鄧 楠 王亞軍 張雪萍 張良萌 郇 陽

地?zé)崴B(yǎng)殖應(yīng)用中氡危害防護及檢測分析

鄧 楠1王亞軍1張雪萍1張良萌2郇 陽2

（1.陜西省核與輻射安全監(jiān)督站，陜西 西安 710006；2.陜西秦洲核與輻射安全技術(shù)有限公司，陜西 西安 710054）

地?zé)豳Y源的合理利用及開發(fā)可以有效減少燃煤等污染，中低溫地?zé)豳Y源可用于農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖方面，合理利用中低溫地?zé)豳Y源可幫助魚蝦越冬、加快生長速度、縮短養(yǎng)殖周期。但地?zé)崴泻须保?22Rn）及其子體，使用地?zé)崴B(yǎng)殖時室內(nèi)222Rn濃度提高，工作人員在高濃度222Rn環(huán)境中輻射危害大大提高；水生生物及魚類可以富集水中天然放射性物質(zhì)，魚類在高濃度222Rn中會富集226Ra，人們食用時會增加輻射劑量。文章基于文獻(xiàn)調(diào)研和陜西省地?zé)崴?22Rn濃度測量及地?zé)狃B(yǎng)殖魚體中226Ra含量，研究地?zé)崴械妮椛鋯栴}，計算相關(guān)工作人員年均輻射劑量，給予地?zé)崴B(yǎng)殖中輻射防護建議。

地?zé)崴B(yǎng)殖；氡；輻射防護

引言

地?zé)豳Y源是可以被人類開發(fā)及利用的地球內(nèi)部熱能資源，對地?zé)豳Y源的合理開發(fā)及利用可以有效減少燃煤等能源污染。地?zé)豳Y源是一種儲量非常豐富的資源，我國地?zé)豳Y源較為豐富，中低溫地?zé)豳Y源主要用于采暖洗浴、造紙印染、食品加工、農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖及醫(yī)療保健等方面[1]。利用中低溫地?zé)豳Y源養(yǎng)殖對于引進熱帶魚、幫助魚蝦越冬，調(diào)節(jié)養(yǎng)殖水溫提早獲得苗種、加快生長速度及縮短周期等方面有很大益處。但地?zé)崴趹?yīng)用過程中可能對環(huán)境造成一定影響，地?zé)崴泻须保?22Rn）及其子體，222Rn是鐳（226Ra）在鈾（238U）α衰變中產(chǎn)生的，它存在于地殼各種類型的巖石中，在土壤和水中也隨處可見[2]。國際癌癥研究機構(gòu)（IARC）將222Rn歸類于I類致癌因素，世界衛(wèi)生組織（WHO）也將其列為19種致癌物質(zhì)之一。222Rn及其子體從呼吸道進入人體后，主要沉積在肺、鼻咽、及氣管—支氣管粘膜上，使得這些區(qū)域會接受到高能的α粒子照射。同時222Rn及其子體可通過呼吸道黏膜進入血液和全身，導(dǎo)致血液和其他臟器受到222Rn子體的照射[3]。

1 國內(nèi)外地?zé)崴B(yǎng)殖概況

1.1 國外概況

地?zé)崴a(chǎn)養(yǎng)殖是指在受控環(huán)境中養(yǎng)殖淡水或海洋生物，以提高生產(chǎn)率。在地?zé)崴叙B(yǎng)殖的主要魚類有鯰魚、羅非魚、鱸魚、鱒魚、鱘魚、巨型淡水蝦和熱帶魚。在水產(chǎn)養(yǎng)殖中，控制合適地?zé)狃B(yǎng)殖溫度可以提高50%～100%的生長率，從而增加年收獲數(shù)量。

美國地?zé)豳Y源在農(nóng)業(yè)方面利用率最高，有58個水產(chǎn)養(yǎng)殖基地，利用地?zé)崮莛B(yǎng)殖了近20種兩棲動物、魚類和蝦[4]；西伯利亞漁業(yè)研究所在貝什馬生產(chǎn)實驗場用地?zé)崴嘤庺~，延長生長期，將幼魚存活率提高到46%～73%；Samherji是冰島最大的漁業(yè)和海鮮公司，他們利用地?zé)崴趸⑸a(chǎn)、養(yǎng)殖魚類，是世界上最大的陸生鮭魚養(yǎng)殖場之一[5]；日本的地?zé)釡厥艺嫉丶s20英畝（8.0公頃），種植著各種蔬菜和鮮花；在匈牙利，建立的捷哈格溫?zé)崴B(yǎng)魚場，可供應(yīng)全國池塘業(yè)和天然水域所需苗種的35%～40%，匈牙利中央索爾沃什漁業(yè)研究所，利用42.5 ℃的地?zé)崴?，建造了循環(huán)式溫流水孵化系統(tǒng)，年均可生產(chǎn)1億～1.2億尾4日齡的養(yǎng)殖魚苗[6]。

1.2 國內(nèi)概況

我國自20世紀(jì)70年代以來，全國利用地?zé)崴B(yǎng)殖溫帶魚蝦、水稻育缺、蔬菜生產(chǎn)、花卉苗木培育等。1983年建成鋼架塑料大棚越冬溫室20畝，親魚池8畝，當(dāng)年越冬成活率達(dá)80 %以上；湖南汝城利用地?zé)崴畬B(yǎng)殖水溫保持在25 ℃～30 ℃，用于養(yǎng)殖甲魚、羅非魚、牛蛙、福壽螺[7]；2014年山東省黃河三角洲氣度利用黃河水配兌地?zé)嵘罹O(shè)施研究養(yǎng)殖凡納濱對蝦，于2015年達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平[8]；北京、河北等地用地?zé)崴喔绒r(nóng)田，調(diào)節(jié)水溫，用30 ℃～40 ℃的地?zé)崴N植水稻，以解決春寒時的早稻爛秧問題，利用地?zé)峤ㄔ鞙厥?，育秧、種菜和養(yǎng)花，利用地?zé)峤o沼氣池加溫，提高沼氣產(chǎn)量；北京、天津、西藏和云南等地都建有面積大小不等的地?zé)釡厥?，用于種植蔬果；各地還利用地?zé)岽罅Πl(fā)展養(yǎng)殖業(yè)，如培養(yǎng)菌種、養(yǎng)殖非洲鯽魚、鰻魚、羅非魚、羅氏沼蝦等[9]。

2 地?zé)崴B(yǎng)殖中的氡監(jiān)測及輻射分析

2.1 222Rn及226Ra濃度監(jiān)測

2.1.1 監(jiān)測范圍

通過陜西省各地市漁業(yè)管理部門（農(nóng)業(yè)農(nóng)村局漁業(yè)漁政處）及技術(shù)支持部門（水產(chǎn)站），獲取陜西省境內(nèi)地?zé)崴B(yǎng)殖場的輻射監(jiān)測數(shù)據(jù)。主要針對以下方面進行監(jiān)測：

（1）對養(yǎng)殖地魚塘周邊、辦公場所、養(yǎng)殖場區(qū)工作人員布設(shè)劑量片，時長1個月，進行環(huán)境累積氡劑量監(jiān)測和個人累積氡劑量監(jiān)測。

（2）對養(yǎng)殖地水樣和養(yǎng)殖地周圍空氣222Rn濃度進行現(xiàn)場監(jiān)測。

（3）養(yǎng)殖地水樣、生物樣品中226Ra監(jiān)測，其中生物樣對可食用部分和不可食用部分分別進行監(jiān)測。

2.1.2 輻射劑量計算方法

我國輻射防護標(biāo)準(zhǔn)GB 18871—2002“電離輻射防護與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)”對于放射性工作人員的劑量當(dāng)量限值的規(guī)定為：在射線防護計算中，一般按全身均勻外照射取劑量當(dāng)量限值為50 mSv/年。吸入222Rn及其子體對相關(guān)人員產(chǎn)生的年均有效劑量估算公式如式（1）[10]。

ERn：年均有效劑量，單位為毫希沃特（mSv）；

CRn：平均氡濃度，單位為貝可每立方米（Bq·m-3）；

DCFRn：222Rn的劑量轉(zhuǎn)換因子，等于1.7×10-5mSv （Bq·h·m-3）-1[11]；

DCFRnD：氡子體劑量轉(zhuǎn)換因子，等于9×10-6[11]；

F：222Rn與子體的平衡因子，世界室內(nèi)典型值為0.4，我國室內(nèi)典型值為0.5[10]；

t：工作時長，根據(jù)《中華人民共和國勞動法》第三十六條國家實行勞動者每日工作時間不超過八小時、平均每周工作時間不超過四十四小時的工時制度。國家實行勞動者從全年日歷時間365天中扣除52個星期的公休日104天，扣除法定節(jié)假日11天，全年應(yīng)工作250天，每月平均工作20.83天，每天工作8小時，全年工作時長為2000小時。

2.1.3 監(jiān)測結(jié)果

對養(yǎng)殖魚塘周邊、辦公場所、養(yǎng)殖場區(qū)工作人員布設(shè)劑量片，時長1個月，進行環(huán)境累積222Rn劑量監(jiān)測和個人累積氡劑量監(jiān)測，并對工作人員年均輻射劑量利用公式（1）進行估算，結(jié)果見表1。

表1 工作人員年輻射劑量

對養(yǎng)殖地水樣和養(yǎng)殖地周圍空氣中222Rn濃度現(xiàn)場監(jiān)測，結(jié)果見表2。

表2 養(yǎng)殖區(qū)域222Rn濃度

對養(yǎng)殖地水樣、生物樣品中226Ra監(jiān)測，其中生物樣對可食用部分和不可食用部分分別進行監(jiān)測，結(jié)果見表3。

表3 生物體內(nèi)226Ra劑量

2.2 222Rn及226Ra濃度限值

2.2.1222Rn濃度限值

室外222Rn平均水平從5 Bq·m-3到15 Bq·m-3不等，室內(nèi)和通風(fēng)少的區(qū)域濃度較高，在礦山、洞穴和水處理設(shè)施等地方的222Rn濃度最高。住宅、學(xué)校、辦公室等建筑物中，222Rn濃度范圍跨度較大（10 Bq·m-3至大于1000 Bq·m-3）。當(dāng)平均222Rn 濃度每增加100 Bq·m-3，肺癌的風(fēng)險增加約16 %。世界相關(guān)組織機構(gòu)對室內(nèi)222Rn濃度參考標(biāo)準(zhǔn)見表4。

表4 222Rn濃度參考標(biāo)準(zhǔn)

在ICRP第126號出版物中，委員會建議222Rn照射的控制要基于適當(dāng)?shù)膮⒖妓椒雷o最優(yōu)化原則，建議水平對于年劑量限值可在1 mSv～20 mSv范圍內(nèi)，約10 mSv左右的年劑量應(yīng)作為制定氡照射參考水平的基準(zhǔn)[14]。

2.2.2226Ra濃度限值

地?zé)崴B(yǎng)殖魚類時，水生生物及魚類可以富集水中天然放射性物質(zhì)，魚類在高濃度222Rn中會富集226Ra，人們食用后將受到一定量的輻射。因此，地?zé)狃B(yǎng)殖中要保證魚類體內(nèi)226Ra含量符合國家對食品中放射性物質(zhì)限值規(guī)定。對于食品中放射性物質(zhì)我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)是1994年頒布的GB 14882—94《食品中放射性物質(zhì)限制濃度標(biāo)準(zhǔn)》，在該標(biāo)準(zhǔn)中主要規(guī)定了食品中12種放射性物質(zhì)的限制濃度，其中明確規(guī)定了魚肉蝦類中226Ra含量不得高于38 Bq·kg-1[15]。

2.3 結(jié)果分析

222Rn與子體平衡因子為0.5，年占用量為2000 h，由于222Rn的活度濃度值為300 Bq·m-3，對應(yīng)年輻射劑量限值為2.802 mSv。根據(jù)計算，寶雞溫水溝魚塘邊相關(guān)工作人員年均222Rn輻射劑量最大，輻射量為2.58 mSv，小于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最大222Rn濃度環(huán)境中輻射劑量，以及放射性工作人員輻射劑量當(dāng)量限值的規(guī)定。

針對水中222Rn濃度進行測量，發(fā)現(xiàn)部分地區(qū)地?zé)崴?22Rn濃度較高。由于水中222Rn會向空氣中進行了一定量的轉(zhuǎn)移，因而在靠近養(yǎng)殖區(qū)范圍222Rn濃度相對較高。為防止地?zé)狃B(yǎng)殖的魚類在高濃度的222Rn環(huán)境中富集226Ra，對魚類可食用及不可食用部分226Ra含量進行測量，測量結(jié)果表明魚體中226Ra含量最高值為3.27 Bq·kg-1，低于國家標(biāo)準(zhǔn)限值。

2.4 222Rn的防護原則及措施

關(guān)于222Rn的防護原則，主要參考?xì)W盟輻射防護193號文件，它涉及工作場所中222Rn濃度規(guī)定；同時依據(jù)ICRP126號出版物對222Rn輻射所致的肺癌提出的幾點觀點。222Rn的照射危害占公眾接受天然輻射中最大份額，在利用地?zé)釡厝畷r需對222Rn進行防護，以下是針對地?zé)崴脮r對222Rn的防護建議[1]。

（1）地?zé)狃B(yǎng)殖過程中，首先針對長期工作在魚池附近的工作人員輻射劑量進行檢測，防止在工作中吸入的222Rn累計暴露量過高。若養(yǎng)殖區(qū)為封閉區(qū)域，應(yīng)加強通風(fēng)，封閉區(qū)域定期監(jiān)測222Rn含量，防止工作區(qū)域222Rn濃度過高。辦公區(qū)域也應(yīng)注意通風(fēng)，并定期監(jiān)測222Rn濃度。

（2）水生生物及魚類可以富集水中天然放射性物質(zhì)，在高濃度222Rn中富集鐳。因而在地?zé)狃B(yǎng)殖中應(yīng)重點防護魚類中相關(guān)放射性核素，如：U、226Ra、210Po、210Pb，避免魚體含有過量放射性核素，導(dǎo)致人體食用后受到輻射。

采取最優(yōu)化防護原則，針對非高氡作業(yè)場所工作人員采用統(tǒng)一防護原則，制定職業(yè)人員限制，對于氡濃度低于37 Bq·L-1的地?zé)崴疅o需進行過多限制。

3 結(jié)束語

通過對陜西省地?zé)崴B(yǎng)殖場環(huán)境累積劑量、工作人員個人劑量、空氣222Rn濃度以及生物體內(nèi)226Ra比活度調(diào)查與分析，得出陜西省各地?zé)崴B(yǎng)殖場環(huán)境222Rn濃度、工作人員個人年累積劑量、生物體內(nèi)226Ra比活度測量結(jié)果均低于國家限值。本次調(diào)查結(jié)果彌補了地?zé)崴B(yǎng)殖輻射環(huán)境現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，為后續(xù)地?zé)崴B(yǎng)殖輻射影響和輻射防護工作建立基礎(chǔ)。

[1] 王燮華，姜會俠. 地?zé)帷厝弥须钡姆雷o[J]. 輻射防護，1989(1): 72-75.

[2] EVANS R D. Engineers' guide to the elementary behavior of radon daughters[J]. Health Physics, 1969, 17(2): 229-252.

[3] 李龍才. Rn的輻射危害及其監(jiān)測研究概況[J]. 污染防治技術(shù)，2017(4): 1-4.

[4] MANCL K. U.S. and Chinese aquaculture taps into a carbon-free geothermal energy source[C]. China Environment Forum, 2021.

[5] RAGNARSSON. á Geothermal energy in aquaculture[D]. Tokyo: United Nations University, 2014.

[6] 王賓賢. 試論地?zé)崴谒a(chǎn)養(yǎng)殖上的應(yīng)用[J]. 湖南水產(chǎn)，1986(6): 16-18.

[7] 姚永讓. 地?zé)崮芘c農(nóng)業(yè)利用[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展，1989(4): 1-5.

[8] 張效新，王淑生，韓紅梅，等. 黃河水配兌地?zé)嵘罹B(yǎng)殖凡納濱對蝦防應(yīng)激技術(shù)研究[J]. 科學(xué)養(yǎng)魚，2015，32(3): 4-7.

[9] 王小毅，李漢明. 地?zé)崮艿睦门c發(fā)展前景[J]. 能源研究與利用，2013(3): 44-48.

[10] GB/T 16146—2015. 室內(nèi)氡及其子體控制要求[S]. 北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2015.

[11] HOCKINGS C. Unscear 2000-sources and effects of ionising radiation-volume 1: Sources[J]. Non-Destructive Testing Australia, 2001, 38(2): 35-37.

[12] IAEA. Radiation protection and safety of radiation sources: International basic safety standards[Z]. Vienna: IAEA, 2014.

[13] IAEA. Safety standards series No. GSR part 3[Z]. Vienna: International Atomic Energy Agency 2014.

[14] LECOMTE J F, SOLOMON S, TAKALA J, et al. ICRP publication 126: Radiological protection against radon exposure[J]. Annals of the ICRP, 2014, 43(3): 5-73.

[15] GB-14882-94. 食品中放射性物質(zhì)限制濃度標(biāo)準(zhǔn)[S]. 北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1994.

Radon Hazard Protection and Detection Analysis in Geothermal Aquaculture Application

The rational utilization and development of geothermal resources can effectively reduce the pollution caused by coal combustion. Medium and low temperature geothermal resources can be used for agriculture breeding. Rational utilization of medium and low temperature geothermal resources can help fish and shrimp survive the winter, accelerate their growth rate, and effectively shorten the breeding cycle. However, geothermal water contains radon (222Rn) and radon progeny. When geothermal water is used for breeding, the indoor concentration of222Rn would increase, which greatly increase the harm of radiation to workers in the environment with high concentration of222Rn. Aquatic organisms and fish can enrich natural radioactive substances in water. Fish may enrich radium in high concentration222Rn, which increase the the radiation dose when eating. Based on the literature survey and the measurement data of222Rn concentration in geothermal water and226Ra in fish samples in Shaanxi province, this paper studies the radiation problem in geothermal water, and estimates the average annual radiation dose of relevant staff, and puts forward suggestions on the radiation protection in geothermal water aquaculture.

geothermal aquaculture; radon; radiation protection

TL7

A

1008-1151(2022)11-0046-03

2022-08-25

鄧楠（1991－），女，陜西省核與輻射安全監(jiān)督站助理工程師，研究方向為輻射防護與監(jiān)測。