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[摘 要]新电磁环境控制限值没有沿用ALARA原则。本文通过介绍ALARA原则的起源,生物学基础和应用,讨论了是否应在电磁辐射防护领域运用ALARA原则,并对新标准提出了建议。
[关键词]ALARA原则,电磁辐射,控制限值。
中图分类号:Q6 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)32-0356-01
《电磁辐射防护规定》GB8702-88在总则中规定一切产生电磁辐射污染的单位或个人,应本着“可合理达到尽量低”的原则,努力减少其电磁辐射污染水平。这一原则即ALARA原则(As Low AS Reasonably Achievable )。在新标准《电磁环境控制限值》GB8702-2014中,并没有沿用这一原则。而改为“在满足本标准限值的前提下。鼓励产生电场、磁场、电磁场设施(设备)的所有者,积极采取有效措施,降低公众曝露。”是否运用ALARA原则,对于电磁辐射防护实践,十分重要。本文通过比较ALARA原则在电离辐射防护领域的起源,生物学基础和应用,以及国际上电磁辐射防护领域的新研究成果,讨论了是否应在电磁辐射防护领域运用ALARA原则,并对该标准提出了建议。
1、ALARA原则的起源
“可合理达到尽量低”的原则起源于电离辐射,后来被运用到电磁辐射领域。
在放射防护的早期,人们认识到大剂量产生的急性效应,这种效应只有在剂量超过某一“阈”值时才能观察到,同时人们认为低于此阈值的剂量是“可耐受的”。但是不久就认识,电离辐射还有其他效应,即遗传效应和致癌。这些效应没有可观察到的“阈”值,防护方法必须变得更为复杂。
电离辐射本质上是损伤分子一级的机体,某些损伤也许会由于细胞机理而恢复,或由于身体的防御机理而消失。然而,某些损伤也许会保存下来并发展到恶性情况,即癌症。
因此,从天然辐射源接受的剂量上的任何增量都存在导致癌的附加危险,这成为放射防护的一个慎重假设,由此得出,即使所有剂量都低于所选定的限制体系,也都会留下剩余危险成分,在此情况下,采取一些适当的步骤来降低一切照射显然是正确的,这就是ALARA原则的起因。
这些发展中的观点影响着委员会的早期建议,并在 1955年的建议书中明确地提了出来(ICRP,1955)。建议书指出:
虽然提出作为最大允许剂量的值所包含的危害比生活中的其他危害为小,但是,考虑到规定这个值所依靠的证据不够完全,并考虑到已知某些辐射效应是不可修复的和可积累的,因此强烈地建议应当尽一切努力将各种类型电离辐射的照射降到最低的可能水平。
这种最初的说明,在ICRP第1号出版物(ICPR, 1959)中得到进一步阐明,如下:
应当着重指出,本节所建议的最大允许剂量是个最大的值。委员会建议,所有剂量都应保持在可实现的尽可能低的水平,任何不必要的照射都应避免。
在ICRP第9號出版物(ICRP, 1965)中,这种建议采取如下陈述形式:
由于任何照射可能包含某种程度的危险,委员会建议任何不必要的照射都应避免,在考虑了经济的和社会的条件之后,所有剂量都应保持在容易达到的尽可能低的水平。
委员会认识到,这种定性的建议形式已经在表达方面产生了某些困难,因此在ICRP第22号出版物(ICRP,1973) 中发表了一个更为详细的阐述其意图的说明。在该说明中,用“可合理地”来代替一般陈述中的副词“容易地”
ICRP第103号出版物(2007年建议书)沿用了这一思想。
从上述ALARA原则的历史沿革中可以看出
⑴ALARA原则是随着人们认识的深入不断发展的。
⑵并非越严格越好。如从开始的“尽一切努力,降到最低”到“可实现的”“可容易达到”“可合理达到的”
⑶充分考虑到低剂量可能带来的危害,也考虑到降低剂量可能带来的成本上升
⑷不论用词怎样变化,“可实现、容易、合理、尽量低”的最优化的思想没有变,始终贯穿于上述的报告中。
2、 ALARA原则的生物学基础。
电离辐射的大多数有害健康效应可以分为两种类型:
⑴高剂量照射后由于大部分细胞被杀死/功能丧失而产生的确定效应,仅在剂量超过阈值时表现出来。
⑵随机效应,即癌症和遗传效应,包括由于体细胞突变而在受照个体内形成的癌症,和由于生殖细胞突变而在其后代身上发生的遗传疾病,高剂量和低剂量均可引起随机效应,这种效应在受照射较长时间后可以用统计检验方法观察到其发生率增加。
在ICRP第103号出版物(2007年建议书)中提出,在科学上有理由假设,在小剂量范围内,低于大约100mSv,癌症或遗传效应的发病率随相关器官和组织的当量剂量的增加成正比增加。
从上述ICRP的建议书可看出,根据大量的流行病学以及动物和人类遗传学研究,低剂量可能会诱发癌症和遗传效应(即随机效应),所以才有ALARA原则,它是应对随机效应的一个谨慎的政策。
3.ALARA原则在放射防护中的应用——防护最优化
最优化原则是防护体系的核心,在过去几十年中,最优化过程的应用已显著地降低了职业和公众照射。
并非低于剂量限值最优化就应该停止,最优化不是剂量的最小化,最优化的防护是仔细地对危害和资源进行平衡的评估 。
防护最优化概念的基本作用是在每一个负责辐射照射控制的人员中造成一种思想状态,使他们不断地向自己提出问题“我是否尽了自己合理做到的一切来降低这些辐射剂量。”
辐射防护最优化首先强调应用项目的设计阶段,因为在此阶段,对项目尚处在比较全面和容易改动过程之中,最容易达到低成本而降低剂量的目的,接下来则应在运行阶段进行最优化努力。 强调ALARA可操作性,将其融入企业的日常运行和管理。
我国已经进行了许多最优化的实践,取得了较好的效果。例如:核电站辐射分区设计中的防护最优化,大亚湾核电站的辐射防护最优化管理。铀尾矿库治理工程方案的最优化分析等。
4、电磁辐射的生物效应
电磁辐射是非电离辐射。它的光子能量太弱,不足以产生电离,断开细胞分子间化学键。不论它的强度有多高,都不能在生物体内引起电离。但是它会产生其他生物效应,例如发热效应和体内感应电流。
超过10GHz频率的射频场,因为频率高,大部分能量在皮肤表面上被吸收,只有很少的能量渗透到皮下组织之中。
1MHz到10GHz频率的射频场能渗透到组织内,并由于吸收而产生热效应。渗透的深度随频率降低而变深。
低于1MHz的辐射,主要的生物效应是在生物组织中感应电流和电场。
对上述所有频段,世界卫生组织的大型研究项目《国际电磁场计划》都有评价。结论是现有的科学证据表明,曝露于射频场不可能引发和促进癌症。一些流行病学研究涉及射频场和癌症的关联,但这些结果缺乏一致性。在生活中曝露于低强度射频场的生物效应虽然有一些细胞试验的证据,但没有得到确认。不能作为电磁环境控制限值的基础。
对极低频场,世界卫生组织在多份官方文件中表示,工频极低频场在生物体中感应电场和电流,这是唯一确认的作用。曝露在日常生活中的极低频场,不会诱发和促进癌症。
5、电磁辐射的管理政策:
针对某种环境健康风险采取何种管理政策,这是一个十分重要的问题。这种原则应建立在对某种环境健康风险的正确评估之上,并集中体现在环境标准的制定上。
国际上对环境风险的政策一般分为三种:
①预防性原则(precautionary principle)
②ALARA原则(ALARA principle)
③谨慎原则(prudent principle)
预防性原则应用于“高度不确定”场合,有潜在“严重风险”,而不等待科学研究结果。例如欧盟禁止从英国进口牛肉,以防止疯牛病的传染。这就是一种在预防性原则下采取的措施。
ALARA原则,它是一种减少“已知危险”的政策。在考虑技术、公众健康、费用等各项因素的同时,将曝露尽可能降低。它主要运用在电离辐射领域,因为电离辐射的风险在低于所推荐限值的水平下也存在,在这种情况下,尽可能降低风险是合理的。
谨慎原则。即便不存在可验证的风险时,也采用易达到的措施来降低健康风险。这些措施常常是低费用的,简单的,自愿的。
以ALARA原则为导向来制定电磁环境限值的国家只有意大利和瑞士等少数国家。
世界卫生组织明确指出:不推荐ALARA应用于制定电磁辐射的相关公共政策。它对电磁场(工频和射频)不是一项合适的政策,这是因为低暴露水平的电磁辐射没有健康风险,而且曝露无处不在。
中国已不再沿用ALARA原则。在新电磁环境控制限值标准中,表达为“积极采取有效措施,降低公众曝露”。这个表述更接近于谨慎原则。同目前多数国家的电磁辐射管理政策相近。
6、结论和建议:
⑴从生物效应来看,放射防护领域的ALARA原则建立在存在低水平下随机效应的基础上。而电磁辐射在低水平下没有危害,所以新标准没有必要沿用“可合理达到尽可能低”的ALARA原则。
⑵从ALARA原则的历史沿革来看,ALARA原则是发展的,不同时期用不同的语言来表述,但其核心最优化的思想没有变,电磁辐射的管理政策可以不用ALARA原则,但可以吸收其思想。用比放射防护更宽松的语言来阐述电磁辐射管理政策。
⑶放射防护的最优化应用有许多成功的实践,电磁辐射防护领域也应认真学习其经验。
参考文献
[1]龔德荫,放射防护中的最优化和决策,北京:原子能出版社,1992:1-4
[2]国际放射防护委员会,国际放射防护委员会2007年建议书,北京:原子能版社,2008:45-50
[3]夏益华,辐射防护最优化原则及其应用,北京:原子能出版社,2000:1-8
[4] 刘宝华,国内外现行电磁辐射防护标准介绍与比较,辐射防护,2008,28(1):51-56
[5]《输变设施的电场、磁场及其环境影响》编写组,输变电设施的电场、磁场及其环境影响,北京:中国电力出版社,2007:35-40
[关键词]ALARA原则,电磁辐射,控制限值。
中图分类号:Q6 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)32-0356-01
《电磁辐射防护规定》GB8702-88在总则中规定一切产生电磁辐射污染的单位或个人,应本着“可合理达到尽量低”的原则,努力减少其电磁辐射污染水平。这一原则即ALARA原则(As Low AS Reasonably Achievable )。在新标准《电磁环境控制限值》GB8702-2014中,并没有沿用这一原则。而改为“在满足本标准限值的前提下。鼓励产生电场、磁场、电磁场设施(设备)的所有者,积极采取有效措施,降低公众曝露。”是否运用ALARA原则,对于电磁辐射防护实践,十分重要。本文通过比较ALARA原则在电离辐射防护领域的起源,生物学基础和应用,以及国际上电磁辐射防护领域的新研究成果,讨论了是否应在电磁辐射防护领域运用ALARA原则,并对该标准提出了建议。
1、ALARA原则的起源
“可合理达到尽量低”的原则起源于电离辐射,后来被运用到电磁辐射领域。
在放射防护的早期,人们认识到大剂量产生的急性效应,这种效应只有在剂量超过某一“阈”值时才能观察到,同时人们认为低于此阈值的剂量是“可耐受的”。但是不久就认识,电离辐射还有其他效应,即遗传效应和致癌。这些效应没有可观察到的“阈”值,防护方法必须变得更为复杂。
电离辐射本质上是损伤分子一级的机体,某些损伤也许会由于细胞机理而恢复,或由于身体的防御机理而消失。然而,某些损伤也许会保存下来并发展到恶性情况,即癌症。
因此,从天然辐射源接受的剂量上的任何增量都存在导致癌的附加危险,这成为放射防护的一个慎重假设,由此得出,即使所有剂量都低于所选定的限制体系,也都会留下剩余危险成分,在此情况下,采取一些适当的步骤来降低一切照射显然是正确的,这就是ALARA原则的起因。
这些发展中的观点影响着委员会的早期建议,并在 1955年的建议书中明确地提了出来(ICRP,1955)。建议书指出:
虽然提出作为最大允许剂量的值所包含的危害比生活中的其他危害为小,但是,考虑到规定这个值所依靠的证据不够完全,并考虑到已知某些辐射效应是不可修复的和可积累的,因此强烈地建议应当尽一切努力将各种类型电离辐射的照射降到最低的可能水平。
这种最初的说明,在ICRP第1号出版物(ICPR, 1959)中得到进一步阐明,如下:
应当着重指出,本节所建议的最大允许剂量是个最大的值。委员会建议,所有剂量都应保持在可实现的尽可能低的水平,任何不必要的照射都应避免。
在ICRP第9號出版物(ICRP, 1965)中,这种建议采取如下陈述形式:
由于任何照射可能包含某种程度的危险,委员会建议任何不必要的照射都应避免,在考虑了经济的和社会的条件之后,所有剂量都应保持在容易达到的尽可能低的水平。
委员会认识到,这种定性的建议形式已经在表达方面产生了某些困难,因此在ICRP第22号出版物(ICRP,1973) 中发表了一个更为详细的阐述其意图的说明。在该说明中,用“可合理地”来代替一般陈述中的副词“容易地”
ICRP第103号出版物(2007年建议书)沿用了这一思想。
从上述ALARA原则的历史沿革中可以看出
⑴ALARA原则是随着人们认识的深入不断发展的。
⑵并非越严格越好。如从开始的“尽一切努力,降到最低”到“可实现的”“可容易达到”“可合理达到的”
⑶充分考虑到低剂量可能带来的危害,也考虑到降低剂量可能带来的成本上升
⑷不论用词怎样变化,“可实现、容易、合理、尽量低”的最优化的思想没有变,始终贯穿于上述的报告中。
2、 ALARA原则的生物学基础。
电离辐射的大多数有害健康效应可以分为两种类型:
⑴高剂量照射后由于大部分细胞被杀死/功能丧失而产生的确定效应,仅在剂量超过阈值时表现出来。
⑵随机效应,即癌症和遗传效应,包括由于体细胞突变而在受照个体内形成的癌症,和由于生殖细胞突变而在其后代身上发生的遗传疾病,高剂量和低剂量均可引起随机效应,这种效应在受照射较长时间后可以用统计检验方法观察到其发生率增加。
在ICRP第103号出版物(2007年建议书)中提出,在科学上有理由假设,在小剂量范围内,低于大约100mSv,癌症或遗传效应的发病率随相关器官和组织的当量剂量的增加成正比增加。
从上述ICRP的建议书可看出,根据大量的流行病学以及动物和人类遗传学研究,低剂量可能会诱发癌症和遗传效应(即随机效应),所以才有ALARA原则,它是应对随机效应的一个谨慎的政策。
3.ALARA原则在放射防护中的应用——防护最优化
最优化原则是防护体系的核心,在过去几十年中,最优化过程的应用已显著地降低了职业和公众照射。
并非低于剂量限值最优化就应该停止,最优化不是剂量的最小化,最优化的防护是仔细地对危害和资源进行平衡的评估 。
防护最优化概念的基本作用是在每一个负责辐射照射控制的人员中造成一种思想状态,使他们不断地向自己提出问题“我是否尽了自己合理做到的一切来降低这些辐射剂量。”
辐射防护最优化首先强调应用项目的设计阶段,因为在此阶段,对项目尚处在比较全面和容易改动过程之中,最容易达到低成本而降低剂量的目的,接下来则应在运行阶段进行最优化努力。 强调ALARA可操作性,将其融入企业的日常运行和管理。
我国已经进行了许多最优化的实践,取得了较好的效果。例如:核电站辐射分区设计中的防护最优化,大亚湾核电站的辐射防护最优化管理。铀尾矿库治理工程方案的最优化分析等。
4、电磁辐射的生物效应
电磁辐射是非电离辐射。它的光子能量太弱,不足以产生电离,断开细胞分子间化学键。不论它的强度有多高,都不能在生物体内引起电离。但是它会产生其他生物效应,例如发热效应和体内感应电流。
超过10GHz频率的射频场,因为频率高,大部分能量在皮肤表面上被吸收,只有很少的能量渗透到皮下组织之中。
1MHz到10GHz频率的射频场能渗透到组织内,并由于吸收而产生热效应。渗透的深度随频率降低而变深。
低于1MHz的辐射,主要的生物效应是在生物组织中感应电流和电场。
对上述所有频段,世界卫生组织的大型研究项目《国际电磁场计划》都有评价。结论是现有的科学证据表明,曝露于射频场不可能引发和促进癌症。一些流行病学研究涉及射频场和癌症的关联,但这些结果缺乏一致性。在生活中曝露于低强度射频场的生物效应虽然有一些细胞试验的证据,但没有得到确认。不能作为电磁环境控制限值的基础。
对极低频场,世界卫生组织在多份官方文件中表示,工频极低频场在生物体中感应电场和电流,这是唯一确认的作用。曝露在日常生活中的极低频场,不会诱发和促进癌症。
5、电磁辐射的管理政策:
针对某种环境健康风险采取何种管理政策,这是一个十分重要的问题。这种原则应建立在对某种环境健康风险的正确评估之上,并集中体现在环境标准的制定上。
国际上对环境风险的政策一般分为三种:
①预防性原则(precautionary principle)
②ALARA原则(ALARA principle)
③谨慎原则(prudent principle)
预防性原则应用于“高度不确定”场合,有潜在“严重风险”,而不等待科学研究结果。例如欧盟禁止从英国进口牛肉,以防止疯牛病的传染。这就是一种在预防性原则下采取的措施。
ALARA原则,它是一种减少“已知危险”的政策。在考虑技术、公众健康、费用等各项因素的同时,将曝露尽可能降低。它主要运用在电离辐射领域,因为电离辐射的风险在低于所推荐限值的水平下也存在,在这种情况下,尽可能降低风险是合理的。
谨慎原则。即便不存在可验证的风险时,也采用易达到的措施来降低健康风险。这些措施常常是低费用的,简单的,自愿的。
以ALARA原则为导向来制定电磁环境限值的国家只有意大利和瑞士等少数国家。
世界卫生组织明确指出:不推荐ALARA应用于制定电磁辐射的相关公共政策。它对电磁场(工频和射频)不是一项合适的政策,这是因为低暴露水平的电磁辐射没有健康风险,而且曝露无处不在。
中国已不再沿用ALARA原则。在新电磁环境控制限值标准中,表达为“积极采取有效措施,降低公众曝露”。这个表述更接近于谨慎原则。同目前多数国家的电磁辐射管理政策相近。
6、结论和建议:
⑴从生物效应来看,放射防护领域的ALARA原则建立在存在低水平下随机效应的基础上。而电磁辐射在低水平下没有危害,所以新标准没有必要沿用“可合理达到尽可能低”的ALARA原则。
⑵从ALARA原则的历史沿革来看,ALARA原则是发展的,不同时期用不同的语言来表述,但其核心最优化的思想没有变,电磁辐射的管理政策可以不用ALARA原则,但可以吸收其思想。用比放射防护更宽松的语言来阐述电磁辐射管理政策。
⑶放射防护的最优化应用有许多成功的实践,电磁辐射防护领域也应认真学习其经验。
参考文献
[1]龔德荫,放射防护中的最优化和决策,北京:原子能出版社,1992:1-4
[2]国际放射防护委员会,国际放射防护委员会2007年建议书,北京:原子能版社,2008:45-50
[3]夏益华,辐射防护最优化原则及其应用,北京:原子能出版社,2000:1-8
[4] 刘宝华,国内外现行电磁辐射防护标准介绍与比较,辐射防护,2008,28(1):51-56
[5]《输变设施的电场、磁场及其环境影响》编写组,输变电设施的电场、磁场及其环境影响,北京:中国电力出版社,2007:35-40