1、2021/7/231环 境 放 射 性 监 测物理环境监测之二2021/7/232引言n今天核技术在能源、工业、医疗、农业、科今天核技术在能源、工业、医疗、农业、科研等民用和军事领域广泛应用。环境中有着研等民用和军事领域广泛应用。环境中有着各种来源的放射性。天然放射性，人工放射各种来源的放射性。天然放射性，人工放射性在我们周边广泛存在。性在我们周边广泛存在。n核武器试验、核材料流失、局地天然放射性核武器试验、核材料流失、局地天然放射性异常异常显著超过天然放射性水平，甚至超显著超过天然放射性水平，甚至超过限制标准，称为放射性环境污染。过限制标准，称为放射性环境污染。n环境放射性监测是环境监测的重
2、要内容环境放射性监测是环境监测的重要内容2021/7/233第一节 基础知识1.11.1放射性放射性放射性核衰变放射性核衰变n原子核原子核+核外电子核外电子=原子，质子原子，质子+中子中子=原子核原子核n某些原子核不稳定，能够自发改变结构，称某些原子核不稳定，能够自发改变结构，称为核衰变；衰变可以连续进行为核衰变；衰变可以连续进行n放射性衰变的类型放射性衰变的类型n衰变中会放射出具有一定动能的带电或不带衰变中会放射出具有一定动能的带电或不带电的粒子电的粒子、射线。射线。2021/7/234放射性衰变n天然不稳定核素自发放出射线的特性称为天然不稳定核素自发放出射线的特性称为“天然放射性天然放射性
3、”。n通过核反应人工制造的核素的放射性称为通过核反应人工制造的核素的放射性称为“人工放射性人工放射性”。226Ra 60Co222Rn60Ni4.5890.1884.777 0.306 1.171.332021/7/235放射性衰变的类型放射性衰变的类型 衰变衰变n衰变：不稳定重核衰变：不稳定重核(一般原子序一般原子序82)自发自发放出放出粒子粒子(4He)的过程的过程 226Ra 222Rn+4Hen不同核素放出的动能不同，一般在不同核素放出的动能不同，一般在28MeVn粒子的质量大、速度小，照射物质时易使粒子的质量大、速度小，照射物质时易使其原子、分子发生电离或技法，但穿透能力其原子、分子
4、发生电离或技法，但穿透能力小，只能穿透皮肤的角质层小，只能穿透皮肤的角质层2021/7/236放射性衰变的类型放射性衰变的类型 衰变衰变n衰变：放射性核素放射衰变：放射性核素放射粒子粒子(快速电子快速电子)的过程，核内质子和中子发生互变的结果的过程，核内质子和中子发生互变的结果n衰变分为负衰变分为负衰变衰变(中子变质子中子变质子)、正、正衰衰变变(质子变中子质子变中子)和电子俘获和电子俘获(核外电子核外电子)三种三种n射线的电子速度比射线的电子速度比射线高射线高1010倍以上，其倍以上，其穿透能力较强，在空气中能穿透几米至几十穿透能力较强，在空气中能穿透几米至几十米才被吸收；与物质作用可使其原
5、子电离，米才被吸收；与物质作用可使其原子电离，也能灼伤皮肤。也能灼伤皮肤。2021/7/237放射性衰变的类型放射性衰变的类型 衰变衰变n衰变：原子核从较高能级跃迁到较低能级衰变：原子核从较高能级跃迁到较低能级或者基态时所放射的电磁辐射。或者基态时所放射的电磁辐射。n衰变的能级跃迁不改变原子核的原子序和衰变的能级跃迁不改变原子核的原子序和原子质量数不发生变化，称为同质异能跃迁。原子质量数不发生变化，称为同质异能跃迁。某些不稳定核素经过某些不稳定核素经过或或衰变后，能量仍衰变后，能量仍较高，可再经过较高，可再经过衰变达到稳定态。衰变达到稳定态。n射线是短波电磁辐射射线是短波电磁辐射(=0.007
6、0.1nm)，穿，穿透力极强；与物质作用产生光电效应、康普透力极强；与物质作用产生光电效应、康普顿效应和电子成对效应等。顿效应和电子成对效应等。2021/7/238放射性活度和半衰期n放射性活度（强度）单位时间内发生核衰变放射性活度（强度）单位时间内发生核衰变的数目的数目 n放射性活度单位放射性活度单位 贝可，符号贝可，符号Bq，1Bq=1s-1n半衰期半衰期 放射性核素因衰变而减少到原来一放射性核素因衰变而减少到原来一般事件所需要的时间。是放射性核素的基本般事件所需要的时间。是放射性核素的基本特征之一特征之一NdtdNA693021./T2021/7/2391.2 照射量和剂量n照射量和剂量
7、是表征放射量粒子与物质作用照射量和剂量是表征放射量粒子与物质作用后产生的效应及其度量的术语后产生的效应及其度量的术语照射量照射量n照射量定义为：照射量定义为：式中式中:X:X照射量，照射量，SISI单位为单位为C/kgC/kg dQ dQ或或射线在空气中完全被阻止时，引射线在空气中完全被阻止时，引起质量为起质量为dmdm的某一体积单元的空气电离所的某一体积单元的空气电离所产生的带电粒子产生的带电粒子(正或负正或负)的总电量值的总电量值dmdQX2021/7/2310吸收剂量吸收剂量 吸收剂量：表示在电离辐射与物质发生相互吸收剂量：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力辐射能
8、量作用时，单位质量的物质吸收电力辐射能量大小的物理量大小的物理量 式中：式中：D吸收剂量，吸收剂量，SI单位为单位为J/kg，专门，专门单位戈瑞，简称戈，符号单位戈瑞，简称戈，符号Gy，1Gy=1J/kg dED电离辐射给予质量为电离辐射给予质量为dm的物质的物质的平均能量的平均能量dmdEDD2021/7/2311第二节 环境中的放射性2.1 2.1 环境中放射性的来源环境中放射性的来源n环境放射性来源于天然的和人为的放射性环境放射性来源于天然的和人为的放射性天然放射性天然放射性n宇宙射线宇宙射线 包括初级宇宙射线和次级宇宙射线包括初级宇宙射线和次级宇宙射线n天然系列放射性核素天然系列放射性
9、核素 与地球同寿，达到母体与地球同寿，达到母体与子体的放射性平衡，并成为放射性核素系与子体的放射性平衡，并成为放射性核素系列：铀系列：铀系(母体为母体为238238U)U)、锕系、锕系(母体为母体为235235U)U)和和钍系钍系(母体为母体为232232Th)Th)，最终成为，最终成为PbPb核素核素n自然界独立存在的核素自然界独立存在的核素 半衰期极长的核素半衰期极长的核素2021/7/2312第二节 环境中的放射性n自然环境中天然存在的放射性称天然放射性自然环境中天然存在的放射性称天然放射性本底，是判断环境是否受到放射性污染的基本底，是判断环境是否受到放射性污染的基准。天然放射性对人体的
10、照射准。天然放射性对人体的照射80%为外照射为外照射n人为放射性污染源人为放射性污染源n核试验与航天事故核试验与航天事故n核工业核工业n工农业、医学、科研工农业、医学、科研n放射性矿物开采放射性矿物开采2021/7/23132.2 放射性核素在环境中的分布n在土壤和岩石中的分布在土壤和岩石中的分布。含量变动很大，主。含量变动很大，主要取决于岩石层的性质和土壤的类型要取决于岩石层的性质和土壤的类型n在水体中的分布在水体中的分布。海水中天然放射性核素主。海水中天然放射性核素主要是要是40K、87Rb和铀系元素，含量与区域地和铀系元素，含量与区域地理、水体交换等有关；淡水中天然放射性核理、水体交换等
11、有关；淡水中天然放射性核素含量与岩石、水文地质、大气交换等有关素含量与岩石、水文地质、大气交换等有关n一般地下水中含有的放射性高于地面水，而一般地下水中含有的放射性高于地面水，而且铀、镭的含量变化较大且铀、镭的含量变化较大2021/7/23142.2 放射性核素在环境中的分布n在大气中的分布在大气中的分布：大多数核素可以出现在空：大多数核素可以出现在空气中，最主要的是氡的同位素气中，最主要的是氡的同位素(222Rn)，氡是，氡是镭的衰变产物，从含泪的岩石、土壤、水体镭的衰变产物，从含泪的岩石、土壤、水体和建筑材料中逸散到空气中。氡在日出前浓和建筑材料中逸散到空气中。氡在日出前浓度最高，中午较低
12、，相差十倍以上度最高，中午较低，相差十倍以上n在动植物组织中的分布在动植物组织中的分布：任何动植物体内都：任何动植物体内都含天然放射性核素，与土壤、水、肥料有关含天然放射性核素，与土壤、水、肥料有关n在室内空气中的分布在室内空气中的分布：主要来源于建筑材料：主要来源于建筑材料2021/7/23152.3 人体中的放射性核素及其危害n放射性核素进入人体的三个途径：呼吸道吸放射性核素进入人体的三个途径：呼吸道吸入、消化道摄入、皮肤或粘膜侵入入、消化道摄入、皮肤或粘膜侵入n由呼吸道吸入的放射性物质，其吸收程度与由呼吸道吸入的放射性物质，其吸收程度与放射性核素的性质、状态有关：易溶性的吸放射性核素的性
13、质、状态有关：易溶性的吸收较快，气溶胶吸收较慢；核素被肺泡粘膜收较快，气溶胶吸收较慢；核素被肺泡粘膜吸收后，可直接进入血液吸收后，可直接进入血液n正常条件下，每年每人从环境中受到的放射正常条件下，每年每人从环境中受到的放射性辐射总剂量不超过性辐射总剂量不超过2 2毫希沃特，其中一半毫希沃特，其中一半以上是天然放射性以上是天然放射性2021/7/2316放射性污染的危害n人体受到放射性射线照射后，常会引起肌体人体受到放射性射线照射后，常会引起肌体细胞分子、原子电离，使组织的的某些大分细胞分子、原子电离，使组织的的某些大分子结构被破坏，如使蛋白质及核糖核酸、脱子结构被破坏，如使蛋白质及核糖核酸、脱
14、氧核糖核酸分子链断裂，造成组织破坏氧核糖核酸分子链断裂，造成组织破坏n人体一次或在短期内接受大剂量照射，将引人体一次或在短期内接受大剂量照射，将引起急性辐射损伤起急性辐射损伤n大剂量外照射会严重伤害人体的各组织、器大剂量外照射会严重伤害人体的各组织、器官和系统官和系统2021/7/2317第三节 放射性防护标准n3.1 3.1 部分环境质量标准规定了放射性限制值部分环境质量标准规定了放射性限制值环境要素环境要素放射性核素放射性核素浓度限值浓度限值(Bq/L)海海 水水Co0.003Sr4Rn0.2Cs0.6Cs0.72021/7/2318放射性防护标准环境要素环境要素射线或核素射线或核素浓度限
15、值浓度限值(Bq/L)地下水地下水总总 总总 0.10.10.10.1生活饮用水生活饮用水 总总 总总 0.50.51.01.0住宅空气住宅空气氡及其子体氡及其子体住房住房200Bq/m200Bq/m3 3地下室地下室400Bq/m400Bq/m3 32021/7/23193.2 其他国家的辐射防护标准n参见p276，表 8-8 国外有关环境放射性标准2021/7/2320第四节 放射性测量实验室和检测仪器放射性测量实验室放射性测量实验室n放射化学实验室放射化学实验室 基本要求基本要求 不积尘、通风、不积水、个人防不积尘、通风、不积水、个人防护、废物专门收集处置护、废物专门收集处置n放射性计测
16、实验室放射性计测实验室 基本要求基本要求 屏蔽本底、隔离干扰、良好接屏蔽本底、隔离干扰、良好接地、供电稳定、恒温地、供电稳定、恒温2021/7/2321放射性检测仪器n放射性检测仪器检测放射性的基本原理基放射性检测仪器检测放射性的基本原理基于射线与物质之间相互作用产生的各种效于射线与物质之间相互作用产生的各种效应，包括电离效应、发光效应、热效应、应，包括电离效应、发光效应、热效应、化学效应和能产生次级粒子的核反应等化学效应和能产生次级粒子的核反应等n常用的检测器即利用上述效应工作常用的检测器即利用上述效应工作n电离型检测器电离型检测器 利用电离效应利用电离效应 气体气体n闪烁型检测器闪烁型检测
17、器 利用光效应利用光效应n半导体检测器半导体检测器 利用电离效应利用电离效应 固态半导体固态半导体2021/7/2322第五节 放射性监测n5.1 5.1 监测对象及内容监测对象及内容监测对象监测对象n现场监测现场监测 对应用核技术的内部场所的监测对应用核技术的内部场所的监测n个人剂量个人剂量 对从事与核有关专业人员以及公对从事与核有关专业人员以及公众作内照射和外照射的剂量监测众作内照射和外照射的剂量监测n环境监测环境监测 对外环境的放射性水平监测，对对外环境的放射性水平监测，对象有空气、水体、土壤、生物、固体废物等象有空气、水体、土壤、生物、固体废物等n环境监测的主要核素有：环境监测的主要核
18、素有：放射性核素和放射性核素和 放放射性核素射性核素2021/7/2323放射性监测监测内容监测内容n放射源强度、办衰期、射线种类及能量放射源强度、办衰期、射线种类及能量n环境和人体中放射性含量、空间照射量环境和人体中放射性含量、空间照射量或电离辐射剂量或电离辐射剂量2021/7/23245.2 放射性监测方法n包括定期监测和连续监测包括定期监测和连续监测n定期监测时同样遵循样品采集、样品与处定期监测时同样遵循样品采集、样品与处理和确定方法、样品分析测定的基本步骤理和确定方法、样品分析测定的基本步骤n放射性样品主要采用仪器分析方法，也有放射性样品主要采用仪器分析方法，也有部分采用化学方法部分采
19、用化学方法n连续监测针对特定的核设施，在现场安装连续监测针对特定的核设施，在现场安装自动化监测仪器自动化监测仪器2021/7/23255.2 放射性监测方法放射性样品采集放射性样品采集n放射性沉降物的采集放射性沉降物的采集 与降尘样品的采集相似，水与降尘样品的采集相似，水盘法、粘纸法、高罐法盘法、粘纸法、高罐法n放射性气溶胶的采集放射性气溶胶的采集 与大气中颗粒物的采集相与大气中颗粒物的采集相似，滤料阻截法似，滤料阻截法放射性样品预处理放射性样品预处理n衰变法衰变法n共沉淀法共沉淀法n灰化法灰化法n电化学沉积法电化学沉积法2021/7/23265.2 放射性监测方法n基本方法基本方法 利用对特
20、定射线强度的计数实现利用对特定射线强度的计数实现n水中总水中总 放射性活度测定放射性活度测定 利用闪烁检测器测量利用闪烁检测器测量 利用标准源定标、校正利用标准源定标、校正n水中总水中总 放射性活度测定放射性活度测定 利用低本底盖革计数管测量利用低本底盖革计数管测量 利用标准源定标、校正利用标准源定标、校正2021/7/2327小结和练习题本章要点本章要点n环境放射性的来源环境放射性的来源n三种核衰变三种核衰变n半衰期计算半衰期计算n复习题复习题 p285 1、2、3n作业作业 p285 4、62021/7/2328突发性环境污染事故的应急监测n由于自然和人类活动，环境在正常情况下处于由于自然
21、和人类活动，环境在正常情况下处于“动态平衡动态平衡”。当环境质量偏离稳态时环境质。当环境质量偏离稳态时环境质量随之变化。若在极短时间内激烈量随之变化。若在极短时间内激烈“扰动扰动”，即发生即发生“瞬态局部严重污染瞬态局部严重污染”，即突发性环境，即突发性环境污染事故。它是指：非正常的、不可抗拒，在污染事故。它是指：非正常的、不可抗拒，在时间、地点、场合、排污方式、排污途径、排时间、地点、场合、排污方式、排污途径、排污种类、数量、浓度等均难以预料的环境污染污种类、数量、浓度等均难以预料的环境污染事故事故2021/7/2329突发性环境污染事故产生的原因突发性环境污染事故产生的原因n1)1)生产事
22、故：在化工、石油、煤炭、医药、核工业等生产事故：在化工、石油、煤炭、医药、核工业等生产过程中使用、生产极毒化学品、易燃易爆物质或生产过程中使用、生产极毒化学品、易燃易爆物质或放射性物质，由于不遵守操作规程或设备，管、阀破放射性物质，由于不遵守操作规程或设备，管、阀破裂造成有毒物、放射性物质泄漏、燃烧爆炸等事故。裂造成有毒物、放射性物质泄漏、燃烧爆炸等事故。n(2)(2)贮运事故：有毒有害物品在贮存过程中，发生贮贮运事故：有毒有害物品在贮存过程中，发生贮罐腐蚀、破损、仓库火灾、爆炸等事故；危险品在运罐腐蚀、破损、仓库火灾、爆炸等事故；危险品在运输或输送途中，发生沉船、翻车、输送管道泄漏或爆输或输
23、送途中，发生沉船、翻车、输送管道泄漏或爆炸、燃烧等事故。炸、燃烧等事故。2021/7/2330n(3)(3)自然灾害：地质、台风、龙卷风、暴雨、自然灾害：地质、台风、龙卷风、暴雨、泥石流、山体滑坡等自然灾害造成工厂、仓库泥石流、山体滑坡等自然灾害造成工厂、仓库倒塌、船只沉没，车辆顷翻，如果伴随危险品倒塌、船只沉没，车辆顷翻，如果伴随危险品流失，将引发恶性环境污染事故。流失，将引发恶性环境污染事故。n(4)(4)人类战争：包括两类人类战争：包括两类一是战争破坏工一是战争破坏工厂、仓库、设施、油田、输油管道等；二是战厂、仓库、设施、油田、输油管道等；二是战争中使用化学武器、核武器、生化武器等所造争
24、中使用化学武器、核武器、生化武器等所造成严重的环境污染。统计表明，前成严重的环境污染。统计表明，前3 3类是造成类是造成突发性环境污染事故的主要原因突发性环境污染事故的主要原因2021/7/2331突发性环境污染事故的分类突发性环境污染事故的分类n根据事故发生原因、主要污染物性质和事故表现根据事故发生原因、主要污染物性质和事故表现形式等，可以分为形式等，可以分为7 7类类n1)1)有毒有害物质污染事故：指在生产、生活过程有毒有害物质污染事故：指在生产、生活过程中因生产、使用、贮存、运输、排放不当导致有中因生产、使用、贮存、运输、排放不当导致有毒有害化学品泄漏或非正常排放所引发的污染事毒有害化学
25、品泄漏或非正常排放所引发的污染事故。故。n(2)(2)毒气污染事故：实际是上面事故的一种，由毒气污染事故：实际是上面事故的一种，由于毒气污染事故最常见，所以另列，主要有毒、于毒气污染事故最常见，所以另列，主要有毒、有害气体有一氧化碳、硫化氢、氯气、氨气等。有害气体有一氧化碳、硫化氢、氯气、氨气等。2021/7/2332n(3)(3)爆炸事故：易燃、易爆物质所引起的爆爆炸事故：易燃、易爆物质所引起的爆炸、火灾事故。例如，煤矿瓦斯、烟花爆竹炸、火灾事故。例如，煤矿瓦斯、烟花爆竹厂以及煤气、石油液化气、天然气、油漆、厂以及煤气、石油液化气、天然气、油漆、硫磺使用不当造成的爆炸事故。有些垃圾、硫磺使用
26、不当造成的爆炸事故。有些垃圾、固体废物堆放或处置不当，也会发生爆炸事固体废物堆放或处置不当，也会发生爆炸事故。故。n(4)(4)农药污染事故：剧毒农药在生产、贮存、农药污染事故：剧毒农药在生产、贮存、运输过程中，因意外、使用不当所引起的泄运输过程中，因意外、使用不当所引起的泄漏所导致的污染事故。漏所导致的污染事故。n(5)(5)放射性污染事故：生产、使用、贮存、放射性污染事故：生产、使用、贮存、运输放射性物质过程中不当而造成核辐射危运输放射性物质过程中不当而造成核辐射危害的污染事故。害的污染事故。2021/7/2333n(6)(6)油污染事故：原油、燃料油以及各种油污染事故：原油、燃料油以及各
27、种油制品在生产、贮存、运输和使用过程油制品在生产、贮存、运输和使用过程中因意外或不当而造成泄漏的污染事故。中因意外或不当而造成泄漏的污染事故。n(7)(7)废水非正常排放污染事故：因排放不废水非正常排放污染事故：因排放不当或事故使大量高浓度废水突然排入地当或事故使大量高浓度废水突然排入地表水体，致使水质突然恶化表水体，致使水质突然恶化2021/7/2334突发性环境污染事故的特征n(1)(1)形式多样性形式多样性n(2)(2)发生的突然性发生的突然性n(3)(3)危害的严重性危害的严重性n(4)(4)处理处置的艰巨性处理处置的艰巨性n(5)(5)突发性环境污染事故的规律性突发性环境污染事故的规
28、律性2021/7/2335突发性环境污染事故的应急监测n突发性污染事故的应急监测是一种特定目的突发性污染事故的应急监测是一种特定目的的监测，它要求监测人员在第一时间到达事的监测，它要求监测人员在第一时间到达事故现场，用小型便携、快速检测仪器或装置，故现场，用小型便携、快速检测仪器或装置，在尽可能短的时间内判断和测定污染物的种在尽可能短的时间内判断和测定污染物的种类、污染物的浓度、污染范围、扩散速度及类、污染物的浓度、污染范围、扩散速度及危害程度，为领导决策提供科学依据。应急危害程度，为领导决策提供科学依据。应急监测是事故应急处置、善后处理的技术支持，监测是事故应急处置、善后处理的技术支持，为正
29、确决策赢得宝贵时间、有效控制污染范为正确决策赢得宝贵时间、有效控制污染范围、缩短事故持续时间、减小事故损失起着围、缩短事故持续时间、减小事故损失起着重要作用。重要作用。2021/7/2336应急监测的原则n(1)(1)预防与应急监测相结合预防与应急监测相结合n(2)(2)成立应急事故组织机构成立应急事故组织机构n(3)(3)进行预防和减少发生几率的分析进行预防和减少发生几率的分析n(4)(4)提高群众的预防意识提高群众的预防意识2021/7/2337突发性事故的应急组织和网络n突发性事故是现代社会需要应对的重要课题。包括高致病流行性病的爆发、火灾等，它既有突发和难以防范的一面，又有采取各种防范
30、措施减少、杜绝事故发生的可能性。世界各国特别是发达国家均投入相当的资金、人力、物力，采取规范措施以预防、减少事故的发生。n发生事故后临时成立“领导小组”不是最好的方法2021/7/2338应急响应系统n应急响应系统包括：应急响应程序、应急组织系统、应急通讯系统、应急防护和救援、应急预案和应急状态终止等6个部分。2021/7/2339应急组织系统应急组织系统n应急组织系统以县以上行政区域作为应应急组织系统以县以上行政区域作为应急响应程序的框架，依据我国部门间行急响应程序的框架，依据我国部门间行政职能的划分，可设立以下相应的应急政职能的划分，可设立以下相应的应急组织组织n(1)(1)应急委员会应急委员会n(2)(2)应急办公室应急办公室n(3)(3)各应急专业组各应急专业组2021/7/2340应急通讯系统n应急通讯系统包括应急通讯系统包括n事故报警事故报警n应急指挥应急指挥n应急信息发布应急信息发布注：注：文档资料素材和资料部分来自文档资料素材和资料部分来自网络，如不慎侵犯了您的权益，请网络，如不慎侵犯了您的权益，请联系文库客服，我们将做删除处理，联系文库客服，我们将做删除处理，感谢您的理解。感谢您的理解。
