環(huán)境監(jiān)測教學第八章環(huán)境中放射性污染監(jiān)測

環(huán)境監(jiān)測教學第八章環(huán)境中放射性污染監(jiān)測第一節(jié)基礎知識第二節(jié)環(huán)境中的放射性第三節(jié)放射性輻射防護標準第四節(jié)放射性測量實驗室和檢測儀器第五節(jié)放射性監(jiān)測環(huán)境監(jiān)測教學第八章環(huán)境中放射性污染監(jiān)測第一節(jié)

基礎知識一、放射性

（一）放射性核衰變

1.核蛻變不穩(wěn)定的原子核能自發(fā)地有規(guī)律地改變其結構，從原子核內部放出電磁波（γ）或帶有一定能量的粒子（α、β），降低其能級水平，轉化為結構穩(wěn)定的核。這種現(xiàn)象叫核蛻變或“放射性核蛻變”。

2.放射性在衰變過程中，不穩(wěn)定的原子核能自發(fā)地放出α、β、γ射線，使本身物理和化學性質發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱為“放射性”。環(huán)境監(jiān)測教學第八章環(huán)境中放射性污染監(jiān)測圖8.1226Ra和60Co的核衰變環(huán)境監(jiān)測教學第八章環(huán)境中放射性污染監(jiān)測衰變

α衰變是不穩(wěn)定重核（一般原子序數(shù)大于82）自發(fā)放出4He核（α粒子）的過程。衰變

β衰變是放射性核素放射β粒子（即快速電子）的過程，它是原子核內質子和中子發(fā)生互變的結果。

β衰變可分為負β衰變、正β衰變和電子俘獲三種類型。衰變

γ射線是原子核從較高能級躍遷到較低能級或者基態(tài)時所放射的電磁輻射。（二）放射性衰變的類型環(huán)境監(jiān)測教學第八章環(huán)境中放射性污染監(jiān)測1.放射性活度（強度）放射性活度系指單位時間內發(fā)生核衰變的數(shù)目。

2.半衰期當放射性的核素因衰變而減少到原來的一半時所需的時間稱為半衰期（T1/2）。（三）放射性活度和半衰期

（四）核反應核反應：是指用快速粒子打擊靶核而給出新核（核產(chǎn)物）和另一粒子的過程。環(huán)境監(jiān)測教學第八章環(huán)境中放射性污染監(jiān)測二、照射量和劑量（一）照射量式中：dQ——γ或X射線在空氣中完全被阻止時，引起質量為dm的某一體積元的空氣電離所產(chǎn)生的帶電粒子（正的或負的）的總電量值，C；

X——照射量，它的SI單位為C/kg，與它暫時并用的專用單位是倫琴（R），簡稱倫。環(huán)境監(jiān)測教學第八章環(huán)境中放射性污染監(jiān)測

（二）吸收劑量它是表示在電離輻射與物質發(fā)生相互作用時單位質量的物質吸收電離輻射能量大小的物理量。其定義用下式表示：

式中：D——吸收劑量，SI單位為J/kg，單位的專門名稱為戈瑞，簡稱戈，用符號Gy表示；

——電離輻射給予質量為dm的物質的平均能量。

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（三）劑量當量

劑量當量（H）定義為：在生物機體組織內所考慮的一個體積單元上吸收劑量、品質因數(shù)和所有修正因素的乘積，即H=DQN

式中：D——吸收劑量，Gy；

Q——品質因素，其值決定于導致電離粒子的初始動能、種類及照射類型等（見表）；

N——所有其他修正因素的乘積。環(huán)境監(jiān)測教學第八章環(huán)境中放射性污染監(jiān)測表8.1

品質因數(shù)與照射類型、射線種類的關系照射類型射線種類品質因素外照射x、γ、e1熱中子及能量小于0.005MeV的中能中子3中能中子（0.02MeV）5中能中子（0.1MeV）8快中子（0.5～10MeV）10重反沖核20內照射β

－、β+、γ、e、x1α10裂變碎片、α發(fā)射中的反沖核20環(huán)境監(jiān)測教學第八章環(huán)境中放射性污染監(jiān)測第二節(jié)環(huán)境中的放射性一、環(huán)境中放射性的來源 天然放射性核素 環(huán)境中的放射性 人為放射性核素環(huán)境監(jiān)測教學第八章環(huán)境中放射性污染監(jiān)測（一）天然放射性核素1.宇宙射線及其引生的放射性核素2.天然系列放射性核素3.自然界中單獨存在的核素（二）人為放射性核素1.核試驗及航天事故2.核工業(yè)3.工農(nóng)業(yè)、醫(yī)學、科研等部門的排放廢物4.放射性礦的開采和利用環(huán)境監(jiān)測教學第八章環(huán)境中放射性污染監(jiān)測二、放射性核素在環(huán)境中的分布（一）在土壤和巖石中的分布表8.2

土壤、巖石中天然放射性核素的含量單位：Bq/g核素土壤巖石40K2.96×10-2～8.88×10-28.14×10-2～8.14×10-1226Ra3.7×10-3～7.03×10-21.48×10-2～4.81×10-2232Th7.4×10-4～5.55×10-23.7×10-3～4.81×10-2238U1.11×10-3～2.22×10-21.48×10-2～4.81×10-2環(huán)境監(jiān)測教學第八章環(huán)境中放射性污染監(jiān)測（二）在水體中的分布表8.3

各類淡水中226Ra及其子代產(chǎn)物的含量單位：Bq/L核素礦泉及深水井地下水地面水雨水226Ra222Rn210Pb210Po3.7×10-2～3.7×10-13.7×102～3.7×103<3.7×10-3≈7.4×10-4<3.7×10-23.7～37<3.7×10-3≈3.7×10-4<3.7×10-23.7×10-1<1.85×10-2－－3.7×10～3.7×1031.85×10-2～1.11×10-1≈1.85×10-2環(huán)境監(jiān)測教學第八章環(huán)境中放射性污染監(jiān)測

（三）在大氣中的分布大多數(shù)放射性核素均可出現(xiàn)在大氣中，但主要是氡的同位素（特別是222Rn），它是鐳的衰變產(chǎn)物，能從含鐳的巖石、土壤、水體和建筑材料中逸散到大氣，其衰變產(chǎn)物是金屬元素，極易附著于氣溶膠顆粒上。（四）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，主要有40K、226Ra、14C、210Pb和210Po等，其含量與這些核素參與環(huán)境和生物體之間發(fā)生的物質交換過程有關，如植物與土壤、水、肥料中的核素含量有關；動物與飼料、飲水中的核素含量有關。環(huán)境監(jiān)測教學第八章環(huán)境中放射性污染監(jiān)測三、放射性污染的危害通常，每人每年從環(huán)境中受到的放射性輻射總劑量不超過2毫希沃特。其中，天然放射性本底輻射占50％以上，其余是人為放射性污染引起的輻射。放射性元素鈾（238U、235U、234U）、釷（232Th）、鐳（226Ra）、氡（222Rn）和鉀（40K）對人體的輻射傷害特征見表所示。表8.4

天然放射性核素的主要輻射特征放射性核素對人體傷害類型γ射線能量/kev238U外照射傷害186232Th外照射傷害238226Ra內照射傷害、外照射傷害352.840K外照射傷害1460環(huán)境監(jiān)測教學第八章環(huán)境中放射性污染監(jiān)測圖8.2放射性物質輻射人體的途徑環(huán)境監(jiān)測教學第八章環(huán)境中放射性污染監(jiān)測第三節(jié)

放射性輻射防護標準一、我國《輻射防護規(guī)定》(GB8703—88

)中的部分規(guī)定

（一）職業(yè)性放射性工作人員和居民每年限制

劑量當量

（二）露天水源中限制濃度和放射性工作場所

空氣中最大容許濃度環(huán)境監(jiān)測教學第八章環(huán)境中放射性污染監(jiān)測表8.5

工作人員、居民年最大容許劑量當量注：①表內所列數(shù)值均指內、外照射的總劑量當量，不包括天然本底照射和醫(yī)療照射。②16歲以下人員甲狀腺的限制劑量當量為1.5×10-2Sv/a。受照射部位職業(yè)性放射性工作人員的年最大容許劑量當量①/Sv放射性工作場所、相鄰及附近地區(qū)工作人員和居民的年最大容許劑量當量①/Sv廣大居民年最大容許劑量當量②/Sv器官分類器官名稱第一類全身、性腺、

紅骨髓、眼晶體5×10－25×10－35×10－4第二類皮膚、骨、甲狀腺3.0×10－13×10－2②1×10－2第三類手、前臂、足踝7.5×10－17.5×10－22.5×10－2第四類其他器官1.5×10－11.5×10－25×10－3環(huán)境監(jiān)測教學第八章環(huán)境中放射性污染監(jiān)測表

放射性同位素在露天水源中的限制濃度和放射性工作場所空氣中的最大容許濃度

注：①露天水源的限制濃度值是為廣大居民規(guī)定的，其他人員也適用此標準；②放射性工作場所空氣中的最大容許濃度值為職業(yè)放射性工作人員規(guī)定的，工作時間每周按40h計算；③礦井下222Rn的最大容許濃度為。但222Rn子體或220Rn子體的α潛能值不得大于4×104MeV/L。放射性同位素露天水源中限制濃度①/(Bq·L-1)放射性工作場所空氣中最大容許濃度②/(Bq·L-1)名稱符號氚鈹碳硫磷氬鉀鐵鈷鎳鋅氪鍶碘氙銫氡鐳鈾釷3H7Be14C35S32P41Ar42K55Fe60Co59Ni65Zn85Kr90Sr131I131Xe137Cs220Rn222Rn③226Ra③235U232Th1.1×1041.9×1043.7×1032.6×1021.9×102—2.2×1027.4×1033.7×1021.1×1033.7×102—2.62.2×10—3.7×10——1.13.7×103.7×10-11.9×1023.7×101.5×1021.1×102.67.4×103.73.3×103.3×10-11.9×102.23.7×1023.7×10-23.3×10-13.7×1023.7×10-11.1×101.11.1×10-33.7×10-37.4×10-3環(huán)境監(jiān)測教學第八章環(huán)境中放射性污染監(jiān)測

放射性同位素在放射性工作場所以外地區(qū)空氣中的限制濃度，按表放射性工作場所空氣中的最大容許濃度乘以表所列比值控制計算。表8.7

比值控制

放射性同位素比值放射性工作場所相鄰及附近地區(qū)廣大居民區(qū)3H、35S、41Ar、85Kr、131Xe1/301/30014C、55Fe、59Ni、65Zn、90Sr、226Ra1/301/200其它同位素1/301/100環(huán)境監(jiān)測教學第八章環(huán)境中放射性污染監(jiān)測二、其他國家和機構發(fā)布的有關環(huán)境放射性標準表8.8

國際放射委員會建議的個人劑量限值人員類別基本極限值/(mSv·a－1)職業(yè)性個人非隨機效應眼晶體150其他組織500隨機效應全身均勻照射50全身均勻照射50不均勻照射≤50公眾個人非隨機效應任何組織50隨機效應全身均勻照射50不均勻照射≤50群體不作規(guī)定環(huán)境監(jiān)測教學第八章環(huán)境中放射性污染監(jiān)測第四節(jié)

放射性測量實驗室和檢測儀器一、放射性測量實驗室（一）放射化學實驗室（二）放射性計測實驗室

二、放射性檢測儀器（一）電離型檢測器（二）閃爍檢測器（三）半導體檢測器

環(huán)境監(jiān)測教學第八章環(huán)境中放射性污染監(jiān)測表8.9

各種常用放射性檢測器閃爍檢測器蓋革計數(shù)器射線種類檢測器特點α閃爍檢測器檢測靈敏度低，探測面積大正比計數(shù)器檢測效率高，技術要求高半導體檢測器本底小，靈敏度高，探測面積小電流電離室測較大放射性活度β正比計數(shù)器檢測效率較高，裝置體積較大蓋革計數(shù)器檢測效率較高，裝置體積較大閃爍檢測器檢測效率較低，本底小半導體檢測器探測面積小，裝置體積小γ閃爍檢測器檢測效率高，能量分辨能力強半導體檢測器能量分辨能力強，裝置體積小環(huán)境監(jiān)測教學第八章環(huán)境中放射性污染監(jiān)測1.電流電離室圖8.3電離室示意圖（一）電離型檢測器環(huán)境監(jiān)測教學第八章環(huán)境中放射性污染監(jiān)測2.正比計數(shù)管

圖8.4α、β粒子的電離作用與外加電壓的關系曲線環(huán)境監(jiān)測教學第八章環(huán)境中放射性污染監(jiān)測圖8.5蓋革計數(shù)管

示意圖圖8.6射線強度測量裝置示意圖3.蓋革（GM）計數(shù)管環(huán)境監(jiān)測教學第八章環(huán)境中放射性污染監(jiān)測（二）閃爍檢測器圖8.7閃爍檢測器測量裝置示意圖1.閃爍體；2.光電倍增管；3.前置放大器；5.脈沖幅度分析器；6.定標器；7.高壓電源；8.光導材料；9.暗盒；10.反光材料

閃爍檢測器是利用射線與物質作用發(fā)生閃光的儀器。圖是這種檢測器測量裝置的工作原理。環(huán)境監(jiān)測教學第八章環(huán)境中放射性污染監(jiān)測

閃爍體的材料可用ZnS，NaI，蒽、芪等無機和有機物質，其性能列于表中。表8.10

主要閃爍材料性能注：①Ag、Tl是激活劑。物質密度/(g·cm-3)最大發(fā)光波長/nm對β射線的相對脈沖高度閃光持續(xù)時間/10-8sZn(Ag)粉①NaI(Tl)①蒽芪液體閃爍液塑料閃爍液4.103.671.251.150.861.06450420440410350~450350~4502002101006040~6028~484~103030.4~0.80.2~0.80.3~0.5環(huán)境監(jiān)測教學第八章環(huán)境中放射性污染監(jiān)測

（三）半導體檢測器

半導體檢測器的工作原理與電離型檢測器相似，但其檢測元件是固態(tài)半導體。其工作原理如圖所示。圖8.8半導體檢測器工作原理示意圖n,p——半導體的n極和p極；

RH——電阻。環(huán)境監(jiān)測教學第八章環(huán)境中放射性污染監(jiān)測第五節(jié)

放射性監(jiān)測一、監(jiān)測對象及內容（一）按照監(jiān)測對象分1.現(xiàn)場監(jiān)測對放射性物質生產(chǎn)或應用單位內部工作區(qū)域的監(jiān)測。

2.個人劑量監(jiān)測對放射性專業(yè)工作人員或公眾進行的內照射和外照射的劑量監(jiān)測。

3.環(huán)境監(jiān)測對放射性生產(chǎn)和應用單位外部環(huán)境（包括空氣、水體、土壤、生物、固體廢物等）的監(jiān)測。環(huán)境監(jiān)測教學第八章環(huán)境中放射性污染監(jiān)測

放射性核素即239Pu、226Ra、224Ra、222Rn、210Po、222Th、234U和235U。放射性核素即3H、90Sr、89Sr、134Cs、137Cs、131I和60Co。（二）按主要測定的放射性核素分（三）對放射性核素具體測量的內容分

放射源強度，半衰期，射線種類及能量；環(huán)境和人體中放射性物質含量、放射性強度、空間照射量或電離輻射劑量。環(huán)境監(jiān)測教學第八章環(huán)境中放射性污染監(jiān)測三、放射性監(jiān)測方法 定期監(jiān)測：采樣、樣品預處理、樣品總放射性或放射性核素測定。

連續(xù)監(jiān)測：在現(xiàn)場安裝放射性自動監(jiān)測儀器，實現(xiàn)采樣、預處理和測定自動化。

基本步驟：樣品采集，樣品前處理，選擇適宜方法、儀器測定。

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（一）樣品采集

1.放射性沉降物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。圖8.9離子交換樹脂濕沉降物采集器示意圖1.漏斗蓋；2.漏斗；3.離子交換柱；4.濾紙漿；5.陽離子交換樹脂；6.陰離子交換樹脂環(huán)境監(jiān)測教學第八章環(huán)境中放射性污染監(jiān)測2.放射性氣溶膠的采集

放射性氣溶膠包括核爆炸產(chǎn)生的裂變產(chǎn)物，各種來源于人工放射性物質以及氡、釷射氣的衰變子體等天然放射性物質。這種樣品的采集常用濾料阻留采樣法，其原理與大氣中顆粒物的采集相同。

3.其他類型樣品的采集

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的方法大致相同。環(huán)境監(jiān)測教學第八章環(huán)境中放射性污染監(jiān)測

（二）樣品預處理

預處理目的：將樣品