環(huán)境輻射監(jiān)測方法和技術(shù)

1、第3章 環(huán)境輻射監(jiān)測方法和技術(shù) 環(huán)境輻射:天然與人工輻射。 本底輻射：原指某一特定環(huán)境系統(tǒng)或地區(qū)未受人類核活動干擾或某一核設(shè)施建造、運行前業(yè)已存在的天然輻射水平；由于大氣層核試驗所致全球放射性沉降造成的輻射與天然輻射難以區(qū)分，常將兩者合稱為本底輻射。3.1 環(huán)境輻射監(jiān)測3.1.1 環(huán)境輻射監(jiān)測的目的與特點 1、監(jiān)測目的 根據(jù)中華人民共和國環(huán)境核輻射監(jiān)測規(guī)定，環(huán)境輻射監(jiān)測目的是： 對核設(shè)施、放射性核素、本底及核設(shè)施與公眾的關(guān)系等方面進行監(jiān)測與評價。 2、環(huán)境輻射監(jiān)測的特點 指監(jiān)測對象的廣泛性、衰變性、復(fù)雜性等特點(16條)。3.1.2 環(huán)境輻射監(jiān)測方案的制定1、制定監(jiān)測方案應(yīng)考慮的因素 從源項單

2、位本身及源項單位與周圍環(huán)境等方面考慮。2、環(huán)境監(jiān)測方案的設(shè)計 大型的核設(shè)施一般都要進行運行前本底調(diào)查、運行中常規(guī)監(jiān)測和事故應(yīng)急監(jiān)測。 本底調(diào)查的基本內(nèi)容： 1）環(huán)境物質(zhì)中放射性核素的種類、濃度、輻射水平及其隨時間的變化，一般要取得運行前連續(xù)2年的資料，了解1年內(nèi)本底變化和年度間的可能變化范圍。 2）調(diào)查鑒別關(guān)鍵核素及關(guān)鍵途徑，關(guān)鍵人群組的分布、習俗、飲食資料及有關(guān)“指示體”的資料。2）核設(shè)施運行中的常規(guī)監(jiān)測 常規(guī)監(jiān)測：在核設(shè)施正常運行期間，對其周圍環(huán)境進行的定期例行監(jiān)測。 核電站環(huán)境監(jiān)測對象應(yīng)包括放射性物質(zhì)與非放射性化學(xué)物質(zhì)兩方面。重點是對放射性物質(zhì)與輻射水平的監(jiān)測。其常規(guī)監(jiān)測分析項目、內(nèi)容與

3、本底調(diào)查相似，主要有總、總、總能譜分析測定和單個核素的濃度。我國核電站的監(jiān)測半徑為30km。3）核事故應(yīng)急監(jiān)測 目的： a 迅速測定事故造成的環(huán)境輻射水平、污染范圍和程度及對公眾的危害程度； b 迅速摸清釋放核素的種類、性質(zhì)及其在環(huán)境中的遷移行為，測定食物與飲水的污染程度、范圍； c 及時向決策機構(gòu)和公眾通報污染情況，以便采取必要的應(yīng)急措施。 應(yīng)急監(jiān)測分為早期和中后期監(jiān)測。4）核設(shè)施退役的環(huán)境監(jiān)測 核設(shè)施服役期滿或因計改、發(fā)生事故等原因而關(guān)閉后，應(yīng)采取一些必要的措施，確保其安全、永久地退役。3.1.3 環(huán)境輻射監(jiān)測儀器 原理：基于射線和物質(zhì)相互作用所產(chǎn)生的各種效應(yīng)如電離、光、電或熱等進行觀測和

4、測量的方法。 常用的核輻射監(jiān)測儀器有： 個人劑量計、環(huán)境放射性氣體監(jiān)測儀和環(huán)境核輻射監(jiān)測儀。 各類儀器的結(jié)構(gòu)和原理基本相似，都由核輻射探測器和測量裝置兩部分組成。 核輻射探測器 核輻射探測器可分為電離探測器、閃爍探測器和半導(dǎo)體探測器等幾類。3.2 流出物監(jiān)測3.2.1 流出物監(jiān)測的目的 流出物監(jiān)測的目的：對流出物本身、對核設(shè)施、對周圍環(huán)境等進行監(jiān)測。3.2.2 流出物監(jiān)測的設(shè)計 1、氣載流出物監(jiān)測設(shè)計 2、液體流出物監(jiān)測設(shè)計 3.2.3 流出物采樣和測量技術(shù)1、采樣方式 采樣方式有：連續(xù)采樣、比例采樣；定期采樣；專門采樣等。根據(jù)流出物的情況采取相應(yīng)的采樣方式。2、采樣技術(shù) 流出物的采樣技術(shù)應(yīng)滿

5、足采樣及時性和代表性。3.3 環(huán)境輻射就地監(jiān)測技術(shù) 環(huán)境輻射監(jiān)測可采取就地監(jiān)測和實驗室分析兩種方式進行。就地監(jiān)測是在欲測對象所在地進行的監(jiān)測，一般不需采集樣品，因而不會改變欲測對象在環(huán)境中的分布狀態(tài)。實驗室分析則要從環(huán)境中采集欲測環(huán)境物質(zhì)樣品，使用實驗手段進行分析。3.3.1 就地監(jiān)測前的準備 根據(jù)監(jiān)測對象，進行就地監(jiān)測前的準備工作。 1) 就地核輻射測量之前必須先要制定詳細的測量計劃。作計劃時，下列因素應(yīng)予以考慮：a.測量對象的性質(zhì)，包括要測量核素的種類，預(yù)期活度范圍，物理化學(xué)性質(zhì)等；b.環(huán)境條件(地形、水文、氣象等)的可能影響；c.測量儀器的適應(yīng)性，包括量程范圍，能量響應(yīng)特性和最小可探測限

6、值等；d.設(shè)備及測量儀器在現(xiàn)場可能出現(xiàn)的故障及補救辦法；e.測量人員的技術(shù)素質(zhì)；f.測量的重要性以及資金的保障情況。 2) 就地測量之前必須準備好儀器和設(shè)備。a. 對于常規(guī)性的就地測量，每次出發(fā)前均要清點儀器和設(shè)備，檢查儀器工作狀態(tài)。b.作為應(yīng)急響應(yīng)的就地測量，事先必須準備好應(yīng)急監(jiān)測箱，應(yīng)急監(jiān)測箱內(nèi)的儀表必須保持隨時可以工作狀態(tài)。 3) 從事就地核輻射監(jiān)測的人員事先必須經(jīng)過培訓(xùn)，使之熟悉監(jiān)測儀器的性能，在現(xiàn)場可以進行簡單維修，并應(yīng)具備判所監(jiān)測數(shù)據(jù)是否合理的能力。3.3.2 監(jiān)測網(wǎng)點的布設(shè) 監(jiān)測網(wǎng)點應(yīng)根據(jù)污染源的性質(zhì)、規(guī)模、公眾照射途徑、人群分布、人群活動情況合理布設(shè)。 環(huán)境地表輻射劑量測量分為

7、源相關(guān)及個人相關(guān)兩種測量方式。源相關(guān)是針對單個源進行的，而人相關(guān)則是針對多個源進行的。3.3.3 地表輻射劑量的測量 地表輻射劑量監(jiān)測是在一定的區(qū)域內(nèi)，距離地面一定高度(一般為1m) 測量周圍環(huán)境中天然和人工放射性核素所產(chǎn)生的輻射所致空氣吸收劑量。高壓電離室(香港) 在高壓電離室內(nèi)的壓縮氣體不停受到四周環(huán)境的射線電離。電離所產(chǎn)生的電流，可以提供射線強度的資料。高壓電離室是一套靈敏度非常高的儀器，可以量度環(huán)境輻射水平的微弱變化。1、輻射劑量儀的刻度 儀器在使用前必須用國家統(tǒng)一的刻度標準源和方法進行刻度。刻度標準一般分為國家基準、次級標準、三級標準和工作標準等四級。 X和劑量率儀的刻度方法有標準儀

8、器法和標準源法兩種，用于測量X和低能射線的儀器常用X射線源和標準儀器法刻度；其它的儀器宜采用137Cs、60Co、226Ra等標準源刻度。2、輻射劑量儀自然底數(shù)的測定 自然環(huán)境中測量地表輻射劑量時，會受到宇宙射線和儀器自身的本底輻射的干擾，同一地區(qū)內(nèi)海拔高相差不大時，宇宙射線的照射率基本不變，但儀器的本底各不相同?？刹捎盟娣ɑ蜚U屏法測量儀器的自然底數(shù)。3、地表輻射劑量的步行測量 確定路線；沿路線步行測量；異常地方加點測量。 以下公式估算公眾受照劑量： E=D,aK 測得空氣照射量率時，則可按下式估計空氣吸收劑量： D,a=fX3.3.4 就地能譜測量 使用能譜儀就地測量地面上輻射的能譜，可以

9、確定土壤或巖石中所含放射性核素的成分及相對濃度分布。 1、基本原理和方法 每種放射性核素都能釋放出一種或幾種具有特定能量的射線，因此，只要測得某種能量的特征譜線，即可確定相應(yīng)核素的存在。根據(jù)這些核素釋放出的射線能量之間的顯著差異， 能譜儀相應(yīng)地設(shè)置了不同的能譜窗口測量道，測得各測量道中的計數(shù)率后，根據(jù)這幾種能量的射線在相應(yīng)道中的刻度系數(shù)，即可求得土壤中相應(yīng)核素的濃度。 2、測量方法 測量方法有：航空測量、汽車測量、步行測量等。3.3.5 氡及其子體與析出率的測量1、環(huán)境空氣中氡濃度的測量 測量的標準方法有：徑跡蝕刻法、活性炭盒法、雙濾膜法和氣球法等。 徑跡蝕刻法:被動式采樣，能測量采樣期間內(nèi)氡

10、的累積濃度，探測器在空氣中暴露20d，其探測下限可達2.1103Bqh/m3。探測器是聚碳酸脂片或CR-39薄片，置于一定形狀的采樣盒內(nèi)，組成采樣器。 氡及其子體發(fā)射的 粒子轟擊探測器，使其產(chǎn)生亞微觀型損傷徑跡后，將其在一定條件下進行化學(xué)或電化學(xué)蝕刻，擴大損傷徑跡，即可用顯微鏡或自動計數(shù)裝置進行計數(shù)。單位面積的徑跡數(shù)與氡濃度和暴露時間的乘積成正比，可將刻度系數(shù)將徑跡密度換算成氡濃度: a, Rn=nR /T FRn 活性炭盒法:被動式采樣，能測量出采樣期間內(nèi)平均氡濃度，暴露3d，探測下限可達到6Bq/m3。 采樣盒用塑料或金屬制成，直徑610cm，高35cm，內(nèi)裝25100g活性炭。盒的敝開面

11、用濾膜封住，固定活性炭且允許氡進入采樣器。 氡隨空氣擴散到活性炭床內(nèi)，即被活性炭吸附，其衰變而新產(chǎn)生的子體亦沉積在活性碳床內(nèi)。采樣停止后3h,盒內(nèi)氡與其子體達到放射性暫時平衡，即用 譜儀測量活性炭盒內(nèi)氡子體特征射線峰（或峰群）的面積，可求得空氣中氡的平均濃度： a, Rn=a nr /( t1b e-Rnt2 ) 雙濾膜法:主動式采樣，能測量采樣瞬間的氡濃度，探測下限為3.3Bq/m3。抽氣泵開動后含氡空氣經(jīng)過濾膜進入衰變筒，被濾掉子體的純氡在通過衰變筒的過程中又生成新子體，新子體的一部分為出口濾膜所收集。測量出口濾膜上氡子體的計數(shù)就可換算出氡濃度。 氣球法：主動式采樣，能測量出采樣瞬間空氣中

12、氡及其子體濃度，探測下限：氡2.2Bq/m3，子體5.710-7J/m3。 其工作原理同雙濾膜法，只不過氣球代替了衰變筒。把氣球法則氡和馬爾柯夫法測潛能聯(lián)合起來，一次操作用25min，即可得到氡及其子體潛能濃度。 測氡儀-RAD7-美國RADFD216環(huán)境測氡儀2、環(huán)境空氣中氡子體潛能濃度的測量和估計 氡子體所致吸入內(nèi)照射劑量遠比氡的劑量貢獻大，對空氣中氡子體潛能濃度的測量和估計具有更重要的意義?？諝庵须钡膶崪y濃度估計相應(yīng)的氡子體潛能濃度： a,p=5.610-9a,RnFRn 潛能濃度,單位為 MeVL-1 工作水平：在輻射防護中，以前用過一個特定的單位“工作水平”，以WL表示1WL=1.3

13、105MeVL-1 工作水平月：在具有一個工作水平的子體潛能值的場所工作170小時，則其總暴露量為一個工作水平月，用WLM表示。 1MeV=1.610-13J; 1MeV/L=1.610-10Jm-3; 1WL=2.0810-5Jm-3; 1WLM=4.2410-3J。3、氡析出率的測量 氡析出率測量方法有靜態(tài)法和動態(tài)法兩種。靜態(tài)法是在含氡 物質(zhì)表面設(shè)置一個封閉的積累空間，在沒有通風的條件下，測量其中氡濃度隨時間的積累增長，計算其析出率。靜電收集裝置內(nèi)氡濃度的變化收集室扣在介質(zhì)表面后，令t=0時，收集室中的氡濃度為C0，則式的解為： （1）如果進行時間間隔為T的連續(xù)測量，則相鄰兩次測得的收集室

14、中的氡濃度有如下關(guān)系： （2） 令： 則有: Ci=A+BCi-1（3） 對一定的介質(zhì)而言，由于開始時氡的反擴散可以忽略，收集室中氡濃度的減少只是由其衰變引起的，e近似等于氡的物理衰變常數(shù)，因而A和B都是常數(shù)，二者之間有： (4) 這樣，多次測量后用最小二乘法求出A、B和e，即可求出氡析出率R為： (5) 3.4 環(huán)境樣品的采集和前處理3.4.1 環(huán)境樣品的采集 要獲得可靠的監(jiān)測結(jié)果主要在于兩方面：一是可靠的儀器；二是可靠的取樣。1、采樣方案的制定 樣本的容量：指樣本所包含的實測個體或單元的數(shù)目。由樣本所代表的待測對象的全體則稱為總體。 通常依據(jù)置信區(qū)間確定樣本容量，當監(jiān)測項目的測量值遵從正態(tài)

15、分布規(guī)律時，如要求由樣本均數(shù) 推斷總體的均數(shù)的置信區(qū)間不超過2L(L為置信區(qū)間的1/2)，則有 S樣本監(jiān)測結(jié)果的標準差； t所需樣本容量； - Student因子。 則2、最小采樣量 它是由監(jiān)測分析樣 和貯存?zhèn)溆脴?兩部分構(gòu)成。 M= + 若儀器的最低探測限為LD，則單次分析所需最小樣品量為：3、空氣樣品的采集 采樣體積的確定、采樣點的選定、采樣方法的確定。 采樣體積的確定對于累積空氣樣品的采集，每個單樣所需的采樣體積為： V=FT=q/x 幾何圖形布點法：目前常用以下幾種布設(shè)方法: 網(wǎng)格布點法； 同心圓布點法； 扇形布點法（1）采樣點的選定網(wǎng)格布點法：這種布點法是將監(jiān)測區(qū)域地面劃分成若干均勻

16、網(wǎng)狀方格，采樣點設(shè)在兩條直線的交點處或方格中心。這種布點方法適用于有多個污染源，且污染源分布比較均勻的情況。同心圓布點法：此種布點方法主要用于多個污染源構(gòu)成的污染群，或污染集中的地區(qū)。扇形布點法：此種方法適用于主導(dǎo)風向明顯的地區(qū)，或孤立的高架點源。以點源為頂點，主導(dǎo)風向為軸線，在下風向地面上劃出一個扇形區(qū)域作為布點范圍。扇形角度一般為4590。采樣點設(shè)在距點源不同距離的若干弧線上，相鄰兩點與頂點連線的夾角一般取1020。 （2）采樣方法和采樣儀器 濾料采樣法(大氣中的氣溶膠、可吸入顆粒物、塵等總粒子濃度測定) 這種方法是將過濾材料（濾紙或濾膜）夾在采樣夾上。采樣時，用抽氣裝置抽氣。氣體中的顆粒

17、物質(zhì)被阻留在過濾材料上。 旋風式、向心分離式和撞擊式采樣器等多種。它們又分為二級式和多級式。二級式用于采集10m以下的顆粒物，多級式可分級采集不同粒徑的顆粒物，用于測定顆粒物的粒度分布。粒度分級采樣（大氣飄塵測定） 空氣以高速度沿180漸開線進入分塵器的圓筒內(nèi)，形成沿外壁由上而下的旋轉(zhuǎn)氣流： 大于10m的顆粒物慣性較大，在離心力的作用下，甩到筒壁上，沿壁面落入大顆粒物收集器內(nèi)； 小于10m的顆粒物慣性小，不易被甩到筒壁上。當空氣進入分塵器向下高速旋轉(zhuǎn)時，頂部壓力下降，在壓力差作用下，小于10m的細顆粒隨氣流沿氣體排出管上升，達到分離空氣中粗、細顆粒物的目的。沿分塵器氣體排出管排出的氣體進入過濾

18、器，氣體中的細顆粒物被濾膜捕集。 二級旋風分塵器的工作原理旋風分塵器的工作原理示意圖 當氣流從小孔高速噴出時，氣流攜帶不同質(zhì)量的顆粒物，其運動軌跡也不同。質(zhì)量越大，慣性越大，越不容易隨氣流改變運動軌跡。 當大顆粒物隨氣流穿過小孔后，在慣性作用下，仍沿著中心軸線繼續(xù)前進，進入錐形收集器，被收集器底部的濾膜收集； 當小顆粒物隨氣流穿過小孔后，由于小顆粒物慣性小，可以隨氣流改變運動軌跡，繞過錐形收集器入口，隨氣流進入下一級。向心式分塵器工作原理 當含顆粒物氣體以一定速度由噴嘴噴出后，顆粒獲得一定的動能產(chǎn)生一定的慣性。在同一噴射速度下粒徑越大，慣性越大。 氣流從第一級噴嘴噴出后，大顆粒慣性大，難于改變

19、運動方向，與第一塊捕集板碰撞被沉積下來，慣性較小的顆粒則隨氣流繞過第一塊捕集板進入第二級噴嘴；第二級噴嘴比第一級噴嘴口徑小，噴出顆粒物動能增加，小顆粒獲得較大的慣性與第二塊捕集板碰撞而被沉積，而慣性更小的顆粒物繼續(xù)向下級運動。 如此一級一級地進行下去，則氣流中的顆粒物由大到小地一級一級地分開，分別沉積在不同的捕集板上。最末級捕集板用玻璃纖維濾膜代替，捕集最小的顆粒物。多段撞擊式采樣器的工作原理多段撞擊式采樣器原理示意圖大氣中放射性氣體和蒸汽的樣品采集： 活性炭、浸漬活性碳吸附劑及活性碳濾紙（氡、碘和有機碘）；硅膠（氚化水蒸汽）4、水樣的有采集 從采樣點的確定、采樣頻度和采樣量等方面去考慮。河流

20、監(jiān)測斷面需設(shè)置背景斷面、對照斷面、控制斷面和消減斷面為特定的環(huán)境管理還可設(shè)管理斷面。采樣時間與采樣頻率的確定1）河流：采樣時間為豐水期、枯水期和平水期，每期采樣至少1次。2）潮汐河流：漲、退潮時分別采樣。（1）土壤采樣點布設(shè)方法 對角線布點法 適用于面積較小，地勢平坦的污灌或污染河水灌溉田塊,自進水口劃對角線,均分35段,在區(qū)段中心取樣 梅花形布點法 適用于面積較小、地勢平坦,土壤物質(zhì)和污染程度較均勻田塊。中心點在對角線交點，一般設(shè)510個點5 土壤樣的采集 棋盤式布點法 適用于中等面積，地勢平坦，地形完整開闊，但土壤較不均勻田塊，10點以上。受污染土壤20點以上 蛇形布點法 適用于面積較大，

21、地勢不很平坦，土壤不夠均勻的田塊布點數(shù)量較多（2）采樣的深度水底沉積物:礦物、巖石、土壤的自然侵蝕產(chǎn)物，廢（污）水排出物沉積及生物活動物質(zhì)之間物理、化學(xué)反應(yīng)等過程的產(chǎn)物。指水體底部表層沉積物質(zhì)。（1）水底沉積物監(jiān)測的意義和目的6 水底沉積物的采集意義和目的：可以了解水環(huán)境污染現(xiàn)狀，追溯水環(huán)境的污染歷史，研究污染物的沉積、遷移、轉(zhuǎn)化規(guī)律和對水生生物特別是底棲生物的影響，并對評價水體質(zhì)量，預(yù)測水體變化趨勢和沉積污染物對水體的潛在危險提供依據(jù)。（2）樣品采集 1）斷面設(shè)置(cross section setting) ：設(shè)置原則與水質(zhì)監(jiān)測斷面相同，其位置應(yīng)盡可能與水質(zhì)監(jiān)測斷面相重合 。 2）采樣次數(shù)

22、(Sampling times) ：由于底質(zhì)比較穩(wěn)定，受水文、氣象條件影響較小，一般每年枯水期(Low water period)采樣1次，必要時可在豐水期(High flow period)增采1次。 7、生物樣品的采集 蔬菜與糧食作物一般在收獲季節(jié)采集，通常采集可食部位，必要時采集整株。水生植物則采集全株。 動物樣品采集可食部分，牛奶應(yīng)定點、定期采樣原奶汁。8、沉降物樣品的采集 沉降物包括干沉降物和濕沉降物。 放射性干沉降物樣品可用水盤法、黏紙法、高罐法采集。 濕沉降物常用一種能同時對雨水中核素進行濃集的采樣器，如圖所示。 離子交換樹脂濕沉降物采集器示意圖1.漏斗蓋；2.漏斗；3.離子交換

23、柱；4.濾紙漿；5.陽離子交換樹脂；6.陰離子交換樹脂總沉積物收集器 總沉積物收集器是用來收取被雨水沖刷至地面的濕沉降物，或由空氣直接沉降到地面的干沉降物。收集器由一個容量 20 升的膠瓶及一個膠漏斗組成。濕沉降物會隨同雨水一起收集，干沉降物則須用蒸溜水沖洗漏斗內(nèi)層表面來收集。3.4.2 環(huán)境樣品的前處理1、水樣的貯存和處理 防某些物理、化學(xué)變化；防微生物的繁殖；防容器表面吸附等。2、土壤樣品的前處理 風干、研磨過篩及恒溫烘烤處理，稱重測定其含水率；浸取法提取放射性核素。3、生物樣品的前處理 分三種：干灰化法、濕灰化法和熔融法。樣品的涼曬 樣品采回來后，不能及時化驗或未能送到化驗室化驗的樣品，

24、應(yīng)及時攤開于塑料上，在通風、干躁、避免陽光照射自然涼干。 磨碎與過篩馬弗爐（干灰化法）3.4.3環(huán)境樣品的化學(xué)分離方法： 蒸發(fā)法 共沉淀法 灰化法 電化學(xué)法 其它方法（有機溶劑溶解法、萃取法、離子交換法等） . 蒸發(fā)法共沉淀法 用一般化學(xué)沉淀法分離環(huán)境樣品中放射性核素，因核素含量很低，達不到溶度積，故不能達到分離目的，但如果加入毫克數(shù)量級與欲分離放射性核素性質(zhì)相近的非放射性元素載體，則由于二者之間發(fā)生同晶共沉淀或吸附共沉淀作用，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(fā)生同晶共沉淀：用新沉淀出來的水合二氧化錳作載體沉淀水樣中的钚，則二者間發(fā)生吸

25、附共沉淀。 固態(tài)樣品或蒸干的水樣，可放入瓷坩堝內(nèi)，置于500馬弗爐中灰化一定時間，冷卻后稱量灰重，并轉(zhuǎn)入測量盤中，均勻鋪樣后檢測其放射性。灰化法電化學(xué)法 通過電解的方法將放射性核素（如Ag、Pb、Bi等）沉積在陰極、或以氧化物（如Pb、Co）的形式沉積在陽極上。該法的優(yōu)點是分離純度高。沉積在惰性金屬片（或絲）電極上的沉積物可直接（或做成樣品源）進行放射性測量。3.5 環(huán)境樣品的室內(nèi)物理測量3.5.1 總放射活度測量 樣品中某種輻射(、和輻射)的總發(fā)射率稱為總放射性活度。 目的：確定是否存在核污染、確定存在哪些放射性核素，大致確定它們的量等。1、總活度測量 環(huán)境樣品總活度的測量方法：直接法、濃集

26、法及化學(xué)分離-譜儀法，其中譜儀法靈敏度最高，并可以測出單個核素的活度濃度值。 按測量樣品厚度的不同：為薄層法、厚層法和中間厚層法。 常用的活度測量裝置：正比計數(shù)管、閃爍計數(shù)器、固體徑跡或核乳膠、半導(dǎo)體探測器、屏柵電離室等。1）薄層法 當樣品厚度小于0.03mgcm-2時，粒子在樣品中的自吸收可以忽略。對于水和其它液體樣品：對于生物樣品灰、土壤等固體品，研磨至80-100目2）中間厚層法 樣品源厚度尚未達到粒子在該物質(zhì)中的射程,但其自吸收影響不可忽略時，應(yīng)對粒子在源物質(zhì)中的自吸收加以校正，樣品源中比活度(Bqkg-1)為： 式中： 對于水和其它液體樣品： (BqL-1)3）厚層法 當樣品源厚度超

27、過粒子在源物質(zhì)中的自吸收飽和厚度S后，樣品計數(shù)率不隨源厚度增大而增加，它的比活度為： (Bqkg-1)水樣和其它液體樣品： (BqL-1)4）自吸收飽和厚度的確定 通常采用鋁箔吸收法實驗測定樣品源對粒子的自吸收飽和厚度，實驗中采用與待測核素粒子能量相同的平面標準源有已知厚度的鋁箔，可按下式求得核素在鋁中的吸收飽和厚度： 樣品源對粒子的自吸收飽和厚度為： 2、總活度測量 常將樣品均勻地鋪成厚度為1050mgcm-2，對固體樣品，比活度可按下式進行計算： (Bqkg-1)3.6 環(huán)境樣品的放射化學(xué)分析 環(huán)境樣品中所含放射性核素的比活度水平一般是很低，因此，常需采用微量或超微量分析技術(shù)。3.6.1

28、天然放射性核素的放射化學(xué)分析1、鈾的分析 鈾常以四、六價陽離子形式與其它元素相結(jié)合，其有15種放射性同位素，其中234U、 235U、 238U為天然同位素，豐度分別為0.0054%、0.720%、99.275%；其它的都為人工同位素。分析方法有重量法、容量法、極譜法等。U3O8溶于濃硝酸生成的U3O8+8HNO3(濃） 3UO2(NO3)2+2NO2 +4H2OUO22+能與無機酸根離子、有機化合物、有機顯色劑絡(luò)合，這些絡(luò)合反應(yīng)廣泛應(yīng)用于鈾分析。1）激光熒光法 溶液中的鈾酰離子在氮激光器發(fā)出的波長為337.1nm的脈沖激光照射下，能產(chǎn)生一種特征性綠色熒光，在一定鈾濃度范圍內(nèi)，熒光強度與試樣鈾

29、含量成正比。2）分光光度法 鈾與顯色劑形成的有色絡(luò)合物對一定波長的光具有最大吸收峰值，在一定鈾濃度范圍內(nèi)峰值大小與鈾含量成正比。2、釷的分析 釷主在以四價離子與其它物質(zhì)相結(jié)合，有23種同位素，天然存在的有232Th等六種，其中最重要的是232Th，分析方法有（1）分光光度法（2）中子活化法 3、鐳的分析 鐳有25種同位素，其中只有223Ra、 224Ra、 226Ra、 228Ra天然存在，其中226Ra、 228Ra分別是鈾、釷礦水冶廠重要的監(jiān)測核素。鐳以二價離子與其它物質(zhì)相結(jié)合。（1）射氣法測定226Ra。通過測定樣品中生成的氡及其放射性子體計算出鐳的含量 鐳（226Ra）屬鈾系元素，半衰

30、期1602Y。在酸性溶液中，用鋇鹽作載體，使鐳和硫酸鋇形成同晶共沉淀。在堿性條件下，用乙二胺四乙酸二鈉溶解沉淀，將溶液封存并經(jīng)過一定時間使氡積累，通過測量氡（222Rn）的放射性強度以測定鐳（226Ra）。 當226Ra與其子體核素222Rn達到平衡時，兩者放射性活度相等。222Rn的放射性活度可用射氣閃爍法測定，從而間接測定226Ra。 （2）水中鐳的活度測量 通常用加入載體共沉淀的原理，例如用鋇鉛作載體以硫酸鹽形式共沉淀水中的鐳，或是用氫氧化鐵、碳酸鈣為混合載體，吸附共沉淀濃集大體積水樣中的鐳，均可將鐳從樣品中分離出來，純化后，進行計數(shù)測量。3.6.2 裂變產(chǎn)物核素的放射化學(xué)分析 1、鍶的

31、分析 鍶有21種同位素，其中84Sr、 86Sr、 87Sr、 88Sr為穩(wěn)定核素，其余的都為放射性核素。最重要的放射性核素有85Sr、 89Sr、 90Sr。環(huán)境樣品中鍶的分析方法有離子交換法、萃取色譜法等。萃取色譜法 樣品中90Sr活度可根據(jù)與其處于放射性平衡的子體90Y的活度確定，樣品經(jīng)前處理后通過涂有二-（2-乙基己基）磷酸的聚三氟氯乙烯色層柱吸附釔，使釔與鍶、銫離子分離，再用HNO3淋洗色層柱，消除鈰、钷（讀音：p ）等稀土離子，以HNO3解吸釔，使成草酸釔沉淀，進行活度測量。2、銫的分析 銫有31種同們素，即116Cs 146Cs，其中只有133Cs是天然穩(wěn)定同位素，最重要的放射性

32、核素是137Cs。分析方法有磷鉬酸銨-碘鉍酸銫法等。磷鉬酸銨-碘鉍酸銫法：在硝酸介質(zhì)中，靜態(tài)吸附分離（磷鉬酸銨） 溶解（ NaOH溶液） 分離純化（碘鉍酸銫沉淀）3、碘的分析 碘有27種同位素即115I 141I，除127I是天然存在的穩(wěn)定同位素外，其余都是放射性同位素,最重要的放射性核素有131I、 129I 、125I。131I是裂變產(chǎn)物之一，它的裂變產(chǎn)額較高，半衰期較短，可作為反應(yīng)堆中核燃料元件包殼是否保持完整狀態(tài)的環(huán)境監(jiān)測指標，也可以作為核爆炸后環(huán)境監(jiān)測中的信號核素。大氣中各種形態(tài)131I的測定 采樣器收集空氣中各種形態(tài)碘的，并將其分開，用低本底的譜儀定量測定各種化學(xué)形態(tài)的131I。各

33、種形態(tài)碘的采樣器 液態(tài)或固態(tài)動植物樣品中的131I和125I的分析 ：樣品經(jīng)前處理后，將I-氧化為I2，可用四氯化碳萃取法制得樣品源，然后放于測量盤中測計數(shù)。3.6.3 超鈾元素的放射化學(xué)分析1、钚的分析 共有15種同位素，即232Pu 246Pu，其中最重要的是238Pu、 239Pu。在水中以多種價態(tài)存在，其中最穩(wěn)定的是+4價，分析方法是將Pu分離進行到溶液中后用電沉積法富集它，然后進行測量。2、镅和鋦的分析 镅有13種同位素和2種同質(zhì)異能素，其中最重要的是241Am、 243Am兩種鋦有14種同位素，最重要的是242Cm、 242Cm兩種。分析方法主要是先將它們分離到溶液中然后進行沉積測

34、量。3.6.4 氚的測定 氚的氫是唯一種放射性同位素，測量方法主要是閃爍法。3.6.4 氚的測定 3H主要存在形態(tài)是HTO，也有少量以HT形態(tài)存在，可用硅膠吸附或冷凝的方法，將HT0以氚水形態(tài)分離出，再用液體閃爍技術(shù)測定其放射性活度。也可以將氣樣經(jīng)過濾除去氣溶膠粒子后，引入電流電離室或正比計數(shù)管測定。測定空氣中的HT和以蒸氣狀態(tài)存在的有機氚化合物時，可將它們氧化成HT0后，再用上述方法測定。 11. 鉀-40的測定 動植物組織中的放射性主要來自體內(nèi)的鉀-40，鉀-40是一種較重要的天然內(nèi)照射源。鉀-40的測定方法較多，常用原子吸收法、四苯硼鈉法（重量法）。12. 放射性氣溶膠的測量放射性氣溶膠

35、測定方法有以下幾種：（1）直接法：將經(jīng)過抽氣過濾法采集到的氣溶膠濾膜直接放在與面積同樣大小的計數(shù)管窗口下測量，或者將濾膜剪裁成與計數(shù)管窗口同樣大小的面積進行測量。（2）灰化法：將采集到的濾膜置于瓷坩堝內(nèi)，于高溫爐內(nèi)500灰化，測量灰分放射性強度。（3）有機溶劑提取法：采用丙酮或乙酸乙酯抽提，然后使有機溶劑揮發(fā)。測量殘渣放射性強度。 3.7.1 實驗誤差 一、基本概念（一）誤差和偏差1、真值（xt） 在某一時刻和某一位置或狀態(tài)下，某量的效應(yīng)體現(xiàn)出客觀值或?qū)嶋H值稱為真值。真值包括理論真值、約定真值和標準器（包括標準物質(zhì)）的相對真值。2、誤差及其分類（表示方法） 測量值與真值不一致，這種矛盾在數(shù)值上

36、表現(xiàn)即為誤差。誤差按其性質(zhì)和產(chǎn)生原因，可分為系統(tǒng)誤差、隨機誤差和過失誤差。3.7 放射性監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理和結(jié)果誤差的分類誤差的表示方法 三、偏差個別測定值Xi與多次測定均值（X ）的偏離、絕對偏差d：d=Xi- X、相對偏差： d/ X *100%、算術(shù)平均偏差： 、相對平均偏差： _3、偏差 、差方和： 、樣本方差： 、樣本標準偏差： 4、標準偏差和相對標準偏差、樣本相對標準偏差（變異系數(shù)）：、總體方差： 總體標準偏差： 其中：N總體容量；總體均值3.7.2 測量數(shù)據(jù)的特性及分布 正態(tài)分布 正態(tài)分布是一連續(xù)型理論分布。變量值雖有大小變異，但通過大量觀察，都向算術(shù)平均數(shù)集中。各單位的變數(shù)與其

37、平均數(shù)的誤差（ )有大有小，但小誤差出現(xiàn)的次數(shù)大于大誤差，大誤差出現(xiàn)的機會很小，出現(xiàn)正、負誤差的機會相等，形成一個對稱的分布形成。這樣的分布稱為正態(tài)分布。 相同條件下對同一樣品測定中的隨機誤差，均遵從正態(tài)分布。正態(tài)概率密度函數(shù)為： 式中：x由此分布中抽出的隨機樣本值； 總體均值，是曲線最高點的橫坐標，曲線對對稱；總體標準偏差，反映了數(shù)據(jù)的離散程度。從統(tǒng)計學(xué)知道，樣本落在下列區(qū)間內(nèi)的概率如表所示。正態(tài)分布總體的樣本落在下列區(qū)間內(nèi)的概率偏正態(tài)分布正態(tài)分布曲線說明 、小誤差出現(xiàn)的概率大于大誤差，即誤差的概率與誤差的大小有關(guān)；、大小相等，符號相反的正負誤差數(shù)目近于相等，故曲線對稱；、出現(xiàn)大誤差的概率很

38、??；、算術(shù)均值是可靠的數(shù)值；3.7.3、數(shù)據(jù)的處理和結(jié)果表述（一）數(shù)據(jù)修約規(guī)則1、 有效數(shù)字：四舍六入五考慮，五后非零則進一，五后皆零視奇偶，五前為偶應(yīng)舍去，五后為奇則進一。例：將下列數(shù)值修約到只保留一位小數(shù)。14.342614.3 14.263114.314.050014.0 14.150014.214.250014.2 14.250114.3加減法：以小數(shù)點后位數(shù)最少的數(shù)為依據(jù)。例：0.0121+25.64+1.05782=0.01+25.64+1.06=26.71乘除法：以有數(shù)數(shù)字位數(shù)最少的那個數(shù)為依據(jù)。例：0.012125.641.05782=0.012125.61.06=0.328計

39、算過程中，可以暫時多保留一位可疑數(shù)字，得到最后結(jié)果時，再棄去多余的數(shù)字。（二）可疑數(shù)據(jù)的取舍Dixon (Q)檢驗法此法適用于一組測量值的一致性檢驗和剔除離群值，本法中對最小可疑值和最大可疑值進行檢驗的公式因樣本的容量（n）不同而異。 將測得數(shù)據(jù)由小到大排列，如x1、x2、x3、xn。求出最大值與最小值之差xn-x1；按下表計算Q值根據(jù)所要求的置信度和測定次數(shù)查表得出臨界值（Q）值；判斷：若Q Q0.05則可疑值為正常值； 若Q 0.05Q0.01則可疑值為離群值。 狄克遜檢驗統(tǒng)計量Q計算公式 狄克遜檢驗臨界值（Q）表 2、格魯勃斯（Grubbs）檢驗法 此法適用于多組測量值均值（或一組數(shù)據(jù)）

40、的一致性檢驗和剔除離群值 。 檢驗方法：將測得數(shù)據(jù)（或每組均值）由小到大排列計算均值（或總均值）和標準偏差計算T值根據(jù)所要求的顯著性水平和測定次數(shù)（或組數(shù)）查表得出T值；(5)判斷：若TT0.05則可疑值為正常值； 若T0.05T0.01則可疑值為離群值。 格魯勃斯檢驗臨界值（T）表離群數(shù)據(jù)：明顯歪曲試驗結(jié)果的測量數(shù)據(jù)；可疑數(shù)據(jù)：可能會歪曲試驗結(jié)果，但尚未經(jīng)檢驗斷定其是離群數(shù)據(jù)的測量數(shù)據(jù)；3.7.4 監(jiān)測結(jié)果的正確表達 環(huán)境監(jiān)測通過對隨機樣本的監(jiān)測結(jié)果推斷樣本所代表的總體，監(jiān)測結(jié)果的正確表達應(yīng)包括被測量的數(shù)量值的最佳估計值 X 及其在一定概述率水平下的不確定度U。在輻射環(huán)境監(jiān)測中最常見的低水平

41、放射性測量情況下，測量結(jié)果可能有以下三種情況： 1）樣品凈計數(shù)CS探測下限LD； 2） CS LD但總計數(shù)(包括本底)大于零； 3）零水平，CS0，甚至長期計數(shù)期間CS及CB均為零。1、 CS LD時的結(jié)果表達 當樣品凈計數(shù)CS探測下限LD時，單次測量值為正值，監(jiān)測結(jié)果可用 U的形式表達。 平均值有算術(shù)平均值及幾何平均值等； 總不確定度U 當系統(tǒng)不確定度可以忽略時，總不確定度U可用隨機不確定度表達，其形式有： 1）單次測定值的標準差S(包括測定次數(shù)和置信概述)； 2）平均值的置信限(包括置信水平和自由度)； 3）單次測定值的統(tǒng)計容許限KS (包括置信水平和測定次數(shù))。2、 CS LD時的結(jié)果表

42、達 當CS LD時不能輕易地判斷其不含放射性而將該數(shù)據(jù)舍棄?？砂磳嶋H情況選擇以下幾種表達： 1）要求數(shù)據(jù)偏保守時，可用LD值表過； 2）測量值分布已知時，可以不理會部分不于LD的測量，直接用該分布的數(shù)學(xué)期望值表達； 3）通?？捎?.5 LD表達，但這未必是無偏估計； 4）在同一測量點處測量值 CS有正值也有負值時，不應(yīng)剔除負值，應(yīng)取平均表達。3.8.1 質(zhì)量保證及其方法 環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量主要是指監(jiān)測結(jié)果的可靠性，即監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確度和精密度。3.8 環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量保證精密度與準確度圖示精密度差準確度差精密度好準確度差精密度好準確度好 環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量保證:質(zhì)量控制和質(zhì)量評價兩個方面。 質(zhì)量控制是指為達到預(yù)期的質(zhì)量要求而制定的方法和措施，目的在于確保數(shù)據(jù)具有良好的質(zhì)量特征，即：準確性、精密性、完整性、代表性、可比性。 3.8.2 環(huán)境監(jiān)測中的不確定度及其來源 不確定度是正確表達監(jiān)測結(jié)果的一個必不可少的組成部分，它