低中放固体废物近地表处置场周围辐射环境调查研究

郭旭影,李春阳,周俊宇,林 强

(四川省辐射环境管理监测中心站，成都 610031)

1 前 言

放射性废物处置的目的是要隔离废物以使它不对人和环境造成不当的放射性辐照[1]。低中放固体废物处置场的任务就是在废物可能对人类造成不可接受的危险的时间范围内(一般考虑300～500年)，将废物中的放射性限制在处置场范围内，以防止核素以不可接受的浓度和数量向环境释放而影响人类健康和安全。

由于处置设施的长期安全性是公众极为关注的问题，因此，对低中放固体废物近地表处置场周围进行辐射环境调查研究监测是必要的[2]。

2 调查研究目的与内容

2.1 调查目的

2.1.1 获取处置场周围环境辐射和环境介质中重要放射性核素的本底水平及变化，为确定指示生物品种，处置场正常运行及事故情况下的环境辐射监测提供可供比较和解释的本底数据。

2.1.2 为制定处置场运行后的环境辐射监测方法和程序奠定技术基础。

2.2 调查内容

根据相关标准规定，具体调查内容主要包括以下7个方面：(1)陆地γ辐射/贯穿辐射水平；(2)气溶胶、沉降灰；(3)空气中3H ；(4)土壤；(5)底泥；(6)水：包括地表水、地下水和饮用水；(7)生物：包括陆生生物和水生生物。

2.3 调查布点方案

本项目处置场位于四川省北部边缘广元市境内，以处置场场址为中心，半径10km评价范围内，主要居民点为三堆镇，毗邻乡镇包括宝轮镇及青川县的观音店乡；地表水主要是平溪河和白龙江。

2.3.1 原野贯穿辐射剂量率和累积剂量。调查范围为半径10km的圆形范围内，测量点的设置，原则上均匀布点，近密远疏，方位交错。原野贯穿辐射剂量率按以处置场为中心半径1km、2km、5km、10km与16个方位角形成的扇形区域内布点，累积剂量按以处置场为中心半径1km、2km、5km、10km与8个方位角形成的扇形区域内布点。在人口稀少的山区适当减少测量点，在人口稠密的居民区域和最大风频下风向适当增加测量点。布点时避开处置单元等将来永固建筑。

2.3.2 气溶胶、沉降灰和空气中3H。共布设4个点位，分别为处置场常季风上风向场址边界、处置场常季风下风向场址边界、处置场常季风下风向5km和处置场常季风上风向5km，处置场常季风上风向5km点位作为对照点位。

2.3.3 土壤样品共布设12个点位，包括处置场东、处置场南、处置场西、处置场北、三堆镇(场镇)、顺江村、飞凤村、鱼洞村、凉水村、苟村、紫兰坝电站、井田村，其中鱼洞村点位为对照点位。

2.3.4 地表水、底泥、地下水及饮用水。地表水布设了4个采样点，其中处置场东侧截洪沟布设了1个，在场内河流布设了1个，在场外河流布设了2个；底泥的采样点位与地表水相同；地下水主要是利用处置场已有的监测井，采样时，原有的8口监测井仅24#、25#、26#监测井有水，因此仅对这3口监测井进行了采样；饮用水布设了1个点位。

2.3.5 生物样品。采集场址附近常见的、具有代表性的粮食、蔬菜、肉类、鱼类及树叶类等环境介质。其中，采集的粮食包括玉米和大米，蔬菜为卷心菜，肉类为猪肉，鱼类为鲶鱼，树叶类为松针。

3 测量方法和使用仪器

3.1 测量方法

(1)《辐射环境监测技术规范》(HJ/T 61-2001)[3]；(2)《环境地表γ辐射剂量率测定规范》(GB/T 14583-93)[4]；(3)《个人和环境监测用热释光剂量测量系统》(GB/T 10264-2014)[5]；(4)《生活饮用水标准检验方法放射性指标》(GB/T5750.13-2006)[6]；(5)《水中氚的分析方法》(GB12375-1990)[7]；(6)《水中锶-90 放射化学分析方法二-(2-乙基己基)磷酸萃取色层法》(HJ815-2016)[8]；(7)《环境样品中微量铀的分析方法》(HJ840-2017)[9]；(8)《空气中放射性核素的γ能谱分析方法》(WS/T184-1999)[10]；(9)《土壤中锶-90的分析方法》(EJ/T1035-2011)[11]；(10)《高纯锗γ能谱分析通用方法》(GB/T11713-2015)[12]。

3.2 使用仪器

使用FH40G+FHZ672E-10多功能辐射测量仪对γ辐射剂量率进行监测，每10s读取一个数值，每个监测点位读10个数值，取其平均值作为测量结果；使用MPC9604四路流气式低本底α、β测量仪对样品中总α、总β放射性活度浓度进行测量；使用BR2000D热释光剂量读出器对布设的剂量元件进行测量；使用Quantulus1220超低本底液体闪烁分析仪对样品中3H放射性活度浓度进行测量；使用WGJ-Ⅲ微量铀分析仪对样品中U放射性活度浓度进行测量；使用GX8021高纯锗γ谱仪对样品中γ核素进行测量。

4 监测结果与分析

4.1 原野贯穿辐射剂量率和累积剂量

表1为原野贯穿辐射剂量率和累积剂量监测结果，结果表明，处置场周围半径10km范围内各监测点位原野贯穿辐射剂量率均属于环境本地水平。

4.2 气溶胶监测

气溶胶样品的分析项目包括总α、总β、90Sr和γ谱分析(60Co、134Cs、137Cs)。所有样品均给出了总α、总β和90Sr的测量结果，部分样品137Cs的结果低于探测限，所有样品60Co、134Cs的结果均低于探测限。其中：

总α的结果范围为18.8～89.3μBq/m3，最低为下风向，最高为上风向。

总β的结果范围为351.0～1 020.0μBq/m3，最低为下风向5km点位，最高为上风向。

90Sr的结果范围为5.54～7.72μBq/m3，最低为下风向5km点位，最高为上风向。

表1 原野贯穿辐射剂量率和累积剂量监测结果Tab.1 The monitoring results of the terrestrial gamma radiation and penetrating radiation level (nGy/h)

γ谱分析的结果中，部分样品给出了137Cs的测量结果，其他核素(包括60Co和134Cs)的测量结果均小于探测限。

137Cs的测量结果中，上风向为2.25μBq/m3，上风向5km点位为6.22μBq/m3，下风向5km点位和下风向点位的测量结果均低于探测限。

结果表明，各监测点位监测结果处于正常本底水平，未造成辐射环境影响(见表2)。

4.3 沉降灰监测结果

沉降灰样品的分析项目包括总α、总β、90Sr和γ谱分析(60Co、134Cs、137Cs)。

沉降灰布设4个点位，分别为上风向、下风向、下风向5km和上风向5km，其中上风向5km点位为对照点。

总α的结果范围为0.026 3～0.219 0Bq/m2·d，最低为上风向，最高为下风向。

总β的结果范围为0.087 7～1.02Bq/m2·d，最低为上风向，最高为下风向5km点位。

90Sr的结果范围为1.58～2.19mBq/m2·d，最低为下风向，最高为上风向5km点位。

γ谱分析的结果中，全部样品均给出了137Cs的测量结果，其他核素(包括60Co和134Cs)的测量结果均小于探测限。

表2 气溶胶监测结果Tab.2 The monitoring results of radioactivity levels of aerosol (μBq/m3)

137Cs的测量结果范围为0.920 7～7.212 4mBq/m2·d，最低为下风向5km点位，最高为下风向。

结果表明，各监测点位监测结果处于正常本底水平，未造成辐射环境影响(见表3)。

表3 沉降灰监测结果Tab.3 The monitoring results of radioactivity levels of settling ash (mBq/m2·d)

4.4 空气中3H监测结果

表4为空气中3H监测结果，结果表明，各监测点位监测结果处于正常本底水平，未造成辐射环境影响。

表4空气中3H监测结果

Tab.4 The monitoring results of3H in air (mBq/m3)

4.5 土壤监测结果

土壤样品的分析项目包括：处置场内布设4个采样点，即处置场南、处置场西、处置场北、处置场东。处置场外布设8个采样点，即三堆镇(场镇)、顺江村、飞凤村、鱼洞村、凉水村、苟村、紫兰坝电站、井田村，其中鱼洞村为对照点。监测项目包括总铀、90Sr、和γ核素(60Co、125Sb、134Cs、137Cs、155Eu)。

总铀的测量结果范围为1.41～2.52μg/g，最小值出现在井田村点位，最大值出现在处置场北点位。

90Sr的活度浓度范围为0.96～2.93Bq/kg，最小值出现在处置场西点位，最大值出现在鱼洞村点位。

γ谱分析的结果中，部分样品给出了137Cs的测量结果，其他核素(包括60Co、125Sb、134Cs、155Eu)的测量结果均小于探测限。其中：

137Cs的活度浓度范围为

结果表明，各监测点位监测结果处于正常本底水平，未造成辐射环境影响(见表5)。

表5 土壤监测结果Tab.5 The monitoring results of radioactivity levels of soil (Bq/kg)

4.6 底泥监测结果

底泥样品的分析项目包括90Sr、和γ核素(60Co、125Sb、134Cs、137Cs、155Eu等)。

γ谱分析的结果中，所有样品均给出了137Cs的测量结果，其他核素(包括60Co、125Sb、134Cs、155Eu)的测量结果均小于探测限。其中：

137Cs的活度浓度范围为0.74～31.02Bq/kg，最小值出现在鱼洞村点位，最大值出现在东侧截洪沟点位。

放化分析的结果中，所有样品均给出了90Sr的测量结果，其中：

90Sr的活度浓度范围为1.62～9.18Bq/kg，最小值出现在东侧截洪沟点位，最大值出现在鱼洞村点位。

结果表明，各监测点位监测结果处于正常本底水平，未造成辐射环境影响(见表6)。

表6 底泥监测结果Tab.6 The monitoring results of radioactivity levels of sediment (Bq/kg)

4.7 地表水监测结果

地表水的分析项目包括：总α、总β、总铀、3H、90Sr、和γ核素(60Co、125Sb、134Cs、137Cs、155Eu等)。

γ谱分析的结果中，全部样品的测量结果均小于探测限。

放化分析的结果中，所有样品均给出了总α、总β、总铀、3H和90Sr的测量结果，其中：

总α的测量结果范围为0.012 3～0.041 5Bq/L，最小值出现在东侧截洪沟点位，最大值出现在白龙湖点位。

总β的测量结果范围为0.048 0～0.141 0Bq/L，最小值出现在鱼洞村点位，最大值出现在东侧截洪沟点位。

总铀的测量结果范围为1.08～1.53μg/L，最小值出现在东侧截洪沟点位，最大值出现在井田村点位。

3H的活度浓度范围为

90Sr的活度浓度范围为1.11～1.51mBq/L，最小值出现在鱼洞村点位，最大值出现在东侧截洪沟点位。

结果表明，各监测点位监测结果处于正常本底水平，未造成辐射环境影响(见表7)。

表7 地表水监测结果Tab.7 The monitoring results of radioactivity levels of surface water (mBq/L)

4.8 地下水及饮用水监测结果

地下水的分析项目包括：总α、总β、总铀、3H、90Sr、和γ核素(60Co、125Sb、134Cs、137Cs、155Eu等)。

饮用水共1个采样点，其分析项目包括：总α、总β、总铀、3H、90Sr、和γ核素(60Co、125Sb、134Cs、137Cs、155Eu等)。

γ谱分析的结果中，所有核素的测量结果均小于探测限。

放化分析的结果中，所有样品均给出了总α、总β、总铀、3H、90Sr、的测量结果，其中：

总α的测量结果范围为9.07～21.50 mBq/L，最小值出现在24#监测井，最大值出现在26#监测井。

总β的测量结果范围为31.30～98.60 mBq/L，最小值出现在24#监测井，最大值出现在26#监测井。

总铀的测量结果范围为0.70～0.96μg/L，最小值出现在26#监测井，最大值出现在饮用水。

3H的活度浓度范围为

90Sr的活度浓度范围为2.49～5.25mBq/L，最小值出现在25#监测井(见表8)。

表8 地下水及饮用水监测结果Tab.8 The monitoring results of radioactivity levels of ground water and drinking water (mBq/L)

4.9 生物样品监测结果

采集的生物样品种类包括：粮食(玉米、大米)、蔬菜(卷心菜)、肉类(猪肉)、淡水鱼(鲶鱼)和松针，样品数共计6个。分析项目包括：90Sr和γ核素(60Co、134Cs、137Cs)，所有生物样品测量结果均为Bq/kg(鲜重)。

所有样品均给出了90Sr的测量结果，部分样品137Cs的结果低于探测限，其他核素(60Co、134Cs)的结果均低于探测限。其中：

90Sr：大米的测量结果为0.070 6Bq/kg鲜；玉米的测量结果为0.132 0Bq/kg鲜；卷心菜的测量结果为0.090 8Bq/kg鲜；猪肉的测量结果为0.033 3Bq/kg鲜；鲶鱼的测量结果为0.042 3Bq/kg鲜；松针的测量结果为0.374 0Bq/kg鲜。

137Cs：粮食类样品(玉米和大米)的测量结果均低于探测限；蔬菜类样品卷心菜的测量结果为0.033 5Bq/kg鲜，松针的测量结果为0.635 9Bq/kg鲜；猪肉和鲶鱼的测量结果低于探测限(见表9)。

表9 生物样品监测结果Tab.9 The monitoring results of radioactivity levels of biological samples (Bq/kg鲜)

5 结 论

5.1 原野贯穿辐射剂量率和累积剂量分析

原野贯穿辐射剂量率按以处置场为中心半径1km、2km、5km、10km与16个方位角形成的扇形区域内布点，累积剂量按以处置场为中心半径1km、2km、5km、10km与8个方位角形成的扇形区域内布点。在人口稀少的山区适当减少测量点，在人口稠密的居民区域和最大风频下风向适当增加测量点。通过对比分析原野贯穿辐射剂量率和累积剂量各19个监测点位数据，从累积剂量换算出的剂量率结果与原野贯穿辐射剂量率测量结果基本保持一致。因此原野贯穿辐射剂量率和累积剂量的监测点位具有代表性和可溯源性。

5.2 生物样品的90Sr分析研究

通过对比分析生物样品监测数据，发现松针对于90Sr的富集远高于其他陆生植物，因此可将松针作为核设施外围环境90Sr监测的指示生物，对于其他核与辐射设施的环境监测具有指导意义。

5.3 环境辐射监测方法和程序分析

本次监测中采样及分析测量方法，均严格执行我国已颁布的有关标准和法规。做到采样、样品预处理和分析测量工作依据有关作业指导书执行，质量保证措施贯彻监测全过程，从而保证调查结果的代表性、准确性和可靠性。本次监测采用的环境辐射监测方法和程序为制定处置场运行期间的环境辐射监测方法和程序奠定了技术基础。

5.4 结论

通过对某低中放固体废物近地表处置场周围陆地γ辐射/贯穿辐射水平、气溶胶、沉降灰、空气中3H、土壤、底泥、地表水、地下水、饮用水、陆生生物和水生生物的放射性水平进行检测，结果表明，该低中放固体废物近地表处置场运行过程周围辐射环境无明显变化，所有样品的检测结果均符合相关国家标准，本处置场的运行未对环境造成放射性影响。