【摘要】： 本工作的目的是為了適應(yīng)國際上環(huán)境保護和輻射防護領(lǐng)域新的要求和發(fā)展趨勢，保護我國環(huán)境中的非人類物種展開初步研究，為非人類物種輻射劑量評估提供工具和為進一步的研究提供基礎(chǔ)。本工作通過對國外非人類物種輻射劑量率和輻射效應(yīng)評估的兩種主要方法即美國能源部(DOE)的GRADED方法和歐共體(EU)的FASSET項目中的方法，分步驟做了詳細的分析和比較。在此基礎(chǔ)上，提出了我國現(xiàn)階段在非人類物種輻射劑量評估方面應(yīng)該開展的工作和所要解決的難點。得到的結(jié)論為：我國應(yīng)該在GRADED方法和FASSET方法的基礎(chǔ)上，，開發(fā)自己的實用方法。在進行以生態(tài)系統(tǒng)為保護目的大范圍的評價和保護時，只要針對我國自己的特點補充有關(guān)的生物濃度指南數(shù)據(jù)集，就可以使用GRADED方法進行整體放射生態(tài)評價。在針對物種個體或具體種群進行評價和保護中應(yīng)該完善自己的數(shù)據(jù)，采用FASSET的方法。綜合歐共體和美國的方法，結(jié)合我國的實際情況和條件，從實用性、有效性、靈活性和可行性方面考慮，具體路線和方法應(yīng)該著重考慮的內(nèi)容是：1)應(yīng)該建立一些我國特有物種的劑量模型，在ICRP和FASSET推薦的參考生物的基礎(chǔ)上，補充我國自己的參考生物數(shù)據(jù)和相應(yīng)的生物幾何模型以及相應(yīng)的劑量模型。2)由于我國核場址的地理特征和氣象特征有自己的特色，所以有必要以非人類物種保護為目的，收集一些場地核素組份、濃度及轉(zhuǎn)移規(guī)律方面的核環(huán)境參數(shù)。3)需要對各種有可能受到危害的物種的生活習(xí)性進行深入細致的研究，對有關(guān)場址范圍內(nèi)核素的分布、擴散途徑、轉(zhuǎn)移行為和生物濃集特征進行調(diào)查研究、數(shù)據(jù)收集整理、現(xiàn)場測量和實驗室模擬研究等工作。4)因為FASSET的方法假定了核素在所有生物體內(nèi)均勻分布，在對具體生物進行劑量計算時，有必要對所用的劑量轉(zhuǎn)換因子(DPUC)進行分析和改進。5)、在分析具體生物效應(yīng)時，針對不同的生物，怎樣進行適當?shù)纳锲鞴偌訖?quán)也是應(yīng)該加以分析和研究的。文章中針對一些普遍性的問題進行了一般性描述，進而針對非人類輻射劑量評估過程各個環(huán)節(jié)中存在的關(guān)鍵問題進行了詳細的分析。本工作針對我國的核環(huán)境特點，參照了國際上幾個主要機構(gòu)和組織在非人類物種領(lǐng)域所得到的研究結(jié)果，初步解決了在我國開展相應(yīng)工作的幾個技術(shù)問題，提出了一個初步的非人類物種輻射劑量評估分析思路，能夠?qū)唧w的核環(huán)境中生物的輻射劑量分別以核素和途徑給出結(jié)果。本文參考了國際上一些主要的輻射劑量評估思路和方法，使用了GRADED方法中計算出的濃集因子(LP值)和FASSET的課題研究結(jié)果，結(jié)合我國的具體實際，選定了我國的國營四0四廠的3#天然蒸發(fā)池環(huán)境(以下簡稱四0四廠蒸發(fā)池環(huán)境)作為研究對象。本工作在對近期環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)分析和整合的基礎(chǔ)上，使用了必要的計算程序，并計算了在該特定環(huán)境中輻射對各種生物造成的輻射劑量率。本文用兩種方法對四O四廠蒸發(fā)池環(huán)境中的具體生物進行了劑量分析和評估。在使用GRADED方法進行評估時，通過一般篩選(一級篩選)得到的結(jié)果是：如果是以陸地動、植物為保護對象，土壤中的核素濃度都沒有超過參考值，水體中的~(90)Sr超過了參考值(BCGs)的22倍。針對濱岸動物，水體中的~(90)Sr和~(137)Cs超過了參考值，沉積物中的~(90)Sr、~(137)Cs和~(239)pu都超過了參考值。其中~(90)Sr和~(37)Cs超標比較嚴重，而~(239)pu與參考值相近。考慮到所有核素的總體效果，在本文研究的環(huán)境范圍，核輻射對非人類物種造成的輻射影響大小依次為：通過水體對濱岸動物的影響，通過沉積物對濱岸動物的影響和通過水體對水生動物的影響。通過二級篩選估算結(jié)果表明：針對三種生物組、三類途徑和所有核素而言，在本文所研究的環(huán)境范圍中，核輻射對非人類物種造成的輻射劑量率大小依次為：(1)水體中的~(90)Sr對濱岸類動物的影響。(2)沉積物中的~(90)Sr對濱岸類動物的影響。(3)水體中的~(137)Cs對濱岸類動物的影響。(4)水體中的~(137)Cs對水生類動物造成的影響。(5)沉積物中的~(90)Sr對水生類動物造成的影響。篩選方法的最新版本程序“RESRAD-BIOTA1.0”在其三級篩選劑量評估中提供了對具體環(huán)境特征的定義和對具體生物的劑量評估功能。本文以環(huán)境中的一種水鳥(赤麻鴨)為研究對象進行了三級篩選劑量估算。綜合所有途徑，所選環(huán)境中的放射性核素對赤麻鴨造成的輻射劑量率按核素依次為：~(90)Sr：0.36Gy／d、~(137)Cs：0.18Gy／d、~(238)U：0.0013Gy／d。所有核素通過所有途徑對赤麻鴨造成的輻射劑量率為0.54Gy／d。本工作使用了FASSET項目中的方法對四0四廠蒸發(fā)池環(huán)境中的具體生物分類型、核素和途徑作了劑量率計算，評估結(jié)果表明：土壤中的核素濃度都沒有超過參考值。在四0四廠蒸發(fā)池環(huán)境中水體中的放射性核素對該地生物產(chǎn)生的總體影響大小依次為：~(90)Sr、~(137)Cs、~(60)Co、~(238)U、~(235)U、~(134)Cs和~(239)Pu，其中~(90)Sr對蜻蜒幼蟲、蘆葦和赤麻鴨的輻射劑量率超過參考值3-6倍。沉積物中的放射性核素對該地生物產(chǎn)生的總體影響大小依次為：~(90)Sr、~(238)U、~(137)Cs、~(239)Pu、~(235)U、~(134)Cs和~(60)Co，其中~(90)Sr超過參考值23-24倍。核輻射對非人類物種造成的輻射影響大小依次為：通過水系對濱岸動物的影響，通過沉積物對濱岸動物的影響和通過水體對水生動物的影響。由此可見，兩種方法得到的評估結(jié)果是基本一致的。本文提出了在對篩選場地使用具體核素濃度控制的基礎(chǔ)上應(yīng)該附加一個核素總量控制的建議，并對具體的方法和參考值的制定提出了具體的思路和方法。在論文中，建立了基于鳥類解剖學(xué)的劑量模型并作了相應(yīng)的Monte-Carlo計算和比較，認為在計算γ能量較低的γ射線內(nèi)照射劑量時，應(yīng)該考慮到由于器官沉積特征造成的能量吸收分數(shù)的變化。 作為本工作的特點，第一，對GRADED方法和FASSET方法進行了比較，在FASSET方法中將生物整體平均核素濃度作為劑量率計算的基礎(chǔ)，針對其實際應(yīng)用方面的不足，使用了根據(jù)器官重量加權(quán)的方法并導(dǎo)出了相應(yīng)的計算公式，在此基礎(chǔ)上可以使用生物器官核素濃度的測量值得到生物輻射劑量評估結(jié)果。第二，對已有的環(huán)境測量數(shù)據(jù)進行了整理，使用自己編寫的程序，對四0四廠蒸發(fā)池環(huán)境中的生物進行了輻射劑量率評估。第三，從實際數(shù)據(jù)出發(fā)建立了解剖學(xué)鳥類模型和相應(yīng)的劑量評估模型。針對核素沉積在肝臟時的情況，編寫了程序并計算了源器官對主要靶器官和對整體的能量吸收分數(shù)，進而估算了鳥類的內(nèi)照射劑量轉(zhuǎn)換因子(DPUC)。將得到的DPUC與整體模型得到的結(jié)果以及FASSET的結(jié)果進行比較并做了分析，認為結(jié)果是合理的。
【圖文】：

其中比較全面和系統(tǒng)的是美國能源部的GRADED方法和歐共體的FASSET方法。兩者的基本原理和思路大致一樣，只是在方法上有所不同。美國能源部的分級方法包括3個層次，其實施流程如圖2所示。收集環(huán)境介質(zhì)數(shù)據(jù)，明確評價區(qū)域，七日庚介質(zhì)濃度與生物濃度指甫砂(((l)掀拍的采象 象 (((幻一艦?zāi)炔?泊 (((3)分析 析場 場址典體仲詩 詩場 場址典體分析 析場 場址異體婦側(cè)幽味階階采用場址代農(nóng)性參數(shù)和條件襯來用動力學(xué)月集式‘采用生態(tài)危險評價框架尹圖2共國能撅部評價生物輻射劑l的分級方法一在第一層次中，收集環(huán)境介質(zhì)數(shù)據(jù)和明確評價區(qū)域的目的是要獲得環(huán)境介質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)，包括水體、土壤和沉積相。數(shù)據(jù)收集包括獲得各核素在不同介質(zhì)中的最大濃度和平均濃度、生物在各介質(zhì)中居留的時間份額、核素在不同介質(zhì)間的轉(zhuǎn)移參數(shù)以及核素在生物體內(nèi)的生理代謝數(shù)據(jù)等。第二層次主要是進行初步分級(一般篩選)，使用介質(zhì)中的最大核素濃度值與由輻射劑量限值導(dǎo)出的參考濃度比較，判斷生物在接受了預(yù)期最大劑量時，是否能夠保證其安全。如果該比值小于1，就認為生物是安全的

FASSET提供了一個明晰的評估方法，是非常實用的。在FASSET計劃中，根據(jù)環(huán)境科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，考慮到體系的實用性，提出了環(huán)境放射防護的主體框架和實施流程見圖3所示。從兩種方法的大體結(jié)構(gòu)可以看出，各國所依據(jù)的有關(guān)生物效應(yīng)的數(shù)據(jù)基本上是相同的，其評價程序也大體相同，但在方法學(xué)上差異較大。輻射環(huán)境效應(yīng)的研究雖己有幾十年的歷史，但這些研究大都是針對某一具體問題進行的。從整體環(huán)境保護角度考慮研究輻射環(huán)境問題是近年來剛剛開始的，如其基本原則、效應(yīng)終點、參考生物和劑量評價模式等。進一步的研究交流和協(xié)調(diào)是必要的。在制定管理框架時，需要根據(jù)現(xiàn)在可用的最好知識，具有靈活性，可在各種情況下應(yīng)用并能夠適應(yīng)新的科學(xué)知識的進展。這一框架應(yīng)該是實用的和簡單的，避免給監(jiān)管者和運行者造成過分的負擔(dān)，允許利益相關(guān)者參與
【學(xué)位授予單位】：中國原子能科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號】：TL72

【引證文獻】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 李靜晶;;非人類生物輻射劑量評估中參考生物選擇[J];輻射防護通訊;2010年06期

2 白曉平;杜紅燕;;ERICA程序在核電廠址陸生生物輻射影響評價中的應(yīng)用[J];輻射防護通訊;2012年03期

3 王韶偉;喬清黨;李雯婷;岳會國;王瑞英;侯杰;王紅瑞;;濱海核電廠事故狀況下近岸海水中放射性后果評價方法[J];南水北調(diào)與水利科技;2012年06期

4 李靜晶;劉森林;王春紅;;鯔魚解剖學(xué)模型劑量計算及與整體模型的比較[J];原子能科學(xué)技術(shù);2011年02期

本文編號：2660682