基于蒙特卡罗模拟的铀矿区气载氡的健康风险评价

摘要

铀矿的开采利用产生了大量放射性废物，尤其是气载氡导致的放射性污染，严重危害公众的身体健康。但是，目前我国的辐射防护评价工作仍十分薄弱，还有许多问题有待深入研究，最主要的问题是传统的基于确定论的单因子指数评价法无法提供健康危害的定量概率分布信息，影响了评价结果的科学性。健康风险评价采用统一的危害指标定量地描述污染物对人体健康的危害。我国从20世纪90年代陆续开展了化学化工厂区、冶炼厂、垃圾场、核电站等污染场地的健康风险评价研究，有效推动了相关行业的环境保护科学决策工作。把健康风险评价研究引入到铀矿区辐射防护工作中，定量评估铀矿区放射性核素对人体健康的影响具有重要的科学意义和现实意义，目前这方面的研究工作还鲜有报道。　　本文基于目前普遍采用的健康风险评价四步法，即危害鉴定、暴露评价、剂量-反应评价和风险评定，首先对某退役铀矿放射性核素分布现状进行分析，将矿山排风井排出的井下废气中所含的氡以及废石场、矿石堆放及破碎场、堆浸场表面自然析出的氡气确定为气态污染源项，并对各气态源项的释放量进行了监测。然后在铀矿区氡浓度监测数据的基础上，开展了基于不确定性的健康风险评价理论研究，构建了铀矿区气载氡的健康风险评价体系。　　利用Crystal Ball风险评估软件对气载途径摄入氡及其子体的暴露量和致癌风险进行了蒙特卡罗模拟分析，定量评价铀矿冶系统产生的气载氡及其子体的致癌风险，得到了致癌风险的概率分布和范围等统计信息。结果显示：距离评价中心80km距离范围内气载氡及其子体所致公众个人年有效剂量值低于GB18871-2002所规定的剂量约束值。从剂量约束的角度进行定性评价，距离评价中心0~1km以及更远距离范围内的辐射防护安全均达到了有关要求。但是健康风险表征显示，距离评价中心0~1km范围内的健康风险等级为10-6，高于美国环保署（USEPA）推荐的可接受限值，健康风险值最大超标3.275倍，应适当进行辐射防护控制或优化。从风险约束的角度进行定量评价，该铀矿区距离评价中心0~1km范围内致癌风险较大，健康风险值超标；其它更远距离范围的致癌风险可以忽略。　　研究发现：因为公众的有效辐射剂量约束值无法提供由于潜在辐射照射导致的可能发生的致癌风险的定量概率分布信息，因而影响了其评价结果的科学性。因此，在铀矿冶实践中，应该基于不确定性理论，在考虑经济和社会因素情况下，使剂量约束（限制个人剂量）和风险约束（限制潜在照射中个人的风险）都保持合理且达到尽量低。我国GB18871-2002规定，公众的辐射年有效剂量限值为1mSv，对应的致癌风险为5E-5，是USEPA推荐值的50倍；剂量约束值为0.25mSv/a左右，对应的致癌风险值为1.25E-5，是USEPA推荐值的12.5倍。与国际上铀工业发达国家相比，我国铀矿冶辐射防护工作仍存在较大差距。因此，为了保障铀矿冶工作人员及铀矿区公众的辐射安全，迫切需要进一步加强铀矿冶系统的健康风险评价研究，真正做到铀矿辐射防护最优化的定量分析，确定切合国情实际的剂量约束值和风险约束值，定量评价铀矿区放射性核素对人体健康的影响，该项工作可以为加强铀矿开发利用中的放射性管理、制定放射性污染防治对策提供基础资料，并为环境决策者制定可持续发展战略提供一定的科学依据。

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第一章 绪论

1.1问题的提出

1.2研究背景

1.3健康风险评价概述

1.4研究意义

1.5研究内容及技术路线

第二章 基于不确定性的健康风险评价理论

2.1健康风险评价的基本步骤

2.2不确定性的来源及分类

2.3 不确定性的分析方法

2.4蒙特卡罗法

第三章 铀矿区气载氡的健康风险评价体系

3.1 铀矿区气载氡的危害鉴定

3.2气载氡的暴露评价

3.3定量分析致癌危险度

3.4铀矿区气载氡健康风险评价中的不确定性

第四章 基于蒙特卡罗模拟的风险评估研究

4.1水晶球（Crystal Ball）软件简介

4.2暴露评价

4.3风险表征

4.4 敏感点辐射剂量与致癌风险分析与估算

第五章 基于风险约束的铀矿区辐射防护安全的探索

5.1 辐射对人体的危害机理

5.2铀矿区辐射危害的防护

5.3剂量约束与辐射防护要素

5.4从剂量约束值谈辐射防护安全的最优化

5.5 将风险约束引入铀矿区辐射防护最优化分析的探索

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

攻读学位期间的论文发表情况和参加科研情况

致谢