《Journal of Environmental Radioactivity》：NORM waste from oil and gas industries in Brazil: A risk-based approach to establish conditional clearance limits for disposal in hazardous waste landfills
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该研究评估了油气回收工业产生的天然放射性废物（NORM）在Class I危险废物填埋场的安全处置，考虑运营和关闭后两种情景。模拟显示铀-226（Ra-226）是主要限制性核素，食物摄入（尤其是填埋场覆盖层上的农作物）是主要暴露途径。敏感性分析表明根深、覆盖层侵蚀和水传输参数对年剂量影响最大。保守土壤指南设定Ra-226限值为8-10 Bq/g，结合1米清洁覆盖层，并建议单单元总活度不超过150 MBq/核素。研究成果为巴西建立NORM废物有条件清除标准提供技术支撑，同时为其他国家制定油气回收NORM废物处置法规提供参考。
斯特拉·达尔瓦·桑托斯·科塔（Stela Dalva Santos Cota）|拉斐尔·索亚雷斯·索萨·皮门塔·德·阿尔梅达（Rafael Soares Souza Pimenta de Almeida）|里卡多·戈麦斯·帕索斯（Ricardo Gomes Passos）|瓦莱里亚·库奇亚（Valeria Cuccia）|范德莱·德·瓦斯康塞洛斯（Vanderley de Vasconcelos）|弗拉维亚·谢纳托（Flavia Schenato）|内尔贝·何塞·鲁佩尔蒂·朱尼奥尔（Nerbe Jose Ruperti Junior）
核技术发展中心 – CDTN/CNEN。邮政信箱941，贝洛奥里藏特，30161-970，巴西
摘要
本研究对石油和天然气行业中产生的天然放射性物质（NORM）废物在I类危险废物填埋场的处置进行了放射性安全评估，考虑了运营阶段和关闭后的情景。模拟结果显示，Ra-226是最具限制性的放射性核素，通过食物摄入（尤其是种植在填埋场覆盖层上的作物）成为主要的暴露途径。敏感性分析表明，根系深度、覆盖层侵蚀和水流参数对年剂量估计的影响最大。基于保守估计，当结合5米厚的干净覆盖层时，Ra-226的安全处置剂量为8–10 Bq/g。此外，建议将单个处置单元中Ra-226、Ra-228和Pb-210的总活性限制在150 MBq以内，以提高整体安全性。这些发现为巴西制定NORM废物的条件性清除标准提供了坚实的技术基础，从而支持公众和环境的长期放射性保护。该研究也可为寻求建立基于保守安全分析的石油和天然气行业NORM废物监管框架的国家提供参考。
引言
石油和天然气（O&G）储层通常位于含有盐水的含水层中。在勘探和生产（E&P）过程中，溶解在盐水中的放射性核素和其他矿物质可能会沉淀并在表面积累，产生各种类型的废物。这些废物包括管道内的结垢沉积物、油泥、受污染的设备和组件以及产出水。此外，退役过程也可能导致废物的产生。这类废物被归类为天然放射性物质（NORM）废物，因为提取过程往往会浓缩天然放射性核素并将其引入地表环境，从而增加人类暴露的风险。
结垢和油泥中含有与硫酸钡和硫酸锶共同沉淀的镭。在结垢和其他沉淀物中发现的主要放射性核素是Ra-226和Ra-228，其典型浓度范围为1至1000 kBq/kg（GAZINEU等人，2005年），尽管文献中也报道过高达15,000 kBq/kg的浓度（USEPA，1993年、2021年、2023年）。油泥中的镭浓度通常低于结垢沉积物中的浓度。
在巴西，废物管理的法规规定，如果固体材料的活性浓度不超过属于铀或钍衰变链的任何放射性核素的通用无条件清除水平1 Bq/g，则可以免除监管控制。或者，如果材料符合特定的基于剂量的标准和相关的条件性清除要求，也可以允许其释放，在这种情况下，允许的活性浓度可能超过通用阈值（CNEN，2025年）。
虽然这些通用水平可以作为操作上的筛选阈值，但它们也可能过于保守。超过1 Bq/g的NORM废物可能有资格被重新利用、回收，并作为危险废物在工业填埋场处置，前提是每年剂量不超过1 mSv（不包括氡气排放的影响），这是根据巴西基本安全标准（CNEN，2025年）规定的。通过基于相关暴露途径和情景建模的安全评估，可以得出更高的特定案例清除值来满足这一条件。
RESRAD代码已被用于NORM废物处置的放射性风险评估，但并非专门针对石油和天然气行业。例如，MORA等人（2016年）分析了填埋场中的NORM废物管理，以估计不会造成显著放射性影响的允许处置量。
之前有一项研究使用RESRAD-OFFSITE代码调查了巴西石油和天然气行业产生的NORM废物在填埋场的处置情况（Lopes等人，2023年、2024年）。该研究采用了代表巴西条件的默认模型参数，并使用了一个位于美国的参考填埋场。模拟考虑了一个农村情景，整个农场位于主要污染区内（PC），而饮用水井位于PC之外。评估了几个最坏情况，但没有考虑通常存在于最终处置设施中的物理屏障、设计布局和场地特定设计特征。对于模拟的样本浓度，只有在1000年后，当使用5米厚的干净覆盖层时，Ra-226的浓度为6.9 Bq/g和Ra-228的浓度为2.23 Bq/g（对于结垢沉积物），以及Ra-226的浓度为9.23 Bq/g和Ra-228的浓度为3.54 Bq/g（对于油泥）才符合巴西法规。根据获得的结果，纯油泥填埋场的最大允许活性浓度高于纯结垢沉积物，因此作者建议为这些材料使用单独的填埋场进行处置可能会有益。
SMITH等人（2003年）研究了将石油工业NORM废物在市政固体废物（MSW）填埋场处置的潜在健康风险。评估了多个受体群体的风险，包括在处置过程中可能受到影响的群体（运营阶段情景）以及由于未来使用填埋场设施而可能受到影响的群体（关闭后情景）。作者得出结论，只要废物的平均Ra-226浓度为1.85 Bq/g或更低，废物层至少放置在填埋场盖层下方3米处，并且填埋场盖层的完整性得到维护，那么在MSW填埋场处置NORM废物对所有受体群体的风险可以忽略不计。这些发现强调了考虑配备工程屏障的危险废物填埋场的重要性，这可能允许安全处置具有较高放射性核素浓度的材料。
在一些国家，允许在工业填埋场在限制条件下处置石油和天然气行业的NORM废物（GARCIA-TALAVERA等人，2021年），并且有几个国家正在积极制定其处理和处置的监管框架和技术（国际石油和天然气生产商协会，2016年；TELLO等人，2024年）。在英国，活性浓度在5至10 Bq/g之间的NORM废物可以被送往许可的填埋场或在一个“经过评估的填埋场”处置，该填埋场的处置者提供了强有力的放射性评估，证明辐射剂量预计每年不会超过工人1000 μSv和公众300 μSv（能源与气候变化部，2014年；英国，2016年）。
考虑到国际经验，并为了制定更可持续的石油和天然气行业NORM废物管理法规，巴西核监管机构发起了这项案例研究并积极参与其中。该研究基于更现实的情景生成了风险评估结果，使用了符合巴西条件的国家参考模型和特定参数，旨在为这类残留物的条件性清除制定监管规定。制定实用的条件性清除监管框架是确保废物管理安全的重要工具，同时避免公众和环境面临不必要的暴露风险，同时支持更广泛的可持续发展目标。
在工业填埋场处置石油和天然气行业的NORM废物，这些填埋场已经适用了针对各种非放射性危险废物的要求（ABNT，1987年），代表了一种潜在的安全且成本效益高的管理策略。这种方法符合多个联合国可持续发展目标，包括与负责任的水和土地使用以及促进可持续城市发展相关的目标（联合国，2023年）。
本案例研究提供了全面的放射性安全评估，旨在为关键放射性核素确定相应的活性浓度值，以支持石油和天然气行业残留物在工业填埋场的条件性清除。评估基于运营阶段和关闭后的参考及替代情景，使用的是RESRAD-OFFSITE代码的第4版（YU等人，2020年）进行建模。
方法论
安全评估考虑了运营阶段和关闭后的年度剂量标准1 mSv，不包括氡气排放的影响。分析中采用了以下假设：
(i)在危险废物填埋场处置来自石油和天然气勘探和生产活动的包装NORM废物 - I类 - 根据巴西标准（ABNT，2004年）分类。
(ii)主要含有Ra-226、Ra-228和Pb-210的油泥和结垢沉积物的废物清单（MOHSEN等人
模拟结果
运营阶段的模拟表明，工人5年运营后接收到的最大年剂量为0.046 mSv，其中直接辐射是主要的暴露途径。另一种情景下，每日覆盖层厚度减少了50%（15厘米），年剂量增加到0.219 mSv，但仍远低于1 mSv的限值，表明运营阶段对于定义条件性豁免限值并不具有限制性，但仍
结论
本研究基于保守的假设，评估了I类填埋场中NORM废物处置的运营阶段和关闭后的暴露情景，以确保符合放射性保护标准。结果一致表明，Ra-226被确定为最关键的放射性核素，主要是由于其衰变链，而Pb-210和Po-210是长期放射性剂量的主要贡献者。在分析的情景中，关闭后的现场居住
CRediT作者贡献声明
斯特拉·达尔瓦·桑托斯·科塔（Stela Dalva Santos Cota）：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，监督，软件，方法论，形式分析，概念化。拉斐尔·索亚雷斯·索萨·皮门塔·德·阿尔梅达（Rafael Soares Souza Pimenta de Almeida）：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，可视化，方法论，形式分析，数据管理，概念化。里卡多·戈麦斯·帕索斯（Ricardo Gomes Passos）：撰写 – 审稿与编辑，方法论，数据管理。瓦莱里亚·库奇亚（Valeria Cuccia）：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，方法论，形式分析
利益冲突声明
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