NORM照射與廢物管理策略探討

魏方欣，王春麗，張 宇，祝兆文，雷 強，徐春艷

(生態環境部核與輻射安全中心，北京 100082)

在國際輻射防護委員會(ICRP)第103號報告中，天然存在的放射性物質(Naturally Occurring Radioactive Material，NORM)被定義為“除天然放射性核素外，不含有顯著量其他放射性核素的放射性物質”。嚴格地，“天然來源放射性核素”僅僅是指40K和U、Th等3個原生放射性核素衰變鏈中的放射性核素。根據上述定義，NORM包括鈾(釷)礦和其他含天然放射性核素的物質，如稀土礦和磷酸鹽礦等。本文中“NORM”特指含天然放射性核素的非鈾(釷)礦產物質。在上述礦產資源的開發利用過程中，天然放射性核素在產品、殘留物、廢物和工作場所中富集，造成周邊環境的天然放射性水平升高和放射性污染，對人員健康和環境安全帶來潛在危害。由于這種天然放射性水平升高對環境的影響具有潛在性和長期性(鈾、釷等天然放射性核素壽命極長)，容易被管理者、工作人員和公眾等忽視而形成管理盲區，特別是廢物的管理問題。

NORM廢物的主要特點是：(1)產生量巨大，采礦企業廢物年均產生量約百萬噸；(2)主要含半衰期長達萬年以上的天然放射性核素；(3)涉及行業和利益主體眾多，且各利益主體對輻射危害的認識水平不一；(4)廢物活度濃度范圍廣，從0.1 Bq/g到1 000 Bq/g；(5)化學危害與放射性危害并存。由于NORM廢物數量巨大且放射性危害持續時間極長，如何妥善、安全處置此類廢物成為行業、政府和監管機構等共同面臨的難題，日益受到社會和公眾關注。本文從輻射防護理念的新變化出發，分析NORM廢物輻射照射情形的相關特點，結合我國NORM廢物管理中存在的問題及其制度成因，研究提出制定豁免與解控標準、建立基于環境風險評價的分級管理體系、設立基金式資金籌措機制和開發廢物處置示范工程等建議，為加快推進NORM廢物處置提供制度和技術支持。

1 NORM輻射照射

1.1 ICRP的建議

ICRP 2007年建議書提出基于照射情形的輻射防護體系，指出“現存照射是指那些不得不采取控制決策時就已經存在的照射情況。有許多類型的現存照射情形可能會產生足夠高的照射，對此理應采取放射防護行動，或至少理應考慮這些行動。住宅和工作場所中的氡、以及天然存在的放射性物質(NORM)是眾所周知的例子”。根據以上描述，對于過去開展的從未接受過監管控制或雖接受過監管控制但未遵守相關標準要求的NORM活動，應屬于現存照射，但對于已納入輻射監督管理(如列入礦產資源開發利用輻射環境監督管理名錄)的NORM活動，則應屬于計劃照射范疇。

對于現存照射，ICRP提出采用參考水平進行約束。參考水平表示這樣的劑量或危險水平，計劃允許發生的照射在該水平以上時就判斷為不合適，應當設計并優化防護行動。“為現存照射情形制定參考水平所考慮的主要因素是，控制這種情況的可行性以及類似情況過去的管理經驗。在大多數的現存照射情形下，把照射降低到正常水平或接近正常水平是受照人員和主管部門的共同意愿。這適用于人類活動產生的物質引起的照射情況，即NORM殘留物和事故污染。”

圖1 ICRP輻射防護體系的變化Fig.1 Evolvement of radiation protection framework in ICRP

在ICRP 1990年建議書中，NORM相關管理屬于干預體系。1990年建議書認為，當<10 mSv/a時，對其實施干預不可能是正當的；當>10 mSv/a時，可能是正當的；如果接近100 mSv/a，則干預幾乎總是正當的。2007年建議書基于現存照射情形的要求，采用參考水平的概念，建議NORM相關活動的照射參考水平為：“視情況，在1～20 mSv/a之間”。

1.2 IAEA的要求

IAEA新的基本安全標準(《國際輻射防護和輻射源安全基本安全標準》GSR-3)將NORM活動納入現存照射情形。根據GSR-3的規定，現存照射情形是指在需要就實施控制的必要性作出決定時業已存在的照射情況。現存照射情形包括天然本底輻射照射情況，還包括未受監管控制的以往實踐產生的或應急照射情況發生后余留的殘留放射性物質所導致的照射情況。關于現存照射情形的要求適用于：(1)殘留放射性物質所致區域污染引起的照射：(2)過去開展的從未接受過監管控制或雖接受過監管控制但未遵守本標準要求的活動。

對于屬于現存照射情形的相關活動，IAEA要求政府必須確保對已認定的現存照射情形進行評價，以便從輻射防護的角度確定哪些職業照射和公眾照射應予以關注。政府和監管機構或其他有關主管部門必須確保補救行動和防護行動是正當的，并確保防護和安全達到最優化。政府必須確保對以下人員或組織作出規定：(1)負責確定殘留放射性物質區域的人員或組織；(2)負責制定和實施治理計劃和治理后控制措施的人員或組織；(3)負責落實放射性廢物管理戰略的人員或組織。

關于是否將NORM相關活動納入輻射監管控制，一般地，需要考慮兩個條件：一是在正常和事故情況下，放射源產生的個人劑量和集體劑量均很小；二是在合理可行的情況下，沒有任何控制措施能夠顯著降低個人劑量和集體劑量。對于涉及NORM照射的豁免，豁免通常基于后者。

2 我國NORM及其廢物管理狀況

2.1 NORM廢物產生及輻射水平

我國NORM行業涉及的范圍很廣，主要包括采煤和燃煤電廠、金屬開采和熔煉、稀土提取工業、磷酸鹽工業、鋯和氧化鋯工業、建筑材料生產及加工、石油和天然氣工業、水處理(溫泉)工業、釷萃取和應用工業、鈮提取工業、二氧化鈦工業等。

我國自20世紀70年代開始關注NORM活動中的輻射環境管理問題，主要涉及NORM尾礦與廢渣的管理，相關工作主要包括環境放射性水平的調查和法規標準的制定等。1983—1990年原國家環境保護總局組織開展了全國天然放射性水平調查，并分別于1991年和1999年對部分省市的石煤與稀土礦等NORM活動項目的輻射環境影響進行了深入調查，發現石煤和稀土等NORM的開發利用已對周圍的輻射環境帶來一定影響[5]。部分有色金屬地下礦山的職業照射典型值高達16 mSv/a，其中超過職業照射劑量限值20 mSv/a的百分比很大[6]。江蘇、重慶、廣東等省市對本地NORM活動的輻射環境影響開展調查，結果表明稀土、煤炭等礦的開發利用對當地環境造成了一定的放射性污染[7-10]。

2007年國務院組織開展了第一次全國污染源普查，首次在全國范圍內對11個可能引起天然輻射水平升高的工業行業開展了輻射污染調查。國家環境保護總局組織對1 433 家NORM普查對象進行了詳細調查分析，得到了全國性的基礎數據。調查發現NORM礦產品和原礦中稀土、鈮/鉭、鋯石和釩礦的天然放射性核素平均活度濃度大于1 000 Bq/kg，放射性水平偏高；稀土、鈮/鉭、鋯石、釩礦和錫礦開采和冶煉加工企業產生的NORM固體廢物中的天然放射性核素平均活度濃度大于1 000 Bq/kg，放射性水平偏高[2]。全國各類NORM企業產生的NORM固體廢物量較大的礦產種類是鐵、煤和銅，如圖2所示[2]；這三類礦產生的NORM固體廢物量1.35億t，占總量的78.7%。主要是這三類礦產資源的開采量和冶煉加工原料使用量較多，NORM固體廢物產生量相應較多。稀土、鈮/鉭、鋯石、釩礦和錫礦開采和冶煉加工企業產生的NORM固體廢物合計量703.452萬t，占全國各類NORM企業固體廢物總量的4%，所占比例較小，但放射性水平很高，天然放射性核素平均活度濃度大于1 000 Bq/kg。礦產品和原料中總U、232Th和226Ra含量，列于表1[2]。NORM固體廢物中總U、232Th和226Ra含量，列于表2[2]。

圖2 礦產資源開發各行業NORM固體廢物量[2]Fig.2 Amounts of NORM solid wastes of mineral resource sectors[2]

表1 礦產資源開發行業產品和原料中天然放射性核素含量(單位：Bq/kg)[2]Tab.1 NORM contents in raw materials and products from mineral resource sectors (Bq/kg)[2]

表2 礦產資源開發行業固體廢物中天然放射性核素含量(單位：Bq/kg)[2]Tab.2 NORM contents in solid wastes from mineral resource sectors (Bq/kg)[2]

劉新華等[11]基于現有法規標準，對人為活動引起的天然放射性明顯增加設施輻射監管技術體系開展了研究探討，提出輻射劑量的分級管理體系建議,列于表3。

表3 建議的人為活動引起的天然放射性明顯增加設施輻射劑量的分級管理體系[11]Tab.3 Proposed grading management system of significant radiation dose increase of naturalradioactivity caused by human activities at facilities[11]

2018—2020年，我國開展第二次全國污染源普查[12]，對礦產資源開發利用行業放射性水平的普查結果表明，2017年末，全國伴生放射性固體廢物累積貯存量為20.30億t，其中放射性活度濃度超過10 Bq/g的固體廢物主要為稀土、鈮/鉭、鋯石和氧化鋯、鉛/鋅、鍺/鈦、鐵等礦產，總量為224.95萬t。NORM固體廢物累計貯存量最多的行業為鋼鐵行業，占99%以上，貯存量較多的其他礦種還包括煤、鋁、稀土等。稀土、鈮/鉭、鉛/鋅、鋯石和氧化鋯、鍺/鈦、錫等NORM固體廢物中放射性水平較高。其中，鈮/鉭NORM固體廢物中238U平均活度濃度最大，約為19 Bq/g，其次為磷酸鹽、銅和稀土，約為3～4 Bq/g。稀土NORM固體廢物中232Th平均活度濃度最大，約為50 Bq/g。鈮/鉭NORM固體廢物中226Ra平均活度濃度最大，約為20 Bq/g。

對部分礦產資源開發利用活動所排放廢水廢氣的輻射監測顯示，部分廢水中總α、總β含量超過了《污水綜合排放標準》規定的限值，總α超標達500多倍，總β超標可達9倍。周邊地下水中總α含量超過《生活飲用水衛生標準》規定限值的10倍，說明廢水排放已對地下水源造成放射性污染。礦產資源開發利用地區的γ空氣吸收劑量率平均值也比全國原野天然γ輻射劑量率平均值高3～5倍。

同時，調查結果表明，礦產資源開發利用實踐活動導致公眾接受的額外的外照射年有效劑量高于全國天然輻射所致的0.55 mSv/a的輻射劑量。其中稀土礦開發利用活動對公眾所致的外照射劑量超過全國居民平均接受劑量水平的2倍。部分礦產資源開發利用過程對公眾造成的有效劑量當量列于表4[2]。由表4可見，白云鄂博地區人均年有效劑量當量達2.6 m Sv/a。

表4 礦產資源開發利用過程中對公眾造成的有效劑量Tab.4 Effective dose equivalent caused to the public during the development and utilization of mineral resources

2.2 輻射監管范圍與方法

2013年，原環境保護部發布了《礦產資源開發利用輻射環境監督管理名錄(第一批)》，(以下簡稱名錄)對納入名錄的行業實施輻射監管。2020年，生態環境部基于第二次污染源普查的結果，對《礦產資源開發利用輻射環境監督管理名錄》進行了修訂，調整了納入名錄的行業，列于表5。對于納入《名錄》的NORM工業活動，原礦、中間產品、尾礦、尾渣或者其他殘留物中鈾(釷)系單個核素活度濃度超過1 Bq/g的礦產資源開發利用建設項目，建設單位需組織編制輻射環境影響評價專篇，并納入環境影響報告書(表)同步報批；建設單位在竣工環境保護驗收時，需要組織對配套建設的輻射環境保護設施進行驗收，組織編制輻射環境保護驗收監測報告并納入驗收監測報告。

表5 礦產資源開發利用輻射環境監督管理名錄Tab.5 List of radiation environment supervision and management for thedevelopment and utilization of mineral resources

其他相關法規導則文件還包括 2018年7月生態環境部發布的《伴生放射性礦開發利用企業環境輻射監測及信息公開辦法(試行)》(國環規輻射[2018]1號)和2020年發布的《伴生放射性物料貯存及固體廢物填埋輻射環境保護技術規范(試行)》(HJ 1114—2020)，以及地方政府發布的條例和相關管理文件。

2.3 NORM廢物管理存在的問題

雖然我國對NORM活動及其廢物輻射影響的關注已持續近40年，并開展了放射性水平調查和法規標準建設等工作，但依然存在各種問題，主要包括：

(1)法規標準不健全，缺少具有共識的輻射安全目標。目前涉及NORM廢物管理的法律法規僅有《放射性污染防治法》，且只對廢渣處置方式提出了原則要求，而對廢物產生企業的責任、處理處置要求、輻射環境監測、場地整治與環境修復、廢物處置設施長期監護等方面缺少相關要求。《放射性廢物安全管理條例》管理范圍中雖然沒有明確將此類廢物排除，但內容中基本沒有體現出相應的管理要求。《放射性廢物管理規定》(GB 14500—2002)、《稀土工業污染物排放標準》(GB 26451—2011)、《可免于輻射防護監管的物料中放射性核素活度濃度》(GB 27742—2011)、《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)等標準可參考執行，但有關此類廢物管理的安全要求較少，缺失更詳細的技術規范，如固體廢物處置設施的選址、設計施工、運行、關閉、整治、監測和監護等方面的要求，以及廢物豁免/解控準則、場址解控準則等。

(2)廢物源項不清，分類送貯與處置存在困難。由于NORM廢物涉及行業多、范圍廣、核素成分及水平不固定，雖然我國開展了大量的調查工作，包括第一次污染源普查、第二次污染源普查等專項調查，但目前還不能完全準確、清晰地掌握廢物的分布、數量、種類、核素水平等關鍵指標，這對管理造成困難。由于NORM廢物數量巨大且所含主要核素半衰期極長，處置政策和技術尚處于研究階段。部分省市廢物庫不收貯，而送交放射性固體廢物處置場處置的費用較高，廢物難以及時處置。目前NORM廢物的主要出路是：送回原料地；向河水傾倒或填溝造地；處置在尾礦庫中或堆積、露天堆放等，存在較大安全隱患。

(3)風險評價方法缺失，分級管理體系未建立。天然放射性廢物主要含有天然放射性核素，考慮其固有安全、人員可達性較差，公眾受照途徑和頻率可預測，根據國際要求和實踐，應基于風險對此類廢物處置實施分級管理。分級管理可應用于輻射監管方式、處置路線和安全評價的詳細程度。從監管方式角度，分為豁免、通知、備案和許可。從處置路線角度，分為豁免、無條件解控、普通廢物填埋處置、NORM廢物專用處置設施、放射性廢物處置設施等。從安全評價角度，一般情況下可采用模式化的參數、景象和模型開展評價，評價方法的復雜性應與風險大小相匹配。目前，我國在放射性廢物處置風險評價方面的技術基礎薄弱，缺乏相關實踐與共識，分級管理體系無從建立，難以在確保安全的前提下提高處置的經濟性，對天然放射性廢物及時處置帶來不利影響。

(4)NORM廢物處理處置技術要求缺失和處置技術研發基礎薄弱。如何安全處置產生的放射性廢物是NORM輻射環境管理的制約因素之一[13]。雖然法規要求對NORM活動中產生的放射性廢物進行貯存和處置，但實踐中缺少工程上可行、經濟上合理的安全處置方式導致上述要求的落實存在困難。如何針對特定廢物選擇適宜的處置方式是亟待解決的關鍵問題。在政策上缺少對處置設施安全性能和廢物接收標準的要求，實踐中缺少成熟工程經驗的情況下，NORM企業和潛在的廢物收貯與處置單位都缺乏收貯和處置此類廢物的動力，造成廢物收貯困難。由于對廢物處置設施的選址、設計、施工、運行、關閉、整治、監測、監護等沒有明確的技術標準和規范，營運單位多借鑒鈾礦冶廢物或危險廢物處置要求，其適用性和可操作性有待進一步研究，這既是技術問題，也涉及管理問題。

2.4 成因分析

管理無序和廢物收貯困難等問題存在的部分原因是法規標準的不健全和地方政府、NORM企業和公眾等利益相關者對NORM輻射環境管理認識的不足等，而更多在于管理機制的缺失，主要表現為：監管職責不明確、缺少具體的廢物處置制度和資金保證制度。

(1)責任主體模糊，管理體制機制不完善。管理職責不明確、固體廢物處置方式及運行機制不明確是其他NORM廢物處置在管理體制機制方面的主要問題。NORM企業遍布國民生產體系的方方面面，從行業分工來講，涉及資源、能源、工信、發改等多個政府管理部門；而從輻射安全監管方面來講，主要是環保部門的職責。由于此類廢物的特殊性，各行業管理部門對此類固體廢物的管理職責尚不明確，廢物處理處置在體制上還有一定的欠缺，阻礙了廢物管理工作的推動。對于固體廢物最終處置，由于廢物含天然放射性核素，半衰期長，存在長期監護的問題，因此不宜由企業各自處置，需綜合考慮區域分布，企業或相關部門采取集中處置的方式。但目前由于缺乏相關處置政策、規劃與處置的體制機制，導致該項工作推動緩慢，嚴重制約了相關企業的可持續發展。

(2)監管職責不明確。雖然《放射性污染防治法》對NORM礦產資源開發利用中的放射性污染防治的監督責任作了原則性規定，但相應的支撐性法規導則并未明確監督的范圍和要求，新頒布實施的《放射性廢物安全管理條例》也未將NORM活動中產生的放射性廢物納入適用范圍。作為NORM廢物輻射環境管理的主體，NORM企業對NORM活動導致天然放射性水平升高的認識相對不足，同時，輻射環境影響是一個長期的綜合過程，環境放射性水平的升高短期內并不顯著帶來安全和健康問題，在缺少明確的監管責任和要求的情況下，環境保護的訴求往往讓步于經濟發展的要求，導致NORM企業對輻射環境管理缺乏積極性，出現管理無序等問題。

(3)資金保證制度的缺失是NORM輻射環境管理的另一個制約因素。工作人員的防護，廢渣的處置，周邊環境和公眾的保護都將增加礦產企業的經營成本，沒有資金保證作基礎，企業往往因為管理費用的經濟壓力而放棄管理或流于形式，同時資金保證制度的缺失也造成放射性廢物收貯困難。

3 NORM廢物管理的建議

NORM廢物對環境的輻射影響是一個長期的綜合過程，為避免帶來高昂代價，應及早建立有效的管理體系，堅持系統設計、統籌規劃、因地制宜、集散并舉、資金幫扶、綜合利用等原則推進NORM廢物安全、妥善處置。

(1)推進建立以監管機構為主導的NORM廢物管理體系。NORM行業涉及企業類型和數量多，主管多頭，但從廢物貯存和處置等管理所涉及的核心問題看，主要是防范其中所含的天然放射性核素對環境和人員的安全風險。根據《放射性污染防治法》的規定，生態環境主管部門是與此相關的唯一行政管理部門。因此，應由生態環境主管部門(輻射監管機構)主導NORM廢物管理，這是統籌管理的需要，也是確保輻射環境長期安全的內在要求。《江蘇省輻射污染防治條例》更進一步規定，省環境保護行政主管部門負責低放射性廢渣處置場的建設，低放射性廢渣處置場建設、運行和維護費用由省級財政預算安排。為此，應強化輻射安全監管機構在NORM廢物管理中的作用，建立由輻射環境監管部門、NORM(包括鈾(釷)礦和非鈾(釷)礦)行業主管部門、國家財政部門等多部門參與的協調機構，如NORM廢物管理辦公室，統籌協調推進全國NORM廢物的管理。通過制定技術導則和監管措施、組織研究和實施管理技術和方法引導企業減少放射性核素的富集和天然放射性水平升高帶來的潛在危害，促進NORM廢物的妥善處置和綜合利用。

NORM廢物數量極大且放射性活度水平通常為解控水平的1到2個數量級，這兩個特點與極低放廢物類似，相比而言，危險廢物數量有限、普通工業固體廢物不需考慮放射毒性或化學毒性、低放廢物活度水平較高，因此，可參照極低放廢物的管理模式對NORM廢物實施管理。

(2)建立NORM廢物國家清單，實現廢物管理信息化、透明化和可追溯。國家NORM廢物清單包括鈾礦冶廢物和非鈾(釷)礦冶廢物，以及其他不作為廢物但沒有具體用途的物質。廢物清單中的每一種廢物代表一個來源的廢物，其具有特定的特性，包括形態、活度水平、物理化學性質等。殘留物清單應區分行業、工藝環節、產生地(場址)、形態、處理方式，并以處置方式作為大的分類，并按照來源進行管理。在廢物清單基礎上，建立廢物信息系統，實現信息化和過程管理。

(3)加快研究天然放射性廢物處置風險評價方法與技術，建立廢物分級管理體系。基于風險對NORM進行分級管理，相關風險指標包括放射毒性、可達性和暴露概率等，在評價中除了考慮放射毒性還可能需要考慮化學毒性。根據風險評價的結果，優先考慮對風險水平高的廢渣等NORM廢物的管理，并施以與風險相適應的監管制度。參考其他行業尾礦庫的安全要求，如《尾礦庫環境風險評估技術方法》等，研究建立天然放射性廢物庫的風險評估方法與技術體系。針對天然放射性廢物處置，確定風險目標值，研究確定概率導出或設定方法。為選擇優化的管理技術路線，開展代價利益分析，確保額外實施的管理或監管在收益上是合理的，包括環境、社會和倫理等方面的收益。在開展代價利益分析時，應考慮礦產資源的原料、現有的工業管理體系和措施，如工業衛生對粉塵控制的要求等，以及新增的管理方案，增加管理后帶來的結果改變，包括照射的改變，成本的變化等。

(4)開發NORM放射性廢物處置示范工程，如鄂爾多斯鈾煤協調開發示范工程、尾礦(渣)地下礦井處置示范工程。以輻射安全監管機構為組織實施主體，選取特定的鈾尾礦庫，針對現有積存的放射性廢物研究開發廢物處置策略、選址技術與處置工程設施，為地方監管機構和礦產資源開發利用企業實施廢物處置提供示范和技術指導，推進相關安全標準的制定。處置策略和工程設施的開發通常考慮放射性廢物的活度水平：對于放射性水平較低的廢物宜就近處置，如回填采空區等；放射性水平較高的廢物宜按就近原則送交填埋場和低中放固體廢物處置場。

NORM活動導致的照射正受到國際上越來越多的關注，其放射性對環境的影響高于核設施已經形成廣泛共識，而稀土礦、磷酸鹽礦等NORM的開采和利用是其中的重要貢獻[14-16]。目前，國家輻射安全監管機構正著力構建NORM開發利用引起天然輻射照射增加(包括NORM廢物管理)的輻射監管體系，而管理體系的有效運作需要適宜的管理體制機制的支撐，包括管理責任主體、分級管理體系、廢物處置技術開發、資金保證機制等。鑒于NORM廢物對環境的風險已日益顯現和NORM行業的持續發展，我國應加快完善NORM廢物管理體制機制，建成NORM廢物處置與綜合利用工程，保障生態環境長久安全和礦產資源永續利用。