一種鈾礦冶大氣輻射環(huán)境綜合評價方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種鈾礦冶大氣輻射環(huán)境綜合評價方法，包括氣象預處理、地形預處理、大氣擴散計算、確定吸入內(nèi)照射劑量、確定食入內(nèi)照射劑量、確定地表沉積外照射劑量、確定煙羽浸沒外照射劑量、確定公眾個人劑量、確定公眾集體劑量等步驟。本發(fā)明具有科學、準確、快捷、全面的功能特點，適用于我國鈾礦冶大氣輻射環(huán)境影響的預測與評價，使用后可使計算結(jié)果更符合大氣污染物實際遷移擴散規(guī)律，環(huán)境影響和公眾劑量計算更為科學、合理。
【專利說明】一種鈾礦冶大氣輻射環(huán)境綜合評價方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鈾礦冶行業(yè)環(huán)境影響評價【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于鈾礦冶行業(yè)的 大氣輻射環(huán)境影響綜合評價方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 大氣輻射環(huán)境影響是鈾礦冶企業(yè)對周邊環(huán)境影響的主要方面。鈾礦山所在區(qū)域多 為山區(qū)和丘陵地帶，鈾礦冶企業(yè)存在的氣態(tài)污染源項多為點源和面源兩類，即以排風井為 代表的點源和以尾礦（渣）庫、廢石場為代表的超大面源；各源項排放的大氣污染物包括鈾 塵和氡氣兩種。
[0003] 目前鈾礦冶行業(yè)采用的大氣輻射環(huán)境影響評價的計算方法源于上世紀八十年代， 最初用于核工業(yè)三十年輻射環(huán)境質(zhì)量評價，主要針對核電及核設(shè)施行業(yè)，采用第一代大氣 擴散模型和國際輻射防護委員會（ICRP，下同）、國際原子能機構(gòu)（IAEA，下同）早期推薦的 劑量公式及參數(shù)。近年來，國際上關(guān)于大氣擴散和劑量模型方面的理論迅猛發(fā)展，用于鈾礦 冶大氣輻射環(huán)境影響評價的原有計算方法由于基礎(chǔ)理論的局限性，其預測結(jié)果準確性差、 數(shù)據(jù)后處理效果不佳、適用性不強等不足日益顯現(xiàn)，一定程度上影響了鈾礦冶大氣輻射環(huán) 境影響評價的真實性和可靠性，不能很好的適應鈾礦冶環(huán)境保護工作的需要。
[0004] 鈾礦冶大氣輻射環(huán)境影響評價中常見技術(shù)問題包括超大面源、復雜地形、多源項 以及任意點預測。原有計算方法中對上述問題處理方式分別為：
[0005] 1)超大面源采用虛點源法處理，將橫截風向的源寬看作是源中心某一虛源產(chǎn)生的 煙羽寬度，對擴散參數(shù)進行經(jīng)驗修正后，再按照點源高斯模式進行計算，計算結(jié)果與理論真 值偏差較大。
[0006] 2)把復雜地形簡單的劃分為平原、丘陵、山區(qū)（城市）和深切山谷四種類型，對 擴散過程的風速廓線冪指數(shù)和擴散參數(shù)集進行經(jīng)驗修正后，將修正結(jié)果應用于高斯擴散公 式。這種采用簡單修正的方法，忽略了污染源與預測點的實際高程，無法模擬煙羽在復雜地 形區(qū)域流場的真實運動，預測結(jié)果誤差較大。
[0007] 3)鈾礦冶大氣輻射環(huán)境影響評價具有評價范圍大、局部區(qū)域內(nèi)源項較多、分布廣 泛、生產(chǎn)狀態(tài)復雜的特點，目前計算方法中源項數(shù)量限制為20個以下，對于超過20個源項 的情況，需采取距離相近的源項進行合并的處理方法，預測精度受到嚴重影響。
[0008] 4)主要居民點公眾個人劑量的評估是鈾礦冶大氣輻射環(huán)境影響評價的重要組成 部分，受公眾和環(huán)保主管部門關(guān)注度日漸提高。目前鈾礦冶大氣輻射環(huán)境影響評價計算方 法中采用極坐標系，僅僅能夠得到該坐標系下各扇形子區(qū)中心點的計算結(jié)果，存在"以點代 面"和"以面代點"現(xiàn)象，不能實現(xiàn)任意點、多點同時預測，難以得到主要居民點公眾劑量具 體值，使計算結(jié)果備受質(zhì)疑。同時，原計算方法對多源分散分布的預測誤差大，易出現(xiàn)關(guān)鍵 居民組識別有誤的現(xiàn)象。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種偏差和誤差小、可以實現(xiàn)任 意點和多點同時預測的鈾礦冶大氣輻射環(huán)境綜合評價方法。
[0010] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為，一種鈾礦冶大氣輻射環(huán)境綜合評價方法， 包括以下步驟：
[0011] 步驟1，通過以下步驟建立大氣擴散模型：選用美國國家環(huán)保局公開發(fā)布的大氣 擴散模型AERM0D，輸入人工收集的地面和高空氣象數(shù)據(jù)、地形高程數(shù)據(jù)，進行大氣擴散計 算。
[0012] 步驟1. 1，氣象資料預處理：對來源于評價區(qū)域地面和高空氣象觀測站的地面和 高空氣象觀測站的氣象資料進行預處理，地面氣象數(shù)據(jù)參數(shù)包括站點編號、數(shù)據(jù)日期、風 向、風速、溫度、總云、低云、降雨量；高空氣象數(shù)據(jù)參數(shù)包括探空層、氣壓、高度、溫度、風速、 風向；將上述氣象資料手動處理成*. SFC和*. PFL標準格式文件后，進行氣象預處理，得到 評價范圍內(nèi)連續(xù)化、參數(shù)化的邊界層參數(shù)，包括莫寧霍夫長度L、對流速度尺度W?、溫度尺度 Θ ?、混合層高度Zi及摩擦速度u# ;
[0013] 步驟1. 2,地形資料預處理：對來源于國家測繪部門衛(wèi)星圖像解譯或勘探儀人工 實測的DEM格式高程數(shù)據(jù)文件中的地形資料進行預處理，得到地形高度尺度h。和煙羽分層 高度H。；
[0014] 步驟1. 3,大氣擴散計算：利用經(jīng)步驟I. 1和步驟1. 2處理后得到的氣象參數(shù)和地 形參數(shù)，以及來源于設(shè)計文件或現(xiàn)場調(diào)查的污染源項數(shù)據(jù)，設(shè)置計算網(wǎng)格和計算點參數(shù)，進 行大氣擴散模式計算，得到空氣核素濃度C和地表沉積通量數(shù)值結(jié)果Cl i ;
[0015] 步驟2,通過以下步驟建立公眾劑量模型：
[0016] 步驟2. 1，確定吸入內(nèi)照射劑量：
[0017] 步驟2. 1. 1，確定氡及其子體所致吸入內(nèi)照射劑量，調(diào)用步驟1. 3得到的空氣核素 濃度Ca，設(shè)定人工選擇得到的吸入時間T和吸入劑量轉(zhuǎn)換因子DFKn，則有氡及其子體所致吸 入內(nèi)照射劑量：^ Β=?！う＆А?Λ";
[0018] 步驟2. 1. 2,確定鈾塵中六種核素所致吸入內(nèi)照射劑量，調(diào)用步驟1. 3得到的空氣 核素濃度CA，設(shè)定人工選擇得到的空氣攝入量Rinh和吸入劑量轉(zhuǎn)換因子DFinh，則有鈾塵 中各核素所致吸入內(nèi)照射劑量：E inh=CA · Rinh · DFinh ;
[0019] 步驟2. 2,確定食入內(nèi)照射劑量：步驟2. 2. 1，確定直接污染所致植物中核素濃度： 直接調(diào)用步驟1. 3得到的地表沉積通量di，設(shè)定人工選擇的植物截留分數(shù)a、核素環(huán)境去除 速度λ w、核素衰變常數(shù)λ i和經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查得到的植物生長周期te，則土壤根部核素有效衰 減速度=人.+1%直接污染所致植物中核素濃度

【權(quán)利要求】
1. 一種鋪礦冶大氣福射環(huán)境綜合評價方法，其特征在于包括w下步驟： 步驟1，通過W下步驟建立大氣擴散模型：選用美國國家環(huán)保局公開發(fā)布的大氣擴散 模型AERMOD，輸入人工收集的地面和高空氣象數(shù)據(jù)、地形高程數(shù)據(jù)，進行大氣擴散計算。 步驟1. 1，氣象資料預處理；對來源于評價區(qū)域地面和高空氣象觀測站的地面和高空 氣象觀測站的氣象資料進行預處理，地面氣象數(shù)據(jù)參數(shù)包括站點編號、數(shù)據(jù)日期、風向、風 速、溫度、總云、低云、降雨量；高空氣象數(shù)據(jù)參數(shù)包括探空層、氣壓、高度、溫度、風速、風向； 將上述氣象資料手動處理成*. SFC和*. P化標準格式文件后，進行氣象預處理，得到評價范 圍內(nèi)連續(xù)化、參數(shù)化的邊界層參數(shù)，包括莫寧霍夫長度L、對流速度尺度Wg、溫度尺度0 g、混 合層高度Zi及摩擦速度; 步驟1. 2,地形資料預處理；對來源于國家測繪部口衛(wèi)星圖像解譯或勘探儀人工實測 的DEM格式高程數(shù)據(jù)文件中的地形資料進行預處理，得到地形高度尺度h。和煙羽分層高度 He； 步驟1. 3,大氣擴散計算：利用經(jīng)步驟1. 1和步驟1. 2處理后得到的氣象參數(shù)和地形參 數(shù)，W及來源于設(shè)計文件或現(xiàn)場調(diào)查的污染源項數(shù)據(jù)，設(shè)置計算網(wǎng)格和計算點參數(shù)，進行大 氣擴散模式計算，得到空氣核素濃度C和地表沉積通量數(shù)值結(jié)果中； 步驟2,通過W下步驟建立公眾劑量模型： 步驟2. 1，確定吸入內(nèi)照射劑量： 步驟2. 1. 1，確定氨及其子體所致吸入內(nèi)照射劑量，調(diào)用步驟1. 3得到的空氣核素濃度 Ca，設(shè)定人工選擇得到的吸入時間T和吸入劑量轉(zhuǎn)換因子DFi^，則有氨及其子體所致吸入內(nèi) 照射劑量
步驟2. 1. 2,確定鋪塵中六種核素所致吸入內(nèi)照射劑量，調(diào)用步驟1. 3得到的空氣核素 濃度CA，設(shè)定人工選擇得到的空氣攝入量化nh和吸入劑量轉(zhuǎn)換因子DFinh，則有鋪塵中各 核素所致吸入內(nèi)照射劑量；= Ca ? R恤? D。化； 步驟2. 2,確定食入內(nèi)照射劑量：步驟2. 2. 1，確定直接污染所致植物中核素濃度：直接 調(diào)用步驟1. 3得到的地表沉積通量di，設(shè)定人工選擇的植物截留分數(shù)a、核素環(huán)境去除速 度Aw、核素衰變常數(shù)A i和經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查得到的植物生長周期*6，則±壤根部核素有效衰減 速度+馬直接污染所致植物中核素濃度
步驟2. 2. 2,確定間接污染所致植物中核素濃度： 步驟2. 2. 2. 1，直接調(diào)用步驟1. 3得到的地表沉積通量di，設(shè)定人工選擇確定的±壤中 有效根部區(qū)域的標準密度P、W及現(xiàn)場調(diào)查得到的與項目有關(guān)的放射性核素釋放時間tb， 則有±壤中核素累積濃度
步驟2. 2. 2. 2,設(shè)定人工選擇的±壤-植物轉(zhuǎn)移系數(shù)Fy，則有間接污染所致植物中核素 濃度 Cv,i,2 = FvXCs,i; 步驟2. 2. 3,確定公眾消費植物產(chǎn)品中總核素濃度：設(shè)定人工選擇確定的洗涂因子Wi 和現(xiàn)場調(diào)查得到的植物從收獲到消費的存儲時間th，則公眾消費植物產(chǎn)品中總核素濃度Cy,

i = (Cv, i,iXWi+Cv, i,2)exp(-Aith);式中，Wi為洗涂因子，是指公眾攝入植物食品之前，經(jīng)食 物加工過程（如洗涂、削皮）消除掉一定比例的核素后，植物食品中剩余核素的比例缺省值 取 0. 4 ; 步驟2. 2. 4,確定動物飼料中核素濃度：設(shè)定經(jīng)調(diào)查得到的放牧季節(jié) 飼料中鮮草的份額心放牧季節(jié)的時間份額fp，則有動物飼料中核素濃度 /,/./><!''''' A的'.爲.凡試中，為干飼料中核素濃度，C牧草中核素濃度， 均利用植物中的核素濃度公式計算，且不考慮洗涂因子； 步驟2. 2. 5,確定動物肉、奶、蛋中的核素濃度；調(diào)用飼料核素濃度Cg.i，設(shè)定人工選擇 確定的植物-動物核素轉(zhuǎn)移系數(shù)（Ff、Fm和F。）和現(xiàn)場調(diào)查得到的動物每天消耗的飼料量 Qm、從屠宰到消費的平均時間tf，則有動物肉產(chǎn)品中的核素濃度Cf, i = FfCa, iQmexp (- A itf)， 奶產(chǎn)品中核素濃度Cm,i = FmCa,斯eXp(-Aitf)，蛋類產(chǎn)品中核素濃度為；Ce,i = FeCa, iQm6Xp(-入山）； 步驟2. 2. 6,確定食入內(nèi)照射劑量；直接調(diào)用步驟2. 2. 1?步驟2. 2. 5的計算結(jié)果，設(shè) 定經(jīng)調(diào)查得到的食物年攝入量Hp、食入某類食物被污染的份額f。，設(shè)定人工選擇確定的食 入內(nèi)照射劑量轉(zhuǎn)換因子DFiM，則有食入內(nèi)照射劑量
步驟2. 3,確定地表沉積外照射劑量；考慮污染源項多年排放量一致和不一致兩種情 況，分別確定地表沉積核素密度Cgt計算方法； 步驟2. 3. 1，確定地表沉積核素密度： 步驟2. 3. 1. 1，在污染源項污染物排放量多年一致情況下，直接調(diào)用步驟1. 3得到的地 表沉積通量中，設(shè)定現(xiàn)場調(diào)查得到的與項目有關(guān)的放射性核素釋放時間tb，則有地表沉積 核素密適
步驟2. 3. 1.2,在污染源項污染物排放量多年不一致情況下，逐年計算，則有
步驟2. 3. 2,確定地表沉積外照射劑量；調(diào)用步驟2. 3. 1得到的地表沉積核素密度計算 結(jié)果，設(shè)定人工選擇確定的污染地表居留時間份額Of、地面粗趟度屏蔽衰減系數(shù)Rg、建筑物 屏蔽衰減系數(shù)咕和地表沉積外照射劑量轉(zhuǎn)換因子DFgt，則地表沉積外照射劑量Egt = Cgt ?0 Fgr ? Of * Rg+Cgr ? DFgr ? (1-Of) ? Rd ; 步驟2. 4,確定煙羽浸沒外照射劑量；直接調(diào)用步驟1. 3得到的空氣核素濃度Ca，則有 煙羽浸沒外照射劑量 Eim = Ca ? DFim ? Of+Q ? DFim ? (1-Of) ? Rd ; 步驟2. 5,確定公眾個人劑量；直接調(diào)用步驟2. 1?步驟2. 4得到的吸入內(nèi)照射、 食入內(nèi)照射、地表沉積外照射、煙羽浸沒外照射劑量計算結(jié)果，則有公眾個人劑量& =

Einh+Eing巧口巧im ; 步驟2. 6,確定公眾集體劑量；設(shè)定極坐標網(wǎng)格，w評價中也為圓也，劃分lkm、2km、 3km、5km、10km、20km的同也圓，再將其劃分為22. 5。扇形段，W正北N向左右各劃分 11. 25°為起始段，共分96個評價子區(qū)；確定在各子區(qū)取5個點作為公眾個人劑量值代表 點；其中，扇形子區(qū)各邊的中也點共計4個、扇形區(qū)幾何中也點1個； 步驟2. 6. 1，計算各子區(qū)公眾劑量代表值；調(diào)用計算得到的各子區(qū)代表點的公眾個人 劑量值&，則有各子區(qū)公眾劑量代表值為
步驟2. 6. 2,計算各子區(qū)公眾集體劑量；按照子區(qū)劃分方法，設(shè)定經(jīng)人工收集到得該子 區(qū)人口數(shù)量Ri，調(diào)用步驟2.6. 1計算得到的子區(qū)公眾劑量代表值Ea，則有該子區(qū)公眾集體劑 量Si = EaXEi，評價范圍內(nèi)所有子區(qū)的公眾集體劑量
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2. 如權(quán)利要求1所述的一種鋪礦冶大氣福射環(huán)境綜合評價方法，其特征在于步驟1. 1 和步驟1. 2中，利用AERMOD模型的氣象預處理程序AERMET進行氣象預處理和地形預處理。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種鋪礦冶大氣福射環(huán)境綜合評價方法，其特征在于步驟2 中，將公眾按年齡組劃分為幼兒7歲）、少年（7歲?17歲）和成年（> 17歲）H組； 確定公眾劑量由吸入內(nèi)照射劑量、食入內(nèi)照射劑量計算、地表沉積外照射劑量計算、煙羽浸 沒外照射劑量四種照射途徑組成，其中，吸入內(nèi)照射途徑考慮鋪塵中六種長壽命a氣溶 膠，包括 238U、234U、226Ra、2WTh、2Wp〇、U怖和空氣中 222化及其子體，其它立種照射途徑均只 考慮鋪塵中的六種核素；分別選取我國國家標準《電離福射防護與福射源安全基本標準》 佑B18871-2002)中1?2歲、7?2歲和> 17歲的吸入和食入內(nèi)照射劑量轉(zhuǎn)換因子。
4. 如權(quán)利要求3所述的一種鋪礦冶大氣福射環(huán)境綜合評價方法，其特征在于步驟2. 1 中，依據(jù)調(diào)查ICRP第65號出版物確定氨及其子體吸入劑量轉(zhuǎn)換因子和吸入時間；依據(jù)調(diào)查 ICRP第23號出版物確定各年齡組的空氣攝入量；依據(jù)我國國家標準《電離福射防護與福射 源安全基本標準》（GB18871-2002)確定鋪塵中六種核素的吸入內(nèi)照射劑量轉(zhuǎn)換因子。
5. 如權(quán)利要求3所述的一種鋪礦冶大氣福射環(huán)境綜合評價方法，其特征在于步驟 2. 1. 2中，吸入時間T取全年8760h，其它缺省參數(shù)見表1、表2 : 表1不同年齡組年空氣攝入量
表2吸入內(nèi)照射劑量轉(zhuǎn)換因子


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6.如權(quán)利要求3所述的一種鋪礦冶大氣福射環(huán)境綜合評價方法，其特征在于步驟2. 2 中，確定納入本發(fā)明中公眾食入內(nèi)照射劑量計算的食物種類為植物產(chǎn)品和動物產(chǎn)品兩類， 植物產(chǎn)品包括水稻、谷物、葉菜、非葉蔬菜、塊莖、水果、牧草和豆科飼料八項，前六項為公眾 攝入，后兩項為動物食入；動物產(chǎn)品包括豬肉、牛肉、羊肉、家禽肉、奶和蛋六項，均為公眾 攝入；依據(jù)IAEA第472和第1616號技術(shù)報告確定食入內(nèi)照射劑量計算所需的±壤-植 物-動物轉(zhuǎn)移系數(shù)，^及±壤根部核素有效衰減速度、核素環(huán)境去除速率、±壤有效根部區(qū) 域標準密度、洗涂因子相關(guān)參數(shù)；依據(jù)我國國家標準《電離福射防護與福射源安全基本標 準KGB18871-2002)確定鋪塵中六種核素的食入內(nèi)照射劑量轉(zhuǎn)換因子；其中，步驟2. 2. 1的 缺省參數(shù)見表3和表4,步驟2. 2. 2. 1的缺省參數(shù)見表5、表6,步驟2. 2. 2. 2中轉(zhuǎn)移系數(shù)見 表7,步驟2. 2. 4中動物飼料的污染途徑及干重比例見表8,步驟2. 2. 5中缺省設(shè)置參數(shù)見 表9,步驟2. 2. 6中缺省設(shè)置參數(shù)見表10， 表3植物表面的攔截因子和環(huán)境去除速率
表4核素衰變常數(shù)
表5植物污染途徑和干重比例



注；表中均為干重數(shù)據(jù)，部分數(shù)據(jù)需用植物的干重比例轉(zhuǎn)換后使用； 表8動物飼料的污染途徑及干重比例
表9核素植物-動物轉(zhuǎn)移系數(shù)
表10食入內(nèi)照射劑量轉(zhuǎn)換因子


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7. 如權(quán)利要求1所述的一種鋪礦冶大氣福射環(huán)境綜合評價方法，其特征在于步驟2. 3 中，依據(jù)美國國家環(huán)保局發(fā)布的第12號政府指導報告確定污染地表居留時間份額、地面粗 趟度屏蔽衰減系數(shù)、建筑物屏蔽衰減系數(shù)；依據(jù)IAEA第19號安全系列報告和美國國家環(huán)保 局第12號政府指導報告確定鋪塵中六種核素的地表沉積外照射劑量轉(zhuǎn)換因子。
8. 如權(quán)利要求7所述的一種鋪礦冶大氣福射環(huán)境綜合評價方法，其特征在于步驟 2. 3. 2中Of取0. 2, Rg取0. 7, Rd取0. 1，其它參數(shù)缺省值見表11， 表11地表沉積外照射劑量轉(zhuǎn)換因子
9. 如權(quán)利要求1所述的一種鋪礦冶大氣福射環(huán)境綜合評價方法，其特征在于2. 4中， 依據(jù)美國國家環(huán)保局第12號政府指導報告確定污染煙羽停留時間份額和建筑物屏蔽衰減 系數(shù)；依據(jù)IAEA第19號安全系列報告和美國國家環(huán)保局第12號政府指導報告確定鋪塵中 六種核素的煙羽浸沒外照射劑量轉(zhuǎn)換因子，公式中Of取0. 2,其它參數(shù)缺省值見表12和表 13。 表12建筑物屏蔽衰減系數(shù)
表13煙羽浸沒外照射劑量轉(zhuǎn)換因子
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【文檔編號】G06F19/00GK104424388SQ201310386537
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】劉曉超, 連國璽, 孫娟 申請人:中核第四研究設(shè)計工程有限公司