環(huán)境中放射性污染監(jiān)測(cè)

環(huán)境中放射性污染監(jiān)測(cè)演示文稿第一頁，共五十三頁。環(huán)境中放射性污染監(jiān)測(cè)第二頁，共五十三頁。4、天然不穩(wěn)定核素能自發(fā)放出射線的放射性稱為“天然放射性”；通過核反應(yīng)由人工制造出來的核素的放射性稱為“人工放射性”。5、決定放射性核素性質(zhì)的基本要素是放射性衰變類型、放射性活度和半衰期。第三頁，共五十三頁。1、母體——子體＋α（氦核）2、母體——子體＋β（高速電子，β正，

β負(fù)，電子俘獲－x

）3、母體——子體（較低能級(jí)或基態(tài)子體）＋γ＋α（或β）（同質(zhì)異能躍遷）（二）放射性衰變的類型第四頁，共五十三頁。1.α衰變（4He核－α粒子）

226Ra→222Rn+4He226Ra衰變有兩種方式（分枝衰變)：

第五頁，共五十三頁。(三)放射性活度和半衰期1.放射性活度（A）：在給定時(shí)刻處于特定能態(tài)下的一定量放射性核素的放射性活度A的定義式是

A=dN/dt式中：A—放射性活度，單位Becquerel，簡稱貝可，用符號(hào)Bq表示，1Bq=1sec-1。

dN—時(shí)間間隔dt內(nèi)，處于該特定能態(tài)下的一定量放射性核素，發(fā)生自發(fā)核轉(zhuǎn)變的核數(shù)目。比活度是指單位質(zhì)量或體積內(nèi)所含有的放射性活度，單位為Bq.g-1。第六頁，共五十三頁。2．半衰期

當(dāng)放射性的核素因衰變而減少到原來的一半時(shí)所需的時(shí)間稱為半衰期(T1/2)。衰變常數(shù)與半衰期有下列關(guān)系：

T1/2=0.693/λ

半衰期是放射性核素的基本特性之一，不同核素T1/2不同。所以對(duì)一些T1/2長的核素，一旦發(fā)生核污染，要通過衰變令其自行消失，需時(shí)是十分長久的。例題：Sr的T1/2=29年，一定質(zhì)量的90Sr衰變掉99.9％所需時(shí)間？

第七頁，共五十三頁。解：

λ=0.693/T1/2

A=-dN/dt=λN或N＝Noe-λt

lgN0/N=λ×t/2.303t＝2.303×(1/2.39×10-2)×(lg1/0.001)＝289(a)第八頁，共五十三頁。核反應(yīng)：指用快速粒子打擊靶核而給出新核（核產(chǎn)物）和另一粒子的過程。進(jìn)行核反應(yīng)的方法主要有：

*用快速中子轟擊發(fā)生核反應(yīng)；*吸收慢中子的核反應(yīng)；*用帶電粒子轟擊發(fā)生核反應(yīng)；*用高能光子照射發(fā)生核反應(yīng)等

(四)核反應(yīng)第九頁，共五十三頁。二、照射量和劑量1、照射量X——庫侖每千克/倫琴R2、吸收劑量D——戈瑞Gy/拉德rad3、劑量當(dāng)量H——希沃特SV/雷姆rem第十頁，共五十三頁。（一）照射量

表示Χ或γ射線在空氣中產(chǎn)生電離大小的物理量。

X=dQ/dmdQ是指質(zhì)量為dm的體積單元的空氣中，光子釋放的所有電子（負(fù)電子和正電子）在空氣中全部被阻時(shí)，形成的同一種符號(hào)（正或負(fù)）的離子的總電荷的絕對(duì)值。單位：庫倫/千克，(C.kg-1),舊單位是倫琴(R),1R=2.58×10-4

C.kg-1

照射量率：指單位時(shí)間內(nèi)的照射量。第十一頁，共五十三頁。（二）吸收劑量（D）

吸收劑量是單位質(zhì)量的物質(zhì)對(duì)輻射能的吸收量。

D=dε/dmdε與dm分別代表受電離輻射作用的某一體積元中物質(zhì)的平均能量與物質(zhì)的質(zhì)量.

單位：Gy（戈瑞），1Gy=1J.kg-1。吸收劑量適用于任何電離輻射和任何物質(zhì)，是衡量電離輻射與物質(zhì)相互作用的一種重要的物理量。吸收劑量率-單位時(shí)間內(nèi)的吸收劑量，單位Gy.s-1。第十二頁，共五十三頁。（三）劑量當(dāng)量（H)－希沃特SV

在人體組織中某一點(diǎn)處的劑量當(dāng)量H等于吸收劑量與其他修正因數(shù)的乘積。H的計(jì)算公式為：

H=DQN

式中：Q為品質(zhì)因子，亦稱為線質(zhì)系數(shù)，不同電離輻射的Q值列于表8-1。

N為其它修正系數(shù)，是吸收劑量在時(shí)間或空間上分布不均勻性修正因子的乘積，對(duì)外照射源通常取N=1。單位為SV（希沃特），1SV=1J.kg-1第十三頁，共五十三頁。第二節(jié)環(huán)境中的放射性一、環(huán)境中放射性的來源二、放射性核素在環(huán)境中的分布三、對(duì)人體危害第十四頁，共五十三頁。(一)天然放射性的來源1、宇宙射線初級(jí)宇宙線—高能輻射，穿透力很強(qiáng);

次級(jí)宇宙線—比初級(jí)弱放射性核素－20余種2、天然放射性核素—與地球共生3、天然放射本源—半衰期極長，強(qiáng)度弱

內(nèi)照射、外照射（占80％）一、環(huán)境中放射性的來源第十五頁，共五十三頁。1、核試驗(yàn)及航天事故－核裂變產(chǎn)物和中子活化產(chǎn)物放射性塵?？稍诖髿鈱訙?.3—3年2、核工業(yè)：

核廢棄物（核發(fā)電）3、工農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)和科研等部門醫(yī)學(xué)占人工污染源的90％4、放射性礦的開采和利用（二）人為放射性污染的來源第十六頁，共五十三頁。二、放射性核素在環(huán)境中的分布一、在土壤和巖石中的分布二、在水體中的分布三、在大氣中的分布四、在室內(nèi)空氣中的分布五、在動(dòng)植物組織中的分布第十七頁，共五十三頁。（一）放射性物質(zhì)進(jìn)入人體途徑呼吸道－－人體－－肺，血液全身消化道－－人體－－肝臟，血液，全身皮膚或粘膜－－人體－－可溶性物質(zhì)易被皮膚吸收（傷口的吸收率更較高）（三）劑量當(dāng)量（H)－希沃特SV第十八頁，共五十三頁。第十九頁，共五十三頁。1、損傷機(jī)理1）α、β高速帶電粒子屬直接電離粒子。2）γ射線等不帶電的粒子為間接帶電粒子。

——統(tǒng)稱為電離輻射：引起生物組織內(nèi)原子、分子電離，破壞組織中的大分子結(jié)構(gòu)。2、影響因素－射線性質(zhì)劑量、次數(shù)、時(shí)間、部位、方式。（致死劑量、半致死劑量）3、損傷方式－急性、慢性（遠(yuǎn)期效應(yīng)、軀體效應(yīng)、遺傳效應(yīng)）。（二）放射性的危害第二十頁，共五十三頁。第三節(jié)放射性輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)一、部分環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)放射性輻射的限制值二、放射性輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)第二十一頁，共五十三頁。第四節(jié)放射性測(cè)量實(shí)驗(yàn)室和檢測(cè)儀器一、

放射性測(cè)量實(shí)驗(yàn)室二、核輻射探測(cè)儀器的監(jiān)測(cè)原理第二十二頁，共五十三頁。（一）放射性化學(xué)實(shí)驗(yàn)室①墻壁、門窗、天花板等要涂刷耐酸油漆；②電幻和電線應(yīng)裝在墻壁內(nèi)；③安裝良好的通風(fēng)設(shè)備，大多數(shù)放射化學(xué)操作應(yīng)在通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行，通風(fēng)馬達(dá)應(yīng)裝在管道外，且以選用離心式馬達(dá)為宜；④櫥柜、凳子、家具、臺(tái)面、地面等要使用光平材料制作，操作臺(tái)面上要鋪塑料布；⑤洗滌池和下水池最好不要有尖角，放水用足踏式龍頭，下水道中盡量少用彎頭和接頭等。一、放射性測(cè)量實(shí)驗(yàn)室第二十三頁，共五十三頁。

放射性計(jì)測(cè)實(shí)驗(yàn)室裝備有靈敏度、選擇性和穩(wěn)定性好的放射性計(jì)量儀器和裝置。設(shè)計(jì)此類實(shí)驗(yàn)室時(shí)，特別要考慮到消除放射性本底問題：一方面要在了解其來源的基礎(chǔ)上，采取措施，將其降到最小程度；另一方面，需通過數(shù)據(jù)處理，對(duì)測(cè)量結(jié)果做修正。電學(xué)儀器還需有良好接地和有效的電磁屏蔽，最好在恒溫條件下工作。（二）放射性計(jì)測(cè)實(shí)驗(yàn)室第二十四頁，共五十三頁。

核輻射劑量的監(jiān)測(cè)需要用核輻射探測(cè)儀器。是基于射線和物質(zhì)相互作用所產(chǎn)生的各種效應(yīng)如電離、光、電或熱等進(jìn)行觀測(cè)和測(cè)量的方法。通常采用的探測(cè)器有電離探測(cè)器、閃爍探測(cè)器和半導(dǎo)體探測(cè)器等。

二、放射性檢測(cè)儀器第二十五頁，共五十三頁。原理：如果核輻射被電離室中的氣體吸收，該氣體將發(fā)生電離。電離探測(cè)器即是通過收集射線在氣體中產(chǎn)生的電離電荷進(jìn)行測(cè)量的。儀器：常用的有電離室、正比計(jì)數(shù)管、蓋革—彌勒計(jì)數(shù)管（G-M管）。用法：電離室是測(cè)量由電離作用而產(chǎn)生的電離電流，適用于測(cè)量強(qiáng)放射性；正比計(jì)數(shù)管和蓋革—彌勒計(jì)數(shù)管則是測(cè)量由每一入射粒子引起電離作用而產(chǎn)生的脈沖式電壓變化，從而對(duì)入射粒子逐個(gè)計(jì)數(shù)，這適合于測(cè)量弱放射性。（一）電離型檢測(cè)器第二十六頁，共五十三頁。原理：是利用射線照射在某些閃爍體上而使它發(fā)生閃光的原理進(jìn)行測(cè)量的儀器。它具有一個(gè)閃爍體，當(dāng)射線進(jìn)入其中時(shí)產(chǎn)生閃光，然后用光電倍增管將閃光訊號(hào)放大、記錄下來。用法：該探測(cè)器以其高靈敏度和高計(jì)數(shù)率的優(yōu)點(diǎn)而被用作測(cè)量α、β、γ輻射強(qiáng)度。由于它對(duì)不同能量的射線具有很高的分辨率，所以又可作譜儀使用。通過能譜測(cè)量，鑒別放射性核素，并且在適當(dāng)?shù)臈l件下，能夠定量的分析幾種放射性核素的混合物。此外，這種儀器還能測(cè)量照射量和吸收劑量。（二）閃爍檢測(cè)器第二十七頁，共五十三頁。原理：是將輻射吸收在固態(tài)半導(dǎo)體中，當(dāng)輻射與半導(dǎo)體晶體相互作用時(shí)將產(chǎn)生電子—空穴對(duì)。由于產(chǎn)生電子—空穴對(duì)的能量較低，所以該種探測(cè)器具有能量分辨率高且線性范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。用法：用硅制作的探測(cè)器可用于α計(jì)數(shù)、α、β能譜測(cè)定；用鍺制作的半導(dǎo)體探測(cè)器可用于γ能譜測(cè)量，而且探測(cè)效率高、分辨能力好。半導(dǎo)體探測(cè)器是近年來迅速發(fā)展的一類新型核輻射探測(cè)儀器。（三）半導(dǎo)體檢測(cè)器第二十八頁，共五十三頁。第五節(jié)放射性監(jiān)測(cè)

環(huán)境放射性監(jiān)測(cè)的目的是為了掌握環(huán)境中的天然、人工放射性核素的水平、動(dòng)態(tài)變化、轉(zhuǎn)移規(guī)律、污染特點(diǎn)以及對(duì)公眾造成的輻射劑量情況.

放射性污染監(jiān)測(cè)的內(nèi)容包括兩大類：(1)輻射劑量的測(cè)量，這是對(duì)環(huán)境輻射的物理測(cè)量方法。(2)放射性核素的測(cè)定，這屬于放射化學(xué)的分析方法。①放射源強(qiáng)度、半衰期、射線種類及能量；②環(huán)境和人體中放射性物質(zhì)含量、放射性強(qiáng)度、空間照射量或電離輻射劑量。

一、監(jiān)測(cè)對(duì)象及內(nèi)容第二十九頁，共五十三頁。放射性監(jiān)測(cè)按照監(jiān)測(cè)對(duì)象可分為：(1)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)：對(duì)放射性物質(zhì)生產(chǎn)或應(yīng)用單位內(nèi)部工作區(qū)域所作的監(jiān)測(cè)；(2)個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)：對(duì)放射性專業(yè)工作人員或公眾作內(nèi)照射和外照射的劑量監(jiān)測(cè)；(3)環(huán)境監(jiān)測(cè)：天然本底、核試驗(yàn)、核企業(yè)、生產(chǎn)和使用放射性核素以及其它場(chǎng)所的監(jiān)測(cè)。第三十頁，共五十三頁。主要測(cè)定的放射性核素為：(1)α放射性核素，226Ra、222Rn、235U等；(2)β放射性核素，134Cs、137Cs、131I和60Co等第三十一頁，共五十三頁。

環(huán)境放射性監(jiān)測(cè)方法有定期監(jiān)測(cè)和連續(xù)監(jiān)測(cè)。定期監(jiān)測(cè)的一般步驟是采樣、樣品預(yù)處理、樣品總放射性或放射性核素的測(cè)定；連續(xù)監(jiān)測(cè)是在現(xiàn)場(chǎng)安裝放射性自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器，實(shí)現(xiàn)采樣、預(yù)處理和測(cè)定自動(dòng)化。對(duì)環(huán)境樣品進(jìn)行放射性測(cè)量和對(duì)非放射性環(huán)境樣品監(jiān)測(cè)過程一樣，也是經(jīng)過：樣品采集——樣品前處理和選擇適宜方法——儀器測(cè)定二、放射性監(jiān)測(cè)方法第三十二頁，共五十三頁。1、放射性沉降物的采集2、放射性氣溶膠的采集3、放射性水樣的采集4、食品、生物樣品的采集5、土壤樣品的采集

（一）樣品采集（二）樣品預(yù)處理（三）環(huán)境中放射性監(jiān)測(cè)第三十三頁，共五十三頁。1、放射性沉降物的采集沉降物包括干沉降物和濕沉降物，主要來源于大氣層核爆炸所產(chǎn)生的放射性塵埃，小部分來源于人工放射性微粒。對(duì)于放射性干沉降物樣品可用水盤法、粘紙法、高罐法采集。

濕沉降物系指隨雨(雪)降落的沉降物，其采集方法除上述方法外，常用一種能同時(shí)對(duì)雨水中核素進(jìn)行濃集的采樣器（離子交換樹脂濕沉降物采集器）。（一）樣品采集第三十四頁，共五十三頁。2、放射性氣溶膠的采集：

——采集方法有過濾法、沉積法、粘著法、撞擊法和向心法等。濾料阻留采樣法簡單，應(yīng)用最廣，其原理與大氣中顆粒物的采集相同。采樣設(shè)備包括過濾器、過濾材料、抽氣動(dòng)力和流量計(jì)等。采樣時(shí)抽氣流速約為100-200升/分，氣溶膠被阻擋在濾布或特制微孔濾膜上。采樣結(jié)束后，將過濾材料取下，進(jìn)行樣品源的制備與放射性測(cè)量。第三十五頁，共五十三頁。3、放射性水樣的采集：放射性水樣的布點(diǎn)，采樣原則與水質(zhì)污染監(jiān)測(cè)基本相同。采集水樣的工具可用普通清潔的、沒有放射性污染的玻璃瓶采集樣品。采集的水樣應(yīng)盛放于塑料瓶中，以減少放射性吸附；有時(shí)可加入烯酸或載體、絡(luò)合劑等，以防止放射性核素的損失。采集的水樣根據(jù)需要可供作各種放射性監(jiān)測(cè)分析。第三十六頁，共五十三頁。

4、食品、生物樣品：——于收獲季節(jié)在田地里布設(shè)的采樣點(diǎn)位采集糧食的樣品后混合；——對(duì)已收獲的糧食在存放處的上、中、下各層均勻采集后混合?！卟藨?yīng)采集不同類型品種的樣品?！诤吮ㄆ陂g主要以采集葉菜為主?！~、蝦類應(yīng)根據(jù)在水中分布情況，可分別采集各類樣品?！獦悠凡杉?，去掉非食用部分，洗凈，將表面水晾干，稱鮮重。然后切碎置于蒸發(fā)皿中，加熱讓其炭化，轉(zhuǎn)入馬福爐中于400～500℃灰化，冷卻后稱重。供測(cè)量使用。第三十七頁，共五十三頁。5、土壤：放射性沉降物及各類來源的放射性廢物都可直接污染土壤。土壤采樣點(diǎn)應(yīng)選地勢(shì)平坦的地方，在一定范圍內(nèi)布設(shè)的采樣點(diǎn)位采集樣品。采樣時(shí)取出10×10平方厘米方塊上垂直10厘米深的土壤。采集的樣品應(yīng)置于無放射性污染的容器內(nèi)。將樣品晾干（或在110℃烘干），除去雜物，稱重，將樣品混合均勻，用四分法縮分，然后將土樣在馬福爐中于500℃灼燒兩小時(shí)，冷卻后，研碎、過篩，供各種測(cè)量使用。第三十八頁，共五十三頁。1、目的：濃集對(duì)象核素、去除干擾核素、將樣品的物理形態(tài)轉(zhuǎn)換成易于進(jìn)行放射性檢測(cè)的形態(tài)。2、方法：①衰變法②共沉淀法③灰化法④電化學(xué)法⑤其它方法（有機(jī)溶劑溶解法、萃取法、離子交換法等）（二）樣品預(yù)處理第三十九頁，共五十三頁。1．衰變法

樣品放置一段時(shí)間，使壽命短的干擾放射性核素衰變后，再對(duì)樣品進(jìn)行放射性測(cè)量。在測(cè)定大氣中放射性氣溶膠的總α、β放射性時(shí)常用這種方法，在用過濾法采樣后，放置4-5小時(shí)，以使短壽命的氡、釷子體蛻變殆盡。第四十頁，共五十三頁。2．共沉淀法

加入共沉淀劑使待測(cè)核素得以沉淀析出。此法具有簡便、實(shí)驗(yàn)條件易滿足等優(yōu)點(diǎn)，在某些情況下還能直接提供固態(tài)樣品源，所以在微量放射性核素的分析中也是一種常用的分離濃集手段。居里夫婦發(fā)現(xiàn)一系列天然放射性元素便是運(yùn)用這種技術(shù)。用一般化學(xué)沉淀法分離環(huán)境樣品中的微量放射性核素時(shí)，有時(shí)達(dá)不到溶度積，因而不能達(dá)到分離要求。為此，可加入毫克數(shù)量級(jí)惰性載體。第四十一頁，共五十三頁。

固態(tài)樣品或蒸干的水樣，可放入瓷坩堝內(nèi)，置于500℃馬福爐中灰化一定時(shí)間，冷卻后稱量灰重，并轉(zhuǎn)入測(cè)量盤中，均勻鋪樣后檢測(cè)其放射性。3.灰化法第四十二頁，共五十三頁。4．電化學(xué)法

通過電解的方法將放射性核素（如Ag、Pb、Bi等）沉積在陰極、或以氧化物（如Pb、Co）的形式沉積在陽極上。該法的優(yōu)點(diǎn)是分離純度高。沉積在惰性金屬片（或絲）電極上的沉積物可直接（或做成樣品源）進(jìn)行放射性測(cè)量。第四十三頁，共五十三頁。1．有機(jī)溶劑溶解法：用適宜的有機(jī)溶劑處理固態(tài)樣品如飄塵、土壤、沉積物、生物樣等，使其中所含待測(cè)核素得以溶解浸出，浸出液可轉(zhuǎn)入測(cè)量盤中，用紅外燈烘干后進(jìn)行放射性測(cè)量。5.其它方法1．有機(jī)溶劑溶解法2．溶劑萃取法3．離子交換法第四十四頁，共五十三頁。2．溶劑萃取法

早期是應(yīng)核武器制造需要而迅速發(fā)展起來的一門專用技術(shù)，對(duì)于環(huán)境樣品來說，它也是分離極微量放射性核素的最常用方法之一。該方法的特點(diǎn)是達(dá)到相平衡所需時(shí)間短、分離濃集效率高。

——例如，對(duì)第一顆钚原子彈爆炸地日本長崎地區(qū)周圍土壤及太平洋海水樣品中钚的測(cè)定，曾采用三辛胺-硝酸鹽體系的溶劑萃取法作為分離手段。第四十五頁，共五十三頁。3．離子交換法

是目前最重要和應(yīng)用最廣泛的放射化學(xué)分離法之一，可用于分離幾乎所有的無機(jī)離子和許多結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有機(jī)化合物，還特別適用于同族元素分離和超微量組分的分離。例天然水中鈾、釷分離：取1升天然水（或礦井水）水樣，用檸檬酸酸化、過濾后，再加入一定數(shù)量檸檬酸鈉和抗壞血酸使溶液pH=3，再將此水樣通過陰離子交換柱Ⅰ（柱內(nèi)裝載4gDowexl×8檸檬酸型的樹脂），水樣中所含鈾和釷與檸檬素絡(luò)合而被樹脂吸附，然后以8mol/LHCL洗脫釷（續(xù)）第四十六頁，共五十三頁。

（續(xù)）為了將洗脫液中對(duì)測(cè)定釷有干擾的雜質(zhì)進(jìn)一步除去，用8mol/LHNO3處理該洗脫液將其轉(zhuǎn)化為絡(luò)陰離子后，再流過另一根陰離子交換柱Ⅱ（柱內(nèi)裝載2gDowexl×8硝酸根型的樹脂），柱Ⅱ經(jīng)用8mol/LHNO3洗滌后，用6mol/LHCl作洗脫液，將吸附在柱上的釷洗脫下來。對(duì)已經(jīng)洗脫釷之后的交換柱Ⅰ，用體積比為1：8：1的甲基異丁基酮、丙酮和1mol/L鹽酸洗脫鈾。對(duì)經(jīng)以上步驟所得的含鈾洗脫液和含釷洗脫液作進(jìn)一步化學(xué)處理后，用偶氮胂Ⅲ分光光度法測(cè)定釷；用熒光法測(cè)定鈾。第四十七頁，共五十三頁。（三）環(huán)境中放射性監(jiān)測(cè)1.水樣總α放射性活度的測(cè)定2.水樣總β放射性活度測(cè)量3.空氣中氡的測(cè)定4.空氣中氚（3H）的放射性測(cè)定5.各種形態(tài)的碘-131的測(cè)定6.土壤中總α、β放射性活度的測(cè)量第四十八頁，共五十三頁。1.水樣總α放射性活度的測(cè)定

水中常見輻射α粒子的核素有Ra、Rn及其衰變產(chǎn)物等。一般情況下，水樣總α放射性濃度是0.1Bq/L，超過此值，即應(yīng)進(jìn)行總α放射性活度的測(cè)量。測(cè)定水樣總α放射性活度的作法如下：取一定量水樣，過濾，濾液加硫酸酸化，蒸干，在低于350℃溫度下灰化?；曳忠迫霚y(cè)量盤中，鋪勻成薄層，用閃爍探測(cè)器測(cè)量。在測(cè)量樣品之前，先測(cè)量空測(cè)量盤的本底值和已知活度的標(biāo)準(zhǔn)樣品