油氣工業產生的NORM的處理與處置

高 超

（中國輻射防護研究院，山西太原 030006）

天然放射性物質，廣泛分布在地球上的地層之中，依據其自身特性，放射性物質會隨著各種各樣的因素而進行遷移和變化。人類在與天然放射性物質相關的生產過程會對該物質進行收集和濃縮，而這種物質會對參與其中的工作人員造成風險。在油氣生產過程中放射性物質會伴隨著天然氣以及原油和水的混合物進行遷移，并通過各種各樣的方式于金屬垢和鹽垢之中，這些放射性物質會遠遠超過相關監管單位發布的危險水平，對接觸或參與維護的工作人員帶來風險。所以要對油氣開發過程中的放射性物質進行處置，特別是要對放射性物質的廢物進行有效的處理，避免放射性物質廢物離開控制范圍，保護群眾的生命安全以及自然環境的安全。

天然放射性物質（naturallyoccurring radioactivematerial，NORM）指自然界中天然放射性核素含量較高的材料。隨著人類生產活動的不斷擴大，國際上通常將NORM問題引申為不僅指天然放射性物質本身，還指由于人類活動引起天然放射性物質含量及其照射增加，以及由此引起的輻射防護問題。增加產生NORM問題的人類活動很多，如磷酸鹽礦等伴生礦的開采、天然油氣的生產開采等。

天然放射性核素鈾（U）、釷（Th）、釙（PO）、鐳（Ra）、氡（Rn）廣泛存在于地殼中。鈾、釷的衰變產物鐳及其化合物能溶于水。這些放射性物質易被有機質吸附，往往在油氣藏的儲集層被聚集，形成與油氣伴生的關系。隨著油氣從地下開采到達地面，因溫度、壓力、酸堿度、飽和度、地層、流動狀態等因素的改變，痕量的NORM也隨之帶出來，在井口裝置主要形成鹽垢、在油氣分離站主要形成淤泥、在油氣處理廠主要形成放射性薄膜和塵埃等廢物。

1 油氣工業中NORM廢物的主要存在形式

油氣工業生產過程中的放射性物質通常分為淤泥和垢兩種類型，垢又由金屬和鹽垢組成，繼續細分后金屬垢又由薄膜和刮屑構成，這些放射性物質的存在態勢也較為豐富，能以濕態、干濕混合態以及干燥狀態而存在。放射性物質通過吸附在任何金屬內外表面，以及各類設備和安全防護裝置上，如手套，衣服，頭盔等，垢和淤的主要信息要素如下：

1）鹽垢。鹽垢類型有碳酸鹽垢和硫酸鹽垢兩種形式存在，Ra元素和其他元素具備類似的化學性質，所以Ra可以和硫酸鹽垢和碳酸鹽垢一樣發生沉淀，隨著產生化學反應，形成RaCO3或者RaCO4等物質，所以通常鹽垢中含有的主要成分是228ra。

2）金屬垢。在金屬掛屑中常常也包含226ra和228ra兩種物質，在對管道進行監測時，也發現了210po和210pb等物質，而金屬薄膜通常位于氣體處理設備的表面上，通過222Rn進行吸附作用后生成，主要稱為是210po和210pb。

3）淤泥。淤泥中同樣含有228ra和226ra，淤泥通常淤積在油氣儲罐的底部以及脫水容器內，在液化天然氣的儲罐中甚至也檢測出了210po和210pb。所以，有機成分的含量從淤泥到垢的變化過程中，逐漸降低，228ra和226ra在其中的存量會影響后續的處理處置水平。

2 油氣工業中NORM廢物的處理

針對NORM廢物進行管理的重要環節是對NORM進行廢物處理，科學的處理過程能夠有效降低對廢物進行二次處理的概率，并能夠有效降低輻射防護的必要性。較為常見的NORM廢物處理方法如下，首先對NORM廢物進行有效的分類，分類方法為依照放射性強度進行分類或者通過處理方法進行分類，以及按照NORM廢物的理化性質進行分類，完成分類后即做好了NORM廢物處理的基礎性步驟；接下來要對NORM廢物進行減容處理，之所以進行這一步主要因為油氣工業中產生的副產品或者廢物含有容易燃燒的物質，可以利用這個特性通過燃燒來實現減容效果，同時完成了NORM廢物的惰化作用。特別是對于產量較高的淤泥進行燃燒處理時，要建立專門的燃燒爐進行焚燒處理，為防止在淤泥燃燒的過程中使得放射性物質的活躍程度得到提升，所以要對燃燒爐進行一定的防輻射措施。在進行焚燒處理過程中，應當建立適當的廢氣回收系統，以及焚燒過程中產生的飛灰和廢渣的處理，同時要對廢氣的放射性水平進行有效的監測，防止焚燒產生的放射性物質產生遷移或者擴散。應當注意在進行廢水處理時可燃樹脂也可以進行焚燒處理，通過減容操作后，應當通過水泥來澆筑焚燒廢物，實現廢物的固化，防止出現遷移。針對垢類等沒有與油污接觸的廢物處理時，可以直接通過水泥進行固化。完成固化后，仍然需要放射性物質檢查，以方便后續的運輸，處理安全環境，在進行具體的減容措施時，可以針對現場的具體情況對某些處理環節進行變更或者刪減。

當前，大多數生產油氣的公司對于NORM廢物的處理都沒有非常有效的處理，NORM廢物大多在產生之后，堆放于具有保護措施的暫存容器或暫存設施中，這使得其始終存在放射性污染的可能。

3 NORM廢物的暫存

暫存是廢物處理后處置前的必然環節，暫存時間受技術條件、經濟條件以及政策等多方面因素影響。以下僅對暫存過程進行分析，暫存過程通常是將NORM廢物堆放在容器中或其他包裝中，并對其進行有效的隔離和封存。貯存廢物的容器或包裝通常不會與NORM廢物產生化學反應，并且該容器的材質需要具備積較強的防水性，以及適應各種環境溫度的變化。容器本身應當保持干燥，承載容器的地面最好是經過了處理，有較強承載能力的地面。最后，要對貯存容器設置有效的保護措施，避免出現泄漏或者流出等情況，對地下水或者土壤造成污染。在貯存時，應當對容器進行有效的密封并在顯著位置懸掛輻射類型標志和物質類型說明，應當在說明中以清晰和簡明扼要的方式表明該容器中存有放射性物質，應當設立專人看管該容器，并進行放射性監測，監測過程應當建立監測日志。

NORM廢物的貯存過程，一般認為只能是一個短暫的過程，應當盡快協調進行下一步處置，但實踐中往往不盡如人意。在長時間在暫存條件下，將放射性物質放置于開放或半開放環境中，可能對周邊環境以及人員造成傷害。

4 油氣工業中NORM廢物的處置

4.1 NORM廢物的處置

在油氣生產過程中產生的NORM廢物通常具備較長的半衰期，其中主要物質226ra的半衰期長達上千年。因此要對NORM廢物的處置過程選擇合理的方案。避免自然環境以及相關人員長期處于放射性物質的威脅中。在進行處置方案的選擇過程中，應當與相關管理部門進行有效的溝通，將NORM廢物的存儲情況提出書面說明，在處置過程中應當嚴格遵守相關部門的法律法規，并廣泛征求聽取居民以及輿論的意見，保持相關信息的真實度以及時效性。處理過程應當依據法律法規的相關規定，依照放射性物質的類型，特性如半衰期等進行處置方案的選擇。我國的放射性物質處置通常劃定了三個等級，即高，中，低三種，在處理方法上依據不同的等級進行掩埋、注入，以及專用設備處置等方式。例如淺埋方法，通常該方法應用在比活度較低的NORM廢物處置過程，具體的處置過程通常采用在NORM廢物上覆土的方法進行，覆土的標準通常為5m厚度，覆土標準為與周邊地面保持持平，不得高于地面，覆土完成后應當對覆土位置進行地面平整。而填埋技術主要應用于水泥固化NORM廢物，并且測定NORM廢物的比活度不得高于50Bq/g。在進行填埋場所的選擇時，應當首先勘察所選場地的地質結構是否足夠穩定，填埋場所的地下是否具有較為明顯的地下水源，要避免與地下水進行接觸，避免放射性物質隨著地下水進行遷移。地下注入法通常通過泥漿壓裂技術將NORM廢物注入井口，然后進行有效的覆蓋封存，這種處置方法對于NORM廢物的比活度沒有明確的要求。

總之，在對NORM廢物進行處置方法的選擇上，應當依據NORM廢物自身的放射性能、NORM廢物類型和處置方法的成本以及合理性等諸多方面進行考量。處置技術的可行性除了放射性影響以及風險，還應當來自于民眾以及社會輿論對于該處置方法的相關意見。要保持處置過程公開透明，并將放射性危害控制在較為安全的水平。

4.2 NORM廢物的排除和豁免

根據ICRP機構提供的放射性物質的照射管理方針，針對238U和232Th的比活度在常態下為40Bq/kg，而ICRP的規定為放射性物質的比活度在1 000~10 000Bq/kg時作為是否要將放射性物質納入監管的參考數值。其他的排出豁免相關說明中的規定為天然放射性物質的豁免比活度為1Bg/g，這個參考值通常用來判斷那種材料能夠進入豁免清單中接觸監管，該值的判斷依據通常為1mSv/a.國際上的防輻射安全標準中通常也采用了和《排除、豁免和解控概念的應用》相同的標準。通過對比國際上較為通行的放射性元素的豁免標準可以得出，我國的相關標準與國際標準沒有較大差距，因此可以應用于油氣生產過程中的NORM廢物豁免標準。

5 結論與建議

在環保工作和可持續發展戰略不斷推進的情況下，應對油氣工業中產生的放射性廢物給予充分重視，通過深入分析研究，加強對放射性廢物的全面了解，充分認識到放射性物質對民眾健康和環境安全的危害，有效掌握該種物質的存在方式，挖掘油氣工業放射性廢物的處理和處置途徑，以便將其危害最小化。根據國外相關資料可知，油氣工業NORM問題不小，應采取可行的安全防護措施控制放射性危害和影響。針對目前我國相關工作還不完善的現狀，應加強研究和技術開發，建立從源頭的油氣開采到尾端廢物處理完善的放射性廢物管理體系，將相關影響降到最低。