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        基于分級(jí)評(píng)價(jià)的海洋放射性風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)框架與方法

        2020-09-16 07:22:34徐虹霓紀(jì)建達(dá)倪甲林
        關(guān)鍵詞:比活度限值放射性

        徐虹霓,于 濤,紀(jì)建達(dá),倪甲林

        (自然資源部第三海洋研究所、海洋放射性監(jiān)測(cè)技術(shù)與環(huán)境安全評(píng)估實(shí)驗(yàn)室,福建 廈門 361005)

        核能是一種清潔能源,是能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的重要組成。2016年11月7日,國家發(fā)改委、國家能源局對(duì)外正式發(fā)布《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》,將“安全發(fā)展核電,推進(jìn)沿海核電建設(shè)”列為重點(diǎn)任務(wù)。我國正逐步發(fā)展成為世界核電大國。截至2019年7月,在運(yùn)核電機(jī)組已達(dá)46臺(tái),在建核電機(jī)組11臺(tái),共57臺(tái)。目前我國商運(yùn)核電機(jī)組全部位于沿海地區(qū),隨著核電廠陸續(xù)建成運(yùn)轉(zhuǎn),放射性核素隨溫排水、大氣沉降等進(jìn)入海洋,使得近海海洋環(huán)境放射性風(fēng)險(xiǎn)壓力日益增大。近年來黨中央、國務(wù)院提出了“建設(shè)海洋強(qiáng)國”的重大戰(zhàn)略部署,印發(fā)了《關(guān)于推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)意見》。在適應(yīng)濱海核能事業(yè)快速發(fā)展,推進(jìn)海洋生態(tài)文明,建設(shè)綠色海洋的新形勢(shì)下,加強(qiáng)海洋放射性監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)的研究,對(duì)實(shí)現(xiàn)核能安全、海洋安全和公眾安全具有重要支撐作用。

        國際上,國際原子能機(jī)構(gòu)(International Atomic Energy Agency, IAEA)從20世紀(jì)70年代起開展電離輻射對(duì)植物、動(dòng)物及其生態(tài)系統(tǒng)電離輻射效應(yīng)的有關(guān)研究[1]。1986年切爾諾貝利核事故發(fā)生后,實(shí)地研究表明許多生物輻射敏感性可能高于人類,這引起公眾對(duì)非人類物種輻射影響的關(guān)注。聯(lián)合國原子輻射效應(yīng)科學(xué)委員會(huì)(United Nations Scientific Committee on the Effect of Atomic Radiation, UNSCEAR)、國際放射防護(hù)委員會(huì)(International Commission on Radiological Protection, ICRP)、國際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)等機(jī)構(gòu)初步建立起人類與非人類物種輻射影響評(píng)價(jià)的共同框架[1-8]。歐洲委員會(huì)(European Commission, EC)[9-10]、美國[11-12]、加拿大[13]等也針對(duì)非人類物種開發(fā)了輻射劑量計(jì)算程序和影響評(píng)價(jià)方法,形成了若干較為成熟的非人類物種輻射影響評(píng)價(jià)框架模型。2011年福島核事故后,國際上對(duì)放射性的研究轉(zhuǎn)移到海洋,海洋放射性生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)逐漸增多[14-17]。除傳統(tǒng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究外,法國對(duì)模擬的核事故后的區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)開展了評(píng)價(jià)與決策方法相關(guān)的研究,如法國核安全研究所(Institute for Radiological Protection and Nuclear Safety,IRSN)的“放射性生態(tài)敏感性指標(biāo)法和多維決策方法在核工業(yè)場(chǎng)地環(huán)境的應(yīng)用(Research Project on the Application of Radioecological Sensitivity Indicators and Multicriteria Methods to Industrial Site Environments,PRIME)”項(xiàng)目發(fā)展了基于多準(zhǔn)則決策法(Multicriteria Decision Analysis, MCDA)和地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System, GIS)的核電事故后區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)分析與決策工具[18-19],Duffa等(2010)將敏感性評(píng)價(jià)用于事故后鄰近海域放射性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[20]。

        我國的海洋放射性研究從20世紀(jì)60年代開始,在海洋放射性監(jiān)測(cè)[21-22]、放射性核素在海洋中的遷移擴(kuò)散與在海洋生物中的富集等研究上有了一定的積累和進(jìn)展[23-24]。隨著近些年濱海核電的蓬勃發(fā)展,海洋放射性環(huán)境評(píng)價(jià)研究也有所開展,例如借鑒國外的評(píng)估框架應(yīng)用于國內(nèi)的海洋放射性環(huán)境影響評(píng)價(jià)[25-26]、核電事故狀態(tài)的模擬和評(píng)價(jià)[27-29]等。然而,近三十年來我國海洋放射性的生態(tài)效應(yīng)研究、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)價(jià)方法與內(nèi)容等一直處于發(fā)展緩慢且滯后于國際以及陸地放射研究的狀態(tài),缺乏系統(tǒng)的用于海洋放射性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的綜合框架與方法,未見到與放射性風(fēng)險(xiǎn)決策評(píng)價(jià)相關(guān)的研究報(bào)道。因此,本研究通過分析國際上生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、放射性生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)有關(guān)的理論與框架,結(jié)合區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)決策評(píng)價(jià)方法,提出了一套海洋放射性風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)框架與方法,這將提升我國的海洋放射性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù),促進(jìn)濱海核電廠海洋放射性環(huán)境的監(jiān)督管理。

        1 海洋放射性風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估框架構(gòu)建

        放射性生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)隨著50多年的發(fā)展,形成了一系列的輻射環(huán)境保護(hù)的原則和標(biāo)準(zhǔn),創(chuàng)建了相應(yīng)的評(píng)價(jià)程序及輻射環(huán)境評(píng)價(jià)系統(tǒng),其中美國能源部(United States Department of Energy, USDOE)推薦的RESRAD-BIOTA程序[11]和歐盟的ERICA (Environmental Risk from Ionising Contaminants: Assessment and Management)[9]是目前國際上使用比較廣泛的兩個(gè)程序。ERICA對(duì)淡水生態(tài)系統(tǒng)和海洋生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行了區(qū)分,也分別對(duì)水生植物定義了具體的參考生物,而RESRAD-BIOTA缺少水生植物的濃集特性等計(jì)算參數(shù)。ERICA程序可以根據(jù)用戶需求添加新的生物和核素,提供了核素的輸運(yùn)模型,適用性更強(qiáng)。這兩個(gè)程序基本滿足了生物輻射劑量率評(píng)估,其中ERICA還能用于海洋放射性生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),但是這兩個(gè)程序均只能用于放射性生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),不能應(yīng)用于區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。

        這兩個(gè)評(píng)價(jià)程序和系統(tǒng)應(yīng)用于放射性生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)均采用了生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的“分級(jí)評(píng)價(jià)”方法。USDOE的“分級(jí)法”由3個(gè)層級(jí)構(gòu)成:①數(shù)據(jù)搜集階段;②普通篩選階段;③分析階段。用于評(píng)估水生和陸生生物的放射性生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。ERICA綜合評(píng)估框架也是基于3個(gè)級(jí)別的分析,即篩選評(píng)價(jià)、劑量評(píng)價(jià)與特定場(chǎng)址分析、概率分析,各個(gè)級(jí)別相互獨(dú)立,根據(jù)需求選擇評(píng)估級(jí)別。分級(jí)評(píng)價(jià)亦稱迭代評(píng)價(jià),在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中常被應(yīng)用,特別是農(nóng)藥生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),之所以常被應(yīng)用,是因?yàn)楸仨氁懈嗟臄?shù)據(jù)或更好的模型使其達(dá)到足夠的置信度,在得到更完整的數(shù)據(jù)集前,總是存在用簡(jiǎn)單而廉價(jià)的數(shù)據(jù)集完成評(píng)價(jià)的可能[30]。其過程可以重復(fù)一次或多次直到可以達(dá)成一個(gè)詳細(xì)完整的結(jié)果。一般從簡(jiǎn)單比較暴露和效應(yīng)的點(diǎn)估計(jì),到復(fù)雜概率分析[30]。

        本研究沿用“分級(jí)評(píng)價(jià)”的思路,并結(jié)合數(shù)據(jù)集的情況,將放射性生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)分為風(fēng)險(xiǎn)排查階段和風(fēng)險(xiǎn)分析階段。在只有海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的情況下,為了較快獲得評(píng)估結(jié)果,宜開展風(fēng)險(xiǎn)排查,通過推薦的篩選基準(zhǔn)快速排查是否存在放射性的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。在掌握了特定場(chǎng)址的實(shí)地參數(shù)、輻射生物效應(yīng)數(shù)據(jù)的情況下,可開展詳細(xì)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析。另外,目前國際上放射性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)主要關(guān)注生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的分析評(píng)價(jià),如ERICA和美國的“分級(jí)法”均針對(duì)放射性的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn),很少考慮區(qū)域的多維度的綜合風(fēng)險(xiǎn),但在核電廠事故狀態(tài)下,放射性污染不僅僅會(huì)影響生態(tài)環(huán)境,還會(huì)對(duì)周邊的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)人口等產(chǎn)生較大影響,決策者需要從多維度綜合評(píng)估放射性的區(qū)域風(fēng)險(xiǎn),因此本研究在放射性生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上,拓展了一個(gè)綜合評(píng)估,將生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)3個(gè)方面綜合考慮。

        根據(jù)“分級(jí)評(píng)價(jià)”、數(shù)據(jù)集情況及決策需求層次,本研究提出了海洋放射性風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)框架(圖1),包括3個(gè)層級(jí),分別是:① 1級(jí)評(píng)價(jià)——初級(jí)篩選(風(fēng)險(xiǎn)排查);② 2級(jí)評(píng)價(jià)——中級(jí)評(píng)價(jià)(風(fēng)險(xiǎn)分析);③ 3級(jí)評(píng)價(jià)——綜合評(píng)價(jià)(風(fēng)險(xiǎn)決策、風(fēng)險(xiǎn)管理)。每個(gè)評(píng)價(jià)層級(jí)相互獨(dú)立又互相影響,初級(jí)篩選可為中級(jí)評(píng)價(jià)篩選重點(diǎn)評(píng)價(jià)區(qū)域和評(píng)價(jià)對(duì)象,中級(jí)評(píng)價(jià)獲得的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料可以不斷完善修正初級(jí)篩選評(píng)價(jià)選用的參數(shù)與篩選基準(zhǔn),初級(jí)篩選和中級(jí)評(píng)價(jià)為綜合評(píng)價(jià)中的風(fēng)險(xiǎn)源強(qiáng)級(jí)別劃定和生態(tài)敏感性提供基礎(chǔ),具體評(píng)價(jià)過程詳見后面章節(jié)。

        2 海洋放射性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

        2.1 風(fēng)險(xiǎn)排查方法

        風(fēng)險(xiǎn)排查是利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)快速篩查風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域、風(fēng)險(xiǎn)對(duì)象、風(fēng)險(xiǎn)核素以及風(fēng)險(xiǎn)大小等。本研究的風(fēng)險(xiǎn)排查方法采用商值法,通過本底值、比活度限值以及劑量率限值進(jìn)行篩選排查,這3個(gè)層次的篩選層層遞進(jìn)又相互獨(dú)立。

        圖1 海洋放射性風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)框架Fig.1 Framework of marine radioactive risk assessment

        2.1.1 本底值篩選 通過本底值篩選可以知道海洋放射性環(huán)境是否發(fā)生變化,ICRP建議以天然本底作為衡量關(guān)心程度和行動(dòng)級(jí)別的基礎(chǔ),因此本研究首先通過本底值進(jìn)行篩選,用環(huán)境介質(zhì)及生物體內(nèi)的核素比活度除以相應(yīng)的本底值,見如下公式。

        (1)

        當(dāng)環(huán)境中的放射性比活度水平在本底的正常波動(dòng)范圍內(nèi)(即Q0<1),則認(rèn)為無異?,F(xiàn)象,不會(huì)對(duì)公眾或海洋生物產(chǎn)生影響,也就不需要采取行動(dòng)。若商值結(jié)果Q0>1,則說明海洋中的放射性比活度超出了本底正常波動(dòng)的范圍,雖不會(huì)對(duì)公眾和生物產(chǎn)生影響,但可能已出現(xiàn)異常情況,需要加以注意,調(diào)查異常原因,進(jìn)行更深層次的比活度篩選。

        2.1.2 比活度篩選 通過比活度篩選可及時(shí)掌握不同海區(qū)放射性環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)水平。該篩選包括3個(gè)步驟,分別是最大比活度篩選、比活度篩選和生物體比活度篩選。首先基于保守估計(jì),為了盡快篩查,先進(jìn)行最大比活度篩選,即將環(huán)境介質(zhì)(海水和沉積物)中的各放射性核素最大比活度與環(huán)境介質(zhì)中的放射性核素比活度限值進(jìn)行商值比較并加和進(jìn)行危害排查,見如下公式。

        (2)

        (3)

        式(2、3)中:Q1為環(huán)境介質(zhì)最大濃度危害商,Q2為環(huán)境介質(zhì)濃度危害商,i、j分別為海水、沉積物中的放射性核素;Cimax、Cjmax分別為海水、沉積物中放射性核素比活度最大值(Bq/L、Bq/kg);Ci、Cj分別為海水、沉積物中放射性核素比活度(Bq/L、Bq/kg);EMCLi、EMCLj分別為核素i、j在海水、沉積物中的比活度限值(Bq/L、Bq/kg),可參考表1。

        當(dāng)加和結(jié)果Q1<1,則認(rèn)為放射性核素對(duì)海洋環(huán)境不會(huì)產(chǎn)生顯著危害。若Q1>1,則有可能對(duì)某些區(qū)域存在危害,需要更細(xì)化的評(píng)價(jià)來篩選重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域,此時(shí)將各站點(diǎn)環(huán)境介質(zhì)(海水和沉積物)中的各放射性核素比活度與環(huán)境介質(zhì)中的放射性核素比活度限值進(jìn)行商值比較并加和,加和結(jié)果Q2<1的站點(diǎn)區(qū)域?qū)儆诜派湫员然疃容^低的區(qū)域,Q2>1的站點(diǎn)區(qū)域?qū)儆诜派湫员然疃容^高的區(qū)域,其海洋環(huán)境已經(jīng)受到污染,需要重點(diǎn)關(guān)注,但是否已經(jīng)影響到海洋生物,需要對(duì)生物樣品進(jìn)行對(duì)照分析。將海洋生物體內(nèi)檢測(cè)的各放射性核素的比活度值與海洋生物體內(nèi)放射性核素比活度限值進(jìn)行商值比較,見如下公式。

        (4)

        式(4)中:Q3為生物濃度危害商,b為生物體中的放射性核素;Cbbio為生物體中放射性核素平均比活度(Bq/kg);BLb為核素b在生物體中的比活度限值(Bq/kg)。我國還沒有專門的海洋生物放射性核素比活度限值標(biāo)準(zhǔn),只有我國的《食品中放射性物質(zhì)限制濃度標(biāo)準(zhǔn)》[33]中規(guī)定了食品中人工、天然放射性核素的限制比活度。另外世界貿(mào)易組織(WTO)、日本和美國規(guī)定了食品中放射性核素比活度限值(表2)。日本福島核事故后,日本發(fā)布的水產(chǎn)品放射性核素134,137Cs比活度限值為100 Bq/kg (濕重),131I比活度限值為2 000 Bq/kg (濕重)。

        表1 環(huán)境介質(zhì)中放射性核素比活度限值匯總

        表2 食品中放射性核素比活度限值

        如果所有核素的商值結(jié)果Q3<1,則認(rèn)為還沒有對(duì)海洋生物造成影響,只要任一核素的Q3>1,則認(rèn)為對(duì)海洋生物已經(jīng)造成影響,但是生物受到的輻射劑量多大,是否產(chǎn)生了輻射效應(yīng)危害,需要更深入的劑量率計(jì)算與評(píng)價(jià)。

        2.1.3劑量率篩選 劑量率篩選是比活度篩選的進(jìn)一步生物風(fēng)險(xiǎn)驗(yàn)證,通過劑量率篩選明確生物是否受到輻射危害。采用海洋生物的輻射劑量率進(jìn)行篩選評(píng)價(jià),計(jì)算公式如下:

        (5)

        式(5)中:Q4為劑量率危害商,Dint、Dext分別為海洋生物體的內(nèi)、外輻射劑量率(μGy/h);D0為生物劑量率限值(μGy/h),可參考表3。

        表3 國際上主要機(jī)構(gòu)或項(xiàng)目建議的水生生物劑量率限值[34-35]

        生物體的內(nèi)、外照射輻射劑量率(Dint、Dext)計(jì)算公式和參數(shù)參見相關(guān)文獻(xiàn)[9],由于計(jì)算過程復(fù)雜,參數(shù)眾多,并且國內(nèi)特定場(chǎng)址的放射生態(tài)學(xué)參數(shù)缺乏,可以用參考生物的評(píng)價(jià)參數(shù)進(jìn)行預(yù)估,推薦選用歐盟開發(fā)的ERICA Tool軟件實(shí)現(xiàn)計(jì)算。若所有生物類群的Q4<1,則海洋生態(tài)系統(tǒng)不會(huì)遭受輻射危害,若任一生物類群的Q4>1,則說明該類群生物很有可能遭受危害,生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能等將很可能被影響,若要進(jìn)行更精準(zhǔn)的評(píng)價(jià)就需要更深入的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析。

        2.2 風(fēng)險(xiǎn)分析方法

        風(fēng)險(xiǎn)分析是在風(fēng)險(xiǎn)排查后的更精準(zhǔn)評(píng)價(jià),也叫特定場(chǎng)址評(píng)價(jià),即利用評(píng)價(jià)場(chǎng)地的環(huán)境參數(shù)和本土生物的放射生態(tài)毒理數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。在掌握了評(píng)價(jià)海區(qū)的分配系數(shù)(Distribution Coefficient,Kd)、代表生物的富集因子(Concentration Ratios,CR)、居留因子(Occupancy Factors,OF)[9],本土生物的輻射生物效應(yīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),就可以用評(píng)價(jià)海區(qū)環(huán)境和本土生物參數(shù)替換默認(rèn)參數(shù)或參考參數(shù),實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。在缺乏本土生物輻射毒理效應(yīng)數(shù)據(jù)時(shí),可參照ERICA的FREDERICA數(shù)據(jù)庫中搜集的相關(guān)研究,F(xiàn)REDERICA效應(yīng)數(shù)據(jù)庫引用了1945—2006 年1 509篇文獻(xiàn),包括29 400個(gè)數(shù)據(jù)。不過缺少我國的輻射效應(yīng)數(shù)據(jù),其中73%的生物效應(yīng)數(shù)據(jù)是陸地生態(tài)系統(tǒng)的,每個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中約2/3的數(shù)據(jù)是關(guān)于γ急性外照射,缺乏水生生態(tài)系統(tǒng)數(shù)據(jù),特別是水生植物數(shù)據(jù),并且長(zhǎng)期慢性輻射效應(yīng)數(shù)據(jù)不足。非人類物種的α和β慢性內(nèi)照射數(shù)據(jù)的缺乏導(dǎo)致推導(dǎo)結(jié)果的不確定性增加[36],因此,更需加強(qiáng)我國海洋放射生態(tài)效應(yīng)研究。特定場(chǎng)址評(píng)價(jià)與風(fēng)險(xiǎn)排查互為補(bǔ)充,特定場(chǎng)址評(píng)價(jià)積累的數(shù)據(jù)參數(shù)為風(fēng)險(xiǎn)排查基準(zhǔn)的設(shè)定與修正提供基礎(chǔ)。

        2.3 風(fēng)險(xiǎn)決策方法

        在核電事故狀態(tài)下,放射性廢水將對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境、海洋經(jīng)濟(jì)以及海岸帶社會(huì)產(chǎn)生影響,本研究提出從多個(gè)維度綜合評(píng)估區(qū)域的放射性風(fēng)險(xiǎn),開展放射性風(fēng)險(xiǎn)決策與管理。

        2.3.1 相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型 相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型(Relative Risk Model, RRM)[37]是Landis(1997)提出的區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型,其核心思想是建立區(qū)域/流域內(nèi)多個(gè)風(fēng)險(xiǎn)源與多個(gè)風(fēng)險(xiǎn)受體之間的脅迫關(guān)系,采用風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)的手段評(píng)定每條“源-受體-影響”風(fēng)險(xiǎn)鏈的相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)值,從而實(shí)現(xiàn)區(qū)域/流域風(fēng)險(xiǎn)的定量化,這一框架在區(qū)域/流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[38-39]和流域水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)[40]分析中得到了廣泛應(yīng)用。本研究借鑒相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)思路,針對(duì)性提出區(qū)域單一風(fēng)險(xiǎn)源(即核電放射性風(fēng)險(xiǎn))多風(fēng)險(xiǎn)受體的評(píng)價(jià)方法,利用矩陣法、模型模擬手段等評(píng)估“源-受體-影響”風(fēng)險(xiǎn)鏈的相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)值,并以風(fēng)險(xiǎn)受體為核心劃分評(píng)價(jià)單元,以此綜合區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)值。

        2.3.2 海洋放射性區(qū)域相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型 ①模型及計(jì)算公式。核電廠液態(tài)廢水的區(qū)域相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型基本要素及作用關(guān)系如圖2所示。本研究風(fēng)險(xiǎn)源為核電廠液態(tài)廢水,為單一風(fēng)險(xiǎn)源;風(fēng)險(xiǎn)受體為可能受放射性影響的區(qū)域,本研究根據(jù)海洋功能區(qū)劃分類體系,將風(fēng)險(xiǎn)受體以海洋功能區(qū)為評(píng)價(jià)單元,危害后果主要體現(xiàn)為區(qū)域的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)對(duì)放射性的敏感性。

        圖2 海洋放射性區(qū)域相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型Fig.2 Relative risk assessment model used in marine radioactive area

        相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)(RS)計(jì)算公式如下:

        RS=∑(S·A·R)

        (6)

        式(6)中:S為風(fēng)險(xiǎn)源強(qiáng)度得分,A為暴露系數(shù)得分,R為風(fēng)險(xiǎn)受體敏感性得分。

        ②風(fēng)險(xiǎn)源。風(fēng)險(xiǎn)源強(qiáng)度根據(jù)放射性核素在海洋環(huán)境介質(zhì)中的比活度大小確定,本研究根據(jù)相關(guān)海水放射性環(huán)境質(zhì)量劃分方法研究[41],在其劃分的海洋放射性質(zhì)量等級(jí)基礎(chǔ)上增設(shè)一個(gè)高比活度等級(jí),最后將海洋放射性環(huán)境比活度劃分為5個(gè)等級(jí),并分別賦予0、1、3、5、7分,劃分依據(jù)及賦分情況見表4。

        表4 風(fēng)險(xiǎn)源強(qiáng)等級(jí)劃分依據(jù)及賦分

        ③暴露系數(shù)。風(fēng)險(xiǎn)受體暴露于風(fēng)險(xiǎn)源的時(shí)間長(zhǎng)短直接影響了風(fēng)險(xiǎn)的大小,而暴露時(shí)間跟區(qū)域的水動(dòng)力條件直接關(guān)聯(lián),因此區(qū)域水動(dòng)力條件是暴露系數(shù)的關(guān)鍵因子。本研究采用海區(qū)海水平均半更換期作為水動(dòng)力條件的指示因子。

        ④風(fēng)險(xiǎn)受體。風(fēng)險(xiǎn)受體敏感性得分根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)受體(即不同海洋功能區(qū))的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)與社會(huì)3個(gè)方面對(duì)放射性的敏感性得分與權(quán)重獲得。生態(tài)敏感性常根據(jù)區(qū)域的群落結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、物種多樣性、有無珍稀瀕危物種以及特殊生境等確定,但在實(shí)際評(píng)價(jià)過程中往往難以獲得各海洋功能區(qū)單元生物群落特征參數(shù)及與放射性的直接響應(yīng)或效應(yīng)關(guān)系,而海洋功能區(qū)是根據(jù)海洋自然屬性和社會(huì)屬性,以及自然資源和環(huán)境特定條件劃分的,因此本研究直接根據(jù)各功能區(qū)是否為海洋生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)大致判定其生態(tài)敏感性。其中海洋生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)包括農(nóng)漁業(yè)區(qū)、海洋保護(hù)區(qū);海洋生態(tài)亞敏感區(qū)包括旅游休閑娛樂區(qū)、保留區(qū);海洋生態(tài)非敏感區(qū)包括港口航運(yùn)區(qū)、工業(yè)與城鎮(zhèn)用海區(qū)、礦產(chǎn)與能源區(qū)、特殊利用區(qū)。經(jīng)濟(jì)敏感性以各功能區(qū)的海洋經(jīng)濟(jì)增加值指示。社會(huì)敏感性以區(qū)域涉及的人口密度確定。風(fēng)險(xiǎn)受體的敏感性(R)評(píng)價(jià)計(jì)算公式如下:

        R= ∑(Wc·Dc)

        (7)

        式(7)中:c為生態(tài)、經(jīng)濟(jì)或社會(huì);Dc為各c敏感性指標(biāo)值;Wc為c的權(quán)重,采用層次分析法或者專家打分法等獲得。敏感性包含若干個(gè)指標(biāo),為了消除各指標(biāo)的量綱和數(shù)量級(jí)的差異,需要對(duì)每個(gè)指標(biāo)值進(jìn)行規(guī)范化處理。

        3 總結(jié)與展望

        本研究根據(jù)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的“迭代”思路、放射性生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的研究方法,以及相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型與敏感性評(píng)價(jià)在區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用,結(jié)合我國海洋放射性監(jiān)測(cè)與生態(tài)效應(yīng)評(píng)價(jià)現(xiàn)狀,初步提出了基于“分級(jí)評(píng)價(jià)”的我國海洋放射性風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)框架,包含了風(fēng)險(xiǎn)排查、風(fēng)險(xiǎn)分析、風(fēng)險(xiǎn)決策3個(gè)層級(jí)的評(píng)價(jià)方法,特別是將生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)綜合納入風(fēng)險(xiǎn)決策方法研究,建立了海洋放射性影響區(qū)域相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)模型。本研究提出的綜合評(píng)價(jià)框架為不同時(shí)期、不同工況、不同數(shù)據(jù)情況下的海洋放射性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)提供了全面的技術(shù)支撐。

        目前我國海洋放射性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究處于起步階段,主要開展的是海洋人工放射性核素輻射劑量評(píng)估方法以及海洋環(huán)境影響評(píng)價(jià)研究,還未見放射性風(fēng)險(xiǎn)決策與管理的相關(guān)評(píng)價(jià)研究,所運(yùn)用的限值標(biāo)準(zhǔn)、劑量評(píng)估模型、評(píng)價(jià)參數(shù)、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法大部分借鑒國外的研究成果。而運(yùn)用國際的參數(shù)、方法、標(biāo)準(zhǔn)等在目前可以對(duì)我國的海洋放射性生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行初步評(píng)價(jià),為海洋生態(tài)安全提供基本預(yù)判,但是有學(xué)者指出直接采用國外生物毒性數(shù)據(jù)或基準(zhǔn)值來保護(hù)我國的水生生物,可能會(huì)存在“欠保護(hù)”或“過保護(hù)”的風(fēng)險(xiǎn)[42],直接采用國外的環(huán)境參數(shù)也可能使評(píng)價(jià)偏離場(chǎng)地真實(shí)情況。因此,一旦處于較高的海洋放射性環(huán)境(如事故狀態(tài)),需要開展深入的特定場(chǎng)址評(píng)價(jià)時(shí),就需要我國海洋放射性研究的長(zhǎng)期積累。同時(shí),放射性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)如何與管理決策對(duì)接,實(shí)現(xiàn)全方位的決策支撐,還需進(jìn)一步開展相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)決策與管理研究。

        近50多年,我國開展了多次大規(guī)模的近海海洋放射性調(diào)查,積累了我國近海海域部分放射性核素放射性水平資料[21,43],限于當(dāng)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)和手段,這些調(diào)查工作尚未系統(tǒng)、全面地反映我國近海放射性污染狀況。我國至今已開展的放射生態(tài)研究多集中于放射性核素在非人類物種間的富集、遷移等方面研究[44],對(duì)海洋非人類物種輻射效應(yīng)研究很少。而非人類物種在生長(zhǎng)、世代繁殖以及遺傳等方面的輻射效應(yīng)研究能為海洋生物資源與生態(tài)安全保護(hù)提供基準(zhǔn)和依據(jù)。因此,隨著我國沿海地區(qū)核電事業(yè)發(fā)展加快,應(yīng)全面提升我國海洋放射性監(jiān)測(cè)體系的能力和技術(shù),掌握我國近岸海域輻射環(huán)境基線情況,加強(qiáng)海洋放射生態(tài)學(xué)輻射效應(yīng)基礎(chǔ)研究,構(gòu)建我國海洋放射性監(jiān)測(cè)與輻射生物效應(yīng)數(shù)據(jù)庫。為科學(xué)準(zhǔn)確評(píng)價(jià)我國的海洋放射性風(fēng)險(xiǎn)打下數(shù)據(jù)與理論基礎(chǔ);對(duì)保障海洋生態(tài)安全和加強(qiáng)海洋強(qiáng)國建設(shè)具有一定的科學(xué)和現(xiàn)實(shí)意義。

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