福岛核事故1-3 年后137Cs对水生生物辐射剂量率的评价

熊潇颖 白晓平 杜红燕 魏其铭 郑 伟

（中国核电工程有限公司，北京 100840）

0 概述

日本东京电力株式会社（TEPCO）福岛第一核电站位于日本东北部福岛县福岛工业区，在日本首都东京以北偏东方向大约270km， 由6 台沸水堆机组组成。 2011 年3 月11 日14:46，日本宫城县东方外海发生里氏9.0 级大地震， 引发了国际核与辐射事件分级（INES）为7 级的核事故。 地震发生后，1～3 号机组堆芯发生了不同程度的熔毁，在随后的几天中，陆续发生氢气爆炸[1]。

福岛核事故导致了放射性物质向大气和海洋环境的大量释放。2011 年4 月6 日,污水泄漏停止。泄漏污水中含有131I、134Cs、137Cs 等。其中实际测量到的137Cs的放射性物质浓度值为1.8×106Bq/cm3， 根据日本规定的核电站监视区域外环境海水中放射性浓度的限值（137Cs：9×10-2Bq/cm3），137Cs 已超标2×107倍[2]。 辐射重要性角度来看，137Cs 是释放的最重要的核素之一。放射性核素排入海洋后，会通过各种途径对生活在该栖息环境的水生生物产生影响。

国际放射防护委员 （ICRP）103 号出版物强调了保护环境的重要性（ICRP103），保护环境包括“保护和保持：包括动物物种和植物物种在内的非人类物种及其多样性”[3]。 近年来，环境辐射防护领域国际上开展的工作有FASSET 项目(环境影响评价大纲)[4]、EPIC项目(北极电离污染的环境保护)、ERICA 项目(电离污染的环境危险—评价和管理)[5][6]、PROTECT 项目（2006 -2008 年）[7]、EMRAS 计 划（Environmental Modelling for Radioation Safety）EMRAS II 计 划MODARIA(Modelling and Data for Radiological Impaction Assessment)计划[8]等。 因此，也应关注放射性核素对非人类物种的辐射影响。

1 对水生生物辐射影响的计算

本文关注福岛核事故1～3 年后137Cs 对水生生物的辐射影响。由目前已有的资料[9]，福岛事故后1～3 年于不同地点检测到的核素137Cs 在海水中的浓度如表1 所示。

表1 福岛事故后1～3 年于不同地点检测到的核素137Cs 在海水中的浓度

根据《福岛第一核事故总干事的报告》[3]，其用于评价事故对非人类生物的潜在辐射影响的方法是国际放射防护委员会建议的那些方案，即水生生态系统中， 核素i 对j 生物造成的总剂量率可采用以下公式进行计算：

（1）内照射剂量率。

α 对应的内照射剂量转换因子，μGy·h-1/Bq·kg-1。

wlowβ、wβγ、wα分别表示低能β、β/γ、α 的辐射权重因子。

（2）外照射剂量率。

vw、vws、vss、vs分别表示核素i 在水中、水面、水底、底泥中的居留因子。

（3）生物体j 受到的总照射剂量率。

其中，核素i 在沉积物中的浓度为：

式中，Kd表示分配系数（平衡状态下，放射性核素在固、液相中的比值），L/kg。

式中，CR 为浓集比，(Bq/kg)/(Bq/L)。

文中计算所用各个参数及其来源见表2。

表2 计算所用参数及其来源

评估生物剂量率时，参考生物的定义和选用是建立“非人类物种”辐射剂量评估模型的基础。本文根据欧共体FASSET 计划中提供的海域生态系统参考生物，保守选取深水鱼、涉禽、甲壳类动物、大型藻类、哺乳动物、双壳软体动物、浅水鱼、浮游植物、多毛纲动物蠕虫、爬行动物、珊瑚虫、导管植物、浮游动物13 类海洋生物作为辐射剂量率计算的参考生物。

结合式（1）～式（5），对以上13 种参考生物进行剂量率的计算。 计算结果为：

（1）2012 年， 距离加拿大不列颠哥伦比亚省海岸1500 km 处，137Cs 对多毛纲动物蠕虫造成的剂量率最大，为1.06×10-3μGy/h。

（2）2013 年，福岛第一核电站港湾外，137Cs 对多毛纲动物蠕虫造成的剂量率最大，为5.67 μGy/ h。

（3）2013 年，在离加拿大大陆架，137Cs 对多毛纲动物蠕虫造成的剂量率最大，为1.77×10-3μGy/ h。

（4）2014 年， 福岛核电站5、6 号机组的北部水渠和北部排放口，137Cs 对多毛纲动物蠕虫造成的剂量率最大，为3.54 μGy/h。

（5）2014 年， 距离加拿大不列颠哥伦比亚省海岸1500 km 处（同2012 年观测点）表层150 m 厚度的水柱，137Cs 对多毛纲动物蠕虫造成的剂量率最大，为7.08×10-3μGy/h。

（6）2014 年， 距离福岛核电站20 km 的海域内，137Cs 对多毛纲动物蠕虫造成的剂量率最大，为3.54×10-2～3.54×10-1μGy/h。

根据以上资料和数据的计算结果显示， 于2013年福岛第一核电站港湾外137Cs 对参考生物中的多毛纲动物蠕虫造成的剂量率是最大的， 为5.67 μGy/h，未超过非人类生物的剂量率筛选值10 μGy/h[11]。

2 结语

福岛核事故泄漏的污水中含有131I、134Cs、137Cs等，本文只考虑了137Cs 对水生生物的影响。若考虑多种核素对水生生物的辐射影响， 则需进一步计算和分析。