核环境监测与评价 第3章环境辐射监测方法和技术ppt课件

1、第第3章章 环境辐射监测方法和技术环境辐射监测方法和技术 环境辐射:天然与人工辐射。 本底辐射：原指某一特定环境系统或地域未受人类核活动干扰或某一核设备建造、运转前业已存在的天然辐射程度；由于大气层核实验所致全球放射性沉降呵斥的辐射与天然辐射难以区分，常将两者合称为本底辐射。3.1 环境辐射监测环境辐射监测3.1.1 环境辐射监测的目的与特点环境辐射监测的目的与特点 1、监测目的、监测目的 根据中华人民共和国根据中华人民共和国，环境辐射监测目的是：，环境辐射监测目的是： 对核设备、放射性核素、本底及核设备与公众对核设备、放射性核素、本底及核设备与公众的关系等方面进展监测与评价。的关系等方面进展

2、监测与评价。 2、环境辐射监测的特点、环境辐射监测的特点 指监测对象的广泛性、衰变性、复杂性等特点指监测对象的广泛性、衰变性、复杂性等特点(16条条)。3.1.2 环境辐射监测方案的制定环境辐射监测方案的制定1、制定监测方案应思索的要素、制定监测方案应思索的要素 从源项单位本身及源项单位与周围环境等从源项单位本身及源项单位与周围环境等方面思索。方面思索。2、环境监测方案的设计、环境监测方案的设计 大型的核设备普通都要进展运转前本底调大型的核设备普通都要进展运转前本底调查、运转中常规监测和事故应急监测。查、运转中常规监测和事故应急监测。 本底调查的根本内容：本底调查的根本内容： 1 1环境物质中

3、放射性核素的种类、浓度、环境物质中放射性核素的种类、浓度、辐射程度及其随时间的变化，普通要获得运转前延辐射程度及其随时间的变化，普通要获得运转前延续续2 2年的资料，了解年的资料，了解1 1年内本底变化和年度间的能够年内本底变化和年度间的能够变化范围。变化范围。 2 2调查鉴别关键核素及关键途径，关键人群组调查鉴别关键核素及关键途径，关键人群组的分布、风俗、饮食资料及有关的分布、风俗、饮食资料及有关“指示体的资料。指示体的资料。2核设备运转中的常规监测核设备运转中的常规监测 常规监测：在核设备正常运转期间，对常规监测：在核设备正常运转期间，对其周围环境进展的定期例行监测。其周围环境进展的定期例

4、行监测。 核电站环境监测对象应包括放射性物质核电站环境监测对象应包括放射性物质与非放射性化学物质两方面。重点是对放射与非放射性化学物质两方面。重点是对放射性物质与辐射程度的监测。其常规监测分析性物质与辐射程度的监测。其常规监测分析工程、内容与本底调查类似，主要有总工程、内容与本底调查类似，主要有总、总、总、总、总能谱分析测定和单个核素的浓度。我能谱分析测定和单个核素的浓度。我国核电站的监测半径为国核电站的监测半径为30km。3核事故应急监测 目的： a 迅速测定事故呵斥的环境辐射程度、污染范围和程度及对公众的危害程度； b 迅速摸清释放核素的种类、性质及其在环境中的迁移行为，测定食物与饮水的污

5、染程度、范围； c 及时向决策机构和公众通报污染情况，以便采取必要的应急措施。 应急监测分为早期和中后期监测。4核设备退役的环境监测核设备退役的环境监测 核设备服役期满或因计改、发惹事故等核设备服役期满或因计改、发惹事故等缘由而封锁后，应采取一些必要的措施，确缘由而封锁后，应采取一些必要的措施，确保其平安、永久地退役。保其平安、永久地退役。3.1.3 环境辐射监测仪器环境辐射监测仪器 原理：基于射线和物质相互作用所产生的各种效原理：基于射线和物质相互作用所产生的各种效应如电离、光、电或热等进展观测和丈量的方法。应如电离、光、电或热等进展观测和丈量的方法。 常用的核辐射监测仪器有：常用的核辐射监

6、测仪器有： 个人剂量计、环境放射性气体监测仪和环境核辐射个人剂量计、环境放射性气体监测仪和环境核辐射监测仪。监测仪。 各类仪器的构造和原理根本类似，都由核辐射探测各类仪器的构造和原理根本类似，都由核辐射探测器和丈量安装两部分组成。器和丈量安装两部分组成。 核辐射探测器核辐射探测器 核辐射探测器可分为电离探测器、闪烁探测器和半核辐射探测器可分为电离探测器、闪烁探测器和半导体探测器等几类。导体探测器等几类。3.2 流出物监测流出物监测3.2.1 流出物监测的目的流出物监测的目的 流出物监测的目的：对流出物本身、流出物监测的目的：对流出物本身、对核设备、对周围环境等进展监测。对核设备、对周围环境等进

7、展监测。3.2.2 流出物监测的设计流出物监测的设计 1、气载流出物监测设计、气载流出物监测设计 2、液体流出物监测设计、液体流出物监测设计 3.2.3 流出物采样和丈量技术1、采样方式 采样方式有：延续采样、比例采样；定期采样；专门采样等。根据流出物的情况采取相应的采样方式。2、采样技术 流出物的采样技术应满足采样及时性和代表性。3.3 环境辐射就地监测技术环境辐射就地监测技术 环境辐射监测可采取就地监测和实验室分环境辐射监测可采取就地监测和实验室分析两种方式进展。就地监测是在欲测对象所析两种方式进展。就地监测是在欲测对象所在地进展的监测，普通不需采集样品，因此在地进展的监测，普通不需采集样

8、品，因此不会改动欲测对象在环境中的分布形状。实不会改动欲测对象在环境中的分布形状。实验室分析那么要从环境中采集欲测环境物质验室分析那么要从环境中采集欲测环境物质样品，运用实验手段进展分析。样品，运用实验手段进展分析。3.3.1 就地监测前的预备就地监测前的预备 根据监测对象，进展就地监测前的预备任务。根据监测对象，进展就地监测前的预备任务。 1) 就地核辐射丈量之前必需先要制定详细的丈量就地核辐射丈量之前必需先要制定详细的丈量方案。作方案时，以下要素应予以思索：方案。作方案时，以下要素应予以思索：a.丈量对象的性质，包括要丈量核素的种类，预期活丈量对象的性质，包括要丈量核素的种类，预期活度范围

9、，物理化学性质等；度范围，物理化学性质等；b.环境条件环境条件(地形、水文、气候等地形、水文、气候等)的能够影响；的能够影响；c.丈量仪器的顺应性，包括量程范围，能量呼应特性丈量仪器的顺应性，包括量程范围，能量呼应特性和最小可探测限值等；和最小可探测限值等；d.设备及丈量仪器在现场能够出现的缺点及补救方法；设备及丈量仪器在现场能够出现的缺点及补救方法；e.丈量人员的技术素质；丈量人员的技术素质；f.丈量的重要性以及资金的保证情况。丈量的重要性以及资金的保证情况。 2) 就地丈量之前必需预备好仪器和设备。就地丈量之前必需预备好仪器和设备。a. 对于常规性的就地丈量，每次出发前均要清点仪器和设备，

10、对于常规性的就地丈量，每次出发前均要清点仪器和设备，检查仪器任务形状。检查仪器任务形状。b.作为应急呼应的就地丈量，事先必需预备好应急监测箱，作为应急呼应的就地丈量，事先必需预备好应急监测箱，应急监测箱内的仪表必需坚持随时可以任务形状。应急监测箱内的仪表必需坚持随时可以任务形状。 3) 从事就地核辐射监测的人员事先必需经过培训，使之熟从事就地核辐射监测的人员事先必需经过培训，使之熟习监测仪器的性能，在现场可以进展简单维修，并应具备判习监测仪器的性能，在现场可以进展简单维修，并应具备判所监测数据能否合理的才干。所监测数据能否合理的才干。3.3.2 监测网点的布设监测网点的布设 监测网点应根据污染

11、源的性质、规监测网点应根据污染源的性质、规模、公众照射途径、人群分布、人群活模、公众照射途径、人群分布、人群活动情况合理布设。动情况合理布设。 环境地表环境地表辐射剂量丈量分为源相辐射剂量丈量分为源相关及个人相关两种丈量方式。源相关是关及个人相关两种丈量方式。源相关是针对单个源进展的，而人相关那么是针针对单个源进展的，而人相关那么是针对多个源进展的。对多个源进展的。3.3.3 地表地表辐射剂量的丈量辐射剂量的丈量 地表地表辐射剂量监测是在一定的区域辐射剂量监测是在一定的区域内，间隔地面一定高度内，间隔地面一定高度(普通为普通为1m) 丈量丈量周围环境中天然和人工放射性核素所产周围环境中天然和人

12、工放射性核素所产生的生的辐射所致空气吸收剂量。辐射所致空气吸收剂量。高压电离室高压电离室(香港香港) 在高压电离室内的紧缩气体不停遭到周围环境的在高压电离室内的紧缩气体不停遭到周围环境的射线电离。电离所产生的电流，可以提供射线电离。电离所产生的电流，可以提供射线强度射线强度的资料。高压电离室是一套灵敏度非常高的仪器，可的资料。高压电离室是一套灵敏度非常高的仪器，可以量度环境辐射程度的微弱变化。以量度环境辐射程度的微弱变化。1、辐射剂量仪的刻度 仪器在运用前必需用国家一致的刻度规范源和方法进展刻度。刻度规范普通分为国家基准、次级规范、三级规范和任务规范等四级。 X和剂量率仪的刻度方法有规范仪器法

13、和规范源法两种，用于丈量X和低能射线的仪器常用X射线源和规范仪器法刻度；其它的仪器宜采用Cs、60Co、226Ra等规范源刻度。2、辐射剂量仪自然底数的测定 自然环境中丈量地表辐射剂量时，会遭到宇宙射线和仪器本身的本底辐射的干扰，同一地域内海拔高相差不大时，宇宙射线的照射率根本不变，但仪器的本底各不一样。可采用水面法或铅屏法丈量仪器的自然底数。3、地表辐射剂量的步行丈量 确定道路；沿道路步行丈量；异常地方加点丈量。 以下公式估算公众受照剂量： E=D,aK 测得空气照射量率时，那么可按下式估计空气吸收剂量： D,a=fX3.3.4 就地就地能谱丈量能谱丈量 运用运用能谱仪就地丈量地面上能谱仪就

14、地丈量地面上辐射的能谱，可辐射的能谱，可以确定土壤或岩石中所含以确定土壤或岩石中所含放射性核素的成分及相放射性核素的成分及相对浓度分布。对浓度分布。 1、根本原理和方法、根本原理和方法 每种每种放射性核素都能释放出一种或几种具有放射性核素都能释放出一种或几种具有特定能量的特定能量的射线，因此，只需测得某种能量的特射线，因此，只需测得某种能量的特征征谱线，即可确定相应核素的存在。根据这些核谱线，即可确定相应核素的存在。根据这些核素释放出的素释放出的射线能量之间的显著差别，射线能量之间的显著差别， 能谱仪能谱仪相应地设置了不同的能谱窗口丈量道，测得各丈量相应地设置了不同的能谱窗口丈量道，测得各丈量

15、道中的计数率后，根据这几种能量的道中的计数率后，根据这几种能量的射线在相应射线在相应道中的刻度系数，即可求得土壤中相应核素的浓度。道中的刻度系数，即可求得土壤中相应核素的浓度。 2、丈量方法、丈量方法 丈量方法有：航空丈量、汽车丈量、步行丈量丈量方法有：航空丈量、汽车丈量、步行丈量等。等。3.3.5 氡及其子体与析出率的丈量1、环境空气中氡浓度的丈量 丈量的规范方法有：径迹蚀刻法、活性炭盒法、双滤膜法和气球法等。 径迹蚀刻法:被动式采样，能丈量采样期间内氡的累积浓度，探测器在空气中暴露20d，其探测下限可达2.1103Bqh/m3。探测器是聚碳酸脂片或CR-39薄片，置于一定外形的采样盒内，组

16、成采样器。 氡及其子体发射的 粒子轰击探测器，使其产生亚微观型损伤径迹后，将其在一定条件下进展化学或电化学蚀刻，扩展损伤径迹，即可用显微镜或自动计数安装进展计数。单位面积的径迹数与氡浓度和暴露时间的乘积成正比，可将刻度系数将径迹密度换算成氡浓度: a, Rn=nR /T FRn 活性炭盒法:被动式采样，能丈量出采样期间内平均氡浓度，暴露3 d，探测下限可到达6 Bq/m3 。 采样盒用塑料或金属制成，直径610 cm，高35 cm，内装25100 g活性炭。盒的敝开面用滤膜封住，固定活性炭且允许氡进入采样器。 氡随空气分散到活性炭床内，即被活性炭吸附，其衰变而新产生的子体亦堆积在活性碳床内。采

17、样停顿后3h,盒内氡与其子体到达放射性暂时平衡，即用 谱仪丈量活性炭盒内氡子体特征射线峰或峰群的面积，可求得空气中氡的平均浓度： a, Rn=a nr /( t1b e-Rnt2 ) 双滤膜法双滤膜法:自动式采样，能丈量采样瞬间自动式采样，能丈量采样瞬间的氡浓度，探测下限为的氡浓度，探测下限为3.3 Bq/m3。抽气泵。抽气泵开动后含氡空气经过滤膜进入衰变筒，被滤开动后含氡空气经过滤膜进入衰变筒，被滤掉子体的纯氡在经过衰变筒的过程中又生成掉子体的纯氡在经过衰变筒的过程中又生成新子体，新子体的一部分为出口滤膜所搜集。新子体，新子体的一部分为出口滤膜所搜集。丈量出口滤膜上氡子体的丈量出口滤膜上氡子

18、体的计数就可换算出氡计数就可换算出氡浓度。浓度。 气球法：自动式采样，能丈量出采样瞬气球法：自动式采样，能丈量出采样瞬间空气中氡及其子体浓度，探测下限：氡间空气中氡及其子体浓度，探测下限：氡2.2Bq/m3，子体，子体5.710-7J/m3。 其任务原理同双滤膜法，只不过气球替其任务原理同双滤膜法，只不过气球替代了衰变筒。把气球法那么氡和马尔柯夫法代了衰变筒。把气球法那么氡和马尔柯夫法测潜能结合起来，一次操作用测潜能结合起来，一次操作用25 min，即可，即可得到氡及其子体得到氡及其子体潜能浓度。潜能浓度。 测氡仪-RAD7-美国RADFD216环境测氡仪环境测氡仪2、环境空气中氡子体潜能浓度

19、的丈量和估计 氡子体所致吸入内照射剂量远比氡的剂量奉献大，对空气中氡子体潜能浓度的丈量和估计具有更重要的意义。空气中氡的实测浓度估计相应的氡子体潜能浓度： a,p=5.610-9a,RnFRn 潜能浓度,单位为 MeVL-1 任务程度：在辐射防护中，以前用过一个特定的单位“任务程度，以WL表示1WL=1.3105MeVL-1 任务程度月：在具有一个任务程度的子体潜能值的场所任务170小时，那么其总暴露量为一个任务程度月，用WLM表示。 1MeV=1.610-13J; 1MeV/L=1.610-10Jm-3; 1WL=2.0810-5Jm-3; 1WLM=4.2410-3J。3、氡析出率的丈量

20、氡析出率丈量方法有静态法和动态法两种。静态法是在含氡 物质外表设置一个封锁的积累空间，在没有通风的条件下，丈量其中氡浓度随时间的积累增长，计算其析出率。静电搜集安装内氡浓度的变化搜集室扣在介质外表后，令t=0时，搜集室中的氡浓度为C0，那么式的解为： 1假设进展时间间隔为T的延续丈量，那么相邻两次测得的搜集室中的氡浓度有如下关系： 2 令： 那么有: Ci=A+BCi-1 3 对一定的介质而言，由于开场时氡的反分散可以忽略，搜集室中氡浓度的减少只是由其衰变引起的，e近似等于氡的物理衰变常数，因此A和B都是常数，二者之间有： (4) 这样，多次丈量后用最小二乘法求出A、B和e，即可求出氡析出率R

21、为： (5) 3.4 环境样品的采集和前处置环境样品的采集和前处置3.4.1 环境样品的采集环境样品的采集 要获得可靠的监测结果主要在于两方面：要获得可靠的监测结果主要在于两方面：一是可靠的仪器；二是可靠的取样。一是可靠的仪器；二是可靠的取样。1、采样方案的制定、采样方案的制定 样本的容量：指样本所包含的实测个体或样本的容量：指样本所包含的实测个体或单元的数目。由样本所代表的待测对象的全体单元的数目。由样本所代表的待测对象的全体那么称为总体。那么称为总体。 通常根据置信区间确定样本容量，当监测通常根据置信区间确定样本容量，当监测工程的丈量值服从正态分布规律时，如要求由工程的丈量值服从正态分布规

22、律时，如要求由样本均数样本均数 推断总体的均数推断总体的均数的置信区间不超的置信区间不超越越2L(L为置信区间的为置信区间的1/2)，那么有，那么有 S样本监测结果的规范差；样本监测结果的规范差； t所需样本容量；所需样本容量； - Student因子。因子。 那么那么nStL22t22)(LStn2、最小采样量、最小采样量 它是由监测分析样它是由监测分析样 和储存备用和储存备用样样 两部分构成。两部分构成。 M= + AMminOMminAMminOMmintDAAeYLmmin假设仪器的最低探测限为LD，那么单次分析所需最小样品量为：3、空气样品的采集、空气样品的采集 采样体积确实定、采样

23、点的选定、采样方法确采样体积确实定、采样点的选定、采样方法确实定。实定。 采样体积确实定采样体积确实定对于累积空气样品的采集，每个单样所需的采样体对于累积空气样品的采集，每个单样所需的采样体积为：积为： V=FT=q/xV=FT=q/x 几何图形布点法：目前常用以下几种布设方法: 网格布点法； 同心圆布点法； 扇形布点法 1 1采样点的选定采样点的选定网格布点法：这种布点法是将监测区域地面划分成假设干均匀网状方格，采样点设在两条直线的交点处或方格中心。这种布点方法适用于有多个污染源，且污染源分布比较均匀的情况。同心圆布点法：此种布点方法主要用于多个污染源构成的污染群，或污染集中的地域。扇形布点

24、法：此种方法适用于扇形布点法：此种方法适用于主导风向明显的地域，或孤立的主导风向明显的地域，或孤立的高架点源。以点源为顶点，主导高架点源。以点源为顶点，主导风向为轴线，在下风向地面上划风向为轴线，在下风向地面上划出一个扇形区域作为布点范围。出一个扇形区域作为布点范围。扇形角度普通为扇形角度普通为4590。采样。采样点设在距点源不同间隔的假设干点设在距点源不同间隔的假设干弧线上，相邻两点与顶点连线的弧线上，相邻两点与顶点连线的夹角普通取夹角普通取1020。 2采样方法和采样仪器 滤料采样法(大气中的气溶胶、可吸入颗粒物、尘等总粒子浓度测定) 这种方法是将过滤资料滤纸或滤膜夹在采样夹上。采样时，用

25、抽气安装抽气。气体中的颗粒物质被阻留在过滤资料上。 旋风式、向心分别式和撞击式采样器等多种。它们又分为二级式和多级式。二级式用于采集10m以下的颗粒物，多级式可分级采集不同粒径的颗粒物，用于测定颗粒物的粒度分布。粒度分级采样大气飘尘测定 空气以高速度沿180渐开线进入分尘器的圆筒内，构成沿外壁由上而下的旋转气流： 大于10m的颗粒物惯性较大，在离心力的作用下，甩到筒壁上，沿壁面落入大颗粒物搜集器内； 小于10m的颗粒物惯性小，不易被甩到筒壁上。当空气进入分尘器向下高速旋转时，顶部压力下降，在压力差作用下，小于10m的细颗粒随气流沿气体排出管上升，到达分别空气中粗、细颗粒物的目的。沿分尘器气体排

26、出管排出的气体进入过滤器，气体中的细颗粒物被滤膜捕集。 二级旋风分尘器的任务原理旋风分尘器的任务原理表示图旋风分尘器的任务原理表示图 当气流从小孔高速喷出时，气流携带不同质量的颗粒物，其运动轨迹也不同。质量越大，惯性越大，越不容易随气流改动运动轨迹。 当大颗粒物随气流穿过小孔后，在惯性作用下，仍沿着中心轴线继续前进，进入锥形搜集器，被搜集器底部的滤膜搜集； 当小颗粒物随气流穿过小孔后，由于小颗粒物惯性小，可以随气流改动运动轨迹，绕过锥形搜集器入口，随气流进入下一级。向心式分尘器任务原理向心式分尘器任务原理 当含颗粒物气体以一定速度由喷嘴喷出后，颗粒获得一定的动能产生一定的惯性。在同一放射速度下

27、粒径越大，惯性越大。 气流从第一级喷嘴喷出后，大颗粒惯性大，难于改动运动方向，与第一块捕集板碰撞被堆积下来，惯性较小的颗粒那么随气流绕过第一块捕集板进入第二级喷嘴；第二级喷嘴比第一级喷嘴口径小，喷出颗粒物动能添加，小颗粒获得较大的惯性与第二块捕集板碰撞而被堆积，而惯性更小的颗粒物继续向下级运动。 如此一级一级地进展下去，那么气流中的颗粒物由大到小地一级一级地分开，分别堆积在不同的捕集板上。最末级捕集板用玻璃纤维滤膜替代，捕集最小的颗粒物。多段撞击式采样器的任务原理多段撞击式采样器的任务原理多段撞击式采样器原理表示图多段撞击式采样器原理表示图大气中放射性气体和蒸汽的样品采集： 活性炭、浸渍活性碳

28、吸附剂及活性碳滤纸氡、碘和有机碘；硅胶氚化水蒸汽4、水样的有采集、水样的有采集 从采样点确实定、采样频度和采样量等方从采样点确实定、采样频度和采样量等方面去思索。面去思索。河流监测断面需设置背景断面、对照断面、控制断面和消减断面河流监测断面需设置背景断面、对照断面、控制断面和消减断面为特定的环境管理还可设管理断面。采样时间与采样频率确实定采样时间与采样频率确实定1 1河流：采样时间为丰水期、枯水期和平水期，每期采样至少河流：采样时间为丰水期、枯水期和平水期，每期采样至少1 1次。次。2 2潮汐河流：涨、退潮时分别采样。潮汐河流：涨、退潮时分别采样。1土壤采样点布设方法土壤采样点布设方法 对角线

29、布点法对角线布点法 适用于面积较小，地适用于面积较小，地势平坦的污灌或污染势平坦的污灌或污染河水灌溉田块河水灌溉田块,自进水自进水口划对角线口划对角线,均分均分35段段,在区段中心取样在区段中心取样 梅花形布点法梅花形布点法 适用于面积较小、地适用于面积较小、地势平坦势平坦,土壤物质和污土壤物质和污染程度较均匀田块。染程度较均匀田块。中心点在对角线交点，中心点在对角线交点，普通设普通设510个点个点5 土壤样的采集土壤样的采集 棋盘式布点法棋盘式布点法 适用于中等面积，地势平坦，适用于中等面积，地势平坦，地形完好开阔，但土壤较不地形完好开阔，但土壤较不均匀田块，均匀田块，1010点以上。受污点

30、以上。受污染土壤染土壤2020点以上点以上 蛇形布点法蛇形布点法 适用于面积较大，地适用于面积较大，地势不很平坦，土壤不够势不很平坦，土壤不够均匀的田块布点数量较均匀的田块布点数量较多多2采样的深度采样的深度水底堆积物水底堆积物:矿物、岩石、土壤的自然侵蚀产物，废污矿物、岩石、土壤的自然侵蚀产物，废污水排出物堆积及生物活动物质之间物理、化学反响等过程水排出物堆积及生物活动物质之间物理、化学反响等过程的产物。指水体底部表层堆积物质。的产物。指水体底部表层堆积物质。1水底堆积物监测的意义和目的水底堆积物监测的意义和目的6 水底堆积物的采集水底堆积物的采集意义和目的：可以了解水环境污染现状，追溯水环

31、境的污染意义和目的：可以了解水环境污染现状，追溯水环境的污染历史，研讨污染物的堆积、迁移、转化规律和对水生生物特历史，研讨污染物的堆积、迁移、转化规律和对水生生物特别是底栖生物的影响，并对评价水体质量，预测水体变化趋别是底栖生物的影响，并对评价水体质量，预测水体变化趋势和堆积污染物对水体的潜在危险提供根据。势和堆积污染物对水体的潜在危险提供根据。2样品采集 1 1断面设置断面设置(cross (cross section setting) section setting) ：设：设置原那么与水质监测断置原那么与水质监测断面一样，其位置应尽能面一样，其位置应尽能够与水质监测断面相重够与水质监测断

32、面相重合合 。 2 2采样次数采样次数(Sampling (Sampling times) times) ：由于底质比较稳：由于底质比较稳定，受水文、气候条件影响定，受水文、气候条件影响较小，普通每年枯水期较小，普通每年枯水期(Low (Low water period)water period)采样采样1 1次，必次，必要时可在丰水期要时可在丰水期(High flow (High flow period)period)增采增采1 1次。次。 7、生物样品的采集 蔬菜与粮食作物普通在收获季节采集，通常采集可食部位，必要时采集整株。水生植物那么采集全株。 动物样品采集可食部分，牛奶应定点、定期采

33、样原奶汁。8、沉降物样品的采集、沉降物样品的采集 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展浓集的采样器，如图水中核素进展浓集的采样器，如图所示。所示。 离子交换树脂离子交换树脂湿沉降物采集器表示图湿沉降物采集器表示图1.漏斗盖；漏斗盖；2.漏斗；漏斗；3.离子离子交换柱；交换柱；4.滤纸浆；滤纸浆；5.阳离子交换阳离子交换树脂；树脂；6.阴离子交换树脂阴离子交换树脂总堆积物搜集器总堆积物搜集器 总堆积物搜集器

34、是用来收取被雨水冲刷至地面的总堆积物搜集器是用来收取被雨水冲刷至地面的湿沉降物，或由空气直接沉降到地面的干沉降物。搜湿沉降物，或由空气直接沉降到地面的干沉降物。搜集器由一个容量集器由一个容量 20 升的胶瓶及一个胶漏斗组成。湿升的胶瓶及一个胶漏斗组成。湿沉降物会伴随雨水一同搜集，干沉降物那么须用蒸溜沉降物会伴随雨水一同搜集，干沉降物那么须用蒸溜水冲洗漏斗内层外表来搜集。水冲洗漏斗内层外表来搜集。3.4.2 环境样品的前处置环境样品的前处置1、水样的储存和处置、水样的储存和处置 防某些物理、化学变化；防某些物理、化学变化；防微生物的繁衍；防容器外表吸附等。防微生物的繁衍；防容器外表吸附等。2、土

35、壤样品的前处置、土壤样品的前处置 风干、研磨过筛及恒温风干、研磨过筛及恒温烘烤处置，称重测定其含水率；浸取法提取放烘烤处置，称重测定其含水率；浸取法提取放射性核素。射性核素。3、生物样品的前处置、生物样品的前处置 分三种：干灰化法、湿分三种：干灰化法、湿灰化法和熔融法。灰化法和熔融法。样品的凉晒样品的凉晒 样品采回来后，不能及时化验或未能送到化验室化验的样品，应及时摊开于塑料上，在通风、干躁、防止阳光照射自然凉干。 磨碎与过筛马弗炉干灰化法马弗炉干灰化法3.4.3环境样品的化学分别环境样品的化学分别方法：方法： 蒸发法蒸发法 共沉淀法共沉淀法 灰化法灰化法 电化学法电化学法 其它方法有机溶剂溶

36、解法、萃取法、其它方法有机溶剂溶解法、萃取法、离子交换法等离子交换法等 . 蒸发法蒸发法共沉淀法共沉淀法 用普通化学沉淀法分别环境样品中放射性核素，因核素含用普通化学沉淀法分别环境样品中放射性核素，因核素含量很低，达不到溶度积，故不能到达分别目的，但假设参与量很低，达不到溶度积，故不能到达分别目的，但假设参与毫克数量级与欲分别放射性核素性质相近的非放射性元素载毫克数量级与欲分别放射性核素性质相近的非放射性元素载体，那么由于二者之间发生同晶共沉淀或吸附共沉淀作用，体，那么由于二者之间发生同晶共沉淀或吸附共沉淀作用，载体将放射性核素载带下来，到达分别和富集的目的。载体将放射性核素载带下来，到达分别

37、和富集的目的。 例如，用例如，用59Co作载体共沉淀作载体共沉淀60Co，那么发生同晶共沉淀：，那么发生同晶共沉淀：用新沉淀出来的水合二氧化锰作载体沉淀水样中的钚，那么用新沉淀出来的水合二氧化锰作载体沉淀水样中的钚，那么二者间发生吸附共沉淀。二者间发生吸附共沉淀。 固态样品或蒸干的水样，可放入瓷坩固态样品或蒸干的水样，可放入瓷坩埚内，置于埚内，置于500马弗炉中灰化一定时间，马弗炉中灰化一定时间，冷却后称量灰重，并转入丈量盘中，均匀冷却后称量灰重，并转入丈量盘中，均匀铺样后检测其放射性。铺样后检测其放射性。电化学法电化学法 经过电解的方法将放射性核素如经过电解的方法将放射性核素如AgAg、Pb

38、Pb、BiBi等堆积在阴极、或以氧化物如等堆积在阴极、或以氧化物如PbPb、CoCo的的方式堆积在阳极上。该法的优点是分别纯度高。方式堆积在阳极上。该法的优点是分别纯度高。堆积在惰性金属片或丝电极上的堆积物可直堆积在惰性金属片或丝电极上的堆积物可直接或做成样品源进展放射性丈量。接或做成样品源进展放射性丈量。3.5 环境样品的室内物理丈量环境样品的室内物理丈量3.5.1 总放射活度丈量总放射活度丈量 样品中某种辐射样品中某种辐射(、和和辐射辐射)的总发射的总发射率称为总放射性活度。率称为总放射性活度。 目的：确定能否存在核污染、确定存在目的：确定能否存在核污染、确定存在哪些放射性核素，大致确定它

39、们的量等。哪些放射性核素，大致确定它们的量等。1、总活度丈量 环境样品总活度的丈量方法：直接法、浓集法及化学分别-谱仪法，其中谱仪法灵敏度最高，并可以测出单个核素的活度浓度值。 按丈量样品厚度的不同：为薄层法、厚层法和中间厚层法。 常用的活度丈量安装：正比计数管、闪烁计数器、固体径迹或核乳胶、半导体探测器、屏栅电离室等。1薄层法 当样品厚度小于0.03mgcm-2时，粒子在样品中的自吸收可以忽略。对于水和其它液体样品：对于生物样品灰、土壤等固体品，研磨至80-100目YMnnAdba)(1016YMMnnCdTba)(2中间厚层法 样品源厚度尚未到达粒子在该物质中的射程,但其自吸收影响不可忽略

40、时，应对粒子在源物质中的自吸收加以校正，样品源中比活度(Bqkg-1)为： 式中： 对于水和其它液体样品： (BqL-1)YSnnASmmba211016SMdmYSMnnCSmmTba213厚层法 当样品源厚度超越粒子在源物质中的自吸收饱和厚度 后，样品计数率不随源厚度增大而添加，它的比活度为： (Bqkg-1)水样和其它液体样品： (BqL-1)YSnnASba5 . 0106YSMnnCSTba5 . 04自吸收饱和厚度确实定 通常采用铝箔吸收法实验测定样品源对粒子的自吸收饱和厚度，实验中采用与待测核素粒子能量一样的平面规范源有知厚度的铝箔，可按下式求得核素在铝中的吸收饱和厚度： 样品源

41、对粒子的自吸收饱和厚度为： AlAlAlnnnD1121AlAlSAA2、总活度丈量 常将样品均匀地铺成厚度为1050mgcm-2，对固体样品，比活度可按下式进展计算： (Bqkg-1)YMnnAdba6103.6 环境样品的放射化学分析环境样品的放射化学分析 环境样品中所含放射性核素的比活度程度普通是很低，因此，常需采用微量或超微量分析技术。3.6.1 天然放射性核素的放射化学分析天然放射性核素的放射化学分析1、铀的分析、铀的分析 铀常以四、六价阳离子方式与其它元素相铀常以四、六价阳离子方式与其它元素相结合，其有结合，其有15种放射性同位素，其中种放射性同位素，其中234U、 235U、 2

42、38U为天然同位素，丰度分别为为天然同位素，丰度分别为0.0054%、0.720%、99.275%；其它的都为人；其它的都为人工同位素。分析方法有分量法、容量法、极谱工同位素。分析方法有分量法、容量法、极谱法等。法等。U3O8溶于浓硝酸生成的溶于浓硝酸生成的U3O8+8HNO3(浓浓 3UO2(NO3)2+2NO2 +4H2OUO22+能与无机酸根离子、有机化合物、有机能与无机酸根离子、有机化合物、有机显色剂络合，这些络合反响广泛运用于铀分析。显色剂络合，这些络合反响广泛运用于铀分析。1激光荧光法 溶液中的铀酰离子在氮激光器发出的波长为337.1nm的脉冲激光照射下，能产生一种特征性绿色荧光，

43、在一定铀浓度范围内，荧光强度与试样铀含量成正比。2分光光度法 铀与显色剂构成的有色络合物对一定波长的光具有最大吸收峰值，在一定铀浓度范围内峰值大小与铀含量成正比。2、钍的分析 钍主在以四价离子与其它物质相结合，有23种同位素，天然存在的有232Th等六种，其中最重要的是232Th，分析方法有1分光光度法2中子法化法 3、镭的分析 镭有25种同位素，其中只需223Ra、 224Ra、 226Ra、 228Ra天然存在，其中226Ra、 228Ra分别是铀、钍矿水冶厂重要的监测核素。镭以二价离子与其它物质相结合。1射气法测定226Ra。经过测定样品中生成的氡及其放射性子体计算出镭的含量 镭226R

44、a属铀系元素，半衰期1602Y。在酸性溶液中，用钡盐作载体，使镭和硫酸钡形 成同晶共沉淀。在碱性条件下，用乙二胺四乙酸二钠溶解沉淀，将溶液封存并经过一定时间使 氡积累，经过丈量氡222Rn的放射性强度以测定镭226Ra。 当226Ra与其子体核素222Rn到达平衡时，两者放射性活度相等。222Rn的放射性活度可用射气 闪烁法测定，从而间接测定226Ra。 2水中镭的活度丈量 通常用参与载体共沉淀的原理，例如用钡铅作载体以硫酸盐方式共沉淀水中的镭，或是用氢氧化铁、碳酸钙为混合载体，吸附共沉淀浓集大体积水样中的镭，均可将镭从样品中分别出来，纯化后，进展计数丈量。3.6.2 裂变产物核素的放射化学分

45、析裂变产物核素的放射化学分析 1、锶的分析、锶的分析 锶有锶有21种同位素，其中种同位素，其中84Sr、 86Sr、 87Sr、 88Sr为稳定核素，为稳定核素，其他的都为放射性核素。最重要的放射其他的都为放射性核素。最重要的放射性核素有性核素有85Sr、 89Sr、 90Sr。环境样。环境样品中锶的分析方法有离子交换法、萃取品中锶的分析方法有离子交换法、萃取色谱法等。色谱法等。萃取色谱法萃取色谱法 样品中样品中90Sr活度可根据与其处于放射活度可根据与其处于放射性平衡的子体性平衡的子体90Y的的活度确定，样品经活度确定，样品经前处置后经过涂有二前处置后经过涂有二-2-乙基己基磷乙基己基磷酸的

46、聚三氟氯乙烯色层柱吸附钇，使钇酸的聚三氟氯乙烯色层柱吸附钇，使钇与锶、铯离子分别，再用与锶、铯离子分别，再用HNO3淋洗色层淋洗色层柱，消除铈、钷等稀土离子，以柱，消除铈、钷等稀土离子，以HNO3解解吸钇，使成草酸钇沉淀，进展吸钇，使成草酸钇沉淀，进展活度丈量。活度丈量。2、铯的分析 铯有31种同们素，即116Cs 146Cs，其中只需133Cs是天然稳定同位素，最重要的放射性核素是Cs。分析方法有磷钼酸铵-碘铋酸铯法等。磷钼酸铵-碘铋酸铯法：在硝酸介质中，静态吸附分别磷钼酸铵 溶解 NaOH溶液 分别纯化碘铋酸铯沉淀3、碘的分析 碘有27种同位素即115I 141I，除127I是天然存在的稳

47、定同位素外，其他都是放射性同位素,最重要的放射性核素有131I、 129I 、125I。131I是裂变产物之一，它的裂变产额较高，半衰期较短，可作为反响堆中核燃料元件包壳能否坚持完好形状的环境监测目的，也可以作为核爆炸后环境监测中的信号核素。大气中各种形状131I的测定 采样器搜集空气中各种形状碘的，并将其分开，用低本底的谱仪定量测定各种化学形状的131I。各种形状碘的采样器各种形状碘的采样器 液态或固态动植物样品中的液态或固态动植物样品中的131I和和125I的分的分析析 ：样品经前处置后，将样品经前处置后，将I-氧化为氧化为I2，可用四氯化，可用四氯化碳萃取法制得样品源，然后放于丈量盘中测

48、碳萃取法制得样品源，然后放于丈量盘中测计数。计数。3.6.3 超铀元素的放射化学分析超铀元素的放射化学分析1、钚的分析、钚的分析 共有共有15种同位素，即种同位素，即232Pu 246Pu，其中最重要的是，其中最重要的是238Pu、 239Pu。在水中以多种价态存。在水中以多种价态存在，其中最稳定的是在，其中最稳定的是+4价，分析方法是价，分析方法是将将Pu分别进展到溶液中后用电堆积法富分别进展到溶液中后用电堆积法富集它，然后进展丈量。集它，然后进展丈量。2、镅和锔的分析 镅有13种同位素和2种同质异能素，其中最重要的是241Am、 243Am两种锔有14种同位素，最重要的是242Cm、 24

49、2Cm两种。分析方法主要是先将它们分别到溶液中然后进展堆积丈量。3.6.4 氚的测定氚的测定 氚的氢是独一种放射性同位素，丈量氚的氢是独一种放射性同位素，丈量方法主要是闪烁法。方法主要是闪烁法。3.6.4 氚的测定氚的测定 3H主要存在形状是主要存在形状是HTO，也有少量以，也有少量以HT形状存在，可用硅胶吸附或冷形状存在，可用硅胶吸附或冷凝的方法，将凝的方法，将HT0以氚水形状分别出，再用液体闪烁技术测定其放射性活度。以氚水形状分别出，再用液体闪烁技术测定其放射性活度。也可以将气样经过滤除去气溶胶粒子后，引入电流电离室或正比计数管测定。也可以将气样经过滤除去气溶胶粒子后，引入电流电离室或正比

50、计数管测定。测定空气中的测定空气中的HT和以蒸气形状存在的有机氚化合物时，可将它们氧化成和以蒸气形状存在的有机氚化合物时，可将它们氧化成HT0后，再用上述方法测定。后，再用上述方法测定。 11. 钾钾-40的测定的测定 动植物组织中的放射性主要来自体内动植物组织中的放射性主要来自体内的钾的钾-40，钾，钾-40是一种较重要的天然内照射是一种较重要的天然内照射源。钾源。钾-40的测定方法较多，常用原子吸收法、的测定方法较多，常用原子吸收法、四苯硼钠法分量法。四苯硼钠法分量法。12. 放射性气溶胶的丈量放射性气溶胶的丈量放射性气溶胶测定方法有以下几种：放射性气溶胶测定方法有以下几种：1直接法：将经

51、过抽气过滤法采集到的气溶胶直接法：将经过抽气过滤法采集到的气溶胶滤膜直接放在与面积同样大小的计数管窗口下滤膜直接放在与面积同样大小的计数管窗口下丈量，或者将滤膜剪裁成与计数管窗口同样大丈量，或者将滤膜剪裁成与计数管窗口同样大小的面积进展丈量。小的面积进展丈量。2灰化法：将采集到的滤膜置于瓷坩埚内，于灰化法：将采集到的滤膜置于瓷坩埚内，于高温炉内高温炉内500灰化，丈量灰分放射性强度。灰化，丈量灰分放射性强度。3有机溶剂提取法：采用丙酮或乙酸乙酯抽提，有机溶剂提取法：采用丙酮或乙酸乙酯抽提，然后使有机溶剂挥发。丈量残渣放射性强度。然后使有机溶剂挥发。丈量残渣放射性强度。 3.7.1 3.7.1

52、实验误差实验误差 一、根本概念一、根本概念一误差和偏向一误差和偏向1、真值、真值xt 在某一时辰和某一位置或形状下，某量的效应表达出在某一时辰和某一位置或形状下，某量的效应表达出客观值或实践值称为真值。真值包括实际真值、商定客观值或实践值称为真值。真值包括实际真值、商定真值和规范器包括规范物质的相对真值。真值和规范器包括规范物质的相对真值。2、误差及其分类表示方法、误差及其分类表示方法 丈量值与真值不一致，这种矛盾在数值上表现即为误丈量值与真值不一致，这种矛盾在数值上表现即为误差。误差按其性质和产生缘由，可分为系统误差、随差。误差按其性质和产生缘由，可分为系统误差、随机误差和过失误差。机误差和

53、过失误差。3.7 放射性监测数据的统计处置和结果放射性监测数据的统计处置和结果误差的分类误差的分类误差的表示方法误差的表示方法 三、偏向个别测定值个别测定值XiXi与多次测定均值与多次测定均值X X 的偏离的偏离、绝对偏向、绝对偏向d d：d=Xi- Xd=Xi- X、相对偏向：、相对偏向： d/ X d/ X * *100%100%、算术平均偏向：、算术平均偏向： 、相对平均偏向：、相对平均偏向： _3 3、偏向、偏向 、差方和： 、样本方差： 、样本规范偏向： 4 4、规范偏向和相对规范偏向、规范偏向和相对规范偏向 、样本相对规范偏向变异系数：、样本相对规范偏向变异系数： 、总体方差：、总

54、体方差： 总体规范偏向：总体规范偏向： 其中：其中：NN总体容量；总体容量； 总体均值总体均值3.7.2 3.7.2 丈量数据的特性及分布丈量数据的特性及分布 正态分布正态分布 正态分布是一延续型实际分布。变量值虽有大小变异，但经过大量察看，都向算术平均数集中。各单位的变数与其平均数的误差 )有大有小，但小误差出现的次数大于大误差，大误差出现的时机很小，出现正、负误差的时机相等，构成一个对称的分布构成。这样的分布称为正态分布。XX 一样条件下对同一样品测定中的随机误差，均服从正态一样条件下对同一样品测定中的随机误差，均服从正态分布。正态概率密度函数为：分布。正态概率密度函数为： 式中：式中：x

55、由此分布中抽出的随机样本值；由此分布中抽出的随机样本值； 总体均值，是曲线最高点的横坐标，曲线对总体均值，是曲线最高点的横坐标，曲线对对称；对称；总体规范偏向，反映了数据的离散程度。总体规范偏向，反映了数据的离散程度。从统计学知道，样本落在以下区间内的概率如表所示。从统计学知道，样本落在以下区间内的概率如表所示。正态分布总体的样本落在以下区间内的概率正态分布总体的样本落在以下区间内的概率 偏偏正正态态分分布布正态分布曲线阐明正态分布曲线阐明 、小误差出现的概率大于大误差，即误差的概率与误差的、小误差出现的概率大于大误差，即误差的概率与误差的大小有关；大小有关； 、大小相等，符号相反的正负误差数

56、目近于相等，故曲线、大小相等，符号相反的正负误差数目近于相等，故曲线对称；对称； 、出现大误差的概率很小；、出现大误差的概率很小； 、算术均值是可靠的数值；、算术均值是可靠的数值；3.7.3、数据的处置和结果表述、数据的处置和结果表述一数据修约规那么一数据修约规那么1、 有效数字：四舍六入五思索，五后非零那么有效数字：四舍六入五思索，五后非零那么进一，五后皆零视奇偶，五前为偶应舍去，五进一，五后皆零视奇偶，五前为偶应舍去，五后为奇那么进一。后为奇那么进一。例：将以下数值修约到只保管一位小数。例：将以下数值修约到只保管一位小数。14.342614.3 14.263114.314.342614.3

57、 14.263114.314.050014.0 14.150014.214.050014.0 14.150014.214.250014.2 14.250114.314.250014.2 14.250114.3加减法：以小数点后位数最少的数为根据。加减法：以小数点后位数最少的数为根据。例：例：0.0121+25.64+1.05782=0.01+25.64+1.06=26.710.0121+25.64+1.05782=0.01+25.64+1.06=26.71乘除法：以有数数字位数最少的那个数为根据。乘除法：以有数数字位数最少的那个数为根据。例：例：0.01210.012125.6425.641.

58、05782=0.01211.05782=0.012125.625.61.06=0.3281.06=0.328计算过程中，可以暂时多保管一位可疑数字，得到最后结果计算过程中，可以暂时多保管一位可疑数字，得到最后结果时，再弃去多余的数字。时，再弃去多余的数字。二可疑数据的取舍二可疑数据的取舍Dixon (Q)Dixon (Q)检验法检验法此法适用于一组丈量值的一致性检验和剔除离群值，本法中对最小此法适用于一组丈量值的一致性检验和剔除离群值，本法中对最小可疑值和最大可疑值进展检验的公式因样本的容量可疑值和最大可疑值进展检验的公式因样本的容量n n不同而异。不同而异。 将测得数据由小到大陈列，如将测得

59、数据由小到大陈列，如x1x1、x2x2、x3x3、xnxn。求出最大值与最小值之差。求出最大值与最小值之差xn-xn-x1x1； 按下表计算按下表计算Q Q值值 根据所要求的置信度和测定次数查表得出临界值根据所要求的置信度和测定次数查表得出临界值QQ值；值； 判别：假设判别：假设Q Q0.05Q Q0.05那么可疑值为正常值；那么可疑值为正常值； 假设假设Q 0.05Q Q0.01Q 0.05Q0.01QQ0.01那么可疑值为离群值。那么可疑值为离群值。 狄克逊检验临界值狄克逊检验临界值QQ表表 2 2、格鲁勃斯、格鲁勃斯GrubbsGrubbs检验法检验法 此法适用于多组丈量值均值或一组数据

60、的一致性检验此法适用于多组丈量值均值或一组数据的一致性检验和剔除离群值和剔除离群值 。 检验方法：检验方法：将测得数据或每组均值由小到大陈列将测得数据或每组均值由小到大陈列计算均值或总均值和规范偏向计算均值或总均值和规范偏向计算计算T T值值根据所要求的显著性程度和测定次数或组数查表得出根据所要求的显著性程度和测定次数或组数查表得出TT值；值；(5)(5)判别：假设判别：假设TT0.05TT0.05那么可疑值为正常值；那么可疑值为正常值； 假设假设T0.05TT0.01T0.05T0.01TT0.01那么可疑值为离群值。那么可疑值为离群值。 格鲁勃斯检验临界值格鲁勃斯检验临界值T表表 离群数据