NORM照射与废物管理策略探讨

魏方欣，王春丽，张 宇，祝兆文，雷 强，徐春艳

(生态环境部核与辐射安全中心，北京 100082)

在国际辐射防护委员会(ICRP)第103号报告中，天然存在的放射性物质(Naturally Occurring Radioactive Material，NORM)被定义为“除天然放射性核素外，不含有显著量其他放射性核素的放射性物质”。严格地，“天然来源放射性核素”仅仅是指40K和U、Th等3个原生放射性核素衰变链中的放射性核素。根据上述定义，NORM包括铀(钍)矿和其他含天然放射性核素的物质，如稀土矿和磷酸盐矿等。本文中“NORM”特指含天然放射性核素的非铀(钍)矿产物质。在上述矿产资源的开发利用过程中，天然放射性核素在产品、残留物、废物和工作场所中富集，造成周边环境的天然放射性水平升高和放射性污染，对人员健康和环境安全带来潜在危害。由于这种天然放射性水平升高对环境的影响具有潜在性和长期性(铀、钍等天然放射性核素寿命极长)，容易被管理者、工作人员和公众等忽视而形成管理盲区，特别是废物的管理问题。

NORM废物的主要特点是：(1)产生量巨大，采矿企业废物年均产生量约百万吨；(2)主要含半衰期长达万年以上的天然放射性核素；(3)涉及行业和利益主体众多，且各利益主体对辐射危害的认识水平不一；(4)废物活度浓度范围广，从0.1 Bq/g到1 000 Bq/g；(5)化学危害与放射性危害并存。由于NORM废物数量巨大且放射性危害持续时间极长，如何妥善、安全处置此类废物成为行业、政府和监管机构等共同面临的难题，日益受到社会和公众关注。本文从辐射防护理念的新变化出发，分析NORM废物辐射照射情形的相关特点，结合我国NORM废物管理中存在的问题及其制度成因，研究提出制定豁免与解控标准、建立基于环境风险评价的分级管理体系、设立基金式资金筹措机制和开发废物处置示范工程等建议，为加快推进NORM废物处置提供制度和技术支持。

1 NORM辐射照射

1.1 ICRP的建议

ICRP 2007年建议书提出基于照射情形的辐射防护体系，指出“现存照射是指那些不得不采取控制决策时就已经存在的照射情况。有许多类型的现存照射情形可能会产生足够高的照射，对此理应采取放射防护行动，或至少理应考虑这些行动。住宅和工作场所中的氡、以及天然存在的放射性物质(NORM)是众所周知的例子”。根据以上描述，对于过去开展的从未接受过监管控制或虽接受过监管控制但未遵守相关标准要求的NORM活动，应属于现存照射，但对于已纳入辐射监督管理(如列入矿产资源开发利用辐射环境监督管理名录)的NORM活动，则应属于计划照射范畴。

对于现存照射，ICRP提出采用参考水平进行约束。参考水平表示这样的剂量或危险水平，计划允许发生的照射在该水平以上时就判断为不合适，应当设计并优化防护行动。“为现存照射情形制定参考水平所考虑的主要因素是，控制这种情况的可行性以及类似情况过去的管理经验。在大多数的现存照射情形下，把照射降低到正常水平或接近正常水平是受照人员和主管部门的共同意愿。这适用于人类活动产生的物质引起的照射情况，即NORM残留物和事故污染。”

图1 ICRP辐射防护体系的变化Fig.1 Evolvement of radiation protection framework in ICRP

在ICRP 1990年建议书中，NORM相关管理属于干预体系。1990年建议书认为，当<10 mSv/a时，对其实施干预不可能是正当的；当>10 mSv/a时，可能是正当的；如果接近100 mSv/a，则干预几乎总是正当的。2007年建议书基于现存照射情形的要求，采用参考水平的概念，建议NORM相关活动的照射参考水平为：“视情况，在1～20 mSv/a之间”。

1.2 IAEA的要求

IAEA新的基本安全标准(《国际辐射防护和辐射源安全基本安全标准》GSR-3)将NORM活动纳入现存照射情形。根据GSR-3的规定，现存照射情形是指在需要就实施控制的必要性作出决定时业已存在的照射情况。现存照射情形包括天然本底辐射照射情况，还包括未受监管控制的以往实践产生的或应急照射情况发生后余留的残留放射性物质所导致的照射情况。关于现存照射情形的要求适用于：(1)残留放射性物质所致区域污染引起的照射：(2)过去开展的从未接受过监管控制或虽接受过监管控制但未遵守本标准要求的活动。

对于属于现存照射情形的相关活动，IAEA要求政府必须确保对已认定的现存照射情形进行评价，以便从辐射防护的角度确定哪些职业照射和公众照射应予以关注。政府和监管机构或其他有关主管部门必须确保补救行动和防护行动是正当的，并确保防护和安全达到最优化。政府必须确保对以下人员或组织作出规定：(1)负责确定残留放射性物质区域的人员或组织；(2)负责制定和实施治理计划和治理后控制措施的人员或组织；(3)负责落实放射性废物管理战略的人员或组织。

关于是否将NORM相关活动纳入辐射监管控制，一般地，需要考虑两个条件：一是在正常和事故情况下，放射源产生的个人剂量和集体剂量均很小；二是在合理可行的情况下，没有任何控制措施能够显著降低个人剂量和集体剂量。对于涉及NORM照射的豁免，豁免通常基于后者。

2 我国NORM及其废物管理状况

2.1 NORM废物产生及辐射水平

我国NORM行业涉及的范围很广，主要包括采煤和燃煤电厂、金属开采和熔炼、稀土提取工业、磷酸盐工业、锆和氧化锆工业、建筑材料生产及加工、石油和天然气工业、水处理(温泉)工业、钍萃取和应用工业、铌提取工业、二氧化钛工业等。

我国自20世纪70年代开始关注NORM活动中的辐射环境管理问题，主要涉及NORM尾矿与废渣的管理，相关工作主要包括环境放射性水平的调查和法规标准的制定等。1983—1990年原国家环境保护总局组织开展了全国天然放射性水平调查，并分别于1991年和1999年对部分省市的石煤与稀土矿等NORM活动项目的辐射环境影响进行了深入调查，发现石煤和稀土等NORM的开发利用已对周围的辐射环境带来一定影响[5]。部分有色金属地下矿山的职业照射典型值高达16 mSv/a，其中超过职业照射剂量限值20 mSv/a的百分比很大[6]。江苏、重庆、广东等省市对本地NORM活动的辐射环境影响开展调查，结果表明稀土、煤炭等矿的开发利用对当地环境造成了一定的放射性污染[7-10]。

2007年国务院组织开展了第一次全国污染源普查，首次在全国范围内对11个可能引起天然辐射水平升高的工业行业开展了辐射污染调查。国家环境保护总局组织对1 433 家NORM普查对象进行了详细调查分析，得到了全国性的基础数据。调查发现NORM矿产品和原矿中稀土、铌/钽、锆石和钒矿的天然放射性核素平均活度浓度大于1 000 Bq/kg，放射性水平偏高；稀土、铌/钽、锆石、钒矿和锡矿开采和冶炼加工企业产生的NORM固体废物中的天然放射性核素平均活度浓度大于1 000 Bq/kg，放射性水平偏高[2]。全国各类NORM企业产生的NORM固体废物量较大的矿产种类是铁、煤和铜，如图2所示[2]；这三类矿产生的NORM固体废物量1.35亿t，占总量的78.7%。主要是这三类矿产资源的开采量和冶炼加工原料使用量较多，NORM固体废物产生量相应较多。稀土、铌/钽、锆石、钒矿和锡矿开采和冶炼加工企业产生的NORM固体废物合计量703.452万t，占全国各类NORM企业固体废物总量的4%，所占比例较小，但放射性水平很高，天然放射性核素平均活度浓度大于1 000 Bq/kg。矿产品和原料中总U、232Th和226Ra含量，列于表1[2]。NORM固体废物中总U、232Th和226Ra含量，列于表2[2]。

图2 矿产资源开发各行业NORM固体废物量[2]Fig.2 Amounts of NORM solid wastes of mineral resource sectors[2]

表1 矿产资源开发行业产品和原料中天然放射性核素含量(单位：Bq/kg)[2]Tab.1 NORM contents in raw materials and products from mineral resource sectors (Bq/kg)[2]

表2 矿产资源开发行业固体废物中天然放射性核素含量(单位：Bq/kg)[2]Tab.2 NORM contents in solid wastes from mineral resource sectors (Bq/kg)[2]

刘新华等[11]基于现有法规标准，对人为活动引起的天然放射性明显增加设施辐射监管技术体系开展了研究探讨，提出辐射剂量的分级管理体系建议,列于表3。

表3 建议的人为活动引起的天然放射性明显增加设施辐射剂量的分级管理体系[11]Tab.3 Proposed grading management system of significant radiation dose increase of naturalradioactivity caused by human activities at facilities[11]

2018—2020年，我国开展第二次全国污染源普查[12]，对矿产资源开发利用行业放射性水平的普查结果表明，2017年末，全国伴生放射性固体废物累积贮存量为20.30亿t，其中放射性活度浓度超过10 Bq/g的固体废物主要为稀土、铌/钽、锆石和氧化锆、铅/锌、锗/钛、铁等矿产，总量为224.95万t。NORM固体废物累计贮存量最多的行业为钢铁行业，占99%以上，贮存量较多的其他矿种还包括煤、铝、稀土等。稀土、铌/钽、铅/锌、锆石和氧化锆、锗/钛、锡等NORM固体废物中放射性水平较高。其中，铌/钽NORM固体废物中238U平均活度浓度最大，约为19 Bq/g，其次为磷酸盐、铜和稀土，约为3～4 Bq/g。稀土NORM固体废物中232Th平均活度浓度最大，约为50 Bq/g。铌/钽NORM固体废物中226Ra平均活度浓度最大，约为20 Bq/g。

对部分矿产资源开发利用活动所排放废水废气的辐射监测显示，部分废水中总α、总β含量超过了《污水综合排放标准》规定的限值，总α超标达500多倍，总β超标可达9倍。周边地下水中总α含量超过《生活饮用水卫生标准》规定限值的10倍，说明废水排放已对地下水源造成放射性污染。矿产资源开发利用地区的γ空气吸收剂量率平均值也比全国原野天然γ辐射剂量率平均值高3～5倍。

同时，调查结果表明，矿产资源开发利用实践活动导致公众接受的额外的外照射年有效剂量高于全国天然辐射所致的0.55 mSv/a的辐射剂量。其中稀土矿开发利用活动对公众所致的外照射剂量超过全国居民平均接受剂量水平的2倍。部分矿产资源开发利用过程对公众造成的有效剂量当量列于表4[2]。由表4可见，白云鄂博地区人均年有效剂量当量达2.6 m Sv/a。

表4 矿产资源开发利用过程中对公众造成的有效剂量Tab.4 Effective dose equivalent caused to the public during the development and utilization of mineral resources

2.2 辐射监管范围与方法

2013年，原环境保护部发布了《矿产资源开发利用辐射环境监督管理名录(第一批)》，(以下简称名录)对纳入名录的行业实施辐射监管。2020年，生态环境部基于第二次污染源普查的结果，对《矿产资源开发利用辐射环境监督管理名录》进行了修订，调整了纳入名录的行业，列于表5。对于纳入《名录》的NORM工业活动，原矿、中间产品、尾矿、尾渣或者其他残留物中铀(钍)系单个核素活度浓度超过1 Bq/g的矿产资源开发利用建设项目，建设单位需组织编制辐射环境影响评价专篇，并纳入环境影响报告书(表)同步报批；建设单位在竣工环境保护验收时，需要组织对配套建设的辐射环境保护设施进行验收，组织编制辐射环境保护验收监测报告并纳入验收监测报告。

表5 矿产资源开发利用辐射环境监督管理名录Tab.5 List of radiation environment supervision and management for thedevelopment and utilization of mineral resources

其他相关法规导则文件还包括 2018年7月生态环境部发布的《伴生放射性矿开发利用企业环境辐射监测及信息公开办法(试行)》(国环规辐射[2018]1号)和2020年发布的《伴生放射性物料贮存及固体废物填埋辐射环境保护技术规范(试行)》(HJ 1114—2020)，以及地方政府发布的条例和相关管理文件。

2.3 NORM废物管理存在的问题

虽然我国对NORM活动及其废物辐射影响的关注已持续近40年，并开展了放射性水平调查和法规标准建设等工作，但依然存在各种问题，主要包括：

(1)法规标准不健全，缺少具有共识的辐射安全目标。目前涉及NORM废物管理的法律法规仅有《放射性污染防治法》，且只对废渣处置方式提出了原则要求，而对废物产生企业的责任、处理处置要求、辐射环境监测、场地整治与环境修复、废物处置设施长期监护等方面缺少相关要求。《放射性废物安全管理条例》管理范围中虽然没有明确将此类废物排除，但内容中基本没有体现出相应的管理要求。《放射性废物管理规定》(GB 14500—2002)、《稀土工业污染物排放标准》(GB 26451—2011)、《可免于辐射防护监管的物料中放射性核素活度浓度》(GB 27742—2011)、《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)等标准可参考执行，但有关此类废物管理的安全要求较少，缺失更详细的技术规范，如固体废物处置设施的选址、设计施工、运行、关闭、整治、监测和监护等方面的要求，以及废物豁免/解控准则、场址解控准则等。

(2)废物源项不清，分类送贮与处置存在困难。由于NORM废物涉及行业多、范围广、核素成分及水平不固定，虽然我国开展了大量的调查工作，包括第一次污染源普查、第二次污染源普查等专项调查，但目前还不能完全准确、清晰地掌握废物的分布、数量、种类、核素水平等关键指标，这对管理造成困难。由于NORM废物数量巨大且所含主要核素半衰期极长，处置政策和技术尚处于研究阶段。部分省市废物库不收贮，而送交放射性固体废物处置场处置的费用较高，废物难以及时处置。目前NORM废物的主要出路是：送回原料地；向河水倾倒或填沟造地；处置在尾矿库中或堆积、露天堆放等，存在较大安全隐患。

(3)风险评价方法缺失，分级管理体系未建立。天然放射性废物主要含有天然放射性核素，考虑其固有安全、人员可达性较差，公众受照途径和频率可预测，根据国际要求和实践，应基于风险对此类废物处置实施分级管理。分级管理可应用于辐射监管方式、处置路线和安全评价的详细程度。从监管方式角度，分为豁免、通知、备案和许可。从处置路线角度，分为豁免、无条件解控、普通废物填埋处置、NORM废物专用处置设施、放射性废物处置设施等。从安全评价角度，一般情况下可采用模式化的参数、景象和模型开展评价，评价方法的复杂性应与风险大小相匹配。目前，我国在放射性废物处置风险评价方面的技术基础薄弱，缺乏相关实践与共识，分级管理体系无从建立，难以在确保安全的前提下提高处置的经济性，对天然放射性废物及时处置带来不利影响。

(4)NORM废物处理处置技术要求缺失和处置技术研发基础薄弱。如何安全处置产生的放射性废物是NORM辐射环境管理的制约因素之一[13]。虽然法规要求对NORM活动中产生的放射性废物进行贮存和处置，但实践中缺少工程上可行、经济上合理的安全处置方式导致上述要求的落实存在困难。如何针对特定废物选择适宜的处置方式是亟待解决的关键问题。在政策上缺少对处置设施安全性能和废物接收标准的要求，实践中缺少成熟工程经验的情况下，NORM企业和潜在的废物收贮与处置单位都缺乏收贮和处置此类废物的动力，造成废物收贮困难。由于对废物处置设施的选址、设计、施工、运行、关闭、整治、监测、监护等没有明确的技术标准和规范，营运单位多借鉴铀矿冶废物或危险废物处置要求，其适用性和可操作性有待进一步研究，这既是技术问题，也涉及管理问题。

2.4 成因分析

管理无序和废物收贮困难等问题存在的部分原因是法规标准的不健全和地方政府、NORM企业和公众等利益相关者对NORM辐射环境管理认识的不足等，而更多在于管理机制的缺失，主要表现为：监管职责不明确、缺少具体的废物处置制度和资金保证制度。

(1)责任主体模糊，管理体制机制不完善。管理职责不明确、固体废物处置方式及运行机制不明确是其他NORM废物处置在管理体制机制方面的主要问题。NORM企业遍布国民生产体系的方方面面，从行业分工来讲，涉及资源、能源、工信、发改等多个政府管理部门；而从辐射安全监管方面来讲，主要是环保部门的职责。由于此类废物的特殊性，各行业管理部门对此类固体废物的管理职责尚不明确，废物处理处置在体制上还有一定的欠缺，阻碍了废物管理工作的推动。对于固体废物最终处置，由于废物含天然放射性核素，半衰期长，存在长期监护的问题，因此不宜由企业各自处置，需综合考虑区域分布，企业或相关部门采取集中处置的方式。但目前由于缺乏相关处置政策、规划与处置的体制机制，导致该项工作推动缓慢，严重制约了相关企业的可持续发展。

(2)监管职责不明确。虽然《放射性污染防治法》对NORM矿产资源开发利用中的放射性污染防治的监督责任作了原则性规定，但相应的支撑性法规导则并未明确监督的范围和要求，新颁布实施的《放射性废物安全管理条例》也未将NORM活动中产生的放射性废物纳入适用范围。作为NORM废物辐射环境管理的主体，NORM企业对NORM活动导致天然放射性水平升高的认识相对不足，同时，辐射环境影响是一个长期的综合过程，环境放射性水平的升高短期内并不显著带来安全和健康问题，在缺少明确的监管责任和要求的情况下，环境保护的诉求往往让步于经济发展的要求，导致NORM企业对辐射环境管理缺乏积极性，出现管理无序等问题。

(3)资金保证制度的缺失是NORM辐射环境管理的另一个制约因素。工作人员的防护，废渣的处置，周边环境和公众的保护都将增加矿产企业的经营成本，没有资金保证作基础，企业往往因为管理费用的经济压力而放弃管理或流于形式，同时资金保证制度的缺失也造成放射性废物收贮困难。

3 NORM废物管理的建议

NORM废物对环境的辐射影响是一个长期的综合过程，为避免带来高昂代价，应及早建立有效的管理体系，坚持系统设计、统筹规划、因地制宜、集散并举、资金帮扶、综合利用等原则推进NORM废物安全、妥善处置。

(1)推进建立以监管机构为主导的NORM废物管理体系。NORM行业涉及企业类型和数量多，主管多头，但从废物贮存和处置等管理所涉及的核心问题看，主要是防范其中所含的天然放射性核素对环境和人员的安全风险。根据《放射性污染防治法》的规定，生态环境主管部门是与此相关的唯一行政管理部门。因此，应由生态环境主管部门(辐射监管机构)主导NORM废物管理，这是统筹管理的需要，也是确保辐射环境长期安全的内在要求。《江苏省辐射污染防治条例》更进一步规定，省环境保护行政主管部门负责低放射性废渣处置场的建设，低放射性废渣处置场建设、运行和维护费用由省级财政预算安排。为此，应强化辐射安全监管机构在NORM废物管理中的作用，建立由辐射环境监管部门、NORM(包括铀(钍)矿和非铀(钍)矿)行业主管部门、国家财政部门等多部门参与的协调机构，如NORM废物管理办公室，统筹协调推进全国NORM废物的管理。通过制定技术导则和监管措施、组织研究和实施管理技术和方法引导企业减少放射性核素的富集和天然放射性水平升高带来的潜在危害，促进NORM废物的妥善处置和综合利用。

NORM废物数量极大且放射性活度水平通常为解控水平的1到2个数量级，这两个特点与极低放废物类似，相比而言，危险废物数量有限、普通工业固体废物不需考虑放射毒性或化学毒性、低放废物活度水平较高，因此，可参照极低放废物的管理模式对NORM废物实施管理。

(2)建立NORM废物国家清单，实现废物管理信息化、透明化和可追溯。国家NORM废物清单包括铀矿冶废物和非铀(钍)矿冶废物，以及其他不作为废物但没有具体用途的物质。废物清单中的每一种废物代表一个来源的废物，其具有特定的特性，包括形态、活度水平、物理化学性质等。残留物清单应区分行业、工艺环节、产生地(场址)、形态、处理方式，并以处置方式作为大的分类，并按照来源进行管理。在废物清单基础上，建立废物信息系统，实现信息化和过程管理。

(3)加快研究天然放射性废物处置风险评价方法与技术，建立废物分级管理体系。基于风险对NORM进行分级管理，相关风险指标包括放射毒性、可达性和暴露概率等，在评价中除了考虑放射毒性还可能需要考虑化学毒性。根据风险评价的结果，优先考虑对风险水平高的废渣等NORM废物的管理，并施以与风险相适应的监管制度。参考其他行业尾矿库的安全要求，如《尾矿库环境风险评估技术方法》等，研究建立天然放射性废物库的风险评估方法与技术体系。针对天然放射性废物处置，确定风险目标值，研究确定概率导出或设定方法。为选择优化的管理技术路线，开展代价利益分析，确保额外实施的管理或监管在收益上是合理的，包括环境、社会和伦理等方面的收益。在开展代价利益分析时，应考虑矿产资源的原料、现有的工业管理体系和措施，如工业卫生对粉尘控制的要求等，以及新增的管理方案，增加管理后带来的结果改变，包括照射的改变，成本的变化等。

(4)开发NORM放射性废物处置示范工程，如鄂尔多斯铀煤协调开发示范工程、尾矿(渣)地下矿井处置示范工程。以辐射安全监管机构为组织实施主体，选取特定的铀尾矿库，针对现有积存的放射性废物研究开发废物处置策略、选址技术与处置工程设施，为地方监管机构和矿产资源开发利用企业实施废物处置提供示范和技术指导，推进相关安全标准的制定。处置策略和工程设施的开发通常考虑放射性废物的活度水平：对于放射性水平较低的废物宜就近处置，如回填采空区等；放射性水平较高的废物宜按就近原则送交填埋场和低中放固体废物处置场。

NORM活动导致的照射正受到国际上越来越多的关注，其放射性对环境的影响高于核设施已经形成广泛共识，而稀土矿、磷酸盐矿等NORM的开采和利用是其中的重要贡献[14-16]。目前，国家辐射安全监管机构正着力构建NORM开发利用引起天然辐射照射增加(包括NORM废物管理)的辐射监管体系，而管理体系的有效运作需要适宜的管理体制机制的支撑，包括管理责任主体、分级管理体系、废物处置技术开发、资金保证机制等。鉴于NORM废物对环境的风险已日益显现和NORM行业的持续发展，我国应加快完善NORM废物管理体制机制，建成NORM废物处置与综合利用工程，保障生态环境长久安全和矿产资源永续利用。