基于不确定理论和蒙特卡罗模拟的铀矿区气载放射性核素健康风险评价

Large amounts of radioactive waste being produced by uranium mining and utiliation, seriously pollute environment and severely endanger public health. Radiation protection evaluation is still very weak at present. There are many issues to be in-depth study, the most important is the traditional single factor index appraisal method based on deterministic is too simple and can not provide the quantitative probability distribution information, thus greatly affect the accuracy of evaluation results. In fact, uncertainties exist in all risk evaluations due to the influence of many factors. The quantificationally estimate on the uncertainty is the key technical problems must be solveed in the risk assessment. At home and abroad, yet lack deep theoretical research and accurate analysis methods. The applicants have mastered the main source of uncertainty and its processing methods through the preliminary study that migration and diffusion of radionuclides and uranium radiation safety evaluation. On this basis, the project intends to build the health risk assessment model based on uncertainty theory, change the qualitative evaluation to quantitative evaluation, quantitative evaluation carcinogenic risk of airborne radionuclides in uranium ore district and quantitative analysis the uncertainty of dose estimation model by using Monte Carlo simulation method, so as to provide a relatively accurate and scientific information for the public and environmental managers. Research results also have some reference values to health risk assessment of non-uranium mines and non-radioactive pollutants.

铀矿的开采和利用产生了大量放射性废物，严重污染环境，危害公众健康。目前辐射防护评价工作仍十分薄弱，还有许多问题有待深入研究，最重要的问题就是传统的基于确定论的单因子指数评价法过于简单且无法提供定量的概率分布信息，大大的影响了评价结果的准确性。实际上，由于众多因素的影响，不确定性存在于一切风险评价之中。不确定性的定量化处理是风险评价必须解决的关键技术问题，目前国内外对此尚缺乏深度的理论研究和准确的分析方法。申请者通过开展放射性核素的迁移扩散和铀矿区辐射安全评价等前期研究，已掌握了不确定性的主要来源和处理方法。本项目拟在此基础上，基于不确定理论，构建健康风险评价模型，变定性评价为定量评价；采用蒙特卡罗模拟，定量评价铀矿区气载放射性核素的致癌风险，定量分析剂量估算模式的不确定性；为公众和环境管理者提供相对准确和科学的信息；研究成果对非铀矿和非放射性污染物的健康风险评价也有一定的借鉴意义。

铀矿的开采利用产生了大量放射性废物，尤其是气载氡导致的放射性污染，严重危害公众的身体健康。目前我国的辐射防护评价工作仍十分薄弱，还有许多问题有待深入研究，传统的基于确定论的单因子指数评价法无法提供健康危害的定量概率分布信息，影响了评价结果的准确性。实际上，健康风险评价过程中存在个人剂量、受照射人数和不确定的受照射可能性等众多不确定性因素。通过开展放射性核素迁移扩散和铀矿区辐射安全评价等前期研究，课题组掌握了不确定性的主要来源和处理方法。本项目在此基础上，基于不确定理论，构建了健康风险评价模型，采用蒙特卡罗模拟，通过Crystal Ball软件对某铀矿区气载途径摄入氡及其子体的健康风险进行暴露评价发现：距离评价中心80km距离范围内气载氡及其子体所致公众个人年有效剂量值低于GB18871-2002所规定的剂量约束值。从剂量约束的角度进行定性评价，距离评价中心0-1km以及更远距离范围内的辐射防护安全均达到了有关要求。但是健康风险表征显示：距离评价中心0-1km范围内的健康风险等级为10-6，高于美国环保署（USEPA）推荐的可接受限值，健康风险值最大超标3.275倍，应适当进行辐射防护控制或优化。从风险约束的角度进行定量评价，该铀矿区距离评价中心0-1km范围内致癌风险较大，健康风险值超标；其它更远距离范围的致癌风险可以忽略。.研究发现，因为公众的有效辐射剂量约束值无法提供由于潜在辐射照射导致的可能发生的致癌风险的定量概率分布信息，因而影响了其评价结果的科学性。因此，在铀矿冶实践中，应该基于不确定性理论，在考虑经济和社会因素情况下，使剂量约束（限制个人剂量）和风险约束（限制潜在照射中个人的风险）都保持合理且达到尽量低。我国GB18871-2002规定，公众的辐射年有效剂量限值为1 mSv，对应的致癌风险为5E-5，是USEPA推荐值的50倍；剂量约束值为0.25mSv/a左右，对应的致癌风险值为1.25E-5，是USEPA推荐值的12.5倍。与国际上铀生产发达国家相比，我国铀矿冶辐射防护工作仍存在较大差距。因此，为了保障铀矿冶工作人员及铀矿区公众的辐射安全，迫切需要进一步加强铀矿冶系统的健康风险评价研究，真正做到铀矿辐射防护最优化的定量分析，确定切合国情实际的剂量约束值和风险约束值，定量评价铀矿区放射性核素对人体健康的影响，该项工作具有重要的科学意义和现实意义。