對廢物從產生到處置的全過程優化,力求獲得最佳的環境、經濟和社會效益,並有利於可持續發展﹔在應急管理方面,必須做出一切實際努力防止和減輕核事故或輻射事故,並為核或輻射事件(事故)的應急准備和響應做出安排。

  輻射環境管理制度:國家對放射性污染的防治,實行預防為主、防治結合、嚴格管理、安全第一的方針,建立了嚴格的輻射環境管理制度。在核設施的污染防治方面,確立了核設施(選址、建造、裝料、運行、退役等)許可制度、環境影響評價制度、“三同時”制度(即放射性污染防治設施應當與主體工程同時設計、同時施工、同時投入使用,並經驗收合格后,方可投入生產或使用)、規劃限制區制度、實行國家監督性監測和核設施營運單位自行監測相結合的監測制度、核事故應急制度、核設施退役計劃和退役費用預提制度﹔在核技術利用的污染防治方面,確立了核技術利用許可制度、環境影響評價制度、“三同時”制度、廢放射源收貯制度、放射源安全保衛制度﹔在鈾(釷)礦、伴生放射性礦開發利用的污染防治方面,確立了開採或者關閉鈾(釷)礦和伴生放射性礦的環境影響評價制度、“三同時”制度、鈾(釷)礦監測和定期報告制度、鈾(釷)礦、伴生放射性礦開採過程中產生的尾礦的貯存和處置制度、鈾(釷)礦退役管理制度﹔在放射性廢物的管理方面,確立了排放量申請和報告制度、放射性流出物排放監控制度、高中低水平放射性固體廢物和α放射性固體廢物分類處置制度、放射性固體廢物經營(貯存、處理和處置)許可証制度、放射性廢物進境和過境管制制度等。

  技術標准:國家放射性污染防治標准由國務院環境保護行政主管部門根據環境安全要求、國家經濟技術條件制定。國家放射性污染防治標准由國務院環境保護行政主管部門和國務院標准化行政主管部門聯合發布。我國《電離輻射防護與輻射源安全基本標准》(GB 18871-2002),對實踐和干預的輻射環境管理做出了規定。

  適用於這個標准的實踐包括:源的生產和輻射或放射性物質在醫學、工業、農業或教學與科研中的應用,包括與涉及或可能涉及輻射或放射性物質照射的應用有關的各種活動﹔

  核能的產生,包括核燃料循環中涉及或可能涉及輻射或放射性物質照射的各種活動﹔

  適用這個標准的干預情況是:要求採取防護行動的應急照射情況,包括已執行應急計劃或應急程序的事故情況與緊急情況,審管部門或干預組織確認有正當理由進行干預的其他任何應急照射情況﹔

  要求採取補救行動的持續照射情況,包括天然源照射,如建筑物和工作場所內氡的照射,以往事件所造成的放射性殘存物的照射,以及未受通知與批准制度控制的以往的實踐和源的利用所造成的放射性殘存物的照射﹔審管部門或干預組織確認有正當理由進行干預的其他任何持續照射情況。

  近年來,人們對於礦產資源利用活動導致天然輻射照射水平升高已經有了進一步的認識,正在逐步納入監管范圍。按照《中華人民共和國環境影響評價法》的授權,環境保護部於2013年發布了《礦產資源開發利用輻射環境監督管理名錄(第一批)》的通知(環辦【2013】12號),納入《礦產資源開發利用輻射環境監督管理名錄》,並且原礦、中間產品、尾礦(渣)或者其他殘留物中鈾(釷)系單個核素含量超過1Bq/g的礦產資源開發利用項目,建設單位應當編制輻射環境影響評價專篇。監管部門通過技術審查來判定其環境影響是否可以接受,成為輻射環境監督管理的一種手段。

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