切尔诺贝利核事故辐射健康效应的最终权威结论及其依据详情(上)

发布时间:2017-04-26    来源: 本站

【按语】

  今天是切尔诺贝利核事故发生31周年。

  在过去30余年,除当事国俄罗斯、乌克兰以外,国际原子能机构、世界卫生组织、经济合作与发展组织、联合国原子辐射效应科学委员会等国际知名机构对事故及事故辐射效应作了广泛和深入的研究。随着时间的推移、大量客观证据的收集和科学分析,并通过一系列国际会议的交流和深入讨论,对事故的后果及辐射健康效应逐步取得共识。

  联合国原子辐射效应科学委员会(UNSCEAR)在2011年发布的《切尔诺贝利事故辐射引起的健康效应》报告全面、充分地体现了国际社会的这种共识,是一份权威的报告。虽然报告发布于6年前,但至今基本结论仍未改变。联合国原子辐射效应科学委员会由1955年的联合国大会发起成立,各国政府推荐成员,联合国大会认定,中国是该委员会成员之一。其主要职责是根据联合国的授权对各种天然和人工电离辐射的剂量水平和生物效应进行评估,形成独立的评价报告,提交联合国大会,为各国政府和组织评估辐射风险并建立防护措施提供科学依据。1986年前苏联切尔诺贝利核电厂发生严重核事故后,该委员会长期致力于事故后果和环境辐射影响水平的研究,形成了一系列具有全球影响力的分析评价报告。

  苏州热工研究院教授级高级工程师周如明教授,长期从事核电厂环境安全评价工作,近几年在中国核能行业协会的“内陆核电厂环境影响评估”“内陆核电安全要求研究”等课题研究中担任首席专家。她对UNSCEAR的报告经过深入的分析研究,提出建议,写成此文,其目的在于将联合国原子辐射效应科学委员会关于切尔诺贝利核事故辐射效应的权威结论和产生这种结论的科学依据介绍给我国核能界,以及关注事故辐射健康效应的社会公众。我们认为这有利于我们科学、理性地认识和看待事故产生的辐射健康效应,有利于形成共识、吸取教训,推动我国核电安全高效发展。

中国核能行业协会

2017年4月26日

切尔诺贝利核事故辐射健康效应的最终权威结论及其依据详情

(周如明,2017年4月21日)

    摘要:本文是在阅读《切尔诺贝利事故辐射引起的健康效应(Health effects due to radiation from the Chernobyl accident)》(UNSCEAR,2011年)的基础上编写的,旨在将UNSCEAR(联合国原子辐射效应科学委员会)有关切尔诺贝利核事故辐射健康效应的最终权威结论和相应的科学依据介绍给核能界的相关人员以及关注核事故辐射健康效应的社会公众。本文的第1部分介绍UNSCEAR有关切尔诺贝利核事故辐射健康效应的研究背景和主要结论。第2部分概述该事故的放射性物质释放量及其在环境中的分布,包括事故后减少辐射健康后果的应急与善后措施。第3部分给出各受照人群组(应急和善后工作人员,事故后撤离的人群,白俄罗斯、乌克兰和俄罗斯联邦受影响地区的居民,远距离国家的一般公众)的剂量估算值。第4部分说明134个应急工作人员确诊得了急性辐射综合症以及有关的情况,指出一般公众中没有急性辐射综合症的病例。第5部分说明,经流行病学分析证实,在事故时受照的儿童和青少年人群中,甲状腺癌发病率明显增加,这是迄今为止被证实的可归因于切尔诺贝利核事故辐射照射的晚期健康效应。在第5部分中还进一步说明,至今没有有说服力的证据表明,一般公众中的白血病和其他实体癌症疾病发病率出现有统计意义的增长。文章最后给出了有关切尔诺贝利核事故辐射健康效应评估的总结以及笔者的若干思考和建议。

  一、UNSCEAR有关切尔诺贝利核事故辐射健康效应的研究背景和主要结论

  1.UNSCEAR 2011年附件D[1]的研究背景

    1986年苏联切尔诺贝利核电厂(CnNPP)事故是核电工业历史上曾经发生的最严重事故。对于这个事故,国际社会作出了前所未有的努力来评价由事故辐射照射造成健康效应的大小和特征。

  (1)切尔诺贝利核事故后第一个十年的评估

  早在1986年8月,在维也纳召开了有各方参加的国家会议,即“事故后审查会议”。国际核安全咨询组(INSAG)形成的报告包含了对事故有限的但基本正确的早期解释以及预期的辐射后果。

  1988年5月,在基辅召开了有关切尔诺贝利核电厂事故医学问题的国际会议,会议总结了其时可以得到的资料,并且确认一些儿童接受了很高的甲状腺剂量。

  1989年,在UNSCEAR(联合国原子辐射效应科学委员会)第38次会议期间,召开了一次特别会议,使得科学家们对切尔诺贝利事故后果的规模有了更全面的认识。

  1989年10月,前苏联正式要求进行“国际专家评价”,结果是在1990年初,形成了切尔诺贝利国家项目(ICP);在1991年5月21-24日维也纳召开的国际会议上给出了这个项目的结论和建议。

  随后,许多国家和国际组织作出了很多的努力,以更好地理解事故后果,并帮助缓解事故后果。例如,WHO发起了有关切尔诺贝利事故健康效应的国际计划(IPHECA),该项计划的成果在1995年11月20-23日日内瓦召开的国际会议(切尔诺贝利和其他辐射事故的健康后果)上讨论;EC(欧共体)支持许多有关事故后果的科学研究项目,它们的成果在1996年3月18-22日欧盟、白俄罗斯、俄罗斯联邦和乌克兰共同召开的有关切尔诺贝利事故后果的第一次国际会议上给出摘要;UNESCO(联合国教科文组织)支持了几项研究,主要是心理影响的研究。

  1996年在维也纳召开了切尔诺贝利核事故后第一个十年的国际会议(事故后果总结),这次会议由IAEA、WHO和EC与联合国的机构UNESCO、UNSCEAR、FAO(联合国粮农组织)以及OECD(经济合作与发展组织)的核能机构联合举办。这次会议由A. Merkel(德国联邦环境、自然保护与核能安全部长)主持。3个受影响的共和国的高级官员参加了会议,参加会议的845个科学家分别来自71个国家。这次会议对于事故后果的程度和特征有了广泛的共识。

  UNSCEAR在其1988年报告中给出了事故的初步辐射后果。在UNSCEAR 1988年报告附件G “高辐射剂量对人体的早期效应”的附录中审查了事故时现场工作人员与消防人员的短期辐射照射效应以及辐射损伤处理。对于北半球人群估算的平均个人剂量和集体剂量给在附件D“切尔诺贝利事故的照射”中。

  UNSCEAR 2000报告的附件J,“切尔诺贝利事故的辐照和效应”,给出了直至2000年的已知事故后果的详细说明。该报告审查了事故的物理后果,受照人群组的辐射剂量,应急人员的早期健康效应,登记和健康监测大纲,事故的晚期健康效应。

  (2)切尔诺贝利论坛以及UNSCEAR 2011年附件D[1]

  尽管UNSCEAR 2000年报告反映了国际社会对于健康效应范围和性质的普遍的共识,但在3个共和国(俄罗斯联邦、乌克兰、白俄罗斯)的公众中还是有大量的争论。于是,在2003年,联合国大家庭中的8个机构——FAO, IAEA(国际原子能机构), OCHA(联合国人道事务协调厅), UNDP(联合国开发计划署), UNEP(联合国环境规划署), UNSCEAR, WHO和世界银行,以及3个共和国发起了“切尔诺贝利论坛”,以对辐射照射的环境和健康后果得出“权威的共识声明”,并对诸如环境补救、特殊的保健方案以及研究活动之类的问题给出建议。

  切尔诺贝利论坛的主要成果包括:

  2005年9月6-7日,在维也纳召开的国际会议(切尔诺贝利—回眸向前行,建立联合国有关事故效应和未来的共识)审查了论坛的工作。

  在2006年初,发表了3份报告——切尔诺贝利的遗产:健康、环境和社会经济影响以及对于白俄罗斯、俄罗斯联邦和乌克兰政府的建议;切尔诺贝利事故的健康后果以及专门的医疗保健计划;切尔诺贝利事故的环境后果及其补救措施(20年经验)。其中最后一份由IAEA主导的报告给出了一般公众个人和集体剂量的估算,该报告由35个科学家编写,他们统称为:“环境专家组”。这些专家来自3个受影响的国家——白俄罗斯、俄罗斯联邦和乌克兰,以及国际社会的科学家,他们或者是这3个国家的同行,或者是在其他各自国家从事与环境研究和切尔诺贝利核事故放射性核素沉积研究有关的科研工作。

  切尔诺贝利论坛在本质上重新肯定了早先有关辐射健康后果的规模和特征的评价。

  2011年2月,UNSCEAR发布了题为《切尔诺贝利事故辐射引起的健康效应(Health effects due to radiation from the Chernobyl accident)》的报告[1],这份报告列为UNSCEAR在2008年向联合国大会提交报告的附件D(以下简称“UNSCEAR 2011年附件D”)。UNSCEAR在编制该附件中适当地用到了切尔诺贝利论坛的报告,同时总结了其时可以得到的其他研究资料。UNSCEAR指出,这份报告对于迄今为止观测到的事故辐射照射引起的健康效应给出了权威的和最终的审查意见(authoritative and definitive review)。需要指出的是,迄今为止,在UNSCEAR、WHO、IAEA等国际组织的网站上没有检索到有关切尔诺贝利核事故辐射健康后果评估的更新资料。

  2.UNSCEAR 2011年附件D的研究内容与资料来源

  UNSCEAR 2011年附件D给出了有关切尔诺贝利核事故辐射健康效应的最终权威结论,也给出了这些结论的详细依据。主要内容有:

  切尔诺贝利核事故的物理和环境背景,包括事故概况和放射性物质的释放量;事故期间的气象条件与放射性物质沉积物的分布;放射性物质在环境中的迁移;事故后采取的环境对策。

  受照人群组的辐射剂量,包括应急和善后工作人员的剂量;一般公众的剂量,其中分别考虑了CnNPP周围的应急撤离人员,白俄罗斯、俄罗斯联邦和乌克兰受污染地区的居民以及离CnNPP较远国家的居民。

  切尔诺贝利核事故的早期健康效应,其中给出了应急工作人员中患有急性辐射综合症(ARS)的详细情况,并指出一般公众中没有ARS患者。

  切尔诺贝利核事故的晚期健康效应,包括事故受照时为儿童和青少年的人群中患甲状腺癌症的情况;有关白血病、其他实体癌症等疾病的调查和评估结论;一般公众辐射照射健康风险的预测。

  UNSCEAR之所以能在其2011年附件D中声称对于切尔诺贝利核事故的辐射健康后果给出了最终的权威结论,是由于其在编写该报告中采用了大量的经同行审查的各种研究报告以及各相关国家政府在响应UNSCEAR要求时正式提交的资料。UNSCEAR 2011年附件D中对于提出的各种结论与依据均给出资料出处,报告所列的参考资料近400份,这些资料或来自有关国际组织的专题报告,或来自白俄罗斯、俄罗斯联邦、乌克兰和其他许多国家的研究报告,而所有引用的研究报告均经过同行审查。UNSCEAR指出,对于各种有关切尔诺贝利核事故辐射健康效应的研究结论和依据,只有在科学性和技术性方面能作出明确判断时才能予以采信。

  3. 编写本文的目的与文章结构

  综上所述,切尔诺贝利核事故发生后,白俄罗斯、俄罗斯联邦和乌克兰与国际社会对于事故的辐射健康后果开展了广泛、深入的研究和评估,UNSCEAR 2000年报告反映了事故后第一个十年研究中对于事故辐射健康后果得到的国际共识。然而,鉴于白俄罗斯、俄罗斯联邦和乌克兰国内公众中仍有大量的争论,国际社会进一步对切尔诺贝利核事故的辐射健康后果开展了国际合作研究,直至UNSCEAR在2011年附件D中给出了最终的权威结论。我们应该看到,切尔诺贝利核事故是核电工业历史上曾经发生的最严重事故,其影响之严重程度与影响范围之广是前所未有的,因此,即使在多年大量研究基础上已经取得国际共识后,3个共和国中的公众仍有许多争论是不足为奇的。重要的是,以UNCEAR等组织为代表的国际社会采取了科学的、严谨的态度,在全面、深入研究的基础上给出有说服力的结论与依据。

  在我国各种媒体上,对于切尔诺贝利核事故的辐射健康后果屡有报道。尤其在去年4月切尔诺贝利核事故30周年前后,可看到许多相关的文章。然而,其中不乏有对于辐射健康后果的不实或夸大的报道,而这些报道会误导公众对于核电的认识。笔者编写此文的目的是,详细介绍UNSCEAR 2011年附件D中有关切尔诺贝利核事故辐射健康后果的最终权威结论和依据详情,希望对于一些不实或夸大的报道起到一些澄清谬误的作用,也希望将切尔诺贝利核事故应急响应和善后公众的经验和教训以及辐射健康后果评估的原则和方法学介绍给核能界的相关人员以及关注核事故健康后果的社会公众。

  本报告是在阅读UNSCEAR在2011年附件D的基础上编写的,内容包括:切尔诺贝利核事故的放射性物质释放量及其在环境中的分布;受照人群组的剂量;切尔诺贝利核事故的早期健康效应;切尔诺贝利核事故的晚期健康效应。报告的最后,给出了有关切尔诺贝利核事故辐射健康效应评估的总结以及笔者的若干思考和建议。

  二、切尔诺贝利核事故的放射性物质释放量及其在环境中的分布

  1. 概述

  切尔诺贝利核事故发生在前苏联,位于如今的乌克兰北部,离白俄罗斯南部边界约20km,离俄罗斯联邦西部边界约140km。事故发生在1986年4月26日,其时,切尔诺贝利核电厂4号反应堆正在进行低功率下的试验。试验中,违反操作规程,完全忽视了石墨水冷堆在低功率长时间运行会发生石墨砌体瞬时释热以及在低功率下具有正的温度反应性系数的特点,造成反应堆功率失控骤增(链式裂变反应失去控制),核燃料过热损毁,继而导致连续的蒸汽爆炸,反应堆厂房严重损毁。

  切尔诺贝利核电厂采用的反应堆没有能包容放射性物质的安全壳,反应堆爆炸起火后核燃料元件被炸出堆外,含有巨量放射性物质的蒸汽和浓烟进入大气。事故发生6分钟后,消防人员赶到现场,但强烈的热辐射使人难以靠近,只能靠直升飞机从空中向下投放含铅和硼的砂袋,以封住反应堆,阻止放射性物质外泄。直至事故发生10昼夜后,放射性物质超量释放停止。

  损毁反应堆主要在10天的时间里释放放射性核素。第一天最初的高释放率,由反应堆爆炸造成的机械释放而引起。随后的5天里,释放降低,伴随着来自炽热堆芯材料的热空气和烟雾。在以后的几天中,放射性核素的释放率增加,直至第10天,释放突然下降,结束了强释放期。事故中释放的放射性核素以较高的强度沉积在反应堆周围地区,涉及前苏联的欧洲部分。

    反应堆设计有缺陷,人员操作有失误,加上没有安全壳包容,使得切尔诺贝利核事故成为核电工业历史上最严重的事故。以下列出切尔诺贝利核事故中的放射性物质释放量与组分,放射性物质在环境中的分布与迁移,并概要说明事故后在缓解辐射健康后果方面采取的应急与善后措施。

  2. 放射性物质的释放量与特征

  (1)放射性物质的释放量

  UNSCEAR指出,有两个基本方法用来估算事故的放射性核素释放量。第一种方法是分别估算事故时反应堆堆芯的放射性核素贮量以及每一种核素贮量释入大气的份额;这两个量的乘积就是释放量。第二种方法是测量沉积在反应堆周围所有地面上的放射性核素强度;如果假定所有的释放量沉积在进行测量的地区,沉积的量就是释放的量。在这两种方法中,在反应堆上方以及离反应堆不同距离处采集的样品用于分析放射性核素含量,以确定或确认释放物质中的核素组成。空气样品和沉积物质的分析也可以给出释入大气的放射性物质的物理和化学性质。

  UNSCEAR 2011年附件D中指出,经过多年的研究,对于切尔诺贝利核事故过程中放射性物质释放量的认识已经显著提高,目前已经有最佳估算值,见表2-1。大量释放的大多数放射性核素具有短的物理半衰期,长半衰期核素通常只有少量的释放。这些释放量估算值与UNSCEAR 2000年报告给出的数值相似,但现在估算的难熔元素释放量较小(约为早先估算值的二分之一)。

  表2-1  事故释放的主要核素放射性的最佳估算值

    从放射学的角度来看,131I和137Cs是较为重要的核素,因为一般公众受到的大部分辐射剂量是由这两个核素贡献的。如表2-1所示,131I和137Cs的释放量分别估算为1760PBq和85PBq(1PBq=1015Bq)。

    表2-2给出切尔诺贝利核事故的放射性物质释放量与大气核武器试验和福岛核事故的比较。其中的大气核武器试验释放量也是UNSCEAR 2011附件D中给出的。福岛核事故的释放量引自参考资料[2],其中,NISA数值是日本原子能安全保安院根据地震后反应堆堆芯状态诊断数据估算的,NSC数值是日本核安全委员会根据环境监测数据推算的。从表2-2可以看到,切尔诺贝利核事故的主要核素释放量大致上比大气核武器的释放量低一个数量级,而比福岛核事故的释放量大致高一个数量级。

  表2-2 切尔诺贝利核事故的主要核素释放量与大气核武器试验和福岛核事故的比较

    (2)放射性物质的物理和化学特征

    在表2-2中可以看到,释放的放射性物质中有惰性气体、挥发性元素、中等挥发性元素以及难熔元素(包括燃料颗粒)。需要指出的是,在释放的放射性物质中有“热粒子”,它们包括:燃料碎片以及二氧化铀基质中包含的裂变产物混合物,其组分类似于堆芯的燃料,但铯、碘和钌的含量较贫;由一种主导核素(钌或钡)组成的粒子,但有其他核素的痕迹,这些单元素粒子在反应堆运行期间的燃料中产生,并在燃料元件碎片化过程中释放。燃料碎片热粒子的典型放射性为0.1-1kBq;钌热粒子的放射性为0.5-1kBq,典型的有效直径约为10μm,而131I和137Cs粒子的有效直径为0.4-0.7μm。

    在地面沉积放射性物质的分析监测中得出,释放的放射性核素的主要物理化学形式有:分散的燃料颗粒;冷凝产生的颗粒;混合型颗粒,包括由吸收产生的颗粒。在附近的污染区(离损毁反应堆小于100km),也称“近区”,放射性核素分布与“远区”(离损毁的反应堆100km-2000km)不同,很大程度上取决于释放物的尺度大小。

    近区中的沉积反映燃料的核素组成。较大的颗粒(主要是燃料颗粒)以及难熔元素(锆、钼、铈、镎),在很大程度上沉积在近区。即使含有单颗燃料晶粒的最小燃料粒子,也有相对较大的尺度(可达到10mm)和较高的密度(8-10g/cm3)。由于燃料粒子的尺度,它们仅输送到几十km的范围。较大的粒子聚合物只在核电厂几km的距离内发现。由于这个原因,难熔核素的沉积随着离损毁反应堆的距离急剧减少,只有痕量的难熔元素可以出现在电厂工业区以外。相反,在离厂址几千km的距离上发生了气态核素和次微米冷凝粒子的明显沉积。例如,在整个欧洲发现了钌粒子。

    除了尺度大小外,释放物的挥发性也影响其在环境中的分布。释放物质中的放射性核素有气体、冷凝粒子和燃料粒子的形态。燃料粒子的存在是这个事故的重要特征。在核燃料氧化和散布过程中发生一些放射性核素的挥发。在初始放射性云冷却后,部分挥发性较强的核素仍然处在气相中,而其他一些挥发性核素,例如,137Cs,在建筑材料、烟灰和尘土上凝结。因此,释放物中放射性核素的形态由释放物组分的挥发性以及反应堆中的条件所确定。具有相对高汽压的放射性物质(主要是呈各种化学形态的惰性气体和碘同位素)以气相输送到大气中。难熔元素(例如,铈、锆、铌和?)主要以燃料粒子的形态释入大气。其他的放射性核素(铯、碲、锑等的同位素)有燃料粒子和冷凝粒子的形态。冷凝粒子和燃料粒子形态对于给点地点沉积的相对贡献,可以根据核素不同挥发等级的放射性比来估算。

    释放物的另一个重要特征是其在水溶液中的溶解度。这决定了沉积后初始阶段沉积核素在土壤和地表水中的迁移率和生物可利用度。在1986年4月26日至5月5日期间切尔诺贝利气象站逐日采样的沉积物中,水溶性的或呈可交换形态的137Cs占5%至30%以上。在1986年4月26日的沉积物中,水溶性的或呈可交换形态的90Sr仅占约1%,在随后的几天,这个数值增加至5-10%。电厂附近沉积137Cs和90Sr具有的低溶解度指出,燃料粒子是沉积物的主要部分,即使离释放源20km。在较近的距离,由于存在大的粒子,137Cs和90Sr呈水溶性和可交换形态的比例很低;随着距离增加,可溶性的冷凝粒子份额增加。例如,1986年在英国沉积的几乎所有的137Cs都呈水溶性和可交换形态。

    3. 放射性物质在环境中的分布

    前面指出,事故后主要的放射性核素释放持续10天。在该时间里,风向经常改变,使得放射性物质在一个时间或另一个时间内沉积在反应堆厂址周围的所有地区。UNSCEAR 2011年附件D中给出了那个时段里的放射性物质羽流分布图(见图2-1)。

    事故后最初的放射性物质羽流朝向西方。在4月27日,地区的风转向西北,然后在4月28日,风向转东。两个大范围区域——高美尔–莫吉列夫–布良斯克州(Gomel–Mogilev–Bryansk)和奥廖尔–图拉–卡卢加州(Orel–Tula–Kalug),成为在这段时间里通过羽流的放射性沉积污染区(图2-Ⅰ中的第3条羽流迹线)。切尔诺贝利以南的乌克兰陆地上的沉积发生在4月28日以后(图2-Ⅰ中的第4、5和6条羽流迹线)。

图2-1事故后不同日期和时间的瞬时释放随气象条件形成的放射性物质羽流

    事故释放的放射性物质由于干沉积和湿沉积的机制而以复杂的模式在3个共和国(白俄罗斯、俄罗斯联邦、乌克兰)的广大区域上沉积。通常,在干气象条件下“未稀释”的放射性云会造成大量的沉积(干沉积),而在许多较远的地点,则由于放射性云通过时的降水而造成显著的沉积(湿沉积)。降水以不均匀方式出现,这造成不均匀的放射性沉积区。根据气象条件模拟得到的137Cs沉积的总体情况已经给出,与测量到的沉积情况相当好地匹配。

    前苏联的3个主要区域(总共150000km2,500万以上的居民)被分类为污染区(图2-2)。当时,前苏联将土壤中137Cs水平大于37kBq/m2(1Ci/m2)的地区定义为污染区。

图2-2  1989年12月在白俄罗斯、俄罗斯联邦和乌克兰的137Cs 沉积水平

    如图2-2所示,前苏联的3个污染区分别为:中心区(Central)、高美尔-莫吉廖夫-布良斯克地区(Gomel–Mogilev–Bryansk)和卡卢加-图拉-奥廖尔地区(Kaluga–Tula–Orel)。

    中心区是近区,主要在反应堆的西面和西北面。137Cs在释放的活跃期间内沉积,在乌克兰的大部分地区沉积强度超过37kBq/m2(1Ci/m2)。137Cs 的沉积在反应堆半径30km范围内最强,这是所谓的“30km区”。在这个区域内,沉积强度超过1500 kBq/m2(40Ci/m2);在反应堆西面和西北面近区的部分区域以及高美尔、基辅和日托米尔州(Gomel,Kiev,Zhitomir oblasts),情况也是如此。

    高美尔-莫吉廖夫-布良斯克地区在事故反应堆的北-东北面,白俄罗斯的高美尔州和莫吉廖夫州边界以及俄罗斯联邦的布良斯克州边界离事故反应堆约200km。白俄罗斯高美尔(Gomel)州和布列斯特(Brest)州的南部,沉积强度超过37kBq/m2(1Ci/m2)。在某些地区,沉积强度与中心区可比;在莫吉廖夫州和布良斯克州的一些村庄,沉积强度甚至达到5 MBq/m2。

    卡卢加-图拉-奥廖尔地区位于事故反应堆的东北面约500km。这里沉积的放射性来自4月28-29日的降水,其时,造成高美尔-莫吉廖夫-布良斯克地区放射性核素沉积的同一放射性烟云通过这里。然而,137Cs沉积强度相对较低,通常低于500 kBq/m2。

    在这三个主要受影响的地区以外,许多区域的137Cs 沉积强度介于37-200 kBq/m2。在前苏联的整个欧洲部分,已经完成了相当详细的沉积调查(见图2-2)。事故在前苏联产生的总137Cs沉积量,包括沉积较少的地区,被估算为40PBq。总沉积量的分布大致如下:40%,白俄罗斯;35%,俄罗斯联邦;24%,乌克兰;前苏联的其他共和国,不足1%。前苏联污染区(>37 kBq/m2)的137Cs沉积量,估算为29PBq。

    在前苏联以外,欧洲的广大地区也遇到放射性物质的沉积(45000km2,137Cs的沉积水平为37Bq/m2~200Bq/m2)。在北半球所有国家,都有可能测量到痕量的放射性核素浓度。例如,事故后,大量的放射性物质沉积在白俄罗斯、俄罗斯联邦和乌克兰的森林中,沉积也发生在超出前苏联边界的国家的森林中,尤其是芬兰、瑞典和奥地利。森林中的137Cs沉积水平,其范围从某些地方的大于10MBq/m2,直至西欧一些国家的10~50kBq/m2的水平。

    4. 事故后减少辐射健康后果的应急与善后措施

    在切尔诺贝利事故后最初的几天开始,就开始提出和执行旨在减少人体剂量的对策。所采取的对策的范围很广,包括将居民从附近最高放射性核素沉积区紧急撤离,以及许多欧洲国家发布有关污染食品利用的预告。在若干国际报告中已经研究了所采用的全部对策及其有效性。

    (1)应急撤离

    考虑到事故后释放和天气条件方面的不确定性以及相对高的辐射剂量率,政府当局在事故后40小时内撤离了最近城镇普利皮亚特(Pripyat)的居民,随后在几个月的时间内撤离了周围定居点的居民。1986年内总共撤离了当地居民115000人)。其中,白俄罗斯约25000人,俄罗斯联邦约200人,乌克兰约90000人。人们撤离的区域成为“禁区”,不仅包括以切尔诺贝利反应堆为中心的30km范围的区域,还包括30km附近的高污染区和较远距离测量到高水平137Cs沉积的区域。

    后来,进一步重新安置了220000人。此外,还有各种有组织地和自我选择地将认为受污染地区的儿童进行临时的重新安置。

    (2)减少放射性碘对甲状腺照射的措施

    在事故后最初的几个星期里,对动物饲料和牛奶生产进行了控制(包括禁止消耗新鲜牛奶),这有助于显著减少放射性碘对甲状腺产生的剂量,尤其在前苏联放射性水平较高的地区。所采取的的措施包括:不用污染的牧草喂养动物,而改为室内用“干净”饲料饲养;进行监测,随后在加工厂拒绝131I放射性浓度高于国家TPL(行动水平,当时为3700Bq/L)的牛奶;处理遭到拒收的牛奶(主要是将牛奶转化为可贮存的产品,例如,制成浓缩牛奶或干牛奶、奶酪、黄油)。

    然而,上述对策措施的实施是有缺陷的,因为缺乏及时的通知,尤其是对私营农场主。在前苏联的国家中,事故发生时占主导地位的农业生产系统有两种类型:大型集体农庄和小型私人农场。有关牛奶应对措施的信息只限于集体农庄的管理人员和当地政府,而没有传达到乡村地区的私人农业系统。

    许多欧洲国家改变了他们的农业实践和/或从供应链中回收了食品(尤其是新鲜牛奶);这些措施大体上可以使这些国家的甲状腺剂量减到可以忽略的水平。

    为了有效预防由于131I摄入产生剂量,需要在131I照射前或照射后立即采取碘预防措施。不幸的是,对于很大部分受影响的人们,情况并非如此。碘预防措施只在以下情况下是满意的:意识到存在131I照射风险的医疗专家对普里皮亚季市的居民采取了碘预防措施,60-70%的普里皮亚季居民在事故后的1.5天内服用了KI药片;善后工作人员在事故后最初几周到达切尔诺贝利现场时得到了稳定碘片剂。UNSCEAR 2011年附件D中指出,对于普里皮亚季居民的这个人群组,稳定碘预防措施减少131I对甲状腺剂量的负担约一个量级,总的放射性碘产生的甲状腺剂量减少5倍,而那些在撤离前多数时间待在室内的人们,平均接受的由131I产生的甲状腺剂量大约是大多数时间待在户外人们的二分之一。

    波兰是唯一在事故时对其几乎所有儿童采取碘预防措施的国家。4月27日晚,记录到空气中存在放射性核素以及本底γ剂量率增加,在4月29-30日,牛奶中的131I浓度达到500Bq/L。一个政府委员会决定对于处在风险中的人群组——16岁以下的1100万儿童和青少年采取强制性的稳定碘预防措施,其他的人群可以自愿采取这种措施。从4月29日起,对总共1800万的波兰人给予了单次KI剂量。根据波兰当局的评价,4月29日服用的单次KI剂量减少约40%的甲状腺剂量,而4月30日服用的单次KI剂量减少了约25%的甲状腺剂量。

    (3)居民定居点的去污

  事故后最初的几年中在受影响地区广泛地进行定居点去污,这是在事故响应初期阶段用来减少公众外照射的主要应对措施之一。生活在污染地区的不同人群组外照射剂量贡献因素分析指出,人们所受剂量的很大部分来自土壤中的核素以及覆盖有沥青和混凝土的地面上的核素,在较小的程度上,还来自墙和屋顶上的核素。因此,较有效的去污技术之一涉及上层土壤的去除。

  1986-1989年,在前苏联放射性水平较高的城市和村庄进行了大规模的去污。这通常是由军事人员进行的,包括用水或专门溶液冲洗建筑物,清洗居民区,去除污染的上层土壤,清洁和冲洗道路,开阔供水源去污。特别关注幼儿园、学校、医院和其他经常有大量人群来访的建筑物。总共处理了约一千个定居点;这包括成千上万的住宅和建筑物以及一千多个农庄的清洁。

  在事故后的早期,担心吸入悬浮的土壤和核燃料的放射性粒子可能会对内照射剂量有重要的贡献。为了抑制形成粉尘,将有机溶液弥散到受到污染的表面,有机溶剂干燥后形成看不见的高分子膜。此外,在城市街道喷洒水,以防止形成粉尘。

  取决于所采用的去污技术,各种表面上测量的剂量率可减小1.5-15倍。但这些活动的高成本阻碍了它们完整地用于所有被认为受影响的地区。由于这些限制,年度的外照射剂量减小情况为:人口平均,为10-20%;对于区幼儿园和学校的儿童,约为30%;户外工作者(牧民,林业工人等),不到10%。俄罗斯联邦布良斯克州在1989年进行的大规模去污活动前后的个人外照射剂量测量肯定了这些数据。

  5年期间在定居点去污表面进行的定期检测表明,1986年后没有明显的再污染,照射率在长期内减小。对于布良斯克州的93个较受影响定居点的90000个居民,可避免的集体外照射剂量估算为约1000人·Sv。

  自1990年以后,在前苏联的国家已经放弃了大规模的去污,但测量到高放射性水平的特殊表面和建筑物一直在去污中。

  (4)农业方面采取的应对措施

  切尔诺贝利核事故后的农业应对措施的实施是广泛的,包括前苏联和西欧的国家。农业应对措施的主要目的是确保生产核素放射性水平低于行动水平(TPLs)的食品。许多应对措施广泛地用于事故后的最初几年,而且它们的应用持续至今。通常,越早采用的农业应对措施,它们越是代价-有效的。

  在事故后的早期阶段,采取的主要应对措施有:

  在1986年5月2-5日,大约50000头牛、13000头猪、3300头羊和700头马随人们从30km范围的区域中撤离。在30km范围内,剩余的20000头以上的家畜被杀和被埋。由于撤离的动物缺乏饲料以及很难在迁入领地上管理大量动物,因此许多动物随后被宰杀。在事故发生后的急性期内,不可能区分动物的不同污染水平,在1986年5-7月,被宰杀动物的总数达到95500头牛和23000头猪。

  在事故后的几周内,开始用“干净”饲料喂养动物,因为这可以使得在1-2个月的时间内减少家畜中的137Cs水平。然而,这种对策并未在这个阶段广泛应用,一定程度上是由于缺乏“干净”饲料,其时处在牧草生长季节的早期。

  至1986年6月初,已经绘制了受影响地区的放射性沉积密度的地图。这使得可以估算牧场上的沉积密度,识别可能污染的牛奶。1986年8-9月,每个集体农庄都收到了他们农用地的137Cs沉积图以及有关产品放射性核素可能水平的指南,包括自留地耕作的说明。

  在最初的几个月中,严重污染的土地退出使用,建议允许采取适当措施后在污染不严重的土地上继续生产。在更严重污染的地区,禁止保有奶牛。根据1986年5-7月进行的辐射监督,在白俄罗斯、俄罗斯联邦和乌克兰,分别约有130000公顷、17300公顷和57000公顷的农业用地退出经济利用。

  1986年6月以后,实施了其他的旨在减少137Cs进入农场产品的应对措施:禁止在137Cs沉积水平超过555kBq/m2的地区宰杀牛;限制利用污染的肥料施肥;限制消费私营部门生产的牛奶;农产品的强制性辐射监测等。

  除了前苏联国家以外,西欧不少国家也在事故后的早期阶段采取了各种应对措施:

  在前苏联以外,瑞典受到了较高水平的沉积。最初,瑞典对进口的和国产的食物实施了131I 和137Cs的控制:如果地面沉积超过10kBq/m2的131I和3 kBq/m2的137Cs,就不能在牧场放牧牛;建议不要食用新鲜绿叶蔬菜,清洗其他的新鲜蔬菜;限制使用下水污泥作为土壤肥料;建议深耕;建议收割牧草时采用更高切割水平。

  在挪威,收割后在野外监测作物,放射性铯水平超过600Bq/kg(鲜重)的作物被丢弃和翻埋。此外,监测在6月收获的甘草和青饲料,放射性浓度超过指导水平时不能用作饲料。

  在英国,发布了建议来规范在山地地区的某些比赛活动,并且对若干较受影响地区山地羊的移动和宰杀作出限制。

  在奥地利,建议在1986年5月的短期内不要用新鲜牧草喂牛。

  在事故后的晚期阶段,农业方面采取的主要应对措施包括土壤处理、饲料作物种植变化、清洁饲料喂养以及铯粘合剂的管理等。这些措施旨在通过化学修补改善土壤肥力,减少用作饲料的作物和植物对放射性铯的吸收。

  土壤处理减少放射性铯的吸收。处理程序包括耕作、重播、使用氮、磷、钾肥和石灰。耕作可以稀释本来在土壤上层的放射性含量。化肥的使用增加植物产量,从而稀释植物中的放射性浓度,此外,化肥的使用减小土壤溶液中的Cs:K比,从而减少植物根部对铯的吸收。多项研究表明,氮、磷、钾肥和石灰使用后,放射性铯的土壤-植物迁移减弱因子为:贫瘠的砂性土壤,2-4倍;有机质较多的土壤,3-6倍。此外,由于耕作后稀释了表层的放射性铯,外照射剂量减小2-3倍。

  饲料作物种植变化基于1997-2002年在白俄罗斯收集的实验数据,这些数据指出,一些植物物种比另一些物种吸收较多的放射性铯,诸如羽扇豆、豌豆、荞麦和三叶草之类的饲料作物,它们累积相对高数量的放射性铯,因此被全部或部分地排除耕种。在白俄罗斯受影响的地区种植油菜籽作为动物饲料,因为已经知道种植的油菜籽比许多其他各种作物吸收137Cs和90Sr的速率低2-3倍。种植油菜籽时,进一步施肥(撒石灰,6t/ha;施肥,N90P90K180)可以使植物对放射性铯的吸收率减小2-3倍。

  切尔诺贝利核事故后在前苏联国家和西欧国家中,清洁饲料喂养是较重要的应对措施之一,是经常采用的措施。官方估计,俄罗斯联邦每年经这样处理的牛介于5000-20000头,乌克兰为20000头(得到政府支持,直至1996年)。在前苏联的所有3个国家中,通常采用清洁饲料喂养法来进行肉类生产,并且配合以动物活体监测,使得能在动物肌肉放射性核素浓度超过国家TPL时送回农场进一步作清洁饲料喂养。

  铁氰化物的化合物(通常被称为“普鲁士蓝”)是高效的铯粘合剂;这种化合物可以添加到产奶动物和肉类生产动物的饮食中,以通过减少肠道的吸收来减少放射性铯向奶类和肉类的迁移。这些粘合剂是低毒的,可以安全使用。在不同的国家已经开发了许多不同配方的铁氰化物,部分是最有效的化合物,部分可以廉价生产,是当地可以得到的产品。铁氰化物化合物可以达到10倍的动物制品铯吸收减弱因子。有关铯粘合剂的研究成果很多,例如:

  普鲁士蓝作为粉末添加到动物饮食中,在生产过程中制成颗粒饲料,或者与木屑混合。在俄罗斯联邦, 开发了一种本地生产的称为二茂铁的铁氰化物。

  挪威开发了含铁氰化物的缓慢释放的“勃利”,它进入动物瘤胃后在几个月的时间里逐渐释放铯粘合剂。这种粘合剂由15%铁氰化物、10%蜂蜡和75%重晶石的压缩混合物组成。

  在白俄罗斯,生产一种专门的普鲁士蓝浓缩液,每头牛每天服用0.5kg浓缩液,已经对牛奶平均达到3倍的铯吸收减弱因子。

  在乌克兰,已经小规模地使用当地可以得到的粘土矿物粘合剂。这些当地生产的产品不如普鲁士蓝那么有效,但很便宜。

  切尔诺贝利核事故辐射健康效应的最终权威结论及其依据详情(下)

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