铀矿地下开采中氡子体吸入所致等效剂量系数参数不确定性分析及其辐射防护意义

本研究针对铀矿地下开采中氡子体吸入所致器官剂量评估的不确定性，采用蒙特卡洛模拟结合ICRP最新生物动力学模型，对比湿式钻孔（Job 1）与干式钻孔（Job 4）两种作业场景。结果显示Job 4的肺部剂量系数显著高于Job 1（几何均值61.87 vs 47.05 mSv/(mJh/m3)），且肺泡-间质区不确定性最大（UF=3.32）。研究为修订剂量模型参数、优化通风策略及个人防护装备提供了关键数据支撑。

　　

铀矿开采工人长期暴露于氡及其短寿命子体的辐射环境中，这些放射性粒子通过吸入途径沉积在呼吸系统，释放的α粒子可导致支气管上皮细胞损伤，是矿工肺癌高发的主要诱因。尽管国际放射防护委员会（ICRP）已建立参考剂量模型，但固定参数设计忽略了实际作业场景的变异性，特别是通风条件、钻孔方式等关键因素对剂量评估的影响。传统研究多聚焦单一暴露情境，缺乏对历史高暴露时期（如20世纪中期干式钻孔阶段）与现代防护条件下剂量差异的系统量化，这直接制约了辐射防护标准的科学修订。

为填补这一空白，研究人员依托RadoNorm项目框架，开发了专用计算工具INTDOSKIT，集成ICRP 130号出版物的人体呼吸道模型（HRTM）和137号出版物的全身生物动力学模型。研究选取德国Wismut公司1946-2003年铀矿开采队列的两种典型暴露场景——湿式钻孔良好通风（Job 1）和干式钻孔不良通风（Job 4），通过50000次蒙特卡洛模拟量化了21个器官组织的剂量系数不确定性。关键技术包括：1）基于文献数据的参数概率分布赋值（如铅的吸收速率s_b服从几何标准差1.73的对数正态分布）；2）最大似然估计与Kolmogorov-Smirnov检验确定后验分布；3）Mann-Whitney U检验比较作业类型差异。

研究结果揭示：

1. 剂量分布特征
   支气管分泌细胞（Bronch.sec）在所有区域中剂量最高，Job 4达86.7 mSv/(mJh/m³)，是Job 1的1.88倍。肺泡-间质区（AI）虽绝对剂量最低（2.44 mSv/(mJh/m³）），但不确定性因子（UF=3.13）最大，反映深层肺组织沉积机制的复杂性。

2. 不确定性量化
   剂量系数服从对数正态分布，Job 4的几何均值（GM=61.87）显著高于ICRP参考值（24.00）。97.5%分位数达133.09 mSv/(mJh/m³），提示现行标准可能低估实际风险2-3倍。

3. 参数敏感性
   潮气量（V_T）是最大不确定性来源（贡献度46%），其增加导致放射性气溶胶沉积量指数上升。而鼻呼吸比例（F_n）>50%时可使剂量降低15-20%，印证了呼吸防护装备的生物学基础。

4. 系统器官影响
   肾脏在非呼吸系统中剂量最高（82.7 mSv/(mJh/m³）），这与氡子体中的钋-210（²¹⁰Po）肾滞留特性相符，但组织权重因子未涵盖此类风险。

这项研究首次系统量化了历史高暴露与现代作业条件下的剂量差异，为铀矿职业流行病学研究提供了可靠的剂量重建方法。发现的潮气量主导效应提示需开发动态呼吸监测设备，而肺泡区大不确定性则呼吁改进ICRP模型的区域划分标准。研究推荐的采用75百分位数替代参考值的策略，已被欧盟辐射防护指南（Euratom 2023）采纳，对全球铀矿职业健康标准修订具有里程碑意义。论文成果发表在《Journal of Environmental Radioactivity》，为辐射防护领域建立了新的参数不确定性分析范式。