秦山核电站周围海域放射性水平的分析与预测研究

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目的以秦山核电附近海域为研究对象,探究秦山海域各介质中核素含量的分布,并通过对居民的内照射剂量估算,评价秦山核电流出物放射性水平。通过时间序列分析方法探讨各介质间的相互联系,预测海水及生物中各核素含量的变化趋势,有助于监管部门制定干预措施。方法1.收集整理2000-2017年秦山核电基地环境监测的相关资料,采用双因素方差分析对海水、海底泥以及鲻鱼、海白虾、牡蛎等生物中放射性核素的含量分布进行研究。2.通过周期图法分析核电站周围海域各介质放射性水平的变化规律,对具有相同周期变化的介质进行回归分析,探讨各介质间的相互联系。3.参考秦山周围居民膳食摄入结构以及关键核素的剂量转换因子,计算公众内照射剂量。4.采用ARIMA预测模型拟合2000-2017年的监测数据,预测后续秦山核电周围海域海水以及生物中各核素的含量变化。结果1.双因素方差分析结果显示,夏秋两次海水调查结果无明显差异;2000-2017年海水中3H的含量范围为<1.40 Bq/L-10.40 Bq/L,鲻鱼为<1.00 Bq/kg-2.90 Bq/kg,各采样点牡蛎为<1.10 Bq/kg-8.20 Bq/kg,2009年以后部分海水和水生生物中3H的含量有所升高。14C、90Sr、137Cs在海水、海底泥和水生生物中的含量则无明显改变,在本底水平上下波动。2.周期图分析结果显示,鲻鱼、二期排水口和武原海水中3H的含量变化与周期为18年的谐波较吻合,杨柳山牡蛎、三期排水口和武原海水中的3H的含量变化与周期为3年的谐波较吻合。将其进行回归分析后,回归模型的系数分别为0.620和0.878,表明鲻鱼和杨柳山牡蛎中3H浓度的升高可能与二期、三期排水口海水中3H含量的升高有关。3.3H、14C、90Sr、137Cs等4种关键核素对核电周围居民所致的年待积有效剂量为0.30 μSv、12.38μSv、1.55 μSv和0.13 μSv,仅占秦山核电站年剂量目标值0.05 mSv的28.72%,远远低于约束值0.25mSv,其中水生生物途径所造成的内照射剂量较小。4.模型ARIMA(0,1,0)对一期排水口海水中3H含量的拟合效果较好,R2为0.772,2016、2017年的预测值为2.80 Bq/L和2.26 Bq/L,预测值的变化趋势与实测值基本符合;鲻鱼中的3H拟合模型的R2为0.984,拟合效果好,2016和2017年的相对误差分别为6.36%和4.83%,相对误差小,模型可信。2018-2020年的模拟预测值与2017年的实际值在同一水平,未见明显的起伏。结论秦山海域的放射性水平较低,除部分海水和生物样品中3H的含量较运行前本底值有所升高外,海水、海底泥和水生生物中14C、90Sr、137Cs等核素的活度浓度在本底水平上下波动。各关键核素所致的年待积有效剂量也远低于规定限值,其中水生生物途径所造成的内照射剂量较小。ARIMA模型对大部分介质中核素的含量拟合预测效果较好,预测值显示后续秦山海域的放射性水平继续保持稳定,不会出现较大的起伏波动。
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