I-131治療場所放射性廢氣排放源項調查與評價

嚴 源，金 瀟，邵明剛

(中國原子能科學研究院，北京 102413)

核醫學在我國的發展已有50多年的歷史，其主要工作之一是利用放射性同位素進行甲狀腺功能亢進、皮膚病、甲狀腺癌、骨轉移癌等疾病的診斷、治療[1-3]。I-131作為治療甲狀腺功能亢進、分化型甲狀腺癌以及甲狀腺癌轉移灶的首選放射性治療核素，在臨床核醫學的治療領域占有很大的份額[4-5]。隨著高活度I-131在甲亢、甲癌患者治療中的廣泛應用，該過程中產生的放射性三廢對工作人員和環境可能產生潛在風險，尤其是放射性廢氣排放對環境的影響應予以重點關注。本研究調查某醫院I-131治療場所內高活室、治療病房、排風系統排放口、環境空氣中I-131的活度濃度，旨在理清使用I-131治療時產生放射性廢氣的主要來源，找出其對環境的主要污染途徑。

1 對象和方法

1.1 對象

綜合考慮醫院周圍環境、典型治療設施布局以及所在地區的氣候特征等因素，選取北京郊區某醫院作為調查對象。

1.1.1核醫學科布局 該醫院核醫學科是一座獨立的三層建筑，建筑面積530 m2，一、二層布局示于圖1。一層設有高活室、服藥室、治療室、住院病房、衛生間、被服衰變室。其中高活室內配置通風柜，密封式操作。二層設有住院病房、衛生間、配電室。三層是非輻射工作區，設有劑量監測室、總監控室、值班室、辦公室。

1.1.2核素操作量 該醫院核醫學樓為乙級非密封源工作場所，共設9張床位。使用I-131進行治療的項目主要為：1) 甲癌治療；2) 嗜鉻細胞癌治療，每個患者給藥量為3.7×109～7.4×109Bq。液體放射性核素131I用于甲癌、嗜鉻細胞癌治療，其日最大操作量為4.0×1010Bq，年最大操作量為5×1012Bq。

1.2 放射性三廢處理系統

該醫院核醫學科設有放射性廢氣處理系統、放射性廢液處理系統和放射性固體廢物暫存設施。

1.2.1放射性廢氣處理系統 設置兩套獨立的排風系統。一套負責高活室內通風柜排風，另一套負責治療病房的排風。兩套通風系統均設置獨立的通風管道和過濾器，排風口均位于核醫學科所在建筑樓頂，并高于樓頂上方5 m。排風口直徑300 mm，其中通風柜排風口出口風速約2.2 m/s，病房排風口出口處風速約0.5 m/s。

1.2.2放射性廢液處理系統 核醫學科放射性廢液主要來自患者住院期間的排泄物，病房設有獨立的下水排放系統，由該系統排入衰變池內暫存。

1.2.3放射性固體廢物暫存設施 核醫學科北側空地設有12個放射性固體廢物暫存坑，利用鐵紅外柵欄將其與周邊建筑隔開。暫存坑裝有攝像頭、紅外報警設備，并有保安24 h值班。

1.3 調查項目

主要采集以下場所/排放設施的空氣樣品，測量樣品中I-131活度濃度，包括：1) 高活室內及其排風系統有組織排放；2) 甲癌治療病房內及其排風系統有組織排放；3) 甲癌治療病房窗外空氣；4) 衰變池周圍空氣；5) I-131治療場所周圍50 m范圍環境空氣。

a——一層；b——二層圖1 核醫學科一層布局a——First floor；b——Second floorFig.1 Layout of the nuclear medicine department

1.4 調查周期

該醫院核醫學采用“固定治療日”方式治療。每周的周二、周五為患者入院治療日，每位患者每個治療周期住院日為3 d。因此，本調查選取甲癌患者連續2個治療周期中每天固定時間進行取樣分析，整個調查持續6 d。其中高活室通風柜及其排風系統同時取樣，甲癌治療病房及其排風系統處同時取樣。

1.5 監測方法

采用HI-Q碘和空氣取樣器取樣，取樣流速約100 L/min，采用過濾碘盒及濾紙分別采集氣溶膠中元素碘、有機碘和氣態碘，樣品帶回實驗室采用HpGe γ譜依據相關標準進行分析。

將裝有待測介質的樣品盒(Φ70 mm×70 mm)放入γ探測器的樣品架上，樣品中放射性核素發射出的γ射線與探測器中晶體相互作用，在探測器中產生正比于γ射線能量的電脈沖信號，經放大后產生幅度在1～10 V范圍的電壓脈沖進入多道分析器。多道分析器確定每一個輸入脈沖的幅度，并按幅度大小累加在相應的道中，可得到按能量分布的入射γ射線強度的γ能譜。根據γ能譜中被測某特征γ射線全能峰位置和凈面積以及γ能量刻度、全能峰效率刻度、γ射線分支比、與樣品的重量或體積等有關修正系數，確定樣品中所含放射性核素及其活度。

2 測量結果

2.1 高活室通風柜及其有組織排放的I-131活度濃度

高活室內設有通風柜，用于藥品的貯存和自動分裝。取樣點設在高活室通風柜及其排風系統的排放口，兩個取樣點同時取樣，單個樣品取樣時間30 min，取樣體積約3 m3。甲癌患者給藥期間通風柜排風開啟，給藥結束后通風柜排風關閉。2個治療周期共采集12個樣品，測量結果列于表1。

表1 高活室通風柜及其有組織排放空氣中I-131活度濃度測量結果Table 1 I-131 activity concentration measurement results of the air sampled inside the high-activity room’s fume hood and from its outlet

由表1測量結果可知，高活室通風柜內I-131活度濃度最高，為1.08×103～7.51×105Bq/m3，均值為(2.50×105±0.055) Bq/m3；其次為其排風系統有組織排放，為7.31×102～2.42×104Bq/m3，均值為(1.88×104±0.065) Bq/m3。通風柜內及其排風系統有組織排放的I-131活度濃度變化與通風系統的運行狀態有一定關系。

2.2 甲癌治療病房內及有組織排放空氣中I-131活度濃度

在甲癌患者住院期間，每個治療周期選取2間不同給藥劑量的病房進行取樣。治療病房取樣點設置于病床旁邊，取樣時病房通風系統開啟，單個樣品取樣時間15 min，取樣體積約2 m3，2個治療周期共采集12個樣品。有組織排放取樣點設在病房排風口處，單個樣品取樣時間約35 min，取樣體積約4 m3。2個治療周期共采集6個樣品，測量結果列于表2。

由表2測量結果可知，甲癌治療病房及其排風系統有組織排放的I-131活度濃度比通風柜內低兩個量級。治療病房內I-131活度濃度的高低與給藥量大小有一定關系，給藥量5.55×109Bq的病房內I-131活度濃度為5.15×102～9.01×102Bq/m3，均值為(7.15×102±0.018) Bq/m3。給藥量3.70×109Bq的病房內I-131活度濃度為2.84×102～7.26×102Bq/m3，均值為(4.42×102±0.048) Bq/m3。甲癌治療病房排風系統有組織排放的I-131活度濃度范圍為5.64×102～1.45×103Bq/m3，均值為(8.44×102±0.05) Bq/m3。

2.3 病房窗外空氣中I-131活度濃度

選取與衰變池和高活室距離最遠的病房，在病房窗外設取樣點，單個樣品取樣時間30 min，取樣體積約3 m3。2個治療周期共采集6個樣品，測量結果列于表3。由表3結果可知，甲癌治療病房窗外空氣中I-131活度濃度為3.10×10-1～4.2×10-1Bq/m3，均值為(3.78×10-1±0.027) Bq/m3。

表2 甲癌治療病房及其排風系統排放空氣中I-131活度濃度測量結果Table 2 I-131 activity concentration measurement results of the air sampled inside the thyroid cancer treatment ward and from its outlet

表3 甲癌治療病房窗外空氣中I-131活度濃度測量結果Table 3 I-131 activity concentration measurement results of the air sampled outside the window of the thyroid cancer treatment ward

2.4 衰變池周圍空氣中I-131活度濃度

在3個衰變池蓋板上方分別選取3個取樣點同時取樣。2個治療周期共采集18個樣品，測量結果列于表4。由表4結果可知，衰變池上方空氣中I-131活度濃度范值為8.28×10-2～2.95 Bq/m3，均值分別為(8.89×10-1±0.039)、(1.16±0.013)、(1.19±0.065) Bq/m3。

表4 衰變池周圍空氣中I-131活度濃度測量結果Table 4 I-131 activity concentration measurement results of the ambient air sampled around the decay tanks

2.5 I-31治療場所外空氣中I-131活度濃度

在I-31治療場所周圍50 m范圍內設3個取樣點同時取樣。單個樣品取樣時間2 h，取樣體積約14 m3。2個治療周期共采集18個樣品，測量結果列于表5。由表5結果可知，I-131治療場所周圍50 m范圍內空氣中I-131活度濃度為4.90×10-3～4.33×10-1Bq/m3，均值分別為(7.13×10-2±0.047)、(1.06×10-1±0.028)、(1.38×10-1±0.087) Bq/m3。

表5 I-131治療場所周圍50 m范圍內環境空氣中I-131活度濃度測量結果Table 5 I-131 activity concentration measurement results of the ambient air around the I-131 treatment site

3 討論

調查結果表明，I-131治療場所排放的放射性廢氣主要來自高活室內通風柜、治療病房通風系統的有組織排放、以及衰變池縫隙泄漏和治療病房窗戶泄漏的無組織排放。I-131活度濃度由高至低依次為高活室通風柜內、通風柜排風系統有組織排放、甲癌治療病房有組織排放、甲癌治療病房內、衰變池上方、甲癌治療病房窗外。

通風柜排風系統和治療病房排風系統有組織排放是I-131治療場所放射性廢氣排放的主要來源。通風柜作為放射性藥品貯存、分裝設備，其排風設計需要重點關注。應加強流出物的監測，以判斷排風過濾器是否滿足要求。同時，為提高通風系統的效率，該類房間面積不宜過大，不宜設置窗戶，避免揮發的放射性廢氣通過縫隙泄漏到外環境中。

無組織排放中，衰變池蓋板上方空氣中I-131活度濃度高于病房窗戶泄漏。對于多個獨立槽式排放的衰變池，由于其蓋板不能絕對保證密封，且蓋板通常是直接裸露在地面，衰變池內揮發出來的放射性廢氣直接通過蓋板縫隙泄漏到環境中。因此，衰變池的密封設計、位置設計也應給予關注和考慮。

病房窗外空氣中I-131活度濃度與I-131治療場所周圍50 m范圍內空氣中I-131活度濃度持平。由此可見，除有組織排放外，病房內由患者呼出的氣體、蒸發的體液由門窗泄漏到周圍環境中的份額也值得關注。

考慮到I-131治療場所有組織排放設施一般位于場所建筑頂層，且高于周圍50 m范圍內最高建筑3 m。對于近距離區域(I-131治療場所周圍50 m范圍內)空氣中I-131活度濃度應重點關注衰變池蓋板縫隙泄漏、治療病房門窗泄漏等各類無組織排放源的貢獻。

4 小結

對某醫院I-131治療場所放射性廢氣有組織排放和無組織排放源的調查結果表明，治療場所有組織排放是放射性廢氣排放的主要來源，其I-131活度濃度可達104Bq/m3。無組織排放源中，衰變池蓋板上方空氣中I-131活度濃度可達幾個Bq/m3，甲癌治療病房窗外空氣中I-131活度濃度約為10-1Bq/m3，與I-131治療場所周圍50 m范圍內空氣中I-131活度濃度持平。因此，評價I-131治療場所周圍近距離區域的環境影響時應重點關注衰變池蓋板縫隙泄漏、治療病房窗戶泄漏等無組織排放源的貢獻。