环境放射性监测.ppt

环境放射性监测 物理环境监测之二 引言 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 核武器试验 核材料流失 局地天然放射性异常 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 环境放射性监测是环境监测的重要内容 第一节基础知识 1 1放射性放射性核衰变原子核 核外电子 原子 质子 中子 原子核某些原子核不稳定 能够自发改变结构 称为核衰变 衰变可以连续进行放射性衰变的类型衰变中会放射出具有一定动能的带电或不带电的粒子 射线 放射性衰变 天然不稳定核素自发放出射线的特性称为 天然放射性 通过核反应人工制造的核素的放射性称为 人工放射性 226Ra60Co 222Rn 60Ni 4 589 0 188 4 777 0 306 1 17 1 33 放射性衰变的类型 衰变 衰变 不稳定重核 一般原子序 82 自发放出 粒子 4He 的过程226Ra222Rn 4He不同核素放出的动能不同 一般在2 8MeV 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 但穿透能力小 只能穿透皮肤的角质层 放射性衰变的类型 衰变 衰变 放射性核素放射 粒子 快速电子 的过程 核内质子和中子发生互变的结果 衰变分为负 衰变 中子变质子 正 衰变 质子变中子 和电子俘获 核外电子 三种 射线的电子速度比 射线高10倍以上 其穿透能力较强 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子电离 也能灼伤皮肤 放射性衰变的类型 衰变 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 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 某些不稳定核素经过 或 衰变后 能量仍较高 可再经过 衰变达到稳定态 射线是短波电磁辐射 0 007 0 1nm 穿透力极强 与物质作用产生光电效应 康普顿效应和电子成对效应等 放射性活度和半衰期 放射性活度 强度 单位时间内发生核衰变的数目放射性活度单位贝可 符号Bq 1Bq 1s 1半衰期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特征之一 1 2照射量和剂量 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照射量照射量定义为 式中 X 照射量 SI单位为C kgdQ 或 射线在空气中完全被阻止时 引起质量为dm的某一体积单元的空气电离所产生的带电粒子 正或负 的总电量值 吸收剂量 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量大小的物理量式中 D 吸收剂量 SI单位为J kg 专门单位戈瑞 简称戈 符号Gy 1Gy 1J kgdED 电离辐射给予质量为dm的物质的平均能量 第二节环境中的放射性 2 1环境中放射性的来源环境放射性来源于天然的和人为的放射性天然放射性宇宙射线包括初级宇宙射线和次级宇宙射线天然系列放射性核素与地球同寿 达到母体与子体的放射性平衡 并成为放射性核素系列 铀系 母体为238U 锕系 母体为235U 和钍系 母体为232Th 最终成为Pb核素自然界独立存在的核素半衰期极长的核素 第二节环境中的放射性 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准 天然放射性对人体的照射80 为外照射人为放射性污染源核试验与航天事故核工业工农业 医学 科研放射性矿物开采 2 2放射性核素在环境中的分布 在土壤和岩石中的分布 含量变动很大 主要取决于岩石层的性质和土壤的类型在水体中的分布 海水中天然放射性核素主要是40K 87Rb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素含量与岩石 水文地质 大气交换等有关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 2 2放射性核素在环境中的分布 在大气中的分布 大多数核素可以出现在空气中 最主要的是氡的同位素 222Rn 氡是镭的衰变产物 从含泪的岩石 土壤 水体和建筑材料中逸散到空气中 氡在日出前浓度最高 中午较低 相差十倍以上在动植物组织中的分布 任何动植物体内都含天然放射性核素 与土壤 水 肥料有关在室内空气中的分布 主要来源于建筑材料 2 3人体中的放射性核素及其危害 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2毫希沃特 其中一半以上是天然放射性 放射性污染的危害 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子结构被破坏 如使蛋白质及核糖核酸 脱氧核糖核酸分子链断裂 造成组织破坏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大剂量外照射会严重伤害人体的各组织 器官和系统 第三节放射性防护标准 3 1部分环境质量标准规定了放射性限制值 放射性防护标准 3 2其他国家的辐射防护标准 参见p276 表8 8国外有关环境放射性标准 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化学实验室基本要求不积尘 通风 不积水 个人防护 废物专门收集处置放射性计测实验室基本要求屏蔽本底 隔离干扰 良好接地 供电稳定 恒温 放射性检测仪器 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常用的检测器即利用上述效应工作电离型检测器利用电离效应气体闪烁型检测器利用光效应半导体检测器利用电离效应固态半导体 第五节放射性监测 5 1监测对象及内容监测对象现场监测对应用核技术的内部场所的监测个人剂量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环境监测对外环境的放射性水平监测 对象有空气 水体 土壤 生物 固体废物等环境监测的主要核素有 放射性核素和 放射性核素 放射性监测 监测内容放射源强度 办衰期 射线种类及能量环境和人体中放射性含量 空间照射量或电离辐射剂量 5 2放射性监测方法 包括定期监测和连续监测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连续监测针对特定的核设施 在现场安装自动化监测仪器 5 2放射性监测方法 放射性样品采集放射性沉降物的采集与降尘样品的采集相似 水盘法 粘纸法 高罐法放射性气溶胶的采集与大气中颗粒物的采集相似 滤料阻截法放射性样品预处理衰变法共沉淀法灰化法电化学沉积法 5 2放射性监测方法 基本方法利用对特定射线强度的计数实现水中总 放射性活度测定利用闪烁检测器测量利用标准源定标 校正水中总 放射性活度测定利用低本底盖革计数管测量利用标准源定标 校正 小结和练习题 本章要点环境放射性的来源三种核衰变半衰期计算复习题p2851 2 3作业p2854 6 突发性环境污染事故的应急监测 由于自然和人类活动 环境在正常情况下处于 动态平衡 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 扰动 即发生 瞬态局部严重污染 即突发性环境污染事故 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 排污种类 数量 浓度等均难以预料的环境污染事故 突发性环境污染事故产生的原因 1 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 2 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 危险品在运输或输送途中 发生沉船 翻车 输送管道泄漏或爆炸 燃烧等事故 3 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 4 人类战争 包括两类 一是战争破坏工厂 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 生化武器等所造成严重的环境污染 统计表明 前3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分类 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7类1 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 排放不当导致有毒有害化学品泄漏或非正常排放所引发的污染事故 2 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 有害气体有一氧化碳 硫化氢 氯气 氨气等 3 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 固体废物堆放或处置不当 也会发生爆炸事故 4 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漏所导致的污染事故 5 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害的污染事故 6 油污染事故 原油 燃料油以及各种油制品在生产 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 7 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表水体 致使水质突然恶化 突发性环境污染事故的特征 1 形式多样性 2 发生的突然性 3 危害的严重性 4 处理处置的艰巨性 5 突发性环境污染事故的规律性 突发性环境污染事故的应急监测 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 应急监测是事故应急处置 善后处理的技术支持 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 减小事故损失起着重要作用 应急监测的原则 1 预防与应急监测相结合 2 成立应急事故组织机构 3 进行预防和减少发生几率的分析 4 提高群众的预防意识 突发性事故的应急组织和网络 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