某医院核医学科放射性废水环境影响评价

福建省辐射环境监督站　吴运涛

某医院核医学科放射性废水环境影响评价

福建省辐射环境监督站吴运涛

放射性废水中放射性核素通过外照射和内照射两种途径对人体产生危害，外照射主要指废水中的辐射体直接对人体的照射；内照射主要通过食物链进入人体。该文根据《中华人民共和国环境影响评价法》、《中华人民共和国放射性污染防治法》以及国务院253号令《建设项目环境保护管理条例》等法律、法规的规定，分析某医院核医学科建成投产后，放射性废水可能对周围环境产生的影响，对放射性衰变池有效性进行分析，并提出有效的污染防治对策和措施，为类似医院核医学科放射性废水环境影响评价提供参考。

放射性废水 衰变池 环境影响评价

1　项目简介

某医院核医学科拟使用18F（用于PET检查），99mTc （用于ECT检查）以及131I（用于甲亢治疗、甲功测定）放射性药品，根据医院提供的资料和查阅相关数据，放射性同位素性质及年使用量见表1。医院已经为住院患者提供有防护标志的专用厕所，拟设置3级（串联式，每级3.2m3）放射性废水衰变池。

表1　放射性同位素性质及年使用量

2　评价范围及标准

2.1评价范围

根据《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》（GB18871-2002）的规定，为了便于辐射防护管理，防止污染扩散，预防潜在照射，本次评价范围确定为该医院核医学科放射性废水衰变池。

2.2评价标准

评价标准采用《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》（GB18871-2002）中放射性废水总量排放标准，即：不得将放射性废液排入普通下水道，除非经审管部门确认是满足下列条件的低放废液，方可直接排入流量大于10倍排放流量的普通下水道，并应对每次排放做好记录：每月排放的总活度不超过10ALImin（ALImin是相应于职业照射的食入和吸入ALI值中较小者）。

3　核医学科放射性废水环境影响分析

医院为住院患者提供有防护标志的专用厕所，对患者排泄物实施收集和管理，规定患者住院期间不得使用其他厕所，对患者排泄物实施统一收集和管理。其它医护人员使用其它厕所。放射性废水包括去污洗涤液和给药后候诊患者排泄物，经化粪池与衰变池滞留衰变后排入医院污水处理站，然后进入城市污水管网，本项目主要放射性废水产生量见表2，核医学科衰变池立面结构简图见图1，放射性废水处理流程简图见图2。

图1　核医学科衰变池立面结构简图

图2　放射性废水处理流程简图

3.1放射性废水的产生量

本项目废水中放射性主要来源于ECT/PET（99mTc、18F）检查患者病人排泄物，排泄到废水中的活度按30%估算；甲亢治疗、甲功测定诊断病人（131I）排泄物排泄到废水中活度按照0.2%估算，在此忽略核素在人体内的生物半衰期，不包括病人出院后的排泄物，进行保守估算。其中，λ为核素的物理衰变常数，T为核素半衰期，见表1，该医院核医学科放射性废水产生量见表2。

表2　放射性废水的产生量

3.2 平衡状态下自流串接式n级分池的总活度减弱倍数

考虑n级相同分池串接的自流式（或称连续式）衰变池，其总容积为V，每级容积为Vi=V/n。t时刻第i级衰变池中所考虑的某核素的浓度为ai，满池的活度为aiVi=aiV/n，该核素的物理衰变常数为λ，在t～t+dt时间段内因衰变减少的活度为aiV/n·λdt；V0为进入衰变池废水的产生速率，在t～t+dt时间段内进入衰变池的废水体积为V0dt，从第i级衰变池的角度而言，因第i-1级衰变池（或核医学科下水）流入而增加的活度为ai-1V0dt，因流出到第i+1级衰变池（或排放口）而减少的活度为aiV0dt，以上总的活度增量为：

（ai-1-ai）V0dt-aiV/n·λdt

考虑衰变池的平衡状态，即上式的增量总和为零（第i级衰变池中某核素的浓度为常量），则

（ai-1-ai）V0dt-aiV/n·λdt =0

记Ki=ai-1/ai为第i级衰变池的活度减弱倍数，经整理计算，得出自流串接式n级分池的总活度减弱倍数为

医院拟建设专用的3级串联式衰变池，每级设计容积为3.2m3，总容积为9.6m3，第一级池水满后，自动溢出到第二级，第二级池水满后，自动溢出到第三级衰变池。本次计算时，对于式（1），V为n级相同分池串接的自流池总容积，对本项目，n=3，V=9.6m3；V0为进入衰变池废水的产生速率（m3/d或m3/h）；λ是核素的物理衰变常数。

3.3放射性废水的排放量

根据（1）式和表2，计算出99mTc、18F放射性废水产生速率、以及二者总和放射性废水产生速率与排放量的关系、131I放射性废水产生速率与排放量的关系分别如图3、图4所示。

图3　99mTc、18F放射性废水产生速率与排放量的关系

图4　131I放射性废水产生速率与排放量的关系

根据图3可知，当对于核医学科99mTc、18F，每日排入衰变池的废水量不超过10m3，可满足总量排放标准的要求。而由图4可知，对于131I，当每日排入衰变池的废水量不超过0.2m3，可满足总量排放标准的要求。

3.4衰变池有效性分析

3.4.1衰变池未达到平衡状态

注射后候诊室内设置了病人卫生间，供给药后患者使用，其他人不得使用。病人卫生间下水及去污洗涤液通往衰变池。该核医学科年诊断病人约5950人，每年工作250天，平均每天诊疗病人数约为24，因为病人候诊时间为0～3小时不等，因此，考虑每日可能有24人次ECT（PET）检查病人的排泄物排放，以及放射性液体偶尔滴漏时核医学科的去污洗涤用水。从保守角度估算，平均按每天24人次使用专用厕所，根据《医院给排水设计规范》，医院门诊病人每次生活用水量定额为10～15L，而根据《室内给水水质和用水量标准》，我国规范内未作规定，一般参考选用以下标准：小便器自动冲洗水箱一次用量3.8L，大便器自闭式冲洗阀一次用量5～12L。

本着不扩大或放大放射性污染的原则，医院核医学科应严格限制病人生活用水量，每人每次控制使用4L，核医学科每天可能有96L病人的排泄物排放，放射性液体偶尔滴漏、核医学科的去污洗涤用水极其微小，保守估计每天可能有20L。综上所述，该院核医学科每天有116L放射性废水排放。

核医学科运行27.5天后，第1级衰变池将排满，55.2天后，第2级衰变池将排满，82.7天后，第3级衰变池将排满。在核医学科运行后的82.7天内，所有放射性废水存放在衰变池中。根据表1，99mTc、18F、131I半衰期分别为6.02小时、109分钟、8.04天，可满足《医用放射性废物管理制度》中，放射性废水存放10个半衰期的要求。

3.4.2衰变池达到平衡状态

保守估计，核医学科运行后的第82.7天，衰变池将达到平衡状态。引用平衡状态下自流串接式n级分池的总活度减弱倍数公式，此公式是根据第3级衰变池中某核素的浓度为常量（即核素浓度极低，短时间内基本不再发生衰变）假设下推算出来的，因此只要控制核医学科每日排入衰变池的废水量不超过0.116m3，就可使整个衰变池达到衰变平衡。在平衡状态时，第3级衰变池废水核素浓度极低，可排入医院污水处理站。

各级衰变池之间采用连通器原理设计，放射性废水在各级衰变池之间流动如图1所示。放射性废水从第1级衰变池池底进入，经一段时间衰变、暂存后，从第1级衰变池顶部出口处进入第2级衰变池，经过一段时间衰变、存放后，从第2级衰变池池底入口、第3级衰变池顶部进入第3级衰变池，经充分衰变后，从第3级衰变池底部入口，衰变池右侧顶部管道排出。

衰变池采用连通器原理，在各单个衰变池内，采用“对角线式”进出口，可以对放射性废液进行充分衰变，有效防止“短路”（即排入的放射性废水，因短路而直接排出）。因此，衰变池具有分隔放射性废水以及轮流存放和排放废水功能。

由于每日排入衰变池的废水量最大为0.116 m3，为单级衰变池容积的3.6%，整个衰变池容积的1.2%，经过3级衰变池分隔、轮流存放、充分衰变、稀释后，衰变池出口浓度极低，排入医院污水处理站，放射性废水得到妥善处置。

4　结论及建议

通过衰变池在非平衡、平衡状态下的分析可知，该医院核医学科应严格限制病人生活用水量，每人每次控制使用4L，本着不扩大或放大放射性污染的原则，只要严格控制核医学科每日排入衰变池的废水量，使其不超过0.116m3， 核医学科衰变池的设计能满足《医用放射性废物管理制度》中对放射性废水处理的要求，衰变池具有分隔放射性废水、轮流存放和排放废水功能。衰变池容积可满足要求。本项目放射性废水经3级衰变池衰变后，排入医院污水处理站，经污水站处理后排入市政污水管网，进入污水处理厂。全过程远离生物圈，从衰变池排放后又经过较长时间衰变和充分稀释。在实施了以上辐射防护与安全措施后，从辐射安全和环境保护角度看，该医院放射性废水对环境基本没有影响。

［1］ ［苏联］ A.A.霍尼克维契. 芮尊元， 罗淑元译. 实验室和研究堆的放射性废水处理［M］.北京： 原子能出版社，1980.

［2］ 王宝贞.放射性废水处理［M］.北京： 科学出版社，1979.

［3］ 周书葵， 娄涛， 庞朝晖. 放射性废水处理技术［M］. 北京： 化学工业出版社， 2012.

［4］ 蔡梅，赵瑞霞.环境影响评价技术方法［M］.北京：中国环境科学出版社，2013.

［5］ 陆书玉.环境质量评价［M］.北京：高等教育出版社， 2001.

［6］ 卢希庭.原子核物理（修订版）［M］.北京：原子能出版社， 2000.

［7］ 中华人民共和国环境保护法，中华人民共和国主席令第22号，1989.

［8］ 中华人民共和国环境影响评价法，中华人民共和国主席令第77号，2003.

［9］ 中华人民共和国放射性污染防治法，中华人民共和国主席令第6号，2003.

［10］ GB18871-2002，电离辐射防护与辐射源安全基本标准［S］，国际原子能机构安全丛书115号，1996.

［11］ GBZ120-2006，临床核医学放射卫生标准［S］.

［12］ GBZ133-2009，医用放射性废物管理的卫生防护管理［S］.

［13］ GB18466-2005，医疗机构水污染物排放标准［S］.

［14］ 医院给排水设计规范［S］.

［15］ 室内给水水质和用水量标准［S］.