黑龙江省辐射环境剂量监测网络建设分析与研究

肖 丹，侯跃新，李 岩，李 钢，杨 斌

（黑龙江省科学院技术物理研究所，哈尔滨 150010）

辐射环境监测网是我国辐射环境保护事业的基础设施之一。由于辐射环境监测起步较晚，环保投入少，目前我国的辐射环境监测能力不仅远远落后于发达国家，不能满足我国辐射环境保护的需要，而且也不能胜任目前所承担的任务，与我国目前的非辐射环境监测能力水平相比，也存在较大差距，仪器设备缺乏、陈旧，监测方法不配套，分析手段不全，事故应急响应能力差。因此，抓紧辐射环境监测网的建设工作已成为当务之急。

1 辐射环境剂量监测网络现状

1.1 国外现状

20世纪中叶，美苏两国开始进行大气核试验，各发达国家开始重视环境辐射的监测工作。特别是进入20世纪70年代以后，世界核电开始了大规模发展，与其相应，核设施附近的环境监测也不断强化和完善，一些国家逐步建立起完整的环境辐射监测系统，既监测环境质量状况，又监测重点污染源。在欧美等发达国家都建成了较完善的辐射监测网，这些网站担负着本地区核事故与辐射事故应急监测工作。世界环境放射能监测网是由美国环境测定研究所(EML)、英国原子能厅(UKAEA)、联合国的国际原子能机构(FAEA)以及世界气象组织(WMO)等组织开展起来的，其中EML的监测网已经有30多年的监测业绩，在欧洲共同体内部，由欧共体委员会(CEC)的一个部门负责维持监测网。日本在核设施相对集中的福岛开展了环境放射性监测，从空间射线量开始，一直到大气飘尘、沉降物、土壤、河流水、海水、农产品、海产品等。英国政府在全国范围内按网格建立了总共近92个自动监测网站，设立了γ辐射剂量的连续自动监测设备和数据传输系统，用于监测本土和国外的核事故以及本土范围内的放射性水平增加的异常情况。瑞典等北欧国家也都建立了自动连续监测网。各个国家的监测手段十分先进，如采用远程遥控技术和自动分析技术［1］。

1.2 国内现状

我国的环境辐射监测及安全监督管理起步较晚，自开始建设民用核电站开始，才逐渐成熟和完善。目前我国的环境辐射性监测主要集中于核电站周围，广东大亚湾核电站和浙江秦山核电站周围分别设置了8个和6个自动监测点［2］，装有宽量程环境γ连续监测仪，可24h运行，获得的数据采用无线或有线传输，平均每5min向控制室发送一次数据。

香港在20世纪90年代初就建立了环境辐射监测网络，系统共建有10个固定监测站，连续地监测香港的环境γ辐射水平。在27个固定监测点设置了热释光剂量计，以测量长时间积累的环境γ辐射剂量，同时进行大气和水体的取样分析。除了香港地区外，与发达国家相比，其他地方的环境辐射监测起步较晚、投入较少、缺乏仪器设备，且陈旧老化，管理落后，在反映环境质量状况方面，如进行核素分析和γ辐射剂量率连续监测等，还处于较低的水平。

2 黑龙江省辐射环境剂量监测网络建设的必要性

近年来随着我国经济的迅速发展，核技术的应用也越来越广泛。核技术在给人们带来巨大帮助和实惠的同时，也为人类及环境的安全增添了一定的隐患。放射性物质的污染是一种无形的污染，它随时间、空间变化，也受气候条件、季节、地形、地物等因素的影响，一旦地区环境受到污染，则会给人民群众的生命安全和身体健康带来巨大的威胁，给社会带来不稳定因素。因此，连续自动在线监测和预警对环境监测和分析具有重要的意义。建立环境γ辐射在线监测网系统能及早发现来自大气途径的放射性污染，及时、准确地预警并掌握地区放射性污染状况，及时向有关政府决策部门提供准确的监测结果，以便采取积极预警措施.将放射性污染造成的损失降到尽量低的水平，保护公众健康、维护社会安定、创造良好环境、促进经济的发展。

黑龙江省位于中国的东北边陲，与俄罗斯毗邻，与朝鲜、日本相望。而俄罗斯是核能利用大国，在边境口岸经常发现含有放射性物质的工业垃圾，对边境口岸环境造成辐射污染，尤其是1986年切尔诺贝利核电厂4号1000MW沸水反应堆发生堆芯熔化和大量放射性外泄的灾难性辐射事件，对我省的边境地区产生了一定影响。自2006年以来，朝鲜接连三次在中朝边境地区进行了地下核试验，严重影响了我国辐射环境的安全并引起了我国的高度重视。2011年日本的福岛核电站事故震惊了全球，在事发后不到半月，在我省东北部监测点的气溶胶样品中检测到了极微量的人工放射性核素碘-131，之后相继在抚远县、饶河县、虎林县、东宁县等四个监测点的气溶胶样品中检测到了极微量的人工放射性核素碘-131［3］，通过结合当地辐射环境监测数据分析，确认所检测到的碘-131来自日本福岛核事故，这对我国的辐射环境及公众安全造成了极大影响。

因此，根据黑龙江省的特殊地理位置，建立健全黑龙江省的辐射环境监测网，是非常科学的、合理的和必要的。目前，黑龙江省已有国家辐射环境监测点26个，自主设立2个省控水体监测点（松花江肇源江段、三江汇合口同江江段），可能受到影响的区域2个（牡丹江市东宁县、鸡西市）。如何有效地将这30个点位连成一片，实现网络化、系统化管理，并在重点地区增设相应监测点，既能及时监测辐射环境质量，监督周边国家和地区核电站反应堆的人工放射性物质及本地区核技术应用单位的γ辐射对我省的影响，又能迅速实施核与辐射事故应急预案，使各项损失降到最低；同时由于网络化的建设，又可加快和推进智慧型城市建设的步伐，对社会地区间的安定发展都将起到不可估量的作用。

3 黑龙江省辐射环境剂量监测网络建设构想

3.1 监测终端信息平台设计

本文利用GPRS、GPS和现代化信息管理等技术，设计满足黑龙江省内辐射环境监测要求的监测终端信息平台，使监控终端具备实时数据采集、GPS定位、实时预警、远程无线接入互联网和远程参数设置等功能，监测中心可实现数据存储、数据查询、数据统计分析和预警等功能。具体结构框图如图1所示。

图1 监测终端信息平台结构框图

实时数据交互部分主要实现对监测点环境剂量、坐标位置以及其他有关信息的采集，同时，还实现对各现场监控终端的参数设置和参数调取等功能。平台根据采集到的数据，可对监测点的实时位置进行监测，提供地图和列表两种在线实时显示方式。平台同时具备自动预警功能，可以根据监测点的历史辐射剂量以及周围区域的辐射剂量，自动调整并设置相应的报警等级，不同报警等级可以对应相应的报警方式。

历史信息查询以监测点的基本信息、监测点周围剂量信息和数据异常原因等为基础，提供对这些信息的综合查询，同时结合列表、图形等多种方式对结果进行展现。查询结果支持TXT、EXCEL等格式导出。

统计分析部分以辐射环境剂量信息和监测点地理位置信息等为基础，通过工具对数据进行综合统计分析、挖掘，同时结合列表、图形等多种方式对结果进行展现。通过智能化分析手段，洞察数据变化和规律，为监管部门的科学决策提供辅助支持。统计分析包括：横向区域间环境辐射剂量的对比分析、纵向历史数据的对比分析以及通过纵、横对比分析进行智能化预警等。统计分析的结果支持以报表形式打印输出。

突发应急预案主要实现当某一地区或区域发生放射性事故时，可迅速调配人员进行现场监测，以达到机动性对事故地点进行实时监测，同时通过应急数据库的管理，可实时掌握现场监测人员的信息，包括联系方式、处理突发事故能力以及所携带装备。通过实时数据的监测以及对现场状况的了解，决策部门可以有效合理地进行人员调配和布点监测。

3.2 数据接入设计

考虑到终端平台需具备可靠的、安全的网络连接，以及监测点位分散、偏远以及东北特有的气候等特点，本设计中的中心站采用VPN（Virtual Private Network，虚拟专用网络的简称)专线接入，实时接收采集子站发送的数据，并对各子站进行实时监控。各采集子站的现场仪表同时具备GPRS功能，通过无线网络与终端平台保持实时连接。网络拓扑结构如图2所示。该设计的接入特点为：系统容量大；采集子站通信速率高，采集间隔小；每个子站可以传输较大的数据量。

图2 数据接入网络拓扑图

4 结论

建设黑龙江省辐射剂量监测网络，可以使黑龙江省辐射安全管理部门更好地对地区环境辐射进行有效的监测和分析，确定污染的来源和程度，最大限度地避免放射性污染发生时对公众身心造成较大伤害的可能。对于核能的安全利用、放射源和射线装置的安全使用、促进社会发展、加快智慧型城市建设和构建和谐社会具有重要的意义。

［1］ 顾东辉.上海建立环境辐射在线监测网络的可行性研究［J］.上海交通大学学报，2004，（4）：13-15.

［2］ 徐冰峰.中国辐射环境监测的现状与发展探讨［J］.能源与节能，2013，（7）：58-61.

［3］ 许丽娟，王明春，刘恩东.论黑龙江省辐射环境监测和管理［J］.北方环境，1999，（4）：22-24