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放射性污染 1 定义 由于人类活动造成物料 人体 场所 环境介质表面或者内部出现超过国家标准的放射性物质或者射线 放射性元素的原子核在衰变过程放出 射线的现象 俗称放射性 由放射性物质所造成的污染 叫放射性污染 2 因运输事故 遗失 偷窃 误用 以及废物处理等失去控制而对居民造成大剂量照射或污染环境 如放射性发光表盘 夜光表以及彩色电视机产生的照射 分类 工业 医疗 军队 核舰艇 或研究用的放射源 一般居民消费用品 包括含有天然或人工放射性核素的产品 3 来源 天然放射源 主要来自宇宙辐射 地球和人体内的放射性物质 这种辐射通常称为天然本底辐射 人工辐射源 对公众造成自然条件下原本不存在的辐射的辐射源 主要有核试验造成的全球性放射性污染 核能生产 放射性同位素的生产和应用导致放射性物质以气态或液态的形式释放而直接进入环境 核材料贮存 运输或放射性固体废物处理与处置和核设施退役等则可能造成放射性物质间接地进入环境 4 来源 1 原子能工业排放的废物原子能工业中核燃料的提炼 精制和核燃料元件的制造 都会有放射性废弃物产生和废水 废气的排放 这些放射性 三废 都有可能造成污染 2 核武器试验的沉降物在进行大气层 地面或地下核试验时 排入大气中的放射性物质与大气中的飘尘相结合 由于重力作用或雨雪的冲刷而沉降于地球表面 这些物质称为放射性沉降物或放射性粉尘 5 来源 3 医疗放射性医疗检查和诊断过程中 患者身体都要受到一定剂量的放射性照射 例如 进行一次肺部x光透视约接受 4 20 0 0001Sv的剂量 1sv相当于每克物质吸收0 001J的能量 4 科研放射性科研工作中广泛地应用放射性物质 除了原子能利用的研究单位外 金属冶炼 自动控制 生物工程 计量等研究部门 几乎都有涉及放射性方面的课题和试验 6 切尔诺贝利核灾难1970年 位于前苏联乌克兰北部基辅州的切尔诺贝利核电站建成 该核电站为乌克兰提供了10 的电力 由4座核反应堆组成 在1986年4月26日凌晨开始的例行安全测试中 核电站工作人员为提高效率 违反了操作章程 将4号反应堆中的控制棒大量拔出 由于这些控制棒是调节反应堆堆芯的温度的 这一致命失误导致堆芯过热 凌晨1时23分 工作人员再次心存侥幸违章操作 按下了关闭核反应堆的紧急按钮 电源的突然中断 致使主要冷却系统停止了工作 反应堆彻底失控了 堆芯内的水被强辐射立即分解成了氢和氧 由于氢和氧浓度过高 反应堆随即发生大爆炸 8吨多强辐射物泄漏 蒸发的核燃料迅速渗入到大气层中 在周围地区造成强烈的核辐射 半小时后 救援人员从空中向4号反应堆投了近5000吨白云石 砂粒 硼化物 土和铅等灭火材料 火势逐渐被消灭 但放射性烟尘仍在扩散 直到5月5日 放射性物质的释放才基本得到控制 灾难发生后 围绕在核电站半径30公里地区居住的居民被紧急撤离 这一地区被辟为隔离区 任何人不得随意出入 随后 政府又撤走了普里皮亚特地区居民逾13万人 使之成为被废弃的城市 案例 7 8 9 1945年 日本广岛 长崎遭原子弹轰炸1945年8月6日8时15分在日本广岛市区投掷了一颗代号为 小男孩 的原子弹 小男孩 是一颗铀弹 当量为1 5万吨 原子弹在离地600米的空中爆炸 霎时卷起巨大的蘑菇状烟云 广岛市顷刻沦为焦热的火海 1945年8月9日上午11时02分 美军对日本实施第二次原子弹袭击 将原子弹 胖子 投到长崎市中心 其破坏性绝对不亚于上次 胖子 是一颗钚弹 当量为2 2万吨 爆高503米 1954年 美国太平洋核试验诱发 比基尼事件 1946年1月 马绍尔群岛就被美国秘密选定为新的原子弹试验场 1952年11月1日凌晨 世界第一枚氢弹 迈克 在这里被引爆 1954年3月1日6时45分许 预测当量为600万吨的氢弹在比基尼环礁离地2米的空中爆炸 爆炸场景很快让观测人员傻眼了 氢弹所在的岛屿和附近两座小岛在爆炸的一瞬间消失了 1958年7月 美国才迫于全世界的压力 停止了在马绍尔群岛的核试验 10 11 摧毁建筑物 12 1957年 前苏联乌拉尔核废料罐爆炸1957年9月29日 在前苏联的大型核工业聚集区乌拉尔地区 克什特姆 车里雅宾斯克两城之间的一个地下核废料存储罐突然发生爆炸 强烈的爆炸如同火山爆发一样把放射性尘埃和物质喷到天空中 其威力相当于1945年美国投在广岛的原子弹的100倍 一片直径10公里的带有放射元素的烟云升空 1万多居民当即撤离污染区 由于当时天气极恶劣 狂风把放射性烟云刮到数百公里之外 结果造成南乌拉尔地区3000平方公里受到核污染 区内草木不生 成千上万人患辐射病 当时 为了跟美国人争高低 苏共总书记赫鲁晓夫不顾科学家的反对 在核废料处理环节尚未解决前就下令提前开炉运转 为节省核废物处理费用 核废物都被堆积在乌拉尔的林区之中 核废物中的钚被土壤大量吸收 当水浸透蓄积着钚的土壤后 钚与水作用 触发链式反应 水被迅速加热成水蒸气 水蒸气压力的骤增引发了这次强烈的爆炸 事故发生后 通往该区的所有公路 铁路被封闭了长达一年之久 一年后 在该区外50公里处设立了检查站 所有进入该区的机动车辆都必须接受检查 关闭所有车窗 以最高车速通过 不得停车逗留 不得拍照 1958年到1968年 该区居民被强制不得生育 直到1978年 污染区仍有20 的地方未能恢复生产活动 1989年2月 即核事故发生后32年 前苏联政府向国际原子能机构提供了有关该次事故的技术报告 终于将该次事故公布于众 13 放射能引起淋巴细胞染色体的变化 在染色体异常中 用双着丝粒体和着丝立体环估计放射剂量 放射照射后的慢性损伤会导致人群白血病和各种癌症的发病率增加 放射性损伤有急性损伤和慢性损伤 如果人在短时间内受到大剂量的 射线 射线和中子的全身照射 就会产生急性损伤 轻者有脱毛 感染等症状 当剂量更大时 出现腹泻 呕吐等肠胃损伤 在极高的剂量照射下 发生中枢神经损伤至直死亡 中枢神经症状主要有无力 怠倦 无欲 虚脱 昏睡等 严重时全身肌肉震颤而引起癫痫样痉挛 细胞分裂旺盛的小肠对电离辐射的敏感性很高 如果受到照射 上皮细胞分裂受到抑制 很快会引起淋巴组织破坏 境中的放射性物质可以由多种途径进入人体 他们发出的射线会破坏机体内的大分子结构 甚至直接破坏细胞和组织结构 给人体造成损伤 危害 14 与生活 氡 氡是地壳中放射性铀 镭 钍的蜕变产物 地壳中含有放射性元素的岩石总是不断地向四周扩散氡气 空气 地下水广泛存在 强烈地震前 地应力活动加强 地下水氡含量及扩散增强 地震前兆 室内氡的来源 美国国家安全委员会 美国每年因氡而死亡的人数高达30000人 无色气体 由镭衰变而成 镭射气 钍射气 锕射气 衰变产物 氡子体 钋 铅 铋 15 氡 室内氡的来源 1 房基下的岩石和土壤中的物质2 建筑材料与装饰材料 1 砖类 废渣砖 粉煤灰砖 混凝土 红砖 2 地板 花岗岩 水泥 瓷砖 大理石 木地板 3 墙面 抹灰墙 喷涂处理墙 乳胶漆 4 石材 白色 红色 绿色 花斑系列花岗岩放射性活度偏高 暗色 黑色 蓝色 灰色系列花岗岩放射性活度较低3 从户外空气中进入室内的氡4 从供水及用于取暖和厨房设备天然气中释放的氡 16 等级 七级 特大事故 指核裂变产物外泄在广大地区 具有广泛的长期的健康和环境影响 1986年切尔诺贝利核电厂事故 六级 重大事故 指核裂变产物外泄 需实施全面应急计划 1957年前苏联克什姆特的后处理厂事故 五级 具有厂外危险的事故 核裂变产物外泄 需实施部分应急计划 1979年美国三里岛电厂事故 四级 发生在设施内的事故 有放射性外泄 工作人员受照射严重影响健康 1999年9月30日发生在日本的核泄漏事故 三级 严重事件 少量放射性外泄 工作人员受到辐射 产生急性健康效应 1989年西班牙范德略核电厂事件 二级 不影响动力厂安全 一级 超出许可运行范围的异常事件 无风险 但安全措施功能异常 17 辐射效应 躯体效应 受照射者本身表现的辐射损伤 遗传效应 辐射损伤出现在受照射者的后代 近期或早期效应 受照后几天 几周 远期或晚期效应 半年后出现 随机效应 在放射性防护中 发生几率 而非严重程度 与剂量大小有关 不存在剂量阈值的效应 非随机效应 确定性效应 射线对人体的损害不存在机率性 只要达到一定量的照射 就都会出现一定程度的损伤 严重程度随剂量而变化 存在剂量阈值效应 18 健康 1 3 2 呼吸道吸入 消化道食入 皮肤或粘膜侵入 19 处理技术 固体 1 固化技术固化是在放射性废物中添加固化剂 使其转变为不易向环境扩散的固体的过程 固化产物是结构完整的整块密实固体 通常 固化的途径是将放射性核素通过化学转变 引入到某种稳定固体物质的晶格中去 或者通过物理过程把放射性核素直接掺入到惰性基材中 20 处理技术 固体 2 减容技术固体废物减容的目的是减少体积 降低废物包装 贮存 运输和处置的费用 处理方法主要有两种 压缩或焚烧 压缩压缩是依靠机械力作用 使废物密实化 减少废物体积 压缩处理操作简单 设备投资和运行成本低 压缩可分为 常规压缩和超级压缩 焚烧焚烧时是将可燃性废物氧化处理成灰烬 或残渣 的过程 焚烧分为干法焚烧和湿法焚烧 前者如过剩空气焚烧 控制空气焚烧 裂解 流化床 熔盐炉等 后者如酸煮解 过氧化氢分解等 21 处理技术 液体 絮凝沉淀该法简便 成本低廉 在去除放射性物质的同时 还去除悬浮物 胶体 常量盐 有机物和微生物 一般与其他方法联用作为预处理方法 缺点是放射性去除效率较低 一般为50 70 去污因数最多只有10左右 且产生含大量放射性的污泥 22 处理技术 液体 蒸发蒸发的突出优点是净化效率较高 一般去污系数可达到105 但蒸发不适合处理含易起泡物质和易挥发核素的废水 且蒸发耗能大 处理费用较高 23 膜分离与其他传统的分离方法相比 膜分离具有过程简单 无变相 分离系数较大 节能高效 可在常温下连续操作等特点 可分为反渗透 电渗析 微滤和超滤等 离子交换和吸附在处理中 低放射性废水时 离子交换树脂对去除含盐类杂质较少的废水中放射性离子具有特殊