某醫院核醫學科放射性廢水環境影響評價

福建省輻射環境監督站　吳運濤

某醫院核醫學科放射性廢水環境影響評價

福建省輻射環境監督站吳運濤

放射性廢水中放射性核素通過外照射和內照射兩種途徑對人體產生危害，外照射主要指廢水中的輻射體直接對人體的照射；內照射主要通過食物鏈進入人體。該文根據《中華人民共和國環境影響評價法》、《中華人民共和國放射性污染防治法》以及國務院253號令《建設項目環境保護管理條例》等法律、法規的規定，分析某醫院核醫學科建成投產后，放射性廢水可能對周圍環境產生的影響，對放射性衰變池有效性進行分析，并提出有效的污染防治對策和措施，為類似醫院核醫學科放射性廢水環境影響評價提供參考。

放射性廢水 衰變池 環境影響評價

1　項目簡介

某醫院核醫學科擬使用18F（用于PET檢查），99mTc （用于ECT檢查）以及131I（用于甲亢治療、甲功測定）放射性藥品，根據醫院提供的資料和查閱相關數據，放射性同位素性質及年使用量見表1。醫院已經為住院患者提供有防護標志的專用廁所，擬設置3級（串聯式，每級3.2m3）放射性廢水衰變池。

表1　放射性同位素性質及年使用量

2　評價范圍及標準

2.1評價范圍

根據《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》（GB18871-2002）的規定，為了便于輻射防護管理，防止污染擴散，預防潛在照射，本次評價范圍確定為該醫院核醫學科放射性廢水衰變池。

2.2評價標準

評價標準采用《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》（GB18871-2002）中放射性廢水總量排放標準，即：不得將放射性廢液排入普通下水道，除非經審管部門確認是滿足下列條件的低放廢液，方可直接排入流量大于10倍排放流量的普通下水道，并應對每次排放做好記錄：每月排放的總活度不超過10ALImin（ALImin是相應于職業照射的食入和吸入ALI值中較小者）。

3　核醫學科放射性廢水環境影響分析

醫院為住院患者提供有防護標志的專用廁所，對患者排泄物實施收集和管理，規定患者住院期間不得使用其他廁所，對患者排泄物實施統一收集和管理。其它醫護人員使用其它廁所。放射性廢水包括去污洗滌液和給藥后候診患者排泄物，經化糞池與衰變池滯留衰變后排入醫院污水處理站，然后進入城市污水管網，本項目主要放射性廢水產生量見表2，核醫學科衰變池立面結構簡圖見圖1，放射性廢水處理流程簡圖見圖2。

圖1　核醫學科衰變池立面結構簡圖

圖2　放射性廢水處理流程簡圖

3.1放射性廢水的產生量

本項目廢水中放射性主要來源于ECT/PET（99mTc、18F）檢查患者病人排泄物，排泄到廢水中的活度按30%估算；甲亢治療、甲功測定診斷病人（131I）排泄物排泄到廢水中活度按照0.2%估算，在此忽略核素在人體內的生物半衰期，不包括病人出院后的排泄物，進行保守估算。其中，λ為核素的物理衰變常數，T為核素半衰期，見表1，該醫院核醫學科放射性廢水產生量見表2。

表2　放射性廢水的產生量

3.2 平衡狀態下自流串接式n級分池的總活度減弱倍數

考慮n級相同分池串接的自流式（或稱連續式）衰變池，其總容積為V，每級容積為Vi=V/n。t時刻第i級衰變池中所考慮的某核素的濃度為ai，滿池的活度為aiVi=aiV/n，該核素的物理衰變常數為λ，在t～t+dt時間段內因衰變減少的活度為aiV/n·λdt；V0為進入衰變池廢水的產生速率，在t～t+dt時間段內進入衰變池的廢水體積為V0dt，從第i級衰變池的角度而言，因第i-1級衰變池（或核醫學科下水）流入而增加的活度為ai-1V0dt，因流出到第i+1級衰變池（或排放口）而減少的活度為aiV0dt，以上總的活度增量為：

（ai-1-ai）V0dt-aiV/n·λdt

考慮衰變池的平衡狀態，即上式的增量總和為零（第i級衰變池中某核素的濃度為常量），則

（ai-1-ai）V0dt-aiV/n·λdt =0

記Ki=ai-1/ai為第i級衰變池的活度減弱倍數，經整理計算，得出自流串接式n級分池的總活度減弱倍數為

醫院擬建設專用的3級串聯式衰變池，每級設計容積為3.2m3，總容積為9.6m3，第一級池水滿后，自動溢出到第二級，第二級池水滿后，自動溢出到第三級衰變池。本次計算時，對于式（1），V為n級相同分池串接的自流池總容積，對本項目，n=3，V=9.6m3；V0為進入衰變池廢水的產生速率（m3/d或m3/h）；λ是核素的物理衰變常數。

3.3放射性廢水的排放量

根據（1）式和表2，計算出99mTc、18F放射性廢水產生速率、以及二者總和放射性廢水產生速率與排放量的關系、131I放射性廢水產生速率與排放量的關系分別如圖3、圖4所示。

圖3　99mTc、18F放射性廢水產生速率與排放量的關系

圖4　131I放射性廢水產生速率與排放量的關系

根據圖3可知，當對于核醫學科99mTc、18F，每日排入衰變池的廢水量不超過10m3，可滿足總量排放標準的要求。而由圖4可知，對于131I，當每日排入衰變池的廢水量不超過0.2m3，可滿足總量排放標準的要求。

3.4衰變池有效性分析

3.4.1衰變池未達到平衡狀態

注射后候診室內設置了病人衛生間，供給藥后患者使用，其他人不得使用。病人衛生間下水及去污洗滌液通往衰變池。該核醫學科年診斷病人約5950人，每年工作250天，平均每天診療病人數約為24，因為病人候診時間為0～3小時不等，因此，考慮每日可能有24人次ECT（PET）檢查病人的排泄物排放，以及放射性液體偶爾滴漏時核醫學科的去污洗滌用水。從保守角度估算，平均按每天24人次使用專用廁所，根據《醫院給排水設計規范》，醫院門診病人每次生活用水量定額為10～15L，而根據《室內給水水質和用水量標準》，我國規范內未作規定，一般參考選用以下標準：小便器自動沖洗水箱一次用量3.8L，大便器自閉式沖洗閥一次用量5～12L。

本著不擴大或放大放射性污染的原則，醫院核醫學科應嚴格限制病人生活用水量，每人每次控制使用4L，核醫學科每天可能有96L病人的排泄物排放，放射性液體偶爾滴漏、核醫學科的去污洗滌用水極其微小，保守估計每天可能有20L。綜上所述，該院核醫學科每天有116L放射性廢水排放。

核醫學科運行27.5天后，第1級衰變池將排滿，55.2天后，第2級衰變池將排滿，82.7天后，第3級衰變池將排滿。在核醫學科運行后的82.7天內，所有放射性廢水存放在衰變池中。根據表1，99mTc、18F、131I半衰期分別為6.02小時、109分鐘、8.04天，可滿足《醫用放射性廢物管理制度》中，放射性廢水存放10個半衰期的要求。

3.4.2衰變池達到平衡狀態

保守估計，核醫學科運行后的第82.7天，衰變池將達到平衡狀態。引用平衡狀態下自流串接式n級分池的總活度減弱倍數公式，此公式是根據第3級衰變池中某核素的濃度為常量（即核素濃度極低，短時間內基本不再發生衰變）假設下推算出來的，因此只要控制核醫學科每日排入衰變池的廢水量不超過0.116m3，就可使整個衰變池達到衰變平衡。在平衡狀態時，第3級衰變池廢水核素濃度極低，可排入醫院污水處理站。

各級衰變池之間采用連通器原理設計，放射性廢水在各級衰變池之間流動如圖1所示。放射性廢水從第1級衰變池池底進入，經一段時間衰變、暫存后，從第1級衰變池頂部出口處進入第2級衰變池，經過一段時間衰變、存放后，從第2級衰變池池底入口、第3級衰變池頂部進入第3級衰變池，經充分衰變后，從第3級衰變池底部入口，衰變池右側頂部管道排出。

衰變池采用連通器原理，在各單個衰變池內，采用“對角線式”進出口，可以對放射性廢液進行充分衰變，有效防止“短路”（即排入的放射性廢水，因短路而直接排出）。因此，衰變池具有分隔放射性廢水以及輪流存放和排放廢水功能。

由于每日排入衰變池的廢水量最大為0.116 m3，為單級衰變池容積的3.6%，整個衰變池容積的1.2%，經過3級衰變池分隔、輪流存放、充分衰變、稀釋后，衰變池出口濃度極低，排入醫院污水處理站，放射性廢水得到妥善處置。

4　結論及建議

通過衰變池在非平衡、平衡狀態下的分析可知，該醫院核醫學科應嚴格限制病人生活用水量，每人每次控制使用4L，本著不擴大或放大放射性污染的原則，只要嚴格控制核醫學科每日排入衰變池的廢水量，使其不超過0.116m3， 核醫學科衰變池的設計能滿足《醫用放射性廢物管理制度》中對放射性廢水處理的要求，衰變池具有分隔放射性廢水、輪流存放和排放廢水功能。衰變池容積可滿足要求。本項目放射性廢水經3級衰變池衰變后，排入醫院污水處理站，經污水站處理后排入市政污水管網，進入污水處理廠。全過程遠離生物圈，從衰變池排放后又經過較長時間衰變和充分稀釋。在實施了以上輻射防護與安全措施后，從輻射安全和環境保護角度看，該醫院放射性廢水對環境基本沒有影響。

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