I-131治疗场所放射性废气排放源项调查与评价

严 源，金 潇，邵明刚

(中国原子能科学研究院，北京 102413)

核医学在我国的发展已有50多年的历史，其主要工作之一是利用放射性同位素进行甲状腺功能亢进、皮肤病、甲状腺癌、骨转移癌等疾病的诊断、治疗[1-3]。I-131作为治疗甲状腺功能亢进、分化型甲状腺癌以及甲状腺癌转移灶的首选放射性治疗核素，在临床核医学的治疗领域占有很大的份额[4-5]。随着高活度I-131在甲亢、甲癌患者治疗中的广泛应用，该过程中产生的放射性三废对工作人员和环境可能产生潜在风险，尤其是放射性废气排放对环境的影响应予以重点关注。本研究调查某医院I-131治疗场所内高活室、治疗病房、排风系统排放口、环境空气中I-131的活度浓度，旨在理清使用I-131治疗时产生放射性废气的主要来源，找出其对环境的主要污染途径。

1 对象和方法

1.1 对象

综合考虑医院周围环境、典型治疗设施布局以及所在地区的气候特征等因素，选取北京郊区某医院作为调查对象。

1.1.1核医学科布局 该医院核医学科是一座独立的三层建筑，建筑面积530 m2，一、二层布局示于图1。一层设有高活室、服药室、治疗室、住院病房、卫生间、被服衰变室。其中高活室内配置通风柜，密封式操作。二层设有住院病房、卫生间、配电室。三层是非辐射工作区，设有剂量监测室、总监控室、值班室、办公室。

1.1.2核素操作量 该医院核医学楼为乙级非密封源工作场所，共设9张床位。使用I-131进行治疗的项目主要为：1) 甲癌治疗；2) 嗜铬细胞癌治疗，每个患者给药量为3.7×109～7.4×109Bq。液体放射性核素131I用于甲癌、嗜铬细胞癌治疗，其日最大操作量为4.0×1010Bq，年最大操作量为5×1012Bq。

1.2 放射性三废处理系统

该医院核医学科设有放射性废气处理系统、放射性废液处理系统和放射性固体废物暂存设施。

1.2.1放射性废气处理系统 设置两套独立的排风系统。一套负责高活室内通风柜排风，另一套负责治疗病房的排风。两套通风系统均设置独立的通风管道和过滤器，排风口均位于核医学科所在建筑楼顶，并高于楼顶上方5 m。排风口直径300 mm，其中通风柜排风口出口风速约2.2 m/s，病房排风口出口处风速约0.5 m/s。

1.2.2放射性废液处理系统 核医学科放射性废液主要来自患者住院期间的排泄物，病房设有独立的下水排放系统，由该系统排入衰变池内暂存。

1.2.3放射性固体废物暂存设施 核医学科北侧空地设有12个放射性固体废物暂存坑，利用铁红外栅栏将其与周边建筑隔开。暂存坑装有摄像头、红外报警设备，并有保安24 h值班。

1.3 调查项目

主要采集以下场所/排放设施的空气样品，测量样品中I-131活度浓度，包括：1) 高活室内及其排风系统有组织排放；2) 甲癌治疗病房内及其排风系统有组织排放；3) 甲癌治疗病房窗外空气；4) 衰变池周围空气；5) I-131治疗场所周围50 m范围环境空气。

a——一层；b——二层图1 核医学科一层布局a——First floor；b——Second floorFig.1 Layout of the nuclear medicine department

1.4 调查周期

该医院核医学采用“固定治疗日”方式治疗。每周的周二、周五为患者入院治疗日，每位患者每个治疗周期住院日为3 d。因此，本调查选取甲癌患者连续2个治疗周期中每天固定时间进行取样分析，整个调查持续6 d。其中高活室通风柜及其排风系统同时取样，甲癌治疗病房及其排风系统处同时取样。

1.5 监测方法

采用HI-Q碘和空气取样器取样，取样流速约100 L/min，采用过滤碘盒及滤纸分别采集气溶胶中元素碘、有机碘和气态碘，样品带回实验室采用HpGe γ谱依据相关标准进行分析。

将装有待测介质的样品盒(Φ70 mm×70 mm)放入γ探测器的样品架上，样品中放射性核素发射出的γ射线与探测器中晶体相互作用，在探测器中产生正比于γ射线能量的电脉冲信号，经放大后产生幅度在1～10 V范围的电压脉冲进入多道分析器。多道分析器确定每一个输入脉冲的幅度，并按幅度大小累加在相应的道中，可得到按能量分布的入射γ射线强度的γ能谱。根据γ能谱中被测某特征γ射线全能峰位置和净面积以及γ能量刻度、全能峰效率刻度、γ射线分支比、与样品的重量或体积等有关修正系数，确定样品中所含放射性核素及其活度。

2 测量结果

2.1 高活室通风柜及其有组织排放的I-131活度浓度

高活室内设有通风柜，用于药品的贮存和自动分装。取样点设在高活室通风柜及其排风系统的排放口，两个取样点同时取样，单个样品取样时间30 min，取样体积约3 m3。甲癌患者给药期间通风柜排风开启，给药结束后通风柜排风关闭。2个治疗周期共采集12个样品，测量结果列于表1。

表1 高活室通风柜及其有组织排放空气中I-131活度浓度测量结果Table 1 I-131 activity concentration measurement results of the air sampled inside the high-activity room’s fume hood and from its outlet

由表1测量结果可知，高活室通风柜内I-131活度浓度最高，为1.08×103～7.51×105Bq/m3，均值为(2.50×105±0.055) Bq/m3；其次为其排风系统有组织排放，为7.31×102～2.42×104Bq/m3，均值为(1.88×104±0.065) Bq/m3。通风柜内及其排风系统有组织排放的I-131活度浓度变化与通风系统的运行状态有一定关系。

2.2 甲癌治疗病房内及有组织排放空气中I-131活度浓度

在甲癌患者住院期间，每个治疗周期选取2间不同给药剂量的病房进行取样。治疗病房取样点设置于病床旁边，取样时病房通风系统开启，单个样品取样时间15 min，取样体积约2 m3，2个治疗周期共采集12个样品。有组织排放取样点设在病房排风口处，单个样品取样时间约35 min，取样体积约4 m3。2个治疗周期共采集6个样品，测量结果列于表2。

由表2测量结果可知，甲癌治疗病房及其排风系统有组织排放的I-131活度浓度比通风柜内低两个量级。治疗病房内I-131活度浓度的高低与给药量大小有一定关系，给药量5.55×109Bq的病房内I-131活度浓度为5.15×102～9.01×102Bq/m3，均值为(7.15×102±0.018) Bq/m3。给药量3.70×109Bq的病房内I-131活度浓度为2.84×102～7.26×102Bq/m3，均值为(4.42×102±0.048) Bq/m3。甲癌治疗病房排风系统有组织排放的I-131活度浓度范围为5.64×102～1.45×103Bq/m3，均值为(8.44×102±0.05) Bq/m3。

2.3 病房窗外空气中I-131活度浓度

选取与衰变池和高活室距离最远的病房，在病房窗外设取样点，单个样品取样时间30 min，取样体积约3 m3。2个治疗周期共采集6个样品，测量结果列于表3。由表3结果可知，甲癌治疗病房窗外空气中I-131活度浓度为3.10×10-1～4.2×10-1Bq/m3，均值为(3.78×10-1±0.027) Bq/m3。

表2 甲癌治疗病房及其排风系统排放空气中I-131活度浓度测量结果Table 2 I-131 activity concentration measurement results of the air sampled inside the thyroid cancer treatment ward and from its outlet

表3 甲癌治疗病房窗外空气中I-131活度浓度测量结果Table 3 I-131 activity concentration measurement results of the air sampled outside the window of the thyroid cancer treatment ward

2.4 衰变池周围空气中I-131活度浓度

在3个衰变池盖板上方分别选取3个取样点同时取样。2个治疗周期共采集18个样品，测量结果列于表4。由表4结果可知，衰变池上方空气中I-131活度浓度范值为8.28×10-2～2.95 Bq/m3，均值分别为(8.89×10-1±0.039)、(1.16±0.013)、(1.19±0.065) Bq/m3。

表4 衰变池周围空气中I-131活度浓度测量结果Table 4 I-131 activity concentration measurement results of the ambient air sampled around the decay tanks

2.5 I-31治疗场所外空气中I-131活度浓度

在I-31治疗场所周围50 m范围内设3个取样点同时取样。单个样品取样时间2 h，取样体积约14 m3。2个治疗周期共采集18个样品，测量结果列于表5。由表5结果可知，I-131治疗场所周围50 m范围内空气中I-131活度浓度为4.90×10-3～4.33×10-1Bq/m3，均值分别为(7.13×10-2±0.047)、(1.06×10-1±0.028)、(1.38×10-1±0.087) Bq/m3。

表5 I-131治疗场所周围50 m范围内环境空气中I-131活度浓度测量结果Table 5 I-131 activity concentration measurement results of the ambient air around the I-131 treatment site

3 讨论

调查结果表明，I-131治疗场所排放的放射性废气主要来自高活室内通风柜、治疗病房通风系统的有组织排放、以及衰变池缝隙泄漏和治疗病房窗户泄漏的无组织排放。I-131活度浓度由高至低依次为高活室通风柜内、通风柜排风系统有组织排放、甲癌治疗病房有组织排放、甲癌治疗病房内、衰变池上方、甲癌治疗病房窗外。

通风柜排风系统和治疗病房排风系统有组织排放是I-131治疗场所放射性废气排放的主要来源。通风柜作为放射性药品贮存、分装设备，其排风设计需要重点关注。应加强流出物的监测，以判断排风过滤器是否满足要求。同时，为提高通风系统的效率，该类房间面积不宜过大，不宜设置窗户，避免挥发的放射性废气通过缝隙泄漏到外环境中。

无组织排放中，衰变池盖板上方空气中I-131活度浓度高于病房窗户泄漏。对于多个独立槽式排放的衰变池，由于其盖板不能绝对保证密封，且盖板通常是直接裸露在地面，衰变池内挥发出来的放射性废气直接通过盖板缝隙泄漏到环境中。因此，衰变池的密封设计、位置设计也应给予关注和考虑。

病房窗外空气中I-131活度浓度与I-131治疗场所周围50 m范围内空气中I-131活度浓度持平。由此可见，除有组织排放外，病房内由患者呼出的气体、蒸发的体液由门窗泄漏到周围环境中的份额也值得关注。

考虑到I-131治疗场所有组织排放设施一般位于场所建筑顶层，且高于周围50 m范围内最高建筑3 m。对于近距离区域(I-131治疗场所周围50 m范围内)空气中I-131活度浓度应重点关注衰变池盖板缝隙泄漏、治疗病房门窗泄漏等各类无组织排放源的贡献。

4 小结

对某医院I-131治疗场所放射性废气有组织排放和无组织排放源的调查结果表明，治疗场所有组织排放是放射性废气排放的主要来源，其I-131活度浓度可达104Bq/m3。无组织排放源中，衰变池盖板上方空气中I-131活度浓度可达几个Bq/m3，甲癌治疗病房窗外空气中I-131活度浓度约为10-1Bq/m3，与I-131治疗场所周围50 m范围内空气中I-131活度浓度持平。因此，评价I-131治疗场所周围近距离区域的环境影响时应重点关注衰变池盖板缝隙泄漏、治疗病房窗户泄漏等无组织排放源的贡献。