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        某醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科放射性廢水環(huán)境影響評(píng)價(jià)

        2015-08-24 09:52:57福建省輻射環(huán)境監(jiān)督站吳運(yùn)濤
        海峽科學(xué) 2015年7期
        關(guān)鍵詞:排泄物醫(yī)學(xué)科核素

        福建省輻射環(huán)境監(jiān)督站 吳運(yùn)濤

        某醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科放射性廢水環(huán)境影響評(píng)價(jià)

        福建省輻射環(huán)境監(jiān)督站吳運(yùn)濤

        放射性廢水中放射性核素通過外照射和內(nèi)照射兩種途徑對(duì)人體產(chǎn)生危害,外照射主要指廢水中的輻射體直接對(duì)人體的照射;內(nèi)照射主要通過食物鏈進(jìn)入人體。該文根據(jù)《中華人民共和國(guó)環(huán)境影響評(píng)價(jià)法》、《中華人民共和國(guó)放射性污染防治法》以及國(guó)務(wù)院253號(hào)令《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)管理?xiàng)l例》等法律、法規(guī)的規(guī)定,分析某醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科建成投產(chǎn)后,放射性廢水可能對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生的影響,對(duì)放射性衰變池有效性進(jìn)行分析,并提出有效的污染防治對(duì)策和措施,為類似醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科放射性廢水環(huán)境影響評(píng)價(jià)提供參考。

        放射性廢水 衰變池 環(huán)境影響評(píng)價(jià)

        1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

        某醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科擬使用18F(用于PET檢查),99mTc (用于ECT檢查)以及131I(用于甲亢治療、甲功測(cè)定)放射性藥品,根據(jù)醫(yī)院提供的資料和查閱相關(guān)數(shù)據(jù),放射性同位素性質(zhì)及年使用量見表1。醫(yī)院已經(jīng)為住院患者提供有防護(hù)標(biāo)志的專用廁所,擬設(shè)置3級(jí)(串聯(lián)式,每級(jí)3.2m3)放射性廢水衰變池。

        表1 放射性同位素性質(zhì)及年使用量

        2 評(píng)價(jià)范圍及標(biāo)準(zhǔn)

        2.1評(píng)價(jià)范圍

        根據(jù)《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》(GB18871-2002)的規(guī)定,為了便于輻射防護(hù)管理,防止污染擴(kuò)散,預(yù)防潛在照射,本次評(píng)價(jià)范圍確定為該醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科放射性廢水衰變池。

        2.2評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

        評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采用《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》(GB18871-2002)中放射性廢水總量排放標(biāo)準(zhǔn),即:不得將放射性廢液排入普通下水道,除非經(jīng)審管部門確認(rèn)是滿足下列條件的低放廢液,方可直接排入流量大于10倍排放流量的普通下水道,并應(yīng)對(duì)每次排放做好記錄:每月排放的總活度不超過10ALImin(ALImin是相應(yīng)于職業(yè)照射的食入和吸入ALI值中較小者)。

        3 核醫(yī)學(xué)科放射性廢水環(huán)境影響分析

        醫(yī)院為住院患者提供有防護(hù)標(biāo)志的專用廁所,對(duì)患者排泄物實(shí)施收集和管理,規(guī)定患者住院期間不得使用其他廁所,對(duì)患者排泄物實(shí)施統(tǒng)一收集和管理。其它醫(yī)護(hù)人員使用其它廁所。放射性廢水包括去污洗滌液和給藥后候診患者排泄物,經(jīng)化糞池與衰變池滯留衰變后排入醫(yī)院污水處理站,然后進(jìn)入城市污水管網(wǎng),本項(xiàng)目主要放射性廢水產(chǎn)生量見表2,核醫(yī)學(xué)科衰變池立面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見圖1,放射性廢水處理流程簡(jiǎn)圖見圖2。

        圖1 核醫(yī)學(xué)科衰變池立面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

        圖2 放射性廢水處理流程簡(jiǎn)圖

        3.1放射性廢水的產(chǎn)生量

        本項(xiàng)目廢水中放射性主要來源于ECT/PET(99mTc、18F)檢查患者病人排泄物,排泄到廢水中的活度按30%估算;甲亢治療、甲功測(cè)定診斷病人(131I)排泄物排泄到廢水中活度按照0.2%估算,在此忽略核素在人體內(nèi)的生物半衰期,不包括病人出院后的排泄物,進(jìn)行保守估算。其中,λ為核素的物理衰變常數(shù),T為核素半衰期,見表1,該醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科放射性廢水產(chǎn)生量見表2。

        表2 放射性廢水的產(chǎn)生量

        3.2 平衡狀態(tài)下自流串接式n級(jí)分池的總活度減弱倍數(shù)

        考慮n級(jí)相同分池串接的自流式(或稱連續(xù)式)衰變池,其總?cè)莘e為V,每級(jí)容積為Vi=V/n。t時(shí)刻第i級(jí)衰變池中所考慮的某核素的濃度為ai,滿池的活度為aiVi=aiV/n,該核素的物理衰變常數(shù)為λ,在t~t+dt時(shí)間段內(nèi)因衰變減少的活度為aiV/n·λdt;V0為進(jìn)入衰變池廢水的產(chǎn)生速率,在t~t+dt時(shí)間段內(nèi)進(jìn)入衰變池的廢水體積為V0dt,從第i級(jí)衰變池的角度而言,因第i-1級(jí)衰變池(或核醫(yī)學(xué)科下水)流入而增加的活度為ai-1V0dt,因流出到第i+1級(jí)衰變池(或排放口)而減少的活度為aiV0dt,以上總的活度增量為:

        (ai-1-ai)V0dt-aiV/n·λdt

        考慮衰變池的平衡狀態(tài),即上式的增量總和為零(第i級(jí)衰變池中某核素的濃度為常量),則

        (ai-1-ai)V0dt-aiV/n·λdt =0

        記Ki=ai-1/ai為第i級(jí)衰變池的活度減弱倍數(shù),經(jīng)整理計(jì)算,得出自流串接式n級(jí)分池的總活度減弱倍數(shù)為

        醫(yī)院擬建設(shè)專用的3級(jí)串聯(lián)式衰變池,每級(jí)設(shè)計(jì)容積為3.2m3,總?cè)莘e為9.6m3,第一級(jí)池水滿后,自動(dòng)溢出到第二級(jí),第二級(jí)池水滿后,自動(dòng)溢出到第三級(jí)衰變池。本次計(jì)算時(shí),對(duì)于式(1),V為n級(jí)相同分池串接的自流池總?cè)莘e,對(duì)本項(xiàng)目,n=3,V=9.6m3;V0為進(jìn)入衰變池廢水的產(chǎn)生速率(m3/d或m3/h);λ是核素的物理衰變常數(shù)。

        3.3放射性廢水的排放量

        根據(jù)(1)式和表2,計(jì)算出99mTc、18F放射性廢水產(chǎn)生速率、以及二者總和放射性廢水產(chǎn)生速率與排放量的關(guān)系、131I放射性廢水產(chǎn)生速率與排放量的關(guān)系分別如圖3、圖4所示。

        圖3 99mTc、18F放射性廢水產(chǎn)生速率與排放量的關(guān)系

        圖4 131I放射性廢水產(chǎn)生速率與排放量的關(guān)系

        根據(jù)圖3可知,當(dāng)對(duì)于核醫(yī)學(xué)科99mTc、18F,每日排入衰變池的廢水量不超過10m3,可滿足總量排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。而由圖4可知,對(duì)于131I,當(dāng)每日排入衰變池的廢水量不超過0.2m3,可滿足總量排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

        3.4衰變池有效性分析

        3.4.1衰變池未達(dá)到平衡狀態(tài)

        注射后候診室內(nèi)設(shè)置了病人衛(wèi)生間,供給藥后患者使用,其他人不得使用。病人衛(wèi)生間下水及去污洗滌液通往衰變池。該核醫(yī)學(xué)科年診斷病人約5950人,每年工作250天,平均每天診療病人數(shù)約為24,因?yàn)椴∪撕蛟\時(shí)間為0~3小時(shí)不等,因此,考慮每日可能有24人次ECT(PET)檢查病人的排泄物排放,以及放射性液體偶爾滴漏時(shí)核醫(yī)學(xué)科的去污洗滌用水。從保守角度估算,平均按每天24人次使用專用廁所,根據(jù)《醫(yī)院給排水設(shè)計(jì)規(guī)范》,醫(yī)院門診病人每次生活用水量定額為10~15L,而根據(jù)《室內(nèi)給水水質(zhì)和用水量標(biāo)準(zhǔn)》,我國(guó)規(guī)范內(nèi)未作規(guī)定,一般參考選用以下標(biāo)準(zhǔn):小便器自動(dòng)沖洗水箱一次用量3.8L,大便器自閉式?jīng)_洗閥一次用量5~12L。

        本著不擴(kuò)大或放大放射性污染的原則,醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科應(yīng)嚴(yán)格限制病人生活用水量,每人每次控制使用4L,核醫(yī)學(xué)科每天可能有96L病人的排泄物排放,放射性液體偶爾滴漏、核醫(yī)學(xué)科的去污洗滌用水極其微小,保守估計(jì)每天可能有20L。綜上所述,該院核醫(yī)學(xué)科每天有116L放射性廢水排放。

        核醫(yī)學(xué)科運(yùn)行27.5天后,第1級(jí)衰變池將排滿,55.2天后,第2級(jí)衰變池將排滿,82.7天后,第3級(jí)衰變池將排滿。在核醫(yī)學(xué)科運(yùn)行后的82.7天內(nèi),所有放射性廢水存放在衰變池中。根據(jù)表1,99mTc、18F、131I半衰期分別為6.02小時(shí)、109分鐘、8.04天,可滿足《醫(yī)用放射性廢物管理制度》中,放射性廢水存放10個(gè)半衰期的要求。

        3.4.2衰變池達(dá)到平衡狀態(tài)

        保守估計(jì),核醫(yī)學(xué)科運(yùn)行后的第82.7天,衰變池將達(dá)到平衡狀態(tài)。引用平衡狀態(tài)下自流串接式n級(jí)分池的總活度減弱倍數(shù)公式,此公式是根據(jù)第3級(jí)衰變池中某核素的濃度為常量(即核素濃度極低,短時(shí)間內(nèi)基本不再發(fā)生衰變)假設(shè)下推算出來的,因此只要控制核醫(yī)學(xué)科每日排入衰變池的廢水量不超過0.116m3,就可使整個(gè)衰變池達(dá)到衰變平衡。在平衡狀態(tài)時(shí),第3級(jí)衰變池廢水核素濃度極低,可排入醫(yī)院污水處理站。

        各級(jí)衰變池之間采用連通器原理設(shè)計(jì),放射性廢水在各級(jí)衰變池之間流動(dòng)如圖1所示。放射性廢水從第1級(jí)衰變池池底進(jìn)入,經(jīng)一段時(shí)間衰變、暫存后,從第1級(jí)衰變池頂部出口處進(jìn)入第2級(jí)衰變池,經(jīng)過一段時(shí)間衰變、存放后,從第2級(jí)衰變池池底入口、第3級(jí)衰變池頂部進(jìn)入第3級(jí)衰變池,經(jīng)充分衰變后,從第3級(jí)衰變池底部入口,衰變池右側(cè)頂部管道排出。

        衰變池采用連通器原理,在各單個(gè)衰變池內(nèi),采用“對(duì)角線式”進(jìn)出口,可以對(duì)放射性廢液進(jìn)行充分衰變,有效防止“短路”(即排入的放射性廢水,因短路而直接排出)。因此,衰變池具有分隔放射性廢水以及輪流存放和排放廢水功能。

        由于每日排入衰變池的廢水量最大為0.116 m3,為單級(jí)衰變池容積的3.6%,整個(gè)衰變池容積的1.2%,經(jīng)過3級(jí)衰變池分隔、輪流存放、充分衰變、稀釋后,衰變池出口濃度極低,排入醫(yī)院污水處理站,放射性廢水得到妥善處置。

        4 結(jié)論及建議

        通過衰變池在非平衡、平衡狀態(tài)下的分析可知,該醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科應(yīng)嚴(yán)格限制病人生活用水量,每人每次控制使用4L,本著不擴(kuò)大或放大放射性污染的原則,只要嚴(yán)格控制核醫(yī)學(xué)科每日排入衰變池的廢水量,使其不超過0.116m3, 核醫(yī)學(xué)科衰變池的設(shè)計(jì)能滿足《醫(yī)用放射性廢物管理制度》中對(duì)放射性廢水處理的要求,衰變池具有分隔放射性廢水、輪流存放和排放廢水功能。衰變池容積可滿足要求。本項(xiàng)目放射性廢水經(jīng)3級(jí)衰變池衰變后,排入醫(yī)院污水處理站,經(jīng)污水站處理后排入市政污水管網(wǎng),進(jìn)入污水處理廠。全過程遠(yuǎn)離生物圈,從衰變池排放后又經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間衰變和充分稀釋。在實(shí)施了以上輻射防護(hù)與安全措施后,從輻射安全和環(huán)境保護(hù)角度看,該醫(yī)院放射性廢水對(duì)環(huán)境基本沒有影響。

        [1] [蘇聯(lián)] A.A.霍尼克維契. 芮尊元, 羅淑元譯. 實(shí)驗(yàn)室和研究堆的放射性廢水處理[M].北京: 原子能出版社,1980.

        [2] 王寶貞.放射性廢水處理[M].北京: 科學(xué)出版社,1979.

        [3] 周書葵, 婁濤, 龐朝暉. 放射性廢水處理技術(shù)[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2012.

        [4] 蔡梅,趙瑞霞.環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)方法[M].北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,2013.

        [5] 陸書玉.環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)[M].北京:高等教育出版社, 2001.

        [6] 盧希庭.原子核物理(修訂版)[M].北京:原子能出版社, 2000.

        [7] 中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法,中華人民共和國(guó)主席令第22號(hào),1989.

        [8] 中華人民共和國(guó)環(huán)境影響評(píng)價(jià)法,中華人民共和國(guó)主席令第77號(hào),2003.

        [9] 中華人民共和國(guó)放射性污染防治法,中華人民共和國(guó)主席令第6號(hào),2003.

        [10] GB18871-2002,電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)[S],國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)安全叢書115號(hào),1996.

        [11] GBZ120-2006,臨床核醫(yī)學(xué)放射衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[S].

        [12] GBZ133-2009,醫(yī)用放射性廢物管理的衛(wèi)生防護(hù)管理[S].

        [13] GB18466-2005,醫(yī)療機(jī)構(gòu)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].

        [14] 醫(yī)院給排水設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

        [15] 室內(nèi)給水水質(zhì)和用水量標(biāo)準(zhǔn)[S].

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