第八章放射性監(jiān)測(cè)

現(xiàn)代環(huán)境分析與監(jiān)測(cè)第八章放射性污染監(jiān)測(cè)第一節(jié)放射性污染其次節(jié)放射性污染監(jiān)測(cè)

第一節(jié)放射性污染（一）自然放射性的來源（1）宇宙射線及其引生的放射性核素宇宙射線是一種從宇宙間射到地面來的射線，由初級(jí)宇宙射線和次級(jí)宇宙射線組成。由宇宙射線與大氣層、土壤、水中的核素發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生的放射性核素約有20余種。（2）自然系列放射性核素自然放射性核素系列有三個(gè)：鈾系，其母體是238U；錒系，其母體是235U；釷系，其母體是232Th。在每一系列中都含有放射性氣體Rn核素，且末端都是穩(wěn)定的Pb核素。（3）自然界中單獨(dú)存在的核素這類核素約有20種。它們的特點(diǎn)是其有極長(zhǎng)的半衰期，其中最長(zhǎng)者為209Bi，T1/2大于2X1018年。另一個(gè)特點(diǎn)是強(qiáng)度極弱。自然環(huán)境中自然存在的放射性稱為自然放射性本底，它是推斷環(huán)境是否受到放射性污染的基礎(chǔ)。自然放射性本底對(duì)人體的照射約80%是外照射。（二）人為放射性污染的來源（1）核試驗(yàn)及航天事故人為放射性污染來源于大氣層核試驗(yàn)、地下核爆炸及外層空間核動(dòng)力航具事故等。其核裂變產(chǎn)物包括200多種放射性核素，核爆炸過程中產(chǎn)生的中子與大氣、土壤、建筑材料中的核素發(fā)生反應(yīng)，形成的中子活化產(chǎn)物，以及剩余未反應(yīng)的核素235U、239PO等。(2)核工業(yè)包括原子能反應(yīng)堆、原子能電站、核動(dòng)力艦艇等。它們運(yùn)行過程中排放的含核裂變產(chǎn)物的三廢，特殊發(fā)生事故時(shí)，造成嚴(yán)峻的污染事故。如美國(guó)三哩島和前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站事故等。（3）工農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、科研等部門的排放廢物這些部門運(yùn)用放射性核素日益廣泛，其排放廢物也是人為污染源之一。（4）放射性礦的開采和利用在稀土金屬和其他共生金屬礦開采、提煉過程中，其“三廢”排放物中含有鈾、釷、氡等放射性核素（三）.放射性核素在環(huán)境中的分布（1）在土壤和巖石中的分布在巖石土壤中自然放射性核素的含量變動(dòng)較大，主要確定于巖石層的性質(zhì)及土壤的類型。（2）在水體中的分布海水中的自然放射性核素主要是40K、87Rb和鈾系元素。淡水中自然放射性核素的含量與所接觸的巖石、水文地質(zhì)等因素有關(guān)。一般地下水所含放射性核素高以地面水。（3）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。大氣中氡的濃度與氣象條件有關(guān)，日出前濃度最高，日中較低，二者間可相差十倍以上。（4）在室內(nèi)空氣中的分布室內(nèi)空氣中的放射性主要來自建筑材料、裝飾裝修材料等中的放射性元素，如鐳、釷、鉀在衰變中產(chǎn)生的放射性物質(zhì)——氡及其子體，各國(guó)已作為室內(nèi)空氣中的主要污染物列入室內(nèi)空氣衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。（5）在動(dòng)植物組織中的分布任何動(dòng)植物組織中都含有一些自然放射性核素。植物與土壤、水、肥料中的核素有關(guān)；動(dòng)物與飼料、飲水中的核素含量有關(guān)。（四）.放射性污染的危害（1）放射性物質(zhì)進(jìn)入人體的途徑放射性物質(zhì)可通過呼吸道、消化道、皮膚或黏膜等途徑為人體所攝取，并累積在體內(nèi)，其中最多的是40K。此外，還可能含有14C，226Ra、210P0等能累積在骨骼之中。人體受環(huán)境放射性輻射途徑示于圖8-1。圖7-3圖8-1（2）放射性的危害放射性物質(zhì)對(duì)人類的危害主要是輻射損傷。人體受放射性輻射，會(huì)引發(fā)人體組織發(fā)生有害化學(xué)反應(yīng)。輻射引起的電子激發(fā)作用和電離作用使肌體分子不穩(wěn)定和破壞，導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子鍵斷裂和畸變、破壞對(duì)人類新陳代謝有重要意義的酶。因此輻射對(duì)人體產(chǎn)生損傷效應(yīng)，如白血病、惡性腫瘤和遺傳損傷效應(yīng)等。人體吸取劑量達(dá)5戈瑞時(shí)，其次周會(huì)死亡，且死亡率100%，此為致死量。當(dāng)吸取4戈瑞時(shí)，四周后有50%死亡，此為半致死量。如吸取0.5戈瑞的劑量，人體血相發(fā)生輕度變更。其次節(jié)放射性監(jiān)測(cè)（一）放射性檢測(cè)器（1）放射性物質(zhì)的計(jì)量單位放射性強(qiáng)度、幅照量、吸取劑量和劑量當(dāng)量的專用單位有：居里（Ci）、貝可（Bq）、倫琴（R）、拉德（rad）、雷姆（rem）、戈瑞（Gy）、希沃特（Sv）等。（?。┓派湫詮?qiáng)度——放射性物質(zhì)在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生的核衰變的數(shù)目。常用單位為居里(Ci)和貝可(Bq)。1居里(1Ci)是指當(dāng)每秒鐘衰變數(shù)為3.7X1010時(shí)，該放射性物質(zhì)的強(qiáng)度。1Bq=2.7x10-11Ci（ⅱ）照射量——倫琴單位為1RY射線或X射線照射1cm3標(biāo)準(zhǔn)狀況下（00C和101.325KPa）的空氣，能引起空氣電離而產(chǎn)生1靜電單位的正電荷和1靜電單位的負(fù)電荷的帶電粒子。（ⅲ）吸取劑量吸取劑量單位有：戈瑞（Gy），簡(jiǎn)稱戈；拉德（rad）。1rad=10-2Gy（ⅳ）劑量當(dāng)量劑量當(dāng)量單位有：雷姆（rem）、希沃特（Sv）。1rem=10-2Sv（2）放射性檢測(cè)儀器

表8-1圖8-2圖8-3圖8-4圖8-5（二）放射性監(jiān)測(cè)（1）監(jiān)測(cè)對(duì)象及內(nèi)容1）放射性監(jiān)測(cè)對(duì)象按監(jiān)測(cè)對(duì)象可分為：現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)，環(huán)境監(jiān)測(cè)。按主要測(cè)定的放射性核素分為：a射線核素，如239Pu、226Ra、224Ra、222Rn等；?放射性核素，如3H、90Sr、60Co等。2)放射性監(jiān)測(cè)的內(nèi)容放射源強(qiáng)度、半衰期、射線種類及能量。環(huán)境和人體中放射線物質(zhì)含量、放射性強(qiáng)度、空間照射量或電離輻射劑量。（三）放射性監(jiān)測(cè)方法一.樣品采集（1）.放射性沉降物的采集沉降物包括干沉降和濕沉降，主要來源于大氣層核爆炸，小部分來源于人工放射性微粒。1)放射性干沉降物——可用水盤法、黏紙法、高罐法采集。水盤法——用不銹鋼或聚乙烯塑料制圓形水盤采集沉降物，盤內(nèi)裝有適量稀酸，沉降物過少的地區(qū)，需加數(shù)毫克硝酸鍶或氯化鍶載體。降水盤置于采樣點(diǎn)暴露24h，應(yīng)始終保持盤底有水。采集的樣品經(jīng)濃縮、灰化等處理后，作總?放射性測(cè)量。黏紙法——用涂一層黏性油（松香加蓖麻油等）的濾紙貼在圓形盤底部（涂油面對(duì)外），放在采樣點(diǎn)24h，然后，將黏紙灰化，進(jìn)行總?放射性測(cè)量。高罐法——用一不銹鋼或聚乙烯圓柱形罐暴露于空氣中采集沉降物。2)放射性濕沉降濕沉降物是指隨雨（雪）著陸的沉降物。其采集方法除上述方法外，常用一種能同時(shí)對(duì)雨水中核素進(jìn)行濃集的采樣器，如圖8-6所示。這種采樣器由一個(gè)漏斗和一根離子交換柱組成。收集核素被離子交換樹脂吸附濃縮后，再進(jìn)行冼脫，收集冼脫液進(jìn)一步作放射性核素分別。也可以將樹脂從柱中取出，烘干、灰化后制成干樣品作總?放射性測(cè)量。圖8-6（3）.放射性氣溶膠的采集樣品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。對(duì)于被3H污染的空氣中主要存在形態(tài)是HTO（氚化水蒸氣），除用吸附法外，還常用冷阱法收集空氣中的水蒸氣作為試樣。

（4）.其他類型樣品的采集對(duì)于水體、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方法基本相同。二.樣品予處理（1）衰變法采樣后，將樣品放置一段時(shí)間，讓樣品中一些短壽命的非欲測(cè)核素除去，然后再進(jìn)行放射性測(cè)量。例如，用抽氣過濾法采集大氣樣品后，放置4—5h，使短壽命的氡、釷子體衰變除去，測(cè)定大氣氣溶膠中的總a和?總放射性。（2）共沉淀法在環(huán)境樣品中放射性核素的含量很低，達(dá)不到溶度積，需加入毫克數(shù)量級(jí)與欲分別放射性核素性質(zhì)相近的非放射性元素載體，則由于兩者之間發(fā)生同晶共沉淀或吸附共沉淀，載體將放射性核素載帶下來，達(dá)到分別和富集的目的。例如，用59Co作載體共沉淀60Co，則發(fā)生同晶共沉淀；用新沉淀出來的二氧化錳作載體沉淀水樣中的钚，則二者間發(fā)生吸附共沉淀。（3）灰化法對(duì)蒸干的水樣或固體樣品，可在瓷坩鍋內(nèi)于5000C馬弗爐中灰化，冷卻后稱重，再轉(zhuǎn)入測(cè)量盤中鋪成薄層檢測(cè)其放射性。（4）電化學(xué)法通過電解將放射性核素沉積在陰極上，或以氧化物形式沉積在陽極上。例如，Ag+、Bi2+、Pb2+等可以金屬形式沉積在陰極上；Pb2+、Co2+可以氧化物的形式沉積在陽極上。如使放射性核素沉積在惰性金屬片上，可干脆進(jìn)行放射性測(cè)量。（5）離子交換法這種分別方法是目前最重要和應(yīng)用最廣泛的放射化學(xué)分別法之一，可用于分別幾乎全部的無機(jī)離子和很多結(jié)構(gòu)困難的有機(jī)化合物。（6）溶劑萃取溶劑萃取法是分別微量放射性核素的最常用方法之一。如用三辛胺—硝酸鹽體系溶劑萃取239Pu的測(cè)定。（7）其他予處理方法環(huán)境樣品中放射性核素的分別、濃集、純化等予處理方法中，還有其他方法，如有機(jī)溶劑溶解法、吸附法、蒸餾法、蒸發(fā)法、過濾法等。三.環(huán)境中放射性監(jiān)測(cè)（1）水樣的總a放射性活度的測(cè)定水體中常見的a輻射粒子的核素有：226Ra、222Rn及其衰變產(chǎn)物等。目前公認(rèn)的水樣總放射性平安濃度是0.1貝可/升（Bq/L），當(dāng)大于此值時(shí)，應(yīng)對(duì)放射粒子的核素進(jìn)行鑒定和測(cè)量，確定主要的放射性核素，推斷水質(zhì)污染狀況。（2）水樣的總?放射性活度測(cè)量水樣中的?射線常來自40K、90Sr、129I等核素的衰變，目前公認(rèn)的平安水平為1Bq/L。?。?）空氣中氡的測(cè)定空氣中的氡（222Rn）是226Ra的衰變產(chǎn)物，為一種惰性氣體。它與空氣作用時(shí)，能使之電離，因而可用電離型探測(cè)器測(cè)定其濃度；也可用閃爍探測(cè)器測(cè)定。（4）空氣中氚（3H）的放射性測(cè)定測(cè)定空氣中的氚，常用硅膠吸附或冷凝的方法，使HTO從空氣中以氚水形態(tài)分出，再用液體閃爍技術(shù)測(cè)定；或?qū)怏w經(jīng)過濾除去氣溶膠粒子后，用充氣式或正比計(jì)數(shù)管測(cè)定。（5）各種形態(tài)131I的測(cè)定大氣中的131I呈元素、化合物等各種化學(xué)形態(tài)和蒸氣、氣溶膠等不同狀態(tài)，因此采樣方法各不相同，采樣器見圖8-7。采樣器由粒子過濾器、元素碘吸附器、次碘酸吸附器、甲基碘吸附器和碳吸附床組成。圖7-9圖7-9圖8–7各種形態(tài)碘的取樣器圖8－8

對(duì)大氣中各種形態(tài)放射性碘做連續(xù)監(jiān)測(cè)時(shí)，可將取樣器和檢測(cè)元件裝配成一體，如圖8-8所示。（6）土壤中總a、?放射性活度的測(cè)定在采樣點(diǎn)選定的范圍內(nèi)，沿直線每隔確定距離采集一份樣品，共采集4—5份。取10X10cm2、深1cm的表土。用四分法縮分至剩余200—300g土樣，5000C灼燒，冷卻、研磨、過篩，用相應(yīng)的探測(cè)器分別測(cè)量a、?放射性活度。（7）個(gè)人外照射劑量個(gè)人劑量計(jì)是佩帶在身體適當(dāng)部位，用來測(cè)量個(gè)人外照射劑量的儀器。常用的這類劑量計(jì)有膠片劑量計(jì)、袖珍電離室、熱釋光體和熒光玻璃。表8–2個(gè)人劑量計(jì)性能/量程項(xiàng)目a射線/rem?射線/rem膠片劑量計(jì)0.01—10000.01—1000袖珍電離室0.005—0.2—熱釋元件