濱海電廠海洋生物輻射影響評估

杜紅燕 平 昊 熊瀟穎 魏其銘 白曉平

（中國核電工程有限公司，北京100840）

0 引言

我國核電廠正處于快速發展階段，同時，國家生態保護要求日益嚴格，2015年以來，國家發布了多項核安全和生態保護相關政策法規，比如，2017年9月1日，全國人大常務委員會發布《中華人民共和國核安全法》；2015年4月25日，中共中央國務院發布《關于加快推進生態文明建設的意見》；2016年12月6日，國務院發布《關于印發“十三五”生態環境保護規劃的通知》（國發〔2016〕65號）；2017年2月7日，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發了《關于劃定并嚴守生態保護紅線的若干意見》等。

HJ808—2016《環境影響評價技術導則 核電廠環境影響報告書的格式和內容》[1]中明確要求“描述非人類生物輻射劑量學分析方法以及評價模式和參數，并估算對非人類物種的輻射劑量……給出流出物排放對非人類物種所致輻射影響的概括性分析和評價”，其中多達六個小節涉及到生態環境調查及評價的相關內容。目前生物輻射影響評價已經成為我國核電廠選址、建造和運行各階段環境影響評價和執照申請中一項重要的、不可缺少的內容[2-5]，并且其重要性在生態保護的大背景下日漸凸顯，越來越受到審評部門和公眾的關注。

1 海洋生態環境調查及代表性生物選取

為全面、系統地反映廠址鄰近海域內主要環境要素和海洋生物各生態類群的現狀，跟蹤施工期間液態流出物和溫排水排放對鄰近海域生態環境的影響，往往需要開展多項專題調查，如海域生態環境現狀調查、施工期間海域環境監測、海洋生物及海域重要代表種的調查、取水生物損失量調查、溫排水和余氯原型觀測及模型校驗以及對海洋物的影響研究等。基于上述調查，分別篩選廠址代表性的輻射影響評價和取排水影響評價的物種，開展后續評價工作。

其中，輻射影響評價代表種的篩選原則一般為：

（1）是相關類群的地帶性物種，即在生態學上有代表性；

（2）公眾認知程度較高、生物體容易獲取、便于長期監測的特點；

（3）在輻射生物學和毒理學效應研究方面具有一定的資料積累，或者對放射性核素具有較強的積累作用；

（4）不屬于國家級保護物種或珍稀瀕危物種，以免物種監測活動對珍稀瀕危或保護物種的野生資源造成破壞。

2 生物輻射影響評估方法

2.1 國際研究進展

2.1.1 國際原子能機構（IAEA）

IAEA從20世紀70年代開始開展了一系列電離輻射對動、植物及其生態系統影響的研究，先后發表了多個報告闡述關于電離輻射對環境影響的保護問題。

BIOMOVS（Biospheric Model Validation Study）項目:生物圈模型論證項目，1985—1991年；

VAMP（Validation of Model Predictions）項目：模型預測法論證項目，1988—1996年；

BIOMASS（Biosphere Modelling and Assessment）項目：生物圈模擬評價項目，1996—2001年；

EMRAS （Environmental Modelling for Radiation Safety）項目：輻射安全的環境模擬：2003—2007年；

EMRASII第二階段項目：（2009—2011年）；

MODARIA I（Modelling and Data for Radiological Impaction Assessment）項目：輻射影響評價的模擬和數據，2012—2015年；

MODARIA II第二階段項目[6]：2016—2019年。

2.1.2 國際放射防護委員會（ICRP）

ICRP已經陸續發表了多個專題出版物關注生物輻射影響問題。2003年發布第91號出版物《非人類物種 （生物群）電離輻射影響評估框架》；IC R P自2005年起，設立了新的第五分委員會，側重研究非人類物種防護問題。2007年發布第103號出版物的新基本建議書中專門一章明確寫上環境的電離輻射防護[7]。2008年發布第108號出版物《環境輻射防護：參考動物和植物的概念與使用》[8]；2009年發布第114號出版物 《環境輻射防護：參考動物和植物的轉移參數》[9]；2014年發布第124號出版物《不同照射情況下的環境保護》[10];2017年發布第136號出版物 《輻射對非人類物種環境照射的劑量率轉換因子》[11]等。

2.1.3 聯合國原子輻射效應科學委員會（UNSCEAR）UNSCEA R近年出版的報告書中放射生態學和輻射生物影響評價相關內容列于表1。

表1 UNSCEA R近年出版報告書中放射生態學和輻射生物影響評價相關內容

2.1.4 歐盟（EU）

FASSET、ERICA和PROTECT項目的研究目標見表2。

表2 FASSET、ERICA和PROTECT項目的研究目標

2.2 生物輻射影響評價模型

現有的生物輻射影響評價模型的名稱、所屬國家或組織、完成時間和主要特征列于表3。

表3 現有的生物輻射影響評價模型

2.3 生物輻射影響評價參數

為了評價各類核設施對環境和生物的影響，IAEA先后出版了一系列的參數手冊。目前生物輻射影響評價中常用的濃集因子參數主要來自于以下幾個現行有效的參數手冊，具體包括：

2.3.1 沉積分配系數和濃集因子

2001年出版的《評價放射性流出物對環境的影響的通用模型》（Safety Reports Series No.19,2001）[12]，2004年出版的《海洋環境中沉積物的分配系數以及生物濃度比》（Technical Reports Series No.422，2004）[13]。

ICRP114號報告《參考動植物環境保護的轉移參數》，根據非人類物種評價方法，選擇代表性的生物作為參考生物，給出了每種參考生物在不同環境介質中的濃集因子。

2.3.2 居留因子

海洋生態系統13類參考生物的居留因子見表4。

表4 海洋生態系統13類參考生物的居留因子

2.3.3 劑量率轉換因子（DCC）

根據環境條件、照射途徑和參考生物的特征參數，通過蒙特卡羅的方法或經驗公式進行計算。

2017年ICRP136號出版物 《輻射對非人類物種環境照射的劑量率轉換因子》附錄C中提供了劑量率轉換因子的計算工具BiotaDC，通過輸入生態系統類型、照射類型、生物體質量和形狀、核素種類以及放射性子體效應等來進行劑量率轉換因子的計算。

2.3.4 輻射權重因子

在DOE分級方法對應的程序中默認的RBE值是α輻射為20，β輻射和γ輻射均為1。而在ERICA方法對應的程序中默認值是α輻射為10，低能β（≤10keV）輻射為3，β輻射（>10keV）和γ輻射均為1。

2.4 生物輻射影響評價的劑量率篩選值

國際組織和不同國家的劑量率篩選值比較見表5。

表5 國際組織和不同國家的劑量率篩選值比較

3 海洋生物輻射影響評估實例

以我國某壓水堆核電廠址為例，采用ERICA模型估算該電廠正常運行工況下，由液態放射性流出物排放所致廠址附近海洋生物的輻射劑量率水平。

根據廠址所處的地理位置和附近海洋生態環境調查結果，選取鳥類、淺水魚、深海魚、雙殼軟體動物、甲殼類動物、大型藻類、哺乳動物、浮游植物、浮游動物、多毛綱動物蠕蟲、爬行動物、珊瑚蟲、導管植物共13種海洋生物進行了計算。

該電廠2臺壓水堆核電機組正常運行時，廠址半徑80 km范圍內液態放射性流出物對海洋生物的風險商和海洋生物所受的總劑量率分別見圖1和圖2。

圖1 廠址半徑80 km范圍內液態放射性流出物對海洋生物產生的風險商

圖2 廠址半徑80 km范圍內液態放射性流出物對海洋生物產生的總劑量率

由圖1和圖2可以看出，該電廠兩臺機組液態放射性流出物對不同海洋生物的風險商均在10-2數量級以下，其中對多毛綱動物蠕蟲的影響率最大，為3.32×10-3，遠小于1。廠址附近海域13類海洋生物受到的總劑量率都在0.1μGy·h-1以下，其中多毛綱動物蠕蟲受到的總劑量率最大，為3.32×10-2μGy·h-1。 上述各類海洋生物所受的總劑量率均小于ERICA推薦的篩選值（10μGy·h-1）。

由圖3和圖4可以看出，該電廠兩臺機組液態放射性流出物對不同生物造成的內照射劑量率都在10-1μGy·h-1以下，其中59Fe對哺乳動物的內照射劑量率最大，為1.18×10-2μGy·h-1。該電廠兩臺機組液態放射性流出物對不同生物造成的外照射劑量率都在10-1μGy·h-1以下，其中60Co對多毛綱動物蠕蟲造成的外照射劑量率最大，為2.28×10-2μGy·h-1。

圖3 廠址半徑80 km范圍內液態放射性流出物對海洋生物產生的內照射劑量率

圖4 廠址半徑80 km范圍內液態放射性流出物對海洋生物產生的外照射劑量率

由圖5和圖6可以看出，該電廠2臺壓水堆核電機組正常運行時，廠址附近13類生物受到的總劑量率都在10-1μGy·h-1以下，其中多毛綱動物蠕蟲受到的總劑量率最大，為3.32×10-2μGy·h-1，占所有生物所受總劑量率的23%。對多毛綱動物蠕蟲貢獻最大的核素為60Co，該核素對多毛綱動物蠕蟲造成的總劑量率為2.28×10-2μGy·h-1， 占所有核素所致總劑量率的63%。上述各類海洋生物所受的總劑量率均小于ERICA推薦的篩選值（10μGy·h-1）。

圖5 各類生物所受劑量率在總劑量率中的占比

圖6 各類核素所致劑量率在總劑量率中的占比

4 結論

根據廠址附近海域生態調查結果選取代表性參考生物，根據擬開展評價的電廠液態排放源項涉及的核素和評價的參考生物，選取合適的評價模型和參數，開展生物輻射影響評價，可對電廠正常運行期間的生物輻射影響進行計算和評估，以判斷電廠正常運行期間對周圍海洋生物的輻射影響。

通過采用ERICA模型對我國某濱海核電廠兩臺百萬千瓦機組正常運行工況下由液態放射性流出物排放所致廠址附近海洋生物的影響率、內外照射劑量率和總劑量率水平進行評估。結果表明，該電廠兩臺機組正常運行時，液態放射性流出物對廠址附近海洋生物所致影響率低于1，輻射劑量率均在10μGy·h-1以下。總體而言，廠址附近海洋生物所受輻射劑量率滿足要求。