时间:2024-07-28
张莉蓉
(南昌市消防支队,江西 南昌 330000)
核能在能源、军事、医疗、检测等领域的广泛应用,为人类的进步发展提供了新的动力。然而任何事物都有正反两面,核能也给人们带来了极大的安全隐患,甚至会造成灾难性的后果。如核电站泄露事故、核辐射事件的发生、核燃料装卸运输过程中的意外溅落、核武器试验以及战场上的使用等,均会产生严重的辐射后果,放射性气体和气溶胶的逸出和扩散,放射性液体的跑、冒、滴、漏,以及由于活化作用,生产、使用和操作放射性物质的场所与设备,包括操作人员,都有可能会受到不同程度的放射性污染。随着世界各国对环境的重视和对人生命的关注,进入新世纪后,放射性污染后果的处置成为热点。
就人体而言,接受大剂量的放射线照射、吸入大气中放射性微尘或摄入含放射性物质的水和食品,都有可能产生放射性疾病。放射病是由于放射性损伤引起的一种全身性疾病,有急性和慢性2种。前者因人体在短期内受到大剂量放射线照射而引起,如核武器爆炸、核电站的泄漏等意外事故,可产生神经系统症状(如头痛、头晕、步态不稳等)、消化系统症状(如呕吐、食欲减退等),骨髓造血抑制、血细胞明显下降、广泛性出血和感染等,严重患者多数致死。后者因人体长期受到多次小剂量放射线照射引起,有头晕、头痛、乏力、关节疼痛、记忆力减退、失眠、食欲不振、脱发和白细胞减少等症状,甚至有致癌和影响后代的危险[1]。
因此,放射性污染的去污具有十分重大的意义,而对于人体表面放射性核污染去污处理措施的研究更显得至关重要。
对于放射性核污染事故的去污,了解和掌握污染物核素种类及其核性质,如核素的辐射类型和半衰期、在环境中的行为、物理性质(颗粒大小、密度)以及化学性质(溶解度)等基本性质,对于放射性沾染清除工作的具体实施是很有必要的。例如放射性物质与人体接触有三种结合方式:①非固定性污染。污染核素与人体表面之间以分子间作用力结合,二者结合疏松,易于去污。②弱固定性污染。污染核素与人体表面之间以化学吸附或离子交换形式结合,二者结合紧密,较难去污。③强固定性污染。污染核素扩散渗入人体中受中子辐射产生放射性核素,这种污染很难去除;再例如半衰期较长、辐射能量大、贯穿能力较强的放射性核素,在环境中长期积累和扩散,造成周围环境的放射性沾染,对人员及周边生物的内外照射危害相当严重。
针对核污染事故不断增多的趋势,将理论与实践相结合,总结分析事故教训,论述核放射污染的种类、来源、作用机理、危害,综合分析消防部队处置人员表面放射性核污染的基本程序,找出存在的问题并提出解决方案和对策,对于消防部队快速准确处理核事故具有一定的理论指导意义和社会价值。
2.1.1 放射性污染的定义
我们通常所说的放射性是指原子核在衰变过程中放出α、β、γ射线的现象,放射性α粒子是高速运动的氦原子核,在空气中射程只有几厘米,β粒子是高速运动的负电子,在空气中射程可达几米,但α、β粒子不能穿透人的皮肤;而γ粒子是一种光子,能量高的可穿透数米厚的水泥混凝土墙,它轻而易举地射入人体内部,作用于人体组织中原子,产生电离辐射。除这3种放射线外,常用的射线还有X射线和中子射线。这些射线各具特定能量,对物质具有不同的穿透能力和间离能力,从而使物质或机体发生一些物理、化学、生化变化。放射性来自于人类的生产活动,随着放射性物质的大量生产和应用,就不可避免地会给我们的环境造成放射性污染[2]。
所谓的放射性污染是指由于人类活动排放的放射性造成的环境污染和对人体的危害。
2.1.2 放射性污染的来源
放射性污染主要来自于放射性物质。这些物质可来自于天然,如岩石和土壤中含有铀、钍、锕3个放射系,它们也可来自于人为的因素。
就人为因素而言,目前放射性污染主要有以下来源:
(1)核工业。核工业的废水、废气、废渣的排放是造成环境放射性污染的重要原因。此外铀矿开采过程中的氡和氡的衍生物以及放射性粉尘造成对周围大气的污染,放射性矿井水造成水质的污染,废矿渣和尾矿造成了固体废物的污染;
(2)核试验。核试验造成的全球性污染要比核工业造成的污染严重得多。1970年以前,全世界大气层核试验进入大气平流层的90Sr达到5.76×1017Gy,其中97%已沉降到地面,这相当于核工业后处理厂排放90Sr的1万倍以上;
(3)核电站。目前全球正在运行的核电站有400多座,还有几百座正在建设之中。核电站排入环境中的废水、废气、废渣等均具有较强的放射性,会造成对环境的严重污染;
(4)核燃料的后处理。核燃料后处理厂是将反应堆废料进行化学处理,提取钚和铀再度使用,但后处理厂排出的废料依然含有大量的放射性核素,如90Sr、239Pu,仍会对环境造成污染。目前对其废料处理有3种意见:①深埋于地下500-2000km的盐矿中;②用火箭送到太空或其他星球上;③贮存于南极冰帽中;
(5)人工放射性核素的应用。人工放射性同位素的应用非常广泛。在医疗上,常用“放射治疗”以杀死癌细胞;有时也采用各种方式有控制地注入人体,作为临床上诊断或治疗的手段;工业上可用于金属探伤;农业上用于育种、保鲜等。但如果使用不当或保管不善,也会造成对人体的危害和对环境的污染[3]。
放射性污染一般通过体外照射和体内照射方式影响人体健康。当人体受到大剂量照射,其危害损伤效果立即可以观察到,即急性效应;但当人体受长期小剂量放射性物质照射,近期危害损伤效果十分轻微,要经过一段相当长的潜伏期,甚至延续到下一代才能看到较明显的危害损伤效果,即远期效应。
2.3.1 急性辐射损伤(acute radiation damage)
电离辐射损伤效应出现在受照射人身上的叫躯体效应。辐射引起的躯体效应,根据发生较明显的危害损伤效果的时间,可分为急性效应与远期效应二种。
一次或者短期内接受大剂量辐射引起的急性生物效应称为急性辐射损伤。如核武器爆炸、核反应堆意外事故等造成的损伤属急性效应。急性照射可能出现的临床反应如表1所示。
表1 全身急性照射可能出现的临床症状
2.3.2 辐射的远期效应(radiation remote effect)
躯体的远期效应主要指辐射致癌、白血病、白内障、寿命缩短等方面的损害。遗传效应也是一种远程效应。
(1)辐射致癌。人体细胞经常受到射线照射,可能引起突变,即细胞不受控制地连续进行分裂,恶性繁殖生长,最终形成肿块,这就是放射致癌。无论急性照射与超过容许水平的小剂量长期照射都可能诱发恶性肿瘤。甲状腺癌是一种因外照射而引起的癌症之一,发病率与照射剂量大小、性别有关。内照射诱发癌症可用铀矿工人肺癌发病率高来说明,因为工人长期接触放射性氡气及其子体放射性产物并吸入体内肺部沉积的结果。辐射致癌的潜伏期较长。
(2)白血病。辐射致白血病通常由核爆炸、职业性照射或多次接受放射治疗引起。核爆炸是辐射致白血病的最重要原因,日本的原子弹幸存者发病率为千分之一。职业性辐射致白血病:著名的法国物理学家和放射化学家居里夫人就殉职于白血病。大剂量x 射线照射治疗也会造成白血病。
(3)白内障。放射线照射可以引起眼睛晶体混浊,严重可形成白内障。电离辐射引起白内障有一个明显的“阈值”,一般X射线与γ射线的一次照射约为200拉德,分次照射的剂量阈值更大。中子对晶体的损伤作用更大,它的一次照射阈值为20-50拉德。
(4)寿命缩短。也叫辐射引起的非特殊性寿命缩短,主要是电离辐射破坏非特异性免疫机制,降低集体的防御能力,增加毛细血管、粘膜、皮肤和其他屏障的通透性,并容易并发感染,缩短寿命,导致死亡。
(5)遗传效应。主要表现在两个方面:染色体畸变(chromosome aberration)和基因突变(Gene mutation),表现为致畸、死产、智力不全和性比改变[4]。
根据辐射源与人体的相对位置,可将辐射作用于人体的方式分为外照射、内照射、放射性核素对体表沾污等。
(1)外照射。是指辐射源位于人体外对人体造成的辐射照射。辐射源位于人体外有足够的距离时,可造成对人体较均匀的全身照射,反之辐射源靠(贴)近人体则致局部受照。
(2)内照射。非正常量放射性核素进入体内称放射性核素内污染。存在与人体内的放射性核素对人体造成的辐射照射称为内照射。辐射源沉积的器官(简称为S);受到从原器官发出辐射的器官,称为靶器官(简写为T)。
(3)放射性核素的体表沾污。是指放射性核素沾染于人体表面(皮肤或粘膜),或为健康的体表,或为创伤的体表。沾染的放射性核素对沾染局部构成外照射源,同时尚可经过体表吸收进入血液构成体内照射[5]。
(1)时间防护。人体受照时间越长,人体接受的照射量越大,这就要求操作准确、敏捷,以减少受照射时间,达到防护目的;也可以增配工作人员轮换操作,以减少每人的受照时间。
(2)距离防护。人距离辐射源越近,受照量越大。因此应在远距离操作,以减轻辐射对人体的影响。
(3)屏蔽防护。在放射源与人体之间放置一种合适的屏蔽材料,利用屏蔽材料对射线的吸收降低外照射剂量。针对α射线、β射线和γ射线的防护,分别为:①α射线的防护。由于α射线穿透力弱,射程短,因此用几张纸或薄的铝膜,即可将其吸收,或用封闭手套来避免进入人体表及体骨,造成辐射。②β射线的防护。β射线穿透力比α射线强,但较易屏蔽。常用原子序数低的材料,如铝、有机玻璃、烯基塑料等。③γ射线的防护。γ射线穿透力很强,危害极大,常用高密度物质来屏蔽。考虑经济因素,常用铁、铅、钢、水泥和水等材料。
人体污染是体表污染放射性核素或放射性核素通过吸入、食入以及伤口、皮肤进入体内。较多发生的是因与放射性物质接触而造成的体表的污染,而主要危害则是放射性核素进入体内。
放射性物质对表面的污染,有时是一个复杂的物理化学过程。去污的难易与放射性物质的物理、化学状态、物体表面的物化状态及接触时间有关。
无论是物理过程还是化学过程,一般来说,污染时间愈久,吸附愈牢,去污就愈困难。故污染表面应及时处理[6]。总之,在分析具体的污染对象时,要从放射性物质和物体表面的特性综合起来考虑。要抓住主要问题,选择一种或两种互相配合的有效方法,以达到高度去污的目的。
主要的去污方法:擦拭法、淋浴法、吸尘法等[7]。
擦拭法。脱去身上受污染的衣物,用干净的毛巾对全身进行擦拭,达到去污目的。此方法简单,方便操作,但去污效果不理想,通常需要和其他方法联用进行去污。
吸尘法。用吸尘器吸除放射性污染物。这种方法简单易行,便于操作,可除去非固定性污染物。
淋浴法。受污染人员利用温水进行淋浴,对全身进行冲洗,并更换新衣物。此法通常和化学法相结合使用,即在淋浴的同时,使用去污香皂等化学洗消物品,以达到更好的效果。
化学法是利用化学药剂溶解除去放射性污染物。化学法基于溶解、氧化、还原、配合(络合、螯合)、钝化、缓蚀、表面湿润等化学作用,除去带有放射性核素的污垢物、油漆涂层、氧化膜层,保护人体表面,阻止放射性污染进一步进入人体内部。
人体体表污染的去污剂有去污香皂、去污香波、去污洗发膏,6%EDTA,6%偏磷酸钠,1%-3%DTPA(二乙烯三胺五乙酸)等。小面积污染经过去污香皂5min擦拭去污,去污率可达99%以上。
体表污染核素不明了,又难以去除时,可用6.5%KMnO4水溶液或0.4mol/ L H2SO4溶液刷洗3-5min,再用10%-20%盐酸羟胺刷洗2-3min,一般均可除去污染。
如图1所示。
图1 人员表面放射性污染检查流程
(1)对表面污染仪进行质量控制检查;
(2)将探头用塑料薄膜包裹以防污染,测量污染检测点的本底;
(3)在污染探测器距被测人员的衣服和皮肤1cm处进行检测,如果是进行α检测,探头距人体要小于0.5cm;
(4)从头顶开始,从一侧向下移动探头,依次检测颈部、衣领、肩部、手臂、手腕、手、手臂内侧、腋下、体侧、腿、裤口和鞋。检测腿内侧和身体另一侧。平行移动,检测体前和体后。特别注意脚、臀部、肘、手和脸部。探头移动速度约为每秒5cm。注意监听污染声音信号;
(5)身体最可能受到外污染的部位是手和脸(包括身体孔口),受污染可能性较小的部位是头、颈部、毛发、前臂、手腕和躯干;
(6)检测到有污染人员,应检测其个人的所有物品,包括手表、手提包、钱等。检测受到污染物品应放入袋中并做污染标记。应脱掉被污染的衣服,装入袋中并标记,并提供替换衣服;
(7)在人员污染控制记录表填写污染部位及其读数;
(8)检测到有污染的人员,如果污染在外层衣服,应将衣服脱去后,继续检测,脱去外部衣物可去除大部分污染。检测合格后,不需要执行其他去污程序,登记人员信息后允许回家;
(9)体表污染检测结果是天然本底3倍及以上者,应视为受到放射性表面污染。(天然本底测量方法:在检测点距离地面1米处测量,至少测量5次,取平均值和标准偏差;仪器可探测下限可参考仪器说明,如无可探测下限可将标准差的3倍作为可探测下限);
(10)对检测到有外污染的人员,应对其采集鼻拭纸和咽拭纸,对鼻、咽拭纸,用表面污染仪进行放射性污染检测,初步判定是否可能受到内污染,对怀疑放射性核素吸收入体内,可能有放射性核素内污染的人员,应指导去相关医疗卫生机构,作进一步测量和(或)生物样品放射性核素分析,估算放射性核素摄入量,进行医学处理;
(11)通常,严重受伤的人要躺着接受检测。只对能有进行检测的部位(头的前部、双手、双腿和身体)进行检测。只有在伤病员身体状况允许的情况下,才进行身体背部检测;
(12)如果可能,用专门的伤口探测器来检测伤口。在伤口无覆盖的情况下,进行检测。
4.2.1 局部去污
(1)用塑料袋先将非污染部位覆盖,并用胶布把边缘贴牢。然后浸湿污染部位,用软毛刷、海绵等蘸中性肥皂、香波、洗涤剂等轻轻擦洗。重复2到3次,并检测放射性活度不再降低为止,但每次处置的时间不超过3分钟。使用同类稳定性同位素有助该类核素的去污效果;
(2)初步去污后,对残留的放射性核素宜采用不同的专用去污剂。对稀土元素钚和超钚元素,可用含乙二胺四乙铵(EDTA)肥皂或DTPA(二乙基三胺五乙酸)的肥皂,或10%EDTA溶液或1%DTPA(pH3-5)溶液;对铀污染宜用1.4%重碳酸盐溶液清洗;对放射性碘污染,用含碘的鲁戈(lugol)液清洗;对放射性磷污染,用醋酸溶液(pH4-5)或是用醋清洗;对难以去除的不明放射性核素则可以采用5%高锰酸钾溶液刷洗或浸泡污染部位3-5分钟,再用新配制的5%硫代硫酸钠(或5%-10%盐酸羟胺)溶液刷洗或浸泡脱色。必要时可用弹力粘膏敷贴2-3小时,揭去粘膏再用水清洗,对去除残留性污染有较好效果[8];
(3)鼻粘膜和口腔黏膜是放射性核素容易进入的部位。眼、口腔或鼻腔污染时,首先俯面用流动水冲洗眼和颜面部,然后用生理盐水或2%碳酸氢钠冲洗。必要时用3%过氧化氢溶液口腔含漱,以冲洗咽喉部污染。鼻腔污染物用棉签拭去,必要时剪去鼻毛。向鼻咽部喷洒血管收缩剂以降低污染水平和对放射性核素的吸收;
(4)清洗头发一般用肥皂水,要特别注意防止肥皂泡沫流入眼睛、耳、鼻和嘴。当洗头不能充分去除污染时,可考虑将头发剪去。剪指甲有利于去污。要特别注意指甲沟、手指缝。对仍未能去除的局部污染宜用对皮肤无刺激的湿纱布或胶条封盖,以保护皮肤并避免污染扩散。粗糙有裂痕的皮肤污染较严重而又难以去除污染时,可用EDTA肥皂、5%柠檬酸钠或5%碳酸氢钠等去污。
4.2.2 全身去污
首先用浸湿的毛巾、海绵等擦拭2-3次,然后再淋浴。病情严重者,如情况允许亦可在抢救床、担架或手术台上酌情去污。反复进行浸湿-擦洗-冲洗,并观察去污效果[9]。
4.2.3 伤口去污
(1)尽快用蒸馏水或无菌清水冲洗伤口。用生理盐水更好,但不要因为等待等渗液而延误时间。对稀土元素、钚或超钚元素污染的伤口,宜用弱酸性(pH3-5)的Ca-DTPA溶液冲洗。同时对污染创伤部位进行污染测量或做采样测量,以确定污染水平和污染放射性核素种类。
(2)往往需要在2%利多卡因局部麻醉下进行伤口清创,一则清除污染,二则清除异物。擦破伤结痂时,残留放射性核素可能留在痂皮内。对刺破伤位于深部的污染物,要进行多维探测定位以便取出,对撕裂伤位于深部的污染物,清除坏死组织。
(3)清创手术除遵循一般外科手术原则外,尚应遵循放射性污染手术的处理规程,每进一刀,或更换刀片,或测量污染程度,避免因手术器械导致的污染扩散。
(4)严重伤口污染,应留尿样分析放射性核素或做整体测量。对钚或超钚元素及稀土等污染,术中要用Ca-DTPA 1g和2%利多卡因10ml加入100ml生理盐水中冲洗。对一切清除的组织、纱布和初期冲洗液均留存做取样分析。对锶污染伤口,可在创伤部位撒布玫琮酸钾。对含可转移性放射性核素的严重伤口污染者,宜静脉应用螯合剂。
(5)在已知有放射性内污染或怀疑有内污染时,必须尽快(最好在污染后4小时内)开始使用促排或阻止吸收措施。但应慎用有可能加重伤情的促排措施[10]。
4.3.1 洗消站设置和功能
人员洗消站是对人员进行全身洗消的主要场所。人员洗消站应选择在水源充足、人员出入污染区的主要道路、靠近污染区边界和便于作业的地方。人员洗消站可分为固定洗消站(场)和机动洗消站。固定洗消站可利用机关、厂矿等单位和公共洗浴设施;机动洗消站可利用淋浴车、消防水车等。固定洗消站最大优点在于设备齐全,系统完整,在很短时间内就可使用。机动洗消站的优点在于灵活方便,在保证安全的情况下可以靠近污染区设点。洗消站功能区域的设置依据承担去污任务的不同可以进行相应的增减[11]。
4.3.2 体表污染监测仪器仪表
(1)α/β表面污染测量仪:最低探测水平或范围:β为0.1Bq/cm2;α为0.01 Bq/cm2;
(2)β/γ表面污染测量仪:最低探测水平或范围为0.1Bq/cm2;
(3)伤口探测仪:根据实际情况,如果需要,配备伤口探测仪,放置在污染伤口处置间;
(4)门式探测器:用于大量污染人员的筛选。
4.3.3 去污用品
(1)去污材料和物品
软毛刷。毛巾,浴巾,纸巾。理发工具,指甲剪,剃须刀,牙刷。洗眼壶。鼻腔灌洗器,鼻拭子。超声雾化器,喷(发)雾器。
(2)去污剂
表面活性剂:肥皂,合成洗涤剂等。络合剂:10%EDTA溶液,DTPA,六偏磷酸钠,3%柠檬酸溶液。Na3CaDTPA和1%DTPA(pH 3-5)溶液、卢弋氏(Lugol’s)液、玫琮酸钾。氧化剂:饱合高锰酸钾,次氯酸钠,3%过氧化氢溶液、硫代硫酸钠或盐酸羟胺。复合洗消剂:多种洗消剂中合组成。2%重碳酸钠溶液、醋酸溶液(pH4-5)或食用醋、消炎药膏、2%利多卡因、生理盐水、无刺激性滴眼液、1%稀盐酸。
(3)防护用品
手套,手术衣,手术帽。塑料鞋或鞋套。隔离布,隔离衣,隔离帽。污染人员更换衣物。
(1)如有生命危险应首先抢救生命;
(2)首先确定污染部位、范围及程度;
(3)优先处理严重污染人员和创伤污染人员;优先处理人体孔腔(如眼、口、鼻等)处的污染。去污应遵循先低污染区,后高污染区和先上后下的顺序。注意皮肤褶皱处和指甲缝处的去污;
(4)消除体外污染最简便有效的方法是脱去受污染的外衣,这样通常可以去掉大部分的表面污染;脱外衣时注意由内向外卷脱,防止污染扩散;
(5)先用毛巾、肥皂、香波擦洗污染局部,避免一开始就全身淋浴,避免污染扩散和减少污水量;
(6)易用温水(40℃),不要用热水,以免因充血而增加皮肤对污染物的吸收;也不要用冷水,以免皮肤因毛孔收缩而将放射性污染物陷在里面;
(7)去污时手法要轻,避免擦拭皮肤;
(8)适时、慎重选用含络合剂(能与金属离子形成络合离子的化合物)的洗涤剂,勿用硬毛刷和刺激性强的或促进放射性核素吸收的制剂;
(9)去污次数不宜过多,一般不宜超过3次,以免损伤皮肤;
(10)尽量减少去污形成的固体废物;
(11)对体表创伤部位放射性核素污染的处理应先从污染轻的部位开始去污,防止交叉污染;
(12)填写去污方法和效果表;
(13)将避免污染放射性核素吸收和播散作为贯穿整个去污过程的指导思想;
(14)去污要求:去污水平达到天然本底3倍以下[12]。
放射性去污效能是综合分析各影响因素得到的去污效用值,是去污方案满足任务需求程度的量度。对去污方案进行效能评估能够得到方案优劣的定量认识,为指挥部门提供决策支持。
本文分析了放射性去污效能的影响因素,基于层次分析法和模糊综合评判,提出了四种种简单可行的放射性去污效能评估方法。
(1)去污因子:去污前污染物放射性活度与去污后放射性活度之比,习惯称为去污系数。去污因子(DF)用K来表示:
(2)去污指数:去污因子的对数,用D来表示:
(3)多种去污技术联用时,总去污因子为各单种方法去污因子的乘积。总去污指数为各单种方法去污指数之和:
DF总=DFa×DFb×…×DFn
由于去污后的放射性污染总是小于原来污染,因此,去污因数K>1,理论上去污因数可以达到无穷大。但是,在实际应用中,去污因数不可能也没必要做到无穷大。那么,去污因数就有一个合理的限值,这个限值的大小既取决于对干预水平的要求,也要进行代价利益分析[13]。
综上所述,在对放射性污染进行了详细分析的基础上,本文对于人员表面放射性核污染事故的处置提出了针对性的意见和措施,并提出了一套完整的处置决策程序。总结得出以下主要成果和结论:
(1)人员表面放射性去污可采用擦拭法、淋浴法等物理方法,同时可以与化学洗消去污剂联用,例如淋浴时使用去污肥皂等,以使去污效率达到最大。
(2)本论文所总结的处置程序,为消防人员处置此类事故提供了一定的理论参考,即先对可疑人员进行侦检,确定去污对象,在做好自身防护的基础上,利用洗消站、洗消剂等洗消设备对受污染人员进行洗消。
(3)洗消站应选择在水源充足、人员出入污染区的主要道路、靠近污染区边界和便于作业的地方。洗消站共有12个不同的功能分区,承担不同的洗消任务,例如,体表检测区用于人员的表面污染检测,而医学处置室用于污染伤口的监测、清创、去污等的处置。
本文研究成果对于提升消防人员应急处置能力,降低消防人员风险和负担,减少因核污染造成的经济损失具有积极作用和现实意义。
随着时代的发展,放射性核污染事故的形式、种类、特点也将发生新的变化,消防部队在处置过程中也将面临新的复杂的挑战,面对应急救援新形势,消防部队只有不断开拓创新,才能更好地服务人民,保障人民生命财产安全。
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