談核醫(yī)學科放射性污水設計停留時間

前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了談核醫(yī)學科放射性污水設計停留時間范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。

【摘要】國家現行污水排水排放標準中對核醫(yī)學科放射性污水排放要求并不一致，根據不同的排放要求，結合對核醫(yī)學科常用的同位素，以及設計排水量等相關參數的分析，對衰變池采用的設計停留時間這一關鍵參數進行了對比計算，并給出了建議。

【關鍵詞】核醫(yī)學；放射性污水；停留時間；設計排水量

1引言

近年來，放射性同位素在臨床醫(yī)學中的應用得到了極大的發(fā)展，其診斷與治療中的獨特優(yōu)點，日益為現代醫(yī)學所重視。而核醫(yī)學科室產生的放射性污廢水若處理不當，將會造成環(huán)境的污染，導致無關人員受到放射性損傷。因此，規(guī)定“凡I類工作場所和開展放射性藥物治療的單位”【1】和“使用放射性核素其日等效最大操作量等于或大于2×107Bq的臨床核醫(yī)學單位和醫(yī)學科研機構”【2】應設置衰變池處理放射性污水。核醫(yī)學科放射性污水屬于低濃度放射性污水，工程上多采用停留儲存、自然衰變方式處理，但由于現行多個相關排放標準中對排放要求并不一致，導致實際工程設計及驗收均存在分歧，同時也帶來了安全風險。

2放射性污水中的同位素分析

不論采用哪種處理方式和排放要求，確定污水中主要的放射性同位素是首要前提條件。根據文獻【3~7】，醫(yī)學應用非密封源放射性同位素主要有以下幾種：99mTc、18F、131I、32P、125I、89Sr。其中，診斷類同位素中，99mTc是目前國內應用最廣的SPECT藥物，可以對人體幾乎所有器官進行顯像診斷，占醫(yī)院放射性藥物使用量的80％以上；而18F類藥物則在PET/CT診斷中最為廣泛，占總使用量的98.04％；治療類同位素中，則以131I為主。結合當前實際工程中醫(yī)院提供的同位素使用資料，通過患者排泄、器皿清洗等方式產生的放射性污水中主要為99mTc、18F、131I3種，其主要性能參數詳見表1【8】。

3放射性污水排放要求

現行關于醫(yī)院核醫(yī)學科污水的排放要求的規(guī)定主要有以下3個：1）CECS07:2004《醫(yī)院污水處理設計規(guī)范》【9】6.0.3條規(guī)2）GB18466—2005《醫(yī)療機構水污染排放標準》【10】4.1條規(guī)定：污水排放要求中規(guī)定排放限值（日均值）：總α為1Bq/L，總β為10Bq/L。根據表1，核醫(yī)學科污水中同位素主要是β衰變，可近似采用10Bq/L作為核醫(yī)學科污水放射性濃度限值進行計算。3）GB18871—2002《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》【11】8.6.2條規(guī)定：（1）每月排放總活度<10ALImin（ALImin是相應于職業(yè)照射的食入和吸入值中的較小者）；（2）每次排放活度<1ALImin，并每次排放后用不少于3倍排放量的水進行沖洗。以131I為例計算ALImin值，根據《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》，放射性核素j的年攝入量限值Ij，L=DL/ej，其中：DL為相應的有效劑量的年劑量限值；ej為放射性核素j的單位攝入量所致的待積有效劑量的響應值。參照標準附表數據，職業(yè)照射工作人員連續(xù)5a的年平均有效劑量限值為20mSv，一般取其值25%即5mSv作為年管理劑量約束值【12】；131I吸入e（g）1μm為7.6×10-9Sv/Bq，e（g）5μm為1.1×10-8Sv/Bq；食入e（g）為2.2×10-8Sv/Bq。ALImin是相應于職業(yè)照射的食入和吸入值中的較小者，因此計算ej取對應的食入值2.2×10-8Sv/Bq。根據公式可得，131I的職業(yè)人群的ALImin=5×10-3/2.2×10-8=2.27×105Bq；131I每月排放的總活度限值10ALImin=2.27×106Bq。

4放射性污水設計排水量分析

根據前述排放要求中對放射性濃度的規(guī)定可知，除需知道排水中主要的同位素以外，還要計算相應的排水量。由于國內尚沒有獨立的核醫(yī)學科室排水量統計數據，設計中可參考其接診規(guī)模和人（床）均排水量這2個參數進行計算。

4.1接診規(guī)模的確定

首先需要確定核醫(yī)學科室設計接診人數。根據文獻資料【13，14】的統計資料，當前核醫(yī)學科室診斷主要為SPECT（單光子顯像）和PET-CT（正電子顯像），具體如表2所示。除統計資料外，衛(wèi)健委《國家級區(qū)域醫(yī)療中心設置標準》（綜合醫(yī)院）征求意見稿中對醫(yī)療設備規(guī)模的要求：SPECT-CT臺均人次≥20人/d；PET-CT臺均人次≥15人/d；《國家級區(qū)域醫(yī)療中心設置標準》（腫瘤醫(yī)院）征求意見稿中對醫(yī)療設備規(guī)模的要求：SPECT-CT臺均人次≥30人/d，PET-CT臺均檢查人次≥10人/d。綜上，按SPECT-CT和PET-CT進行分類折算接診量，結合目前所了解的醫(yī)院實際接診規(guī)模及發(fā)展趨勢，在無相關數據時，對一般醫(yī)院，建議SPECT-CT以15人/（臺•d）接診量計算；PET-CT按10人/（臺•d）的接診量計算；對國家級區(qū)域醫(yī)療中心可按衛(wèi)健委文件要求人數進行計算。

4.2設計排水量的確定

由于國內尚沒有獨立的核醫(yī)學科室排水量統計數據，但從核醫(yī)學科診斷的門診醫(yī)技功能屬性來看，可參考GB50015—2003《建筑給水排水設計規(guī)范》中門診高日用水量10~15L/（人•d）這一設計值，同時，根據防止同位素污染擴散的原則，本區(qū)域屬限制用水區(qū)，建議按10L/（人•d）作為生活排水定額來確定放射性污水設計排水量。若設有留觀或收治床位，可參考《建筑給水排水設計規(guī)范》中排水定額100～200L/（床•d），同理，建議取低值，即按100L/（床•d）計算病床排水量。根據以上分析，以廣東某地實際工程為例計算設計排水量。該醫(yī)院屬于地方三甲醫(yī)院，其核醫(yī)學科共設有2臺SPECT、1臺PET/CT，同時，設有4張收治床位。根據前述建議的接診量計算，設計顯像診斷服務人數為40人/d，最大住院病人為4人，則放射性污水設計高日排水量為QP=40×10+4×100=800L/d。

5排水設計停留時間

核醫(yī)學產生的放射性污水主要采用自然衰變處理，衰變池采用的設計停留時間T直接關系到排水是否能夠滿足排放標準的要求。5.1以同位素半衰期T1/2為計算依據廢水停留時間即為同位素衰變完成時間，同位素的衰變遵循公式：N=N-λT0e。其中，N為現存的原子核數；N0為原有原子核總數；T為由N0衰變?yōu)镹所用的時間；λ為衰變常數。一般在物理意義上，同位素衰變完成時間是指當某同位素殘留的原子核數目為起始的1/1000時，可以認為該同位素已衰變完成。即：T=-ln（1/1000）/λ=6.91/λ=10T1/2。其中，半衰期T1/2=-ln（1/2）/λ=0.693/λ（放射性同位素數目衰減到原來數目一半所需要的時間的期望值）。同位素經過10個半衰期的衰變之后，可以認為已經完成衰變?，F行CECS07:2004《醫(yī)院污水處理設計規(guī)范》對核醫(yī)學放射性廢水停留時間也是基于此值進行規(guī)定。

5.2以同位素放射性濃度為計算依據

根據表1中數據可知：（1）當前核醫(yī)學科主要使用的同位素在衰變時以β射線為主，因此，可以近似以排放污水同位素的放射性濃度作為總β放射性活度值依據。（2）由于甲癌采用的131I劑量最大，半衰期最長，其他元素活度和半衰期與之相比不是一個數量級，因此計算時可略去不計，僅按甲癌治療所使用的131I的排放活度作為基礎計算討論。以上述案例為例，以1d的排水量作為容積計算單位，根據4.2節(jié)的分析計算，以1d為計算時間段，設計排水量為800L；共設有4張床位，設計1d最大排放總活度4.9×109×4=1.96×1010Bq，則最大排水初始放射性濃度C0=1.96×1010/800=2.45×107Bq/L。以C=10Bq/L為排放標準，根據同位素衰變公式，計算可得，設計停留時間T≥（-ln（C/C0）/0.693）T1/2≈21.3T1/2。5.3以同位素活度為計算依據以131I的一次排放活度不能超過1ALImin（2.27×105Bq）計算停留時間。由于此限值是僅以同位素活度為基準，而科室排水是連續(xù)排放，需要計算不同時間排水衰變后活度累加值。同時，由于標準中并沒有明確定義“一次排放活度”中“一次”的時間概念，基于此，（1）推流衰變法的衰變池因其排水連續(xù)排放，沒有“一次”的時間概念，故此限值并不適用于推流法的設計計算；（2）按貯存衰變法來進行衰變池設計計算，此處暫將“一次”理解為將池內污水單次排空，而不是分多次排空。仍以上述案例為例，以甲癌治療使用的131I的排放活度作為計算依據，每月（按4周計）接診30人，衰變池按常用的三池形式設計，為簡化計算，以1周為時間段進行累加試算。每周內131I的排放活度值為4.9×109×（30÷4）=3.68×1010Bq，停留時間計算如表3所示。計算可知截至第11周的全部進水，整體經過154d（22周）衰變后，池內剩余活度總量約為1.39×105Bq，可滿足一次排放不超過1ALImin（2.27×105Bq）的限值要求，也即設計停留時間T≥154d≈19.2T1/2。

5.4不同排放要求下設計停留時間的對比分析

根據前述計算，不同的執(zhí)行標準對衰變池的容積設計影響較大。1）放射性污水停留10個半衰期的要求本質上是同位素原子數量上相對概念，也即衰變后的原子數量與衰變前的比值，與同位素本身的物理性質相關，而與其初始的活度（使用劑量）無關，與排水量無關，要求本身就是停留時間；2）總β＜10Bq/L限值要求是同位素放射性濃度概念，反映了同位素的使用劑量及排水量，且與其衰變形式相關，強調衰變后的放射性濃度，以初始放射性濃度為計算基礎，經過設計停留時間后，達到排放的放射性濃度要求，適用于連續(xù)排放的推流衰變法計算；3）單次排放活度＜1ALImin強調了污水中同位素衰減后的活度值，反映了同位素的使用劑量，但與排水量無關，是絕對數值的概念，適用于間歇排放的貯存衰變法計算。根據實施的若干工程反饋信息，實際監(jiān)測中各地多按《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》執(zhí)行，很顯然，對于規(guī)模較大、藥劑用量大的核醫(yī)學科室排水，僅按10個半衰期設計衰變池是難以滿足實際監(jiān)測要求的。

6結語

核醫(yī)學科放射性污水的安全排放關系全體參與者的健康安全，合理確定放射性污水的停留時間并據此設計衰變池是保障輻射安全的重要措施。同時，也建議對核醫(yī)學放射性污水的排放標準進行統一，以便于工程設計和日常監(jiān)測。

【參考文獻】

【1】GBZ120—2006臨床核醫(yī)學放射衛(wèi)生防護標準[S].

【2】GBZ133—2009醫(yī)用放射性廢物的衛(wèi)生防護管理[S].

【3】張錦榮,羅志福.中國放射性同位素技術與應用進展[J].中國工程科學，2008,10（1）:61-69.

【4】趙先英,舒為群,曹佳,等.醫(yī)院污水中放射性物質排放狀況研究[J].西南國防醫(yī)藥，2005,15（1）:29-31.

【5】劉鴻詩.核醫(yī)學放射性同位素應用輻射環(huán)境影響評價[J].原子能科學技術,2004,38（Z1）:188-191.

【6】耿建華.北京市核醫(yī)學2005年顯像狀況調查[J].中國醫(yī)學影像技術,2008,24（4）:618-621.

【7】耿建華.北京市核醫(yī)學2008年基本情況調查[J].國際放射醫(yī)學核醫(yī)學雜志,2010,34（1）:35-37.

【9】CECS07:2004醫(yī)院污水處理設計規(guī)范[S].

【10】GB18466—2005醫(yī)療機構水污染排放標準[S].

【11】GB18871—2002電離輻射防護與輻射源安全基本標準[S].

【12】中華醫(yī)學會核醫(yī)學分會.2010年全國核醫(yī)學現狀普查[J].中華核醫(yī)學雜志,2010,30（6）:428-429.

【13】中華醫(yī)學會核醫(yī)學分會.2012年全國核醫(yī)學現狀普查[J].中華核醫(yī)學雜志,2012,32（5）:357.

【14】中華醫(yī)學會核醫(yī)學分會.2016年全國核醫(yī)學現狀普查結果簡報[J].中華核醫(yī)學與分子影像雜志，2016,36（5）:479-480.

作者：歐云峰 單位：中國中元國際工程有限公司