1、 現代環境分析與監測 第八章第八章 放射性污染監測放射性污染監測 第一節第一節 放射性污染放射性污染 第二節第二節 放射性污染監測放射性污染監測 第一節第一節 放射性污染放射性污染 （一）天然放射性的來源一）天然放射性的來源 （1） 宇宙射線及其引生的放射性核素宇宙射線及其引生的放射性核素 宇宙射線是一種從宇宙間射到地面來的射線， 由初級宇宙射線和次級宇宙射線組成。 由宇宙射線與大氣層、土壤、水中的核素發生 反應產生的放射性核素約有20余種。 （2）天然系列放射性核素）天然系列放射性核素 天然放射性核素系列有三個： 鈾系，其母體是238U； 錒系，其母體是235U； 釷系，其母體是232Th。

2、 在每一系列中都含有放射性氣體Rn核素，且末端都是穩定的Pb核素。 （3） 自然界中單獨存在的核素自然界中單獨存在的核素 這類核素約有20種。它們的特點是其有極長的半衰期，其中最長者為209Bi，T1/2大于2X1018年。另一個特點是強度極弱。 自然環境中天然存在的放射性稱為天然放射性本底，它是判斷環境是否受到放射性污染的基礎。 天然放射性本底對人體的照射約80%是外照射。（二）人為放射性污染的來源二）人為放射性污染的來源 （1） 核試驗及航天事故核試驗及航天事故 人為放射性污染 來源于大氣層核試驗、地下核爆炸及外層空間核動力航具事故等。其核裂變產物包括200多種放射性核素，核爆炸過程中產生

3、的中子與大氣、土壤、建筑 材料中的核素發生反應，形成的中子活化產物，以及剩余未反應的核素 235U、239PO等。 (2) 核工業核工業 包括原子能反應堆、原子能電站、核動力艦艇等。它們運行過程中排放的含核裂變產物的三廢，特別發生事故時，造成嚴重的污染事故。如美國三哩島和前蘇聯切爾諾貝利核電站事故等。（3）工農業、醫學、科研等部門的排放廢物工農業、醫學、科研等部門的排放廢物 這些部門使用放射性核素日益廣泛，其排放廢物也是人為污染源之一。（4）放射性礦的開采和利用）放射性礦的開采和利用 在稀土金屬和其他共生金屬礦開采、提煉過程中，其“三廢”排放物中含有 鈾、釷、氡等放射性核素 （三）. 放射性核

4、素在環境中的分布放射性核素在環境中的分布 （1）在土壤和巖石中的分布）在土壤和巖石中的分布 在巖石土壤中天然放射性核素的含量變動較大，主要決定于巖石層的性質及土壤的類型。 （2）在水體中的分布）在水體中的分布 海水中的天然放射性核素主要是40K、87Rb和鈾系元素。 淡水中天然放射性核素的含量與所接觸的巖石、水文地質等因素有關。 一般地下水所含放射性核素高以地面水。 （3）在大氣中的分布）在大氣中的分布 大多數放射性核素均可出現在大氣中，但主要是氡的同位素。大氣中氡的濃度與氣象條件有關，日出前濃度最高，日中較低，二者間可相差十倍以上。（4）在室內空氣中的分布）在室內空氣中的分布 室內空氣中的放

5、射性主要來自建筑材料、裝飾裝修材料等中的放射性元素 ，如鐳、釷、鉀在衰變中產生的放射性物質氡及其子體，各國已作為室內空氣中的主要污染物列入室內空氣衛生標準。（5）在動植物組織中的分布）在動植物組織中的分布 任何動植物組織中都含有一些天然放射性核素。植物與土壤、水、肥料中的核素有關；動物與飼料、飲水中的核素含量有關。（四）四）. 放射性污染的危害放射性污染的危害（1）放射性物質進入人體的途徑）放射性物質進入人體的途徑 放射性物質可通過呼吸道、消化道、皮膚或黏膜等途徑為人體所攝取，并累積在體內，其中最多的是40K。此外，還可能含有14C，226Ra 、210P0等能累積在骨骼之中。人體受環境放射性

6、輻射途徑示于圖8 - 1。圖圖 7 -3圖圖 8-1（2）放射性的危害）放射性的危害 放射性物質對人類的危害主要是輻射損傷。人體受放射性輻射，會引發人體組織發生有害化學反應。輻射引起的電子激發作用和電離作用 使肌體分子不穩定和破壞，導致蛋白質分子鍵斷裂和畸變、破壞對人類新陳代謝有重要意義的酶。因此輻射對人體產生損傷效應，如白血病、惡性腫瘤和遺傳損傷效應等。 人體吸收劑量達5戈瑞時，第二周會死亡，且死亡率100%，此為致死量。 當吸收4戈瑞時，四周后有50%死亡，此為半致死量。 如吸收0.5戈瑞的劑量，人體血相發生輕度變化。 第二節第二節 放射性監測放射性監測 （一） 放射性檢測器 （1）放射性

7、物質的計量單位 放射性強度、幅照量、吸收劑量和劑量當量的專用單位有：居里（Ci）、貝可（Bq）、倫琴（R）、拉德（rad）、雷姆（rem）、戈瑞（Gy）、希沃特（Sv）等。 （） 放射性強度放射性物質在單位時間內發生的核衰變的數目。常用單位為居里(Ci)和貝可(Bq)。 1 居里( 1Ci )是指當每秒鐘衰變數為3.7X1010時，該放射性物質的 強度。 1 Bq = 2.7 x 10-11 Ci （）照射量倫琴單位為1RY射線或X射線照射1cm3標準狀況下（00C和101.325KPa）的空氣，能引起空氣電離而產生1靜電單位的正電荷和1靜電單位的負電荷的帶電粒子。 （）吸收劑量 吸收劑量單位

8、有：戈瑞（Gy），簡稱戈；拉德（rad）。 1 rad = 10-2Gy （）劑量當量 劑量當量單位有：雷姆（rem）、希沃特（Sv）。 1 rem = 10-2Sv （2）放射性檢測儀器 表表 8 - 1圖圖 8 - 2圖圖 8 -3圖圖 8-4圖圖 8 - 5（二）放射性監測（二）放射性監測（1）監測對象及內容）監測對象及內容 1）放射性監測對象 按監測對象可分為：現場監測，個人劑量監測，環境監測。 按主要測定的放射性核素分為：a 射線核素，如239Pu、226Ra、224Ra、222Rn等； 放射性核素，如3H、90Sr、60Co等。 2) 放射性監測的內容放射性監測的內容 放射源強度、

9、半衰期、射線種類及能量。 環境和人體中放射線物質含量、放射性強度、空間照射量或電離輻射劑量。 （三）（三） 放射性監測方法放射性監測方法 一. 樣品采集樣品采集 （1）. 放射性沉降物的采集放射性沉降物的采集 沉降物包括干沉降和濕沉降，主要來源于大氣層核爆炸，小部分來源于人工放射性微粒。 1) 放射性干沉降物放射性干沉降物可用水盤法、黏紙法、高罐法采集。 水盤法水盤法用不銹鋼或聚乙烯塑料制圓形水盤 采集沉降物，盤內裝有適量稀酸，沉降物過少的地區，需加數毫克硝酸鍶或氯化鍶載體。降水盤置于采樣點暴露24h，應始終保持盤底有水。采集的樣品經濃縮、灰化等處理后，作總 放射性測量。 黏紙法黏紙法用涂一層

10、黏性油（松香加蓖麻油等）的濾紙貼在圓形盤底部（涂油面向外），放在采樣點24h，然后，將黏紙灰化，進行總 放射性測量。 高罐法高罐法用一不銹鋼或聚乙烯圓柱形罐暴露于空氣中采集沉降物。 2) 放射性濕沉降放射性濕沉降 濕沉降物是指隨雨（雪）降落的沉降物。其采集方法除上述方法外，常用一種能同時對雨水中核素進行濃集的采樣器，如圖8-6所示。這種采樣器由一個漏斗和一根離子交換柱組成。收集核素被離子交換樹脂吸附濃縮后，再進行冼脫，收集冼脫液進一步作放射性核素分離。也可以將樹脂從柱中取出，烘干、灰化后制成干樣品作總 放射性測量。圖圖 8 - 6 （3）.放射性氣溶膠的采集放射性氣溶膠的采集 樣品采集常用濾料

11、阻留采樣法，其原理與大氣中顆粒物的采集相同。 對于被3H污染的空氣中主要存在形態是HTO（氚化水蒸氣），除用吸附法外，還常用冷阱法收集空氣中的水蒸氣作為試樣。 （ 4）.其他類型樣品的采集其他類型樣品的采集 對于水體、土壤、生物樣品的采集、制備和保存方法與非放射性樣品所用方法基本相同。 二二. 樣品予處理樣品予處理 （1）衰變法）衰變法 采樣后，將樣品放置一段時間，讓樣品中一些短壽命的非欲測核素除去，然后再進行放射性測量。例如，用抽氣過濾法采集大氣樣品后，放置45 h，使短壽命的氡、釷子體衰變除去，測定大氣氣溶膠中的總a和總放射性。 （2）共沉淀法 在環境樣品中放射性核素的含量很低，達不到溶度

12、積，需加入毫克數量級與欲分離放射性核素性質相近的非放射性元素載體，則由于兩者之間發生同晶共沉淀或吸附共沉淀，載體將放射性核素載帶下來，達到分離和富集的目的。 例如，用59Co作載體共沉淀60Co，則發生同晶共沉淀；用新沉淀出來的二氧化錳作載體沉淀水樣中的钚，則二者間發生吸附共沉淀。 （3） 灰化法 對蒸干的水樣或固體樣品，可在瓷坩鍋內于5000C馬 弗爐中灰化，冷卻后稱重，再轉入測量盤中 鋪成薄層檢測其放射性。 （4）電化學法 通過電解將放射性核素沉積在陰極上，或以氧化物形式沉積在陽極上。例如，Ag+、Bi2+、Pb2+ 等可以金屬形式沉積在陰極上；Pb2+、Co2+可以氧化物的形式沉積在陽極

13、上。 如使放射性核素沉積在惰性金屬片上，可直接進行放射性測量。 （5）離子交換法 這種分離方法是目前最重要和應用最廣泛的放射化學分離法之一，可用于分離幾乎所有的無機離子和許多結構復雜的有機化合物。 （6）溶劑萃取 溶劑萃取法是分離微量放射性核素的最常用方法之一。如用三辛胺硝酸鹽體系溶劑萃取239 Pu的測定。 （7）其他予處理方法）其他予處理方法 環境樣品中放射性核素的分離、濃集、純化等予處理方法中，還有其他方法，如有機溶劑溶解法、吸附法、蒸餾法、蒸發法、過濾法等。 三三. 環境中放射性監測環境中放射性監測 （1）水樣的總）水樣的總 a 放射性活度的測定放射性活度的測定 水體中常見的 a 輻射

14、粒子的核素有：226Ra、222Rn及其衰變產物等。目前公認的水樣總放射性安全濃度是0.1貝可/升（Bq/L），當大于此值時，應對放射粒子的核素進行鑒定和測量，確定主要的放射性核素，判斷水質污染情況 。 （2）水樣的總）水樣的總 放射性活度測量放射性活度測量 水樣中的 射線常來自40K、90Sr、129I 等核素的衰變，目前公認的安全水平為1Bq/L。 （3）空氣中氡的測定）空氣中氡的測定 空氣中的氡（222Rn）是226Ra的衰變產物，為一種惰性氣體。它與空氣作用時，能使之電離，因而可用電離型探測器測定其濃度；也可用閃爍探測器測定。 （4）空氣中氚（）空氣中氚（3H）的放射性測定）的放射性測

15、定 測定空氣中的 氚，常用硅膠吸附或冷凝的方法，使 HTO 從空氣中以氚水形態分出，再用液體閃爍技術測定；或將氣體經過濾除去氣溶膠粒子后，用充氣式或正比計數管測定。 （5）各種形態）各種形態131I的測定的測定 大氣中的131I呈元素、化合物等各種化學形態和蒸氣、氣溶膠等不同狀態，因此采樣方法各不相同，采樣器見圖8-7。采樣器由粒子過濾器、元素碘吸附器、次碘酸吸附器、甲基碘吸附器和碳吸附床組成。圖圖 7 - 9圖圖 7 - 9圖圖 8 7 各種形態碘的取樣器各種形態碘的取樣器圖圖 88 對大氣中各種形態放射性碘做連續監測時，可將取樣器和檢測元件裝配成一體，如圖8-8所示。 （6）土壤中總）土壤中總a、 放射性活度的測定放射性活度的測定 在采樣點選定的范圍內，沿直線每隔一定距離采集一份樣品，共采集45份。取10X10cm2、深1cm的表土。用四分法縮分至剩余200300g土樣，5000C灼燒，冷卻、研磨、過篩，用相應的探測器分別測量a 、 放射性活度。 （7）個人外照射劑量）個人外照射劑量 個人劑量計是佩帶在身體適當部位，用來測量個人外照射劑量的儀器。常用的這類劑量計有膠片劑量計、袖珍電離室、熱釋光體和熒光玻璃。 表表 8 2 個人劑量計性能個人劑量計性能 /