环境监测第八章课件.ppt

1、（二）放射性衰变的类型（二）放射性衰变的类型（三）放射性活度和半衰期（三）放射性活度和半衰期 n（四）核反应（四）核反应mQXdd （二）吸收剂量（戈瑞（二）吸收剂量（戈瑞 Gy / 拉德拉德rad ） 它是表示在电离辐射与物质发生相互作用时它是表示在电离辐射与物质发生相互作用时单位质量的物质吸收电离辐射能量大小的物理量。单位质量的物质吸收电离辐射能量大小的物理量。其定义用下式表示：其定义用下式表示： 式中：式中：D吸收剂量，吸收剂量，SI单位为单位为J/kg，单位的专门名称为，单位的专门名称为戈瑞，简称戈，用符号戈瑞，简称戈，用符号Gy表示；表示； 电离辐射给予质量为电离辐射给予质量为dm的

2、物质的平均能量。的物质的平均能量。 mEDDddDEd （三）剂量当量（三）剂量当量（） 剂量当量（剂量当量（H）定义为：在生物机体组织内）定义为：在生物机体组织内所考虑的一个体积单元上吸收剂量、品质因数和所考虑的一个体积单元上吸收剂量、品质因数和所有修正因素的乘积，即所有修正因素的乘积，即H=DQN 式中：式中：D吸收剂量，吸收剂量，Gy； Q品质因素，其值决定于导致电离粒品质因素，其值决定于导致电离粒子的初始动能、种类及照射类型等（见表子的初始动能、种类及照射类型等（见表8.1）；）； N所有其他修正因素的乘积。所有其他修正因素的乘积。照射类型射线种类品质因素外照射x、e1热中子及能量小于

3、0.005MeV的中能中子3中能中子（0.02MeV）5中能中子（0.1MeV）8快中子（0.510MeV）10重反冲核20内照射 、+、e、x110裂变碎片、发射中的反冲核20三 环境中的放射性（一）、环境中放射性的来源 天然放射性核素 环境中的放射性 人为放射性核素1 天然放射性核素天然放射性核素. 宇宙射线及其引生的放射性核素宇宙射线及其引生的放射性核素 . 天然系列放射性核素天然系列放射性核素 . 自然界中单独存在的核素自然界中单独存在的核素2 人为放射性核素人为放射性核素. 核试验及航天事故核试验及航天事故. 核工业核工业. 工农业、医学、科研等部门的排放废物工农业、医学、科研等部门

4、的排放废物. 放射性矿的开采和利用放射性矿的开采和利用表表7-20 土壤、岩石中天然放射性核素的含量土壤、岩石中天然放射性核素的含量 单位：Bq/g核素核素土壤土壤岩石岩石40K2.9610-28.8810-28.1410-28.1410-1226Ra3.710-37.0310-21.4810-24.8110-2232Th7.410-45.5510-23.710-34.8110-2238U1.1110-32.2210-21.4810-24.8110-22 在水体中的分布在水体中的分布表表7-21 各类淡水中各类淡水中226Ra及其子代产物的含量及其子代产物的含量 单位：Bq/L核素核素矿泉及深

5、水井矿泉及深水井地下水地下水地面水地面水雨水雨水226Ra222Rn210Pb210Po3.710-23.710-13.71023.71033.710-37.410-43.710-23.7373.710-33.710-43.710-23.710-11.8510-23.7103.71031.8510-21.1110-111.8510-2 3 在大气中的分布 大多数放射性核素均可出现在大气中，但主要大多数放射性核素均可出现在大气中，但主要是氡的同位素（特别是是氡的同位素（特别是222Rn），它是镭的衰变产），它是镭的衰变产物，能从含镭的岩石、土壤、水体和建筑材料中逸物，能从含镭的岩石、土壤、水体和

6、建筑材料中逸散到大气，其衰变产物是金属元素，极易附着于气散到大气，其衰变产物是金属元素，极易附着于气溶胶颗粒上。溶胶颗粒上。 4 在动植物组织中的分布 任何动植物组织中都含有一些天然放射性核任何动植物组织中都含有一些天然放射性核素，主要有素，主要有40K、226Ra、14C、210Pb和和210Po等，其含等，其含量与这些核素参与环境和生物体之间发生的物质交量与这些核素参与环境和生物体之间发生的物质交换过程有关，如植物与土壤、水、肥料中的核素含换过程有关，如植物与土壤、水、肥料中的核素含量有关；动物与饲料、饮水中的核素含量有关。量有关；动物与饲料、饮水中的核素含量有关。（三）人体中的放射性核素

7、及其危害 通常，每人每年从环境中受到的放射性辐射总通常，每人每年从环境中受到的放射性辐射总剂量不超过剂量不超过2毫希沃特。其中，天然放射性本底辐射毫希沃特。其中，天然放射性本底辐射占占50以上，其余是人为放射性污染引起的辐射。以上，其余是人为放射性污染引起的辐射。四 放射性防护标准（一）我国辐射防护规定(GB870388 )中的部分规定1 职业性放射性工作人员和居民每年限制职业性放射性工作人员和居民每年限制 剂量当量剂量当量2 露天水源中限制浓度和放射性工作场所露天水源中限制浓度和放射性工作场所 空气中最大容许浓度空气中最大容许浓度 表表7-22 工作人员、居民年最大容许剂量当量工作人员、居民

8、年最大容许剂量当量注：表内所列数值均指内、外照射的总剂量当量，不包括天然本底照射和医疗照射。 16岁以下人员甲状腺的限制剂量当量为1.510-2Sv/a。受照射部位受照射部位职业性放射性职业性放射性工作人员的年工作人员的年最大容许剂量最大容许剂量当量当量/Sv放射性工作场所、相放射性工作场所、相邻及附近地区工作人邻及附近地区工作人员和居民的年最大容员和居民的年最大容许剂量当量许剂量当量/Sv广大居民年广大居民年最大容许剂最大容许剂量当量量当量/Sv器官分类器官分类器官名称器官名称第一类第一类全身、性腺、全身、性腺、红骨髓、眼晶体红骨髓、眼晶体510251035104第二类第二类皮肤、骨、甲状腺

9、皮肤、骨、甲状腺3.01013102 1102第三类第三类手、前臂、足踝手、前臂、足踝7.51017.51022.5102第四类第四类其他器官其他器官1.51011.51025103注：露天水源的限制浓度值是为广大居民规定的，其他人员也适用此标准；放射性工作场所空气中的最大容许浓度值为职业放射性工作人员规定的，工作时间每周按40h计算；矿井下222Rn的最大容许浓度为3.7Bq/L。但222Rn子体或220Rn子体的潜能值不得大于4104MeV/L。放射性同位素放射性同位素露天水源中限制露天水源中限制浓度浓度 / (BqL-1)放射性工作场所空气中最放射性工作场所空气中最大容许浓度大容许浓度

10、/ (BqL-1)名称名称符号符号氚氚铍铍碳碳硫硫磷磷氩氩钾钾铁铁钴钴镍镍锌锌氪氪锶锶碘碘氙氙铯铯氡氡镭镭铀铀钍钍3H7Be14C35S32P41Ar42K55Fe60Co59Ni65Zn85Kr90Sr131I131Xe137Cs220Rn222Rn226Ra235U232Th1.11041.91043.71032.61021.91022.21027.41033.71021.11033.71022.62.2103.7101.13.7103.710-11.91023.7101.51021.1102.67.4103.73.3103.310-11.9102.23.71023.710-23.310-

11、13.71023.710-11.1101.11.110-33.710-37.410-3 放射性同位素在放射性工作场所以外地区空气放射性同位素在放射性工作场所以外地区空气中的限制浓度，按表中的限制浓度，按表7-23放射性工作场所空气中的放射性工作场所空气中的最大容许浓度乘以表最大容许浓度乘以表7-24所列比值控制计算。所列比值控制计算。表表7-24 比值控制比值控制 放射性同位素放射性同位素比比 值值放射性工作场所相放射性工作场所相邻及附近地区邻及附近地区广大居民区广大居民区3H、35S、41Ar、85Kr、131Xe1/301/30014C、55Fe、59Ni、65Zn、90Sr、226Ra1

12、/301/200其它同位素其它同位素1/301/100表表7-25 国际放射委员会建议的个人剂量限值国际放射委员会建议的个人剂量限值人员类别人员类别基本极限值基本极限值/(mSva1)职业性个人职业性个人非随机效应非随机效应眼晶体眼晶体 150其他组织其他组织 500随机效应随机效应全身均匀照射全身均匀照射 50全身均匀照射全身均匀照射 50不均匀照射不均匀照射 50公众个人公众个人非随机效应非随机效应任何组织任何组织 50随机效应随机效应全身均匀照射全身均匀照射 50不均匀照射不均匀照射 50群体群体不作规定不作规定 （一）（一）放射性测量实验室 1 放射化学实验室放射化学实验室 2 放射性

13、计测实验室放射性计测实验室 （二）（二）放射性检测仪器 1 电离型检测器电离型检测器 2 闪烁检测器闪烁检测器 3 半导体检测器半导体检测器 表表7-26 各种常用放射性检测器各种常用放射性检测器闪烁检测器盖革计数器射线种类检测器特 点闪烁检测器检测灵敏度低，探测面积大正比计数器检测效率高，技术要求高半导体检测器本底小，灵敏度高，探测面积小电流电离室测较大放射性活度正比计数器检测效率较高，装置体积较大盖革计数器检测效率较高，装置体积较大闪烁检测器检测效率较低，本底小半导体检测器探测面积小，装置体积小闪烁检测器检测效率高，能量分辨能力强半导体检测器能量分辨能力强，装置体积小1电离型检测器2 闪烁

14、检测器 图图7-15 闪烁检测器测量装置示意图闪烁检测器测量装置示意图 1.闪烁体；闪烁体；2.光电倍增管；光电倍增管；3.前置放大器；前置放大器；5.脉冲幅度分析器；脉冲幅度分析器；6.定标器；定标器；7.高压电源；高压电源；8.光导材料；光导材料；9.暗盒；暗盒；10.反光材料反光材料 闪烁检测器是利用射线与物质作用发生闪光的仪器。图7-15是这种检测器测量装置的工作原理。 闪烁体的材料可用ZnS，NaI，蒽、芪等无机和有机物质，其性能列于表7-27中。表表7-27 主要闪烁材料性能主要闪烁材料性能注：Ag、Tl是激活剂。物质物质密度密度/ (gcm-3)最大发光波长最大发光波长/nm对对

15、射线的相对射线的相对脉冲高度脉冲高度闪光持续时间闪光持续时间/10-8sZn(Ag)粉粉NaI(Tl)蒽蒽芪芪液体闪烁液液体闪烁液塑料闪烁液塑料闪烁液4.103.671.251.150.861.0645042044041035045035045020021010060406028484103030.40.80.20.80.30.53 半导体检测器 半导体检测器的工作原理与电离型检测器相半导体检测器的工作原理与电离型检测器相似，但其检测元件是固态半导体。其工作原理如似，但其检测元件是固态半导体。其工作原理如图图7-16所示。所示。n, p半导体的n极和p极； RH电阻。 1.现场监测现场监测 对

16、放射性物质生产或应用单位内部工作区域的监测。 2.个人剂量监测个人剂量监测 对放射性专业工作人员或公众进行的内照射和外照射的剂量监测。 3.环境监测环境监测 对放射性生产和应用单位外部环境（包括空气、水体、土壤、生物、固体废物等）的监测。 1.1.放射性核素放射性核素 即即239239PuPu、226226RaRa、224224RaRa、222222RnRn、210210PoPo、222222ThTh、234234U U和和235235U U。 2.2.放射性核素放射性核素 即即3 3H H、9090SrSr、8989SrSr、134134CsCs、137137CsCs、131131I I和和

17、6060CoCo。 放射源强度，半衰期，射线种类及能量；环境和人体中放射性物质含量、放射性强度、空间照射量或电离辐射剂量。 （二）放射性监测方法 定期监测：采样、样品预处理、样品总放射性采样、样品预处理、样品总放射性或放射性核素测定。或放射性核素测定。 连续监测：在现场安装放射性自动监测仪器，在现场安装放射性自动监测仪器，实现采样、预处理和测定自动化。实现采样、预处理和测定自动化。 基本步骤 ：样品采集，样品前处理，选择适宜样品采集，样品前处理，选择适宜方法、仪器测定。方法、仪器测定。 1 样品采集 （1）放射性沉降物的采集 沉降物包括干沉降物和湿沉降沉降物包括干沉降物和湿沉降物。物。 放射性

18、干沉降物样品可用水盘放射性干沉降物样品可用水盘法、黏纸法、高罐法采集。法、黏纸法、高罐法采集。 湿沉降物常用一种能同时对雨湿沉降物常用一种能同时对雨水中核素进行浓集的采样器，如图水中核素进行浓集的采样器，如图7-17所示。所示。 图图7-17 离子交换树脂离子交换树脂湿沉降物采集器示意图湿沉降物采集器示意图1.漏斗盖；漏斗盖；2.漏斗；漏斗；3.离子交换柱；离子交换柱；4.滤纸浆；滤纸浆；5.阳离子交换树脂；阳离子交换树脂；6.阴离子交换树脂阴离子交换树脂 （2） 放射性气溶胶的采集放射性气溶胶的采集 放射性气溶胶包括核爆炸产生的裂变产物，各种来源于人工放射性物质以及氡、钍射气的衰变子体等天然

19、放射性物质。这种样品的采集常用滤料阻留采样法，其原理与大气中颗粒物的采集相同。 （3） 其他类型样品的采集其他类型样品的采集 水体、土壤、生物样品的采集、制备和保存方法与非放射性样品所用的方法大致相同。 采集水样的工具可用普通清洁的、没有放射性污染的玻璃瓶采集样品。 采集的水样应盛放于塑料瓶中，以减少放射性吸附；有时可加入烯酸或载体、络合剂等，以防止放射性核素的损失。于收获季节在田地里布设的采样点位采集粮食于收获季节在田地里布设的采样点位采集粮食的样品后混合；的样品后混合；对已收获的粮食在存放处的上、中、下各层均对已收获的粮食在存放处的上、中、下各层均匀采集后混合。匀采集后混合。蔬菜应采集不同

20、类型品种的样品。蔬菜应采集不同类型品种的样品。在核爆炸期间主要以采集叶菜为主。在核爆炸期间主要以采集叶菜为主。鱼、虾类应根据在水中分布情况，可分别采集鱼、虾类应根据在水中分布情况，可分别采集各类样品。各类样品。样品采集后，去掉非食用部分，洗净，将表面样品采集后，去掉非食用部分，洗净，将表面水晾干，称鲜重。然后切碎置于蒸发皿中，加热水晾干，称鲜重。然后切碎置于蒸发皿中，加热让其炭化，转入马福炉中于让其炭化，转入马福炉中于400500灰化，冷灰化，冷却后称重。供测量使用。却后称重。供测量使用。土壤：放射性沉降物及各类来源的放射性废物都土壤：放射性沉降物及各类来源的放射性废物都可直接污染土壤。可直接

21、污染土壤。 土壤采样点应选地势平坦的地方，在一定范土壤采样点应选地势平坦的地方，在一定范围内布设的采样点位采集样品。围内布设的采样点位采集样品。 采样时取出采样时取出1010平方厘米方块上垂直平方厘米方块上垂直10厘厘米深的土壤。米深的土壤。 采集的样品应置于无放射性污染的容器内。采集的样品应置于无放射性污染的容器内。 将样品晾干（或在将样品晾干（或在110烘干），除去杂物，烘干），除去杂物，称重，将样品混合均匀，用四分法缩分，然后将称重，将样品混合均匀，用四分法缩分，然后将土样在马福炉中于土样在马福炉中于500灼烧两小时，冷却后，研灼烧两小时，冷却后，研碎、过筛，供各种测量使用。碎、过筛，供

22、各种测量使用。 2 样品预处理 预处理目的：将样品处理成适于测量的状态，将样品的欲测核素转变成适于测量的形态并进行浓集，以及去除干扰核素。 常用的样品预处理方法：衰变法 有机溶剂溶解法蒸馏法 灰化法溶剂萃取法 离子交换法共沉淀法 电化学法 3 3 环境中放射性监测环境中放射性监测 （1 1） 水样的总水样的总放射性活度的测定放射性活度的测定 水体中常见的辐射水体中常见的辐射粒子的核素有粒子的核素有226226RaRa、222222RnRn及其衰变产物。目前公认的水样总及其衰变产物。目前公认的水样总放射性浓度是放射性浓度是0.1Bq/L0.1Bq/L，当大于此值时，就应对放射，当大于此值时，就应

23、对放射粒子的核粒子的核素素进行鉴定和测量，确定主要的放射性核素，判断水进行鉴定和测量，确定主要的放射性核素，判断水质污染情况。质污染情况。方法是：取一定体积水样，过滤除去固体物质，方法是：取一定体积水样，过滤除去固体物质，滤液加硫酸酸化，蒸发至干，在不超过滤液加硫酸酸化，蒸发至干，在不超过350350温度温度下灰化。将灰化后的样品移入测量盘中并铺成均下灰化。将灰化后的样品移入测量盘中并铺成均匀薄层，用闪烁检测器测量。在测量样品之前，匀薄层，用闪烁检测器测量。在测量样品之前，先测量空测量盘的本底值和已知活度的标准样品。先测量空测量盘的本底值和已知活度的标准样品。 VnnnQsbca（2） 水样的

24、总放射性活度测定 水样总水样总放射性活度测量步骤基本上与总放射性活度测量步骤基本上与总放射性活度测定相同，但检测器用低本底放射性活度测定相同，但检测器用低本底的盖革计数管，且以含的盖革计数管，且以含40K的化合物作标准的化合物作标准源。源。（3） 土壤中总土壤中总、放射性活度的测定放射性活度的测定 KClbcnnQFlSnnQ461048. 16010)(（4 4） 空气中氡的测定空气中氡的测定 222222RnRn是是226226RaRa的衰变产物，为一种放射性的衰变产物，为一种放射性惰性气体。它与空气作用时，能使之电离，惰性气体。它与空气作用时，能使之电离，因而可用电离型探测器通过测量电离电流因而可用电离型探测器通过测量电离电流测定其浓度；也可用闪烁探测器记录由氡测定其浓度；也可用闪烁探测器记录由氡衰变时所放出的衰变时所放出的粒子来计算其含量。粒子来计算其含量。 4.大气中各种形态131I的测定 碘的同位素很多，除127I是天然存在的稳定同位素外，其余都是放射性同位素。131I是裂变产物之一，它的裂变产额较高，半衰期较短，可作为反应堆中核燃料元件包壳是否保持完整状态的环境监测指标，也可以作为核爆炸后有无新鲜裂变产物的信号。图图7-18 各种形态碘的采样器各种形态碘的采样器