城市環(huán)境天然放射性評(píng)價(jià)研究1.doc

城市環(huán)境天然放射性評(píng)價(jià)研究城市環(huán)境天然放射性評(píng)價(jià)研究作者姓名：孔繁龍 專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)：核工程與核技術(shù)指導(dǎo)教師：孫乃峰摘 要近年來(lái)，人們對(duì)城市環(huán)境輻射的擔(dān)心越來(lái)越重，甚至發(fā)展成“恐輻”心理。經(jīng)常會(huì)因?yàn)槿庋劭床坏降妮椛浣o生活產(chǎn)生困擾，甚至影響到整個(gè)生活。對(duì)于核輻射污染，即放射性污染，常人往往只注意到現(xiàn)代科學(xué)研究中的核輻射核工廠里某些特殊車(chē)間產(chǎn)生的放射性物質(zhì)造成的危害，或者醫(yī)院的X射線(xiàn)治療所產(chǎn)生的放射性造成的影響及損害，而未考慮生活中還會(huì)有放射性污染源。大量科學(xué)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，過(guò)量的輻射是有害的，但是當(dāng)輻射水平在比較小的范圍內(nèi)時(shí)，對(duì)人體是安全的、無(wú)害的。因此摸清天然性環(huán)境的輻射狀況并探索有效、便捷的分析方法、測(cè)量方法顯得十分必要。實(shí)際上，生活中的放射性物質(zhì)能通過(guò)多種途徑進(jìn)入人體，造成對(duì)機(jī)體的慢性損害。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)保的矛盾越來(lái)越突出。相關(guān)輻射問(wèn)題目前是社會(huì)上討論的一個(gè)熱點(diǎn)話(huà)題。本文詳細(xì)介紹了城市放射性的來(lái)源、分類(lèi)和影響，重點(diǎn)介紹電磁輻射和射線(xiàn)輻射以及它們的測(cè)量方法，對(duì)城市放射性評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了研究。1從理論上介紹了天然放射性基本知識(shí)，天然放射性的來(lái)源，天然放射性的分類(lèi)以及輻射劑量與生物效應(yīng)的關(guān)系，總結(jié)輻射對(duì)人體的影響。 2介紹輻射原理，通過(guò)介紹射線(xiàn)機(jī)理。在U-Ra平衡的基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算，得出空氣中的射線(xiàn)照射量率和土壤中放射性核素之間的相互關(guān)系。關(guān)鍵字：天然放射性 照射量率 射線(xiàn) ABSTRACT In recent years, people on city environment radiation worries heavier, and even developed into fear psychological convergence. Often because invisible radiation to life, even influenced upset the whole life. For radiological pollution, radioactive pollution, ordinary people often just noticed the math-model of modern scientific research in nuclear plant some special workshop of radioactive substances produced the damage, or hospital the X-ray treatment produces radioactive affect and harm, while not consider life will have radioactive contamination. Lots of science experiments, excessive radiation is harmful, but when radiation levels in relatively small range of human body is safe, and harmless. Therefore understanding the nature environment situation and explore effective radiation, convenient analysis methods, measuring method becomes necessary. In fact, life of radioactive substances enters the body through various ways can cause to the body, chronic damage. As Chinas economic and social development, economic development and environmental protection is becoming more and more prominent contradiction. Related radiation problems is currently on the social a hot topic discussed. This paper introduces the radioactive sources and classification of city and influence, introduced electromagnetic radiation and gamma radiation and their measurement methods of urban radioactive evaluation method, were studied. 1 Theoretically introduces basic knowledge, natural radioactive source of natural radioactive, natural radioactive classification and radiation dose and biological effects of radiation on human relations, summarizes the impact. 2 Gamma radiation theory, introduced by through the introduction mechanism of gamma rays. In the U - Ra balanced basis of computed, air gamma eminence and soil radionuclide mutual relations.Keywords: natural radioactive , eminence , gamma rays 32城市環(huán)境天然放射性評(píng)價(jià)研究目 錄摘 要IIABSTRACTIII目 錄11 緒 論11.1基礎(chǔ)知識(shí)11.1.1放射性核衰變11.1.2放射性衰變的類(lèi)型11.2環(huán)境放射性的來(lái)源21.2.1天然放射性的介紹21.2.2天然放射性的來(lái)源31.2.3人為放射性污染的來(lái)源41.3天然放射性分類(lèi)51.3.1宇宙射線(xiàn)61.3.2宇生放射性核素61.3.3原生放射核素61.4輻射劑量與生物效應(yīng)的關(guān)系71.4.1非隨機(jī)生物效應(yīng)81.4.2隨機(jī)性生物效應(yīng)81.5本研究目的、意義和內(nèi)容91.5.1國(guó)內(nèi)外研究狀況91.5.2研究?jī)?nèi)容101.5.3研究意義102 射線(xiàn)輻射的原理及介紹112.1射線(xiàn)原理及作用影響112.1.1射線(xiàn)的原理112.1.2射線(xiàn)對(duì)人體的影響112.2射線(xiàn)能譜介紹122.3環(huán)境天然放射性測(cè)量原理133 環(huán)境放射性的測(cè)量153.1 環(huán)境放射性測(cè)量理論基礎(chǔ)153.1.1能譜測(cè)量?jī)x153.1.2輻射儀153.2射線(xiàn)照射量率計(jì)算方法163.2.1點(diǎn)狀放射源在空氣中射線(xiàn)照射量率163.2.2無(wú)限大平面體源中射線(xiàn)照射量率173.2.3土壤中的放射性核素在空氣中的射線(xiàn)照射量率193.2.4在單邊建筑物旁邊的射線(xiàn)照射量率的研究223.2.5在兩面建筑物之間的照射量率的分布263.3環(huán)境輻射的外照射劑量估算284 結(jié) 論29致 謝30參考文獻(xiàn)31城市環(huán)境天然放射性評(píng)價(jià)研究1 緒 論1.1基礎(chǔ)知識(shí)1.1.1放射性核衰變 原子是由原子核和圍繞原子核按一定能級(jí)運(yùn)行的電子所組成。原子核由質(zhì)子和中子組成，它們又稱(chēng)為核子。有些原子核是不穩(wěn)定的，能自發(fā)地改變核結(jié)構(gòu)，這種現(xiàn)象稱(chēng)核衰變。在核衰變過(guò)程中總是放射出具有一定動(dòng)能的帶電或不帶電的粒子，即、和射線(xiàn)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為放射性。 天然不穩(wěn)定核素能自發(fā)放出射線(xiàn)的特性稱(chēng)為“天然放射性”；通過(guò)核反應(yīng)由人工制造出來(lái)的核素的放射性稱(chēng)為“人工放射性”。決定放射性核素性質(zhì)的基本要素是放射性衰變類(lèi)型、放射性活度和半衰期。1.1.2放射性衰變的類(lèi)型1.衰變 衰變是不穩(wěn)定重核（一般原子序大于82）自發(fā)放出4He 核（粒子）的過(guò)程。不同核素所放出的粒子的動(dòng)能不等，一般在28MeV 范圍內(nèi)。粒子的質(zhì)量大，速度小，照射物質(zhì)時(shí)易使其原子、分子發(fā)生電離或激發(fā)，但穿透能力小，只能穿過(guò)皮膚的角質(zhì)層。2.衰變 衰變是放射性核素放射粒子（即快速電子）的過(guò)程，它是原子核內(nèi)質(zhì)子和中子發(fā)生互變的結(jié)果。衰變可分為負(fù)衰變、正衰變和電子俘獲三種類(lèi)型。 （1）-衰變：-衰變是核素中的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子并放出一個(gè)-粒子和中微子的過(guò)程。-粒子實(shí)際上是帶一個(gè)單位負(fù)電荷的電子。許多衰變的放射性核素只發(fā)射粒子，不伴隨其他的射線(xiàn)，但更多衰變的核素常常伴有射線(xiàn)，如衰變時(shí)，除放射出粒子外，還放射兩種射線(xiàn)。射線(xiàn)的電子速度比射線(xiàn)高10 倍以上，其穿透能力較強(qiáng)，在空氣中能穿透幾米至幾十米才被吸收；與物質(zhì)作用時(shí)可使其原子電離，也能灼傷皮膚。 （2）+衰變：核素中質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶硬l(fā)射正電子和中微子的過(guò)程。 （3）電子俘獲：不穩(wěn)定的原子核俘獲一個(gè)核外電子，使核中的質(zhì)子轉(zhuǎn)變成中子并放出一個(gè)中微子的過(guò)程。因靠近原子核的K 層電子被俘獲的幾率遠(yuǎn)大于其他殼層電子，故這種衰變又稱(chēng)為K 電子俘獲。當(dāng)K殼層電子被俘獲后，該殼層產(chǎn)生空位，則更高能級(jí)的電子可來(lái)填充空位，同時(shí)放射特征x射線(xiàn)。3.衰變 射線(xiàn)是原子核從較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)或者基態(tài)時(shí)所放射的電磁輻射。這種躍遷對(duì)原子核的原子序和原子質(zhì)量數(shù)都沒(méi)影響，所以稱(chēng)為同質(zhì)異能躍遷。某些不穩(wěn)定的核素經(jīng)過(guò)或衰變后仍處于高能狀態(tài)，很快（約10-13 秒）再發(fā)射出射線(xiàn)而達(dá)穩(wěn)定態(tài)。1.2環(huán)境放射性的來(lái)源1.2.1天然放射性的介紹 天然放射性是指天然存在的放射性同位素，能自發(fā)地放射出射線(xiàn)的屬性。1896年，法國(guó)物理學(xué)家貝勒耳（Beequerel）發(fā)現(xiàn)鈾（U）的化合物能使附近包在黑紙里的照相底片感光，從而推斷出鈾可以不斷的自動(dòng)放射出某種看不見(jiàn)的、穿透力相當(dāng)強(qiáng)的射線(xiàn)。后來(lái)經(jīng)過(guò)物理學(xué)家的共同努力，發(fā)展了這一研究結(jié)果?，F(xiàn)在知道原子序數(shù)在84以上的所有元素都有天然放射性，小于此數(shù)的某些元素如碳、鉀等也有這種性質(zhì)。 常見(jiàn)衰變模式有衰變、衰變、衰變、電子捕獲、中子衰變、自發(fā)裂變（又稱(chēng)自發(fā)分裂）等。衰變時(shí)放出的能量稱(chēng)為衰變能量。 元素：原子序數(shù)在83（鉍）或以上的元素都具有放射性，但某些原子序數(shù)83以下的元素（銣）也具有放射性。1.2.2天然放射性的來(lái)源1.宇宙射線(xiàn)及其引生的放射性核素 宇宙射線(xiàn)是一種從宇宙空間射到地面來(lái)的射線(xiàn)，由初級(jí)宇宙射線(xiàn)和次級(jí)宇宙射線(xiàn)組成。初級(jí)宇宙射線(xiàn)指從宇宙空間射到地球大氣層的高能輻射，主要成份為質(zhì)子（8389）、粒子（1015）及原子序Z3 的輕核和高能電子（12），這種射線(xiàn)能量很高，可達(dá)1020MeV 以上。次級(jí)宇宙射線(xiàn)是初級(jí)宇宙射線(xiàn)進(jìn)入大氣層后與空氣中的原子核相互碰撞，引起核反應(yīng)并產(chǎn)生一系列其他粒子，通過(guò)這些粒子自身轉(zhuǎn)變或進(jìn)一步與周?chē)镔|(zhì)發(fā)生作用， 就形成次級(jí)宇宙射線(xiàn)。在海平面上所觀察到的次級(jí)宇宙射線(xiàn)由介子（約70）、核子和電子（約30）組成。其強(qiáng)度在不同緯度和海拔高度有所不同。 由宇宙射線(xiàn)與大氣層、土壤、水中的核素發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生的放射性核素約有20 余種，其中具有代表性的有14N（n，T）12C 反應(yīng)產(chǎn)生的氚，14N（n，P）14C 反應(yīng)產(chǎn)生的14C。天然性的氚，有1/4 是由宇宙射線(xiàn)中的中子與14N 作用產(chǎn)生的，其余的是大氣中原子核被宇宙射線(xiàn)中的高能粒子擊碎后形成的。天然存在的14C是宇宙射線(xiàn)中的中子和天然存在的14N 作用得到的核反應(yīng)產(chǎn)物。多數(shù)天然放射性核素在地球起源時(shí)就存在于地殼之中，經(jīng)過(guò)天長(zhǎng)日久的地質(zhì)年代，母體和子體之間已達(dá)到放射性平衡，從而建立了放射性核素的系列。這種系列有三個(gè)（見(jiàn)圖82），即鈾系，其母體是238U；錒系，其母體是235U；釷系，其母體是232Th。這些母體具有極長(zhǎng)的半衰期；每一系列中都含有放射性氣體Rn 核素，且末端都是穩(wěn)定的Pb 核素。2.自然界中單獨(dú)存在的核素 這類(lèi)核素約有20 種，如存在于人體中的40K（T1/2=1.26109 年）。它們的特點(diǎn)是具有極長(zhǎng)的半衰期，其中最長(zhǎng)者為209Bi，T1/2大于21018 年，而40K 是其中半衰期最短的。它們的另一個(gè)特點(diǎn)是強(qiáng)度極弱，只有采用極靈敏的檢測(cè)技術(shù)才能發(fā)現(xiàn)它們。1.2.3人為放射性污染的來(lái)源 引起環(huán)境放射性污染的主要來(lái)源是生產(chǎn)和應(yīng)用放射性物質(zhì)的單位所排出的放射性廢物，以及核武器爆炸、核事故等產(chǎn)生的放射性物質(zhì)。1.核試驗(yàn)及航天事故 包括大氣層核試驗(yàn)、地下核爆炸冒頂事故及外層空間核動(dòng)力航具事故等。其核裂變產(chǎn)物包括200多種放射性核素，如89Sr、90Sr、137Cs、131I、14C、239Pu 等，還有核爆炸過(guò)程中產(chǎn)生的中子與大氣、土壤、建筑材料中的核素發(fā)生核反應(yīng)形成的中子活化產(chǎn)物，如3H、14C、32P、42K、55Fe、59Fe、56Mn 等，以及剩余未起反應(yīng)的核素如235U、239Po 等。核爆炸（尤其大氣層里的核爆炸）后形成高溫（上百萬(wàn)度）火球，使其中的裂變碎片及卷進(jìn)火球的塵埃等變?yōu)檎羝?，在隨火球膨脹和上升過(guò)程中，因與大氣混合和熱輻射損失，溫度逐降低，便凝結(jié)成微粒或附著在其他塵粒上而形成放射性沉降物（氣溶膠）。粒徑0.1mm的沉降粒子在核爆炸后一天內(nèi)即可在當(dāng)?shù)亟德?；粒?5m 的氣溶膠粒子，可長(zhǎng)期飄浮在大氣中，稱(chēng)為放射性塵埃。放射性塵埃在大氣平流層的滯留時(shí)間一般認(rèn)為在0.33a 之間，主要放射性核素是長(zhǎng)壽命的90Sr、137Cs 和14C 等。對(duì)流層中的氣溶膠粒子沉降時(shí)間由幾天到幾個(gè)月，并可被雨、雪、霧從大氣中除去，污染水體和土壤。對(duì)流層中的裂變產(chǎn)物含大量半衰期為數(shù)日至數(shù)十日的核素，如89Sr、95Zr、131I、40Ba 等。2.核工業(yè) 包括原子能反應(yīng)堆、原子能電站、核動(dòng)力艦艇等。它們?cè)谶\(yùn)行過(guò)程中排放含各種核裂變產(chǎn)物的三廢排放物；特別是發(fā)生事故時(shí)，將會(huì)有大量放射性物質(zhì)泄漏到環(huán)境中去，造成嚴(yán)重污染事故。如英國(guó)溫茨凱制钚廠反應(yīng)堆事故，美國(guó)三哩島和蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站事故等。3.工農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、科研等部門(mén)的排放廢物 這些部門(mén)使用放射性核素日益廣泛，其排放廢物也是主要的人為污染源之一。例如，醫(yī)學(xué)上使用60Co、131I 等放射性核素已達(dá)幾十種；發(fā)光鐘表工業(yè)應(yīng)用放射性同位素作長(zhǎng)期的光激發(fā)源；科研部門(mén)利用放射性同位素進(jìn)行示蹤試驗(yàn)等。4.放射性礦的開(kāi)采和利用 在稀土金屬和其他共生金屬礦開(kāi)采、提煉過(guò)程中，其三廢排放物中含有鈾、釷、氡等放射性核素，將造成所在局部地區(qū)的污染。 專(zhuān)家們研究測(cè)算表明：全人類(lèi)集體輻照劑量中，3/4來(lái)自自然界。約1/5來(lái)自醫(yī)療及診斷，核電的份額是1/400。假定全球人類(lèi)的預(yù)期壽命為60歲，則每天抽一包煙將減壽7年，而核電的影響是減壽24秒。1.3天然放射性分類(lèi) 存在于巖石和土壤中的放射性物質(zhì)，由于地下水的浸濾作用而受損失，地下水中的天然放射性核素主要來(lái)源于此途徑。此外，粘附于地表顆粒土壤上的放射性核素，在風(fēng)力的作用下，可轉(zhuǎn)變成塵?；驓馊苣z，進(jìn)而轉(zhuǎn)入到大氣圈并進(jìn)一步遷移到植物或動(dòng)物體內(nèi)。土壤中的某些可溶性放射性核素被植物根吸收后，繼而輸送到可食部分，接著再被食草動(dòng)物采食，然后轉(zhuǎn)移到食肉動(dòng)物，最終成為食品中和人體中放射性核素的重要來(lái)源之一。環(huán)境水中天然放射性核素的濃度與多種因素有關(guān)。 土壤主要由巖石的浸蝕和風(fēng)化作用而產(chǎn)生的，可見(jiàn)，其中的放射性是從巖石轉(zhuǎn)移而來(lái)的。由于巖石的種類(lèi)很多，受到自然條件的作用程度也不盡一致，可以預(yù)期土壤中天然放射性核素的濃度變化范圍是很大的。土壤的地理位置、地質(zhì)來(lái)源、水文條件、氣候以及農(nóng)業(yè)歷史等都是影響土壤中天然放射性核素含量的重要因素。 此外，天然放射性物質(zhì)還包括宇宙射線(xiàn)。宇宙射線(xiàn)是一種從宇宙空間射到地球上的高能粒子流，它由質(zhì)子、粒子等組成。天然放射性已為人類(lèi)所適應(yīng)，并未造成什么危害。 環(huán)境中天然輻射本底主要由宇宙射線(xiàn)、宇生放射性核素和原生放射性核素的輻射三部分組成16 。1.3.1宇宙射線(xiàn) 宇宙射線(xiàn)主要來(lái)源于地球的外層空間，其中又可以分為“初級(jí)”和“次級(jí)”宇宙射線(xiàn)。初級(jí)宇宙射線(xiàn)是指從外出空間射到地球大氣層的高能輻射，“次級(jí)”在初級(jí)宇初級(jí)銀河系宇宙射線(xiàn)是初級(jí)宇宙射線(xiàn)的主要來(lái)源，主要是高能質(zhì)子組成(約80%)，并伴有10%左右的氦核16 ，其余為少量的重粒子、電子、光子和中微子。初級(jí)太陽(yáng)宇宙射線(xiàn)主要是指太陽(yáng)發(fā)生耀斑釋放出來(lái)的帶電粒子，大部分是質(zhì)子和粒子。次級(jí)宇宙射線(xiàn)是指高能宇宙射線(xiàn)與大氣的作用產(chǎn)物。初級(jí)宇宙射線(xiàn)進(jìn)入大氣時(shí)，具有極大能量的粒子與大氣中的原子核發(fā)生劇烈的碰撞作用致使原子核四分五裂，這一過(guò)程稱(chēng)為“散列反應(yīng)”或“碎裂反應(yīng)”。散裂反應(yīng)的產(chǎn)物有中子、質(zhì)子、介子、K介子以及一些放射性核素。1.3.2宇生放射性核素 當(dāng)高能初級(jí)宇宙射線(xiàn)與大氣的原子核發(fā)生核反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物除了次級(jí)宇宙射線(xiàn)粒子以外，還有許多放射線(xiàn)核素，這些核素叫做“宇生放射性核素”。宇生放射性核素除了3H、14C和7Be以外16 ，其余核素的濃度都非常低，只有應(yīng)用極靈敏的探測(cè)器才能檢測(cè)的到。雖然宇生放射性核素的品種很多，但是空氣中的含量都很低，因而它們對(duì)環(huán)境輻射的貢獻(xiàn)不大，尤其是外照射。1.3.3原生放射核素 原生放射性核素與宇生放射性核素同屬天然放射性核素，但后者是指宇宙射線(xiàn)通過(guò)與大氣原子核作用的產(chǎn)物，而前者則是從地球形成開(kāi)始，迄今還存在地殼中的那些放射性核素，因此被稱(chēng)為“原生”放射性核素。環(huán)境中存在的原生放性核素很多，根據(jù)它們行為和核性質(zhì)的差異，可以分為長(zhǎng)壽命獨(dú)立放射性核素核232Th、238U和235U三個(gè)天然放射性衰變系列。 (1)長(zhǎng)壽命獨(dú)立原生放射性核素:獨(dú)立存在的長(zhǎng)壽命放射性核素中以40K在環(huán)境中的豐度最大，它廣泛分布與生命或無(wú)生命物質(zhì)中。在天然鉀中，40K的同位素豐度占0.0117%17，其射線(xiàn)能量為1.46MeV。此外，Rb在環(huán)境中的含量也是比較高，它在天然鉚中的同位素豐度占27.83% 17 。除了這兩個(gè)核素以外，其余原生獨(dú)立放射性核素的含量都微小，所以它們對(duì)環(huán)境輻射的貢獻(xiàn)并不明顯。 (2)天然放射性衰變系中的核素環(huán)境中天然放射性衰變系有三個(gè):鈾系(238u),釷系(232Th)和錒系(235u).其中鈾系(又稱(chēng)鈾一鐳系)，它從天然放射性核素238U起始，經(jīng)過(guò)一系列放射性衰變，最終至穩(wěn)定核素206 Pb終止;釷系的母體核素是232Th，該系經(jīng)過(guò)一系列衰變至穩(wěn)定核素208 Pb終結(jié);鋼系的鼻祖核素是235 U，末代產(chǎn)物為穩(wěn)定核素207 Pb。在上述三個(gè)天然放射性衰變系中，子代產(chǎn)物大部分是。輻射體發(fā)射p粒子的只是一小部分。1.4輻射劑量與生物效應(yīng)的關(guān)系按照生物效應(yīng)與輻射劑量依賴(lài)關(guān)系的不同特性，輻射對(duì)人體的損傷效應(yīng)可以分為“隨機(jī)效應(yīng)”和“非隨機(jī)效應(yīng)”兩類(lèi)。根據(jù)ICRP的定義，“隨機(jī)效應(yīng)”是一種效應(yīng)發(fā)生幾率取決于輻射劑量的效應(yīng)，無(wú)劑量閉值，如輻射致癌和遺傳效應(yīng)均為隨機(jī)效應(yīng);“非隨機(jī)效應(yīng)”是一種嚴(yán)重程度隨輻射劑量而變化的效應(yīng)，有劑量閉值，如白內(nèi)障19。根據(jù)研究，低水平輻射對(duì)細(xì)胞作用的最重要效應(yīng)是DNA受損。正常DNA片斷受到電離照射后，可能形成三種受損的片斷:DNA雙螺旋中的鏈發(fā)生斷裂;丟失堿基和兩條鏈發(fā)生交聯(lián)。如果DNA受到大劑量照射，可能導(dǎo)致細(xì)胞喪失分裂增值能力，出現(xiàn)增值死亡。此時(shí)，機(jī)體功能喪失，最終引起非隨機(jī)效應(yīng)。如果DNA受到小劑量照射，損傷的程度比較輕微。這種損傷有可能被細(xì)胞中的酶來(lái)修復(fù)。但修復(fù)有兩種可能，在大多數(shù)情況下，修復(fù)過(guò)程正確無(wú)誤，而且完整，無(wú)損傷體現(xiàn)。但在少數(shù)情況下，修復(fù)出現(xiàn)不完善，有時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)修復(fù)不當(dāng)或修復(fù)錯(cuò)誤的現(xiàn)象。此時(shí)，DNA可能被轉(zhuǎn)錄并翻譯，形成異常蛋白質(zhì)，從而出現(xiàn)病理性癥狀。1.4.1非隨機(jī)生物效應(yīng) 從生物學(xué)本質(zhì)上講，輻射對(duì)于機(jī)體產(chǎn)生的非隨機(jī)效應(yīng)就是輻射對(duì)細(xì)胞的滅活作用，從而導(dǎo)致細(xì)胞增殖能力的喪失。這類(lèi)損傷的嚴(yán)重程度取決于被滅活的細(xì)胞數(shù)占總細(xì)胞群體的相對(duì)份額。當(dāng)被滅活的細(xì)胞達(dá)到一定比例時(shí)，機(jī)體的結(jié)構(gòu)和功能會(huì)發(fā)生改變，從而出現(xiàn)病理變化。ICRP建議公眾中的個(gè)人眼晶體的年劑量當(dāng)量限值為15mSv，其他器官或組織的年劑量當(dāng)量限值為50mSv19 。1.4.2隨機(jī)性生物效應(yīng) (1)輻射致癌效應(yīng) 輻射致癌是低水平輻射的最重要的生物效應(yīng)。據(jù)報(bào)道，誘發(fā)人體甲狀腺癌的最低吸收劑量為0.06G、急慢性粒性白血病為0.3G、腸癌和婦女乳腺癌分別為0.6和1.5G19。研究表明，輻射的致癌效應(yīng)與多種因素有關(guān)，諸如電離輻射的類(lèi)型，高LEF值的或質(zhì)子輻射，其單位劑量致癌誘發(fā)率高于低LEF值的,射線(xiàn);照射條件下，在總劑量相等的情況下，一次大劑量照射的誘發(fā)率高于多次小劑量照射的誘發(fā)率;生物學(xué)的因素包括年齡、性別和種系的遺傳學(xué)特性等。近年研究表明，輻射致癌的發(fā)生率隨著輻射劑量的增大而增加，但是并非完全呈線(xiàn)性關(guān)系。為了明確探討低水平輻射致癌效應(yīng)的劑量一效應(yīng)曲線(xiàn)的形狀，人們提出過(guò)幾種模式，其中美國(guó)科學(xué)院電離輻射生物效應(yīng)委員會(huì)提供的模式是19：式中，E為致癌效應(yīng)，戶(hù)為吸收劑量，a和b均為常數(shù)。 (2)輻射的遺傳效應(yīng) 輻射的遺傳效應(yīng)是指，電離輻射對(duì)受照射者細(xì)胞遺傳物質(zhì)的效應(yīng)和這些效應(yīng)所引起的生育異常及后代的遺傳性缺陷。電離輻射對(duì)于性細(xì)胞遺傳物質(zhì)的效應(yīng)可分基因突變和染色體畸變兩種情況。1.5本研究目的、意義和內(nèi)容1.5.1國(guó)內(nèi)外研究狀況 自從1945年8月美國(guó)在日本投下兩顆原子彈至今的近60年中，全世界對(duì)環(huán)境放射性的研究大致產(chǎn)生過(guò)兩次高潮。第一次高潮是從二十世紀(jì)50年代開(kāi)始一直到60年代末，第二次高潮從二十世紀(jì)80年代初開(kāi)始一直延續(xù)至今。二十世紀(jì)50年代由于美、英、前蘇聯(lián)為研制和發(fā)展核武器，在大氣層外層空間進(jìn)行了大量核試驗(yàn)。有大量的核爆炸放射性落下灰沉降到地球表面，分散在各種環(huán)境中，為了研究放射性落下灰對(duì)人體的危害。各種環(huán)境介質(zhì)中放射性核素的分析方法相繼建立，放射性核素在環(huán)境中的轉(zhuǎn)移規(guī)律也引起人們的關(guān)注。 二十世紀(jì)80年代后隨著各國(guó)核電站的興建，以及核電站發(fā)生事故現(xiàn)象的增多，人們對(duì)環(huán)境放射性研究的興趣又開(kāi)始增加。發(fā)生在二十世紀(jì)70年代末80年代初的幾起核電站事故使興趣有增無(wú)減。1979年3月28日美國(guó)賓夕法尼亞州三里島核電站發(fā)生事故，導(dǎo)致0.4太貝克勒爾(10居里)131I排入大氣環(huán)境11981年1月日本蘇狹灣舞鶴核電站發(fā)生事故1，放射性釋放到環(huán)境，和民用水摻合在一起，1983年1月6日美國(guó)俄克拉荷馬州大雷核電站發(fā)生事故1，核電站周?chē)貐^(qū)出現(xiàn)不同程度的放射性污染。這幾起事故在一定程度上使人們對(duì)放射性產(chǎn)生了恐懼心理，從而對(duì)環(huán)境放射性的研究又開(kāi)始重視。 隨著社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，核技術(shù)和放射性同位素在工農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、科研、教學(xué)等領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用以及在城市中各種新型建筑材料的廣泛應(yīng)用，放射性這一“無(wú)形殺手”對(duì)生態(tài)環(huán)境所帶來(lái)的核輻射影響也越來(lái)越被重視。因此，世界上經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)巖石、土壤中的天然水平放射性進(jìn)行大量的調(diào)查與評(píng)價(jià)234，在主要城市在生態(tài)環(huán)境放射性調(diào)查及其綜合治理上每年都投入大量資金，而且已建立起完善的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。我國(guó)正在開(kāi)展的國(guó)土資源、環(huán)境大調(diào)查和綠色科技計(jì)劃中把生態(tài)環(huán)境放射性調(diào)查作為一個(gè)重要的內(nèi)容。國(guó)家環(huán)?？偩痔岢隽嗽凇笆濉逼陂g各省、市、自治區(qū)建立完善放射性監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)的目標(biāo)。各級(jí)政府把保護(hù)和建設(shè)好生態(tài)環(huán)境作為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)基本方針。我國(guó)許多大中城市如上海、大連、青島、石家莊等以及臺(tái)灣、香港地區(qū)不同程度地開(kāi)展了這方面工作59，并且建立了全國(guó)環(huán)境天然放射性水平數(shù)據(jù)庫(kù)10。目前，我國(guó)環(huán)境放射性水平還于研究階段1114，還未出臺(tái)城市放射性評(píng)價(jià)相關(guān)的評(píng)價(jià)方法及標(biāo)準(zhǔn)。1.5.2研究?jī)?nèi)容 城市環(huán)境放射性調(diào)查就是對(duì)城市環(huán)境的放射性水平、放射性研究污染及對(duì)生態(tài)（主要是人群）所造成的輻射影響進(jìn)行調(diào)查。主要是通過(guò)對(duì)天然輻射進(jìn)行測(cè)量和研究，研究環(huán)境放射性測(cè)量中的影響因素以及各類(lèi)因素之間的關(guān)系，從而利用已經(jīng)有的化學(xué)分析資料對(duì)城市環(huán)境天然放射性水平進(jìn)行估算和評(píng)價(jià)。1.5.3研究意義本項(xiàng)研究成果，可為以下三個(gè)方面提供理論依據(jù)和基礎(chǔ)依據(jù)，具有潛在適應(yīng)價(jià)值。1 介紹了輻射來(lái)源以及在環(huán)境中的變化因素，為環(huán)境放射性提供了基礎(chǔ)依據(jù)。2 通過(guò)對(duì)環(huán)境放射性測(cè)量中的影響因素研究，為今后城市放射性測(cè)量方法提供參考和依據(jù)。3可對(duì)城市環(huán)境中輻射進(jìn)行測(cè)量和評(píng)價(jià)，為城市環(huán)境治理，保護(hù)以及經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和指導(dǎo)。2 射線(xiàn)輻射的原理及介紹2.1射線(xiàn)原理及作用影響2.1.1射線(xiàn)的原理 射線(xiàn)是一種強(qiáng)電磁波，它的波長(zhǎng)比X射線(xiàn)還要短，一般波長(zhǎng)0.001納米。在原子核反應(yīng)中，當(dāng)原子核發(fā)生、衰變后，往往衰變到某個(gè)激發(fā)態(tài)，處于激發(fā)態(tài)的原子核仍是不穩(wěn)定的，并且會(huì)通過(guò)釋放一系列能量使其躍遷到穩(wěn)定的狀態(tài)，而這些能量的釋放是通過(guò)射線(xiàn)輻射來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這種射線(xiàn)就是射線(xiàn)。2.1.2射線(xiàn)對(duì)人體的影響射線(xiàn)具有極強(qiáng)的穿透本領(lǐng)。人體受到射線(xiàn)照射時(shí)，射線(xiàn)可以進(jìn)入到人體的內(nèi)部，并與體內(nèi)細(xì)胞發(fā)生電離作用，電離產(chǎn)生的離子能侵蝕復(fù)雜的有機(jī)分子，如蛋白質(zhì)、核酸和酶，它們都是構(gòu)成活細(xì)胞組織的主要成份，一旦它們?cè)獾狡茐?，就?huì)導(dǎo)致人體內(nèi)的正?；瘜W(xué)過(guò)程受到干擾，嚴(yán)重的可以使細(xì)胞死亡。 高能量的射線(xiàn)對(duì)人體的破壞作用相當(dāng)大，當(dāng)人體受到射線(xiàn)的輻射劑量達(dá)到200600雷姆時(shí)，人體造血器官如骨髓將遭到損壞，白血球嚴(yán)重地減少，內(nèi)出血、頭發(fā)脫落，在兩個(gè)月內(nèi)死亡的概率為080%；當(dāng)輻射劑量為6001000雷姆時(shí)，在兩個(gè)月內(nèi)死亡的概率為80100%；當(dāng)輻射劑量為10001500雷姆時(shí)，人體腸胃系統(tǒng)將遭破壞，發(fā)生腹瀉、發(fā)燒、內(nèi)分泌失調(diào)，在兩周內(nèi)死亡概率幾乎為100%；當(dāng)輻射劑量為5000雷姆以上時(shí)，可導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)受到破壞，發(fā)生痙攣、震顫、失調(diào)、嗜眠，在兩天內(nèi)死亡的概率為100%。 2.2射線(xiàn)能譜介紹下面對(duì)鈾系和釷系的射線(xiàn)譜進(jìn)行詳細(xì)論述。 鈾系的射線(xiàn)譜: 在鈾系的鈾組中，238U和234Th放出的射線(xiàn)能量較大，其能量為0.029MeV,0.048MeV，0.064MeV和0.093MeV，其中0.093MeV的射線(xiàn)是鈾組中能量最高，輻射幾率又較大的主要射線(xiàn)。輻射的射線(xiàn)中能量為0.76MeV和0.91MeV的射線(xiàn)產(chǎn)生的幾率較大，總的來(lái)說(shuō)，鈾組放出的射線(xiàn)能量低，輻射幾率小，其能量?jī)H占鈾系全部輻射能量總和的2%左右。鐳組中214Pb和214Bi是主要輻射體。214Pb輻射出的射線(xiàn)能量為0.352MeV，0.295MeV，0.285MeV及0.24MeV。其中0.325MeV能量的光子輻射幾率最大，是鐳組中主要射線(xiàn)之一。在低能射線(xiàn)譜中，214Pb的幾條射線(xiàn)譜是很重要的，它的輻射能量總和占整個(gè)鈾系射線(xiàn)能量總和的12.4% 18。表2-1 鈾系射線(xiàn)譜成分18能量范圍（MeV）光子相對(duì)比例（%）相對(duì)能量總和2.03.510.7 214Bi是鈾系中最主要的輻射體，它的輻射能量總和占整個(gè)鈾系能量總和的85%18，它的幾條主要射線(xiàn)的能量為2.2MeV，1.76 MeV，1.403 MeV，1.378MeV，1.12 MeV，0.769 MeV和0.609 MeV。鈾系中能量大于1 MeV的射線(xiàn)都是214Bi產(chǎn)生的。 總觀鈾系射線(xiàn)譜(表2-1)，鈾系將近一半的光子能量小于0.5MeV，70%的光子能量小于1MeV，能量為11.5MeV和1.5 2.0MeV的光子數(shù)占總數(shù)的24%18。 釷系的射線(xiàn)譜: 釷系中主要的輻射體為228Ac和208Tl，其次為212Pb和212Bi。228Ac的輻射能量總和占整個(gè)釷系核素輻射能量總和大26.2%，主要能量有:0.908MeV、0.960MeV及0.338MeV、0.129MeV，其中0.908MeV的射線(xiàn)是釷系的主要射線(xiàn)之一。212Pb放出的射線(xiàn)能量為0.239MeV，是釷系中低能譜的重要射線(xiàn)。 208Tl是釷系中最重要的輻射體，其中輻射能量總和占整個(gè)釷系的輻射能量總和大61%，主要射線(xiàn)有:0.583 MeV，0.511 MeV和2.62 MeV，其中2.62MeV的射線(xiàn)能量最高，輻射幾率又大，是釷系中一條重要的特征射線(xiàn)。 從表2-2可以看出，釷系中85%的光子能量小于1 MeV，能量為2.62MeV的光子占總量的8%，但其輻射能量總和占整個(gè)釷系核素輻射能量總和的46%.由于鈾系、釷系的放射性核素廣泛分布于環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)之中，從而成為環(huán)境輻射的主要來(lái)源。表2-2 釷系射線(xiàn)譜成分19能量范圍（MeV）光子相對(duì)比例（%）相對(duì)能量總和1.085501.0-2.0742.628462.3環(huán)境天然放射性測(cè)量原理 從天然放射性核素譜成分的論敘中可知，不同的放射性系列有不同的特征射線(xiàn)一一鉀為1.46MeV，鈾為1.76MeV (214Bi) ,釷為2.62MeV (208Ti) 。能譜測(cè)量就是根據(jù)天然放射性核素的射線(xiàn)能量差異(圖3-1)，使用能譜測(cè)量在野外天然產(chǎn)狀條件下直接確定巖石(土壤)或礦石中強(qiáng)度(照射量率)、鈾(U)、釷(Th)、鉀(K)圖2-3 能譜譜線(xiàn)圖成分含量的一種放射性測(cè)量方法。應(yīng)用放射性能譜測(cè)量資料可以查明地表以下的放射性元素鈾、釷、鉀的分布規(guī)律，指導(dǎo)鈾或其它礦產(chǎn)的找礦工作20。環(huán)境天然放射性水平調(diào)查中評(píng)價(jià)陸地輻射劑量率、土壤中238U (226Ra)、232Th、40K放射性核素的比活度與能譜測(cè)量基本原理和基本方法是相同的。因此通過(guò)對(duì)能譜數(shù)據(jù)進(jìn)行高度衰減校正和計(jì)量單位的轉(zhuǎn)換，就可以利用其進(jìn)行天然輻射劑量率、土壤中天然放射性核素238U (226Ra)、232Th、40K的比活度進(jìn)行評(píng)價(jià)，并且可進(jìn)一步評(píng)價(jià)環(huán)境輻射對(duì)居民產(chǎn)生的有效劑量當(dāng)量進(jìn)行估算21。3 環(huán)境放射性的測(cè)量 本章主要介紹在城市土壤中放射性核素在空氣中放射性水平的理論知識(shí)，從理論上來(lái)說(shuō)明空氣中的射線(xiàn)照射量率和土壤中放射性核素之間的相互關(guān)系。在本章中所討論的問(wèn)題中，在U-Ra平衡的基礎(chǔ)上進(jìn)行。3.1 環(huán)境放射性測(cè)量理論基礎(chǔ)3.1.1能譜測(cè)量?jī)x IED-2000A便攜式微機(jī)多道能譜儀是一種兼?zhèn)淠茏V信號(hào)采集和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)處理能力的1024道能譜儀，儀器采用軟件尋峰技術(shù)進(jìn)行穩(wěn)譜，自動(dòng)運(yùn)算K、U、Th的含量，并能手動(dòng)、自動(dòng)存儲(chǔ)原始譜數(shù)據(jù)，便于以后查看，并且可以從儀器中通過(guò)并行接口將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到計(jì)算機(jī)中。儀器的主要技術(shù)指標(biāo)如下: 1、NaI(Tl)閃爍計(jì)數(shù)器:7575mm; 2、能量分辨率3CPS(每秒鐘每微琴倫/小時(shí)產(chǎn)生的儀器計(jì)數(shù)大于3); (2)檢測(cè)伽瑪射線(xiàn)能量范圍:50keV; (3)最大計(jì)數(shù)容量:9999.9; (4)工作穩(wěn)定性:統(tǒng)計(jì)性:保持測(cè)量條件不變，連續(xù)測(cè)量計(jì)數(shù)值(大于10個(gè)讀數(shù)) 符合放射性統(tǒng)計(jì)漲落規(guī)律;精確度:對(duì)同一樣品進(jìn)行10次測(cè)量，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)誤差不大于20%;穩(wěn)定性:儀器連續(xù)工作8小時(shí)，積分計(jì)數(shù)變化不大于10%。3.2射線(xiàn)照射量率計(jì)算方法3.2.1點(diǎn)狀放射源在空氣中射線(xiàn)照射量率 如圖3-1所表示，o為一個(gè)常數(shù)為K的放射性源，而且各向同性的放射性源，埋于介質(zhì)均勻的土壤中，oB的距離為(cm)，H為空氣中的一點(diǎn)，BH的距離為h (cm)，那么點(diǎn)源在H點(diǎn)的射線(xiàn)照射量率18:（3-1）式中： u1一為土壤對(duì)射線(xiàn)的吸收系數(shù)，單位:cm-1 ; u0為空氣對(duì)射線(xiàn)的吸收系數(shù)，單位:cm-1; K為點(diǎn)源的常數(shù)，表示距離一定活度的點(diǎn)狀放射性同位素源1m處的射線(xiàn)照射量率。 圖3-1點(diǎn)狀放射源在空氣中照射量計(jì)算模型示意圖 上面的公式表明了點(diǎn)源放射性源的照射量率與離點(diǎn)源距離的平方成反比。所以深埋于地下的點(diǎn)源通過(guò)衰減吸收后，對(duì)人體的傷害變小，從而可知人體日常所接受的輻射都來(lái)自于淺層地表中。3.2.2無(wú)限大平面體源中射線(xiàn)照射量率 如圖3-2所表示，在一個(gè)平整的地面上有一點(diǎn)o，現(xiàn)在求在o點(diǎn)的射線(xiàn)照射量率。 圖3-2無(wú)限大體源中照射量計(jì)算模型示意圖 同樣，我們假設(shè)土壤是均勻介質(zhì)，密度為(g/cm3)，放射性核素的比活度為C (Bq/g) ,土壤對(duì)射線(xiàn)的吸收系數(shù)為,u1(cm-1)，現(xiàn)在離0點(diǎn)為R的單位體積元dv。用球面微分表示dv的體積:dv=r2sindrdd。則在這個(gè)單位體積里放射性活度為。Cdv=Cr2sindrdd。由于dv的體積很小，我們可以近似認(rèn)為dv為一個(gè)點(diǎn)源，所以利用上面點(diǎn)源的結(jié)論，我們可以表示dv點(diǎn)在o點(diǎn)的射線(xiàn)照射量率:因此點(diǎn)o的射線(xiàn)照射量率可以表示為:（3-2）其中積分式中的各個(gè)變量的取值范圍如下: 取值范圍: 0到R; 取值范圍: 0到/2; 取值范圍: 0到2;(3-2)的式子可以表示為:（3-3）對(duì)(3-3)公式，做出理論曲線(xiàn)如下(圖3-3):從公式和理論曲線(xiàn)可以看出:當(dāng)R趨向與無(wú)窮大時(shí)，射線(xiàn)照射量率趨向于一個(gè)常數(shù)。當(dāng)土一壤的吸收系數(shù)為0. 121/cm的時(shí)候，R在40cm的時(shí)候，地表的射線(xiàn)照射量率為R趨向無(wú)窮的時(shí)候的99%以上，所以在R大于40cm的時(shí)候，可以近似的認(rèn)為空氣中的照射量率達(dá)到了恒值。因而在進(jìn)行地表射線(xiàn)強(qiáng)度的測(cè)量圖3-3地面照射量率與地表深度理論曲線(xiàn)圖 中，我們僅能探測(cè)到地表下深40cm處放射性核素的信息。3.2.3土壤中的放射性核素在空氣中的射線(xiàn)照射量率 如圖3-4所示，在平整地面的上空有一點(diǎn)H,離地面高為h (m)。同樣，我們假設(shè)土壤是均勻介質(zhì)，密度為(g/cm-1)，放射性核素的比活度為C(Bp/g)，土壤對(duì)射線(xiàn)的吸收系數(shù)為u 1(cm-1)，空氣的吸收系數(shù)為u2(cm-1)，?，F(xiàn)在離0點(diǎn)為R的單位體積元dv，用球面微分表示dv的體積:dv=r2ssindrdd則在這個(gè)單位體積里放射性活度為Cdv=Cr2sindrdd。由于dv的體積很小，我們可以近似認(rèn)為dv為一個(gè)點(diǎn)源，所以利用上面的結(jié)論，我們可以表示dv點(diǎn)在0點(diǎn)的射線(xiàn)照射量率:圖3-4在空氣中照射量計(jì)算模型示意圖 則在H點(diǎn)的射線(xiàn)照射量率可表示為:（3-4）從上面的圖形和我們的分析可以得到如下的積分范圍: 取值范圍:h sec到(h+l)sec; 取值范圍:0到0; 取值范圍:0到2;根據(jù)積分范圍，(3-4)式子可以進(jìn)行如下的計(jì)算:對(duì)于的積分形式，可以利用金格函數(shù)(x)解出（3-5）其中式子中：將金格函數(shù)代入(3-5)式子中，可以得到: 對(duì)3-6式子進(jìn)行討論:當(dāng)?shù)孛媸菍拸V的，而且土壤是深度足夠，可以認(rèn)為的取值范圍為0到/2，而在此時(shí)，r的取值范圍為h sec到。將上面的兩個(gè)條件代入3-6式子，可以得到: （3-7）由上面的公式我們可以看出，在一個(gè)平整地面的上空，空氣中的照射量率是跟離地面的高度和空氣的吸收系數(shù)有關(guān)，跟土壤中放射性核素的比活度和吸收系數(shù)有關(guān)。當(dāng)一個(gè)地區(qū)的土壤成分相似時(shí)，只與空氣的吸收系數(shù)和高度相關(guān)。 設(shè)空氣的吸收系數(shù)為6. 6710-5/cm，做出照射量率和高度的關(guān)系曲線(xiàn): 圖3-5照射量率和高度理論曲線(xiàn)圖 如圖3-5所表示?？梢钥闯?，當(dāng)離地面高40米的時(shí)候，照射量率仍有地面的60%以上。所以空氣對(duì)射線(xiàn)的吸收不是很強(qiáng)，射線(xiàn)在空氣的影響范圍特別的大。由于地面測(cè)量的時(shí)候，一般高度小于1m，所以在高度上的影響可以忽略。但當(dāng)立體角存在的時(shí)候，如周邊40m以?xún)?nèi)建筑物對(duì)環(huán)境的影響就要考慮。那么它們的影響具體如何呢?下面將進(jìn)行討論。3.2.4在單邊建筑物旁邊的射線(xiàn)照射量率的研究如圖3-6所表示的，在平整的地面上，有垂直于地面的建筑物。建筑物材料對(duì)射線(xiàn)的吸收系數(shù)為u2(cm-1)，密度為(g/cm3)，放射性核素比活度為C2 (Bq/g)。為了方便計(jì)算，假設(shè)建筑物足夠的高，這樣可以近似的認(rèn)為建筑物相當(dāng)于豎立的平整的地面。土壤對(duì)射線(xiàn)的吸收系數(shù)為,u1(cm-1)，密度為(g/cm3)，土壤中放射性核素的比活度為C1 (Bq/g)?？諝獾奈障禂?shù)為u0(cm-1) 。現(xiàn)在有一個(gè)H點(diǎn)，到地的距離為a,到建筑物的距離為b，現(xiàn)在求N點(diǎn)的射線(xiàn)照射量率，觀察它跟a，b有什么樣的關(guān)系?，F(xiàn)在把圖3-6所示的區(qū)域分成四個(gè)部分(圖3-6);圖中所表示的區(qū)域II內(nèi)，放射性同位素的比活度可以認(rèn)為跟建筑物的一樣，圖3-6 在單邊建筑物旁邊的照射量率計(jì)算模型圖而且認(rèn)為密度和吸收系數(shù)也和建筑物的相同。由于放射性同位素在土壤中遷移作用，在n區(qū)成了一個(gè)緩沖區(qū)域，在這個(gè)區(qū)域中放射性核素的比活度介于C1和C2之間，更靠近于C2。在施工過(guò)程中挖掘等，II區(qū)發(fā)生了土壤和建筑材料的混合，這樣使得II區(qū)的密度和吸收系數(shù)也和建筑物的相似。而在實(shí)際的測(cè)量中，我們能探測(cè)到的地下的物質(zhì)厚度是有限的(根據(jù)放射性物質(zhì)在地表的分析結(jié)果顯示，我們只能探測(cè)到離地面深40cm土壤中放射性核素的射線(xiàn))。所以我們可以把II區(qū)等同于圖中的IV區(qū)，這樣的等同有利于我們下面的計(jì)算。下面我們對(duì)四個(gè)區(qū)域分別積分。 對(duì)區(qū)域I的積分，我們假設(shè)建筑物是無(wú)窮大和無(wú)限厚的(厚度40cm)，在這樣的條件下的積分邊界如下: 取值范圍:b sec到 ; 取值范圍:0到/2; 取值范圍:0到;這樣區(qū)域I的積分如下:的積分利用金格函數(shù)，得到,所以積分的結(jié)果為：類(lèi)似的，對(duì)區(qū)域m積分的結(jié)果可以表示為:對(duì)區(qū)域2的積分，先確定積分邊界。根據(jù)上面的分析和圖所表示的區(qū)域，通過(guò)觀察不難發(fā)現(xiàn)積分限如下: 取值范圍:b sec到 ; 取值范圍:0到arctan; 取值范圍:0到;對(duì)區(qū)域11，進(jìn)行積分:由于:所以上面的公式變?yōu)?類(lèi)似的，可以得到區(qū)域W的積分為: 將各區(qū)域的射線(xiàn)照射量率在H點(diǎn)疊加，可以得到H點(diǎn)的總的照射量率總(3-8)對(duì)上面的公式進(jìn)行分析，我們可以看出是一個(gè)由金格函數(shù)組成的數(shù)學(xué)表達(dá)式。由于金格函數(shù)是一個(gè)遞減的函數(shù)，隨變量增大而減圖3-7單面建筑下照射量率理論曲線(xiàn)圖小。所以當(dāng)高度a為一個(gè)定值時(shí)，那么分析得到，隨著b的增大，照射量率將逐漸減小。 圖3-7是假定墻體高度為10m時(shí)，射線(xiàn)照射量率達(dá)理論曲線(xiàn)圖，從圖上可以看出，照射量率總體趨勢(shì)是隨著離墻體的距離的增大而減小，但當(dāng)離墻體距離達(dá)到墻體高度時(shí)，照射量率已經(jīng)開(kāi)始趨于平衡，在1020m這一距離段，照射量率下降不到10%。3.2.5在兩面建筑物之間的照射量率的分布 如圖3-8所表示的在兩個(gè)建筑物之間的照射量率的研究?，F(xiàn)在我們利用的是一種簡(jiǎn)化的做法，即把建筑物分成積分部分，把地面作為積分部分，這樣每個(gè)部分的迭加的結(jié)果為照射量率的分布圖。圖3-8雙面建筑物照射量率計(jì)算模型示意圖在兩面建筑物之間的照射量率的分布，仍然可以用迭加原理?，F(xiàn)假設(shè)建筑物之間的距離為1米，將上面的在單面建筑物邊上的照射量率迭加后可以得: 設(shè)a為定值時(shí)，對(duì)該式求極值，得到當(dāng)b=1/2*1時(shí)，式3-9值最小。也就是說(shuō)，當(dāng)建筑物高度一定時(shí)，照射量率在兩建筑物之間的分布，在中間的地方達(dá)到最低值，而靠近建筑物之間是相對(duì)偏高的。圖3-9是假定墻體高5m，墻間距10m的條件下的理論曲線(xiàn)。從圖中可以看出，靠近墻體附近的射線(xiàn)照射量率最高，在墻體間距的中間，照射量率達(dá)到最小，只有墻體附近的70%左右。圖3-9雙面建筑下照射量率理論曲線(xiàn)圖在距墻體的八分之一處附近，處于最高值和最低值得之間的中間值。3.3環(huán)境輻射的外照射劑量估算 環(huán)境中天然輻射的外照射來(lái)自宇宙射線(xiàn)中的高能質(zhì)子、電子、u介子和中子，以及天然放射性核素發(fā)射的射線(xiàn)。由于粒子、低能粒子在空氣中的射程較短，貫穿能力弱，一般不把他們作為環(huán)境的外照射來(lái)源24。地球表面是人類(lèi)活動(dòng)最頻繁的場(chǎng)所，所以陸地表面上天然輻射場(chǎng)對(duì)于人體產(chǎn)生的外照射劑量具有最重要的實(shí)際意義。 陸地上空某一范圍的輻射場(chǎng)的特性，通?？梢杂迷撎幍恼丈淞?、照射