放射性物質(zhì)在JIANG

放射性物質(zhì)在JIANG第1頁(yè)/共58頁(yè)第2頁(yè)/共58頁(yè)1.一般化學(xué)性水質(zhì)指標(biāo)，如pH、堿度、硬度、陰陽(yáng)離子、總含鹽量等；2.有毒化學(xué)性水質(zhì)指標(biāo)，如重金屬、氰化物、PAHs、農(nóng)藥等；3.有關(guān)氧平衡水質(zhì)指標(biāo)，如溶解氧(DO)、化學(xué)需氧量(COD)、生物需氧量(BOD)、總有機(jī)碳(TOC)等。水質(zhì)與水質(zhì)指標(biāo)

(waterqualityandindex)水質(zhì)指標(biāo)分三類(lèi)：

物理指標(biāo)化學(xué)指標(biāo)生物指標(biāo)1.感官物理性狀指標(biāo)，如溫度、色度、氣味、渾濁度、透明度等；2.其他物理性狀指標(biāo)，如總固體、懸浮固體、溶解固體、可沉固體等。包括細(xì)菌總數(shù)、總大腸菌群數(shù)、各類(lèi)病原細(xì)菌、病毒等。水質(zhì)，即水的品質(zhì)，是指水與其所含雜質(zhì)共同表現(xiàn)出來(lái)的物理、化學(xué)和生物學(xué)的綜合特性。通常用水質(zhì)指標(biāo)來(lái)衡量水質(zhì)的好壞。第3頁(yè)/共58頁(yè)水污染的污染源第4頁(yè)/共58頁(yè)常見(jiàn)的四大水污染源第5頁(yè)/共58頁(yè)工業(yè)對(duì)水的污染源主要有：

1）

未經(jīng)處理的工業(yè)廢水；

2）

礦山污水；

3）把固體工業(yè)垃圾堆放在水邊。

工業(yè)廢水排放量大、污染面廣、含污染物多且成分復(fù)雜，不易凈化，處理困難。第6頁(yè)/共58頁(yè)未經(jīng)處理的工業(yè)污水第7頁(yè)/共58頁(yè)

農(nóng)業(yè)廢水的排放難控制，極易造成農(nóng)藥污染和水體富營(yíng)養(yǎng)化等。農(nóng)業(yè)對(duì)水的污染源主要有：1）過(guò)量使用化肥、農(nóng)藥、除草劑的農(nóng)田污水2）養(yǎng)殖場(chǎng)排放的畜禽污水3）

水土流失第8頁(yè)/共58頁(yè)

淮河淮南段境內(nèi)一養(yǎng)豬場(chǎng)將垃圾直排淮河第9頁(yè)/共58頁(yè)

生活對(duì)水的污染源主要有：

1）把生活垃圾倒在水邊；

2）未經(jīng)處理的生活污水；

3）

把餐飲泔水直接或間接排入水體中；

4）

車(chē)油泄漏和在河邊洗車(chē)第10頁(yè)/共58頁(yè)未經(jīng)處理的生活污水任意堆放垃圾，經(jīng)雨水帶入河水中第11頁(yè)/共58頁(yè)

城市生活污水的排污口第12頁(yè)/共58頁(yè)

把剩飯菜排向下水道第13頁(yè)/共58頁(yè)過(guò)量使用洗衣粉過(guò)量使用洗潔精第14頁(yè)/共58頁(yè)汽車(chē)漏油會(huì)污染地下水在河邊洗車(chē)會(huì)污染水源第15頁(yè)/共58頁(yè)水污染特點(diǎn)

1、各類(lèi)工業(yè)與大型企業(yè)密集在城市，排入城區(qū)河段的污染物數(shù)量極大，故一般流經(jīng)城市的河流污染都很?chē)?yán)重；

2、海洋污染，其中以石油污染最為突出；

3、污染物種類(lèi)越來(lái)越多，其中毒物、劇毒物、長(zhǎng)期殘留物特別令人關(guān)注；

4、陸地水體中，河流流速大．稀釋與自?xún)裟芰?qiáng)，污染較輕，較易恢復(fù)；湖泊交換能力弱，污染物能長(zhǎng)期停留，易使水質(zhì)惡化和引起富營(yíng)養(yǎng)化；

5、地下水遭受工業(yè)廢水和城市污水日益嚴(yán)重，而且一旦污染，不易恢復(fù)，甚至不能恢復(fù)；

第16頁(yè)/共58頁(yè)水體中放射性物質(zhì)的來(lái)源1、放射性廢水的排放是地面水體放射性污染的主要來(lái)源；2、大氣中氣載放射性物質(zhì)的沉積、污染地面上的徑流也是一個(gè)來(lái)源之一。5.1放射性物質(zhì)在地面水體中的行為第17頁(yè)/共58頁(yè)

放射性物質(zhì)進(jìn)入水體后將伴隨著各種物理、化學(xué)及生物過(guò)程。

物理過(guò)程：水的流動(dòng)導(dǎo)致污染物質(zhì)在水中的彌散及固體顆粒狀污染物在水中的沉積與再懸浮?；瘜W(xué)過(guò)程：放射性物質(zhì)在水中的水解、絡(luò)合、氧化還原、沉淀、溶解等過(guò)程。

生物過(guò)程：水生物對(duì)放射性物質(zhì)的吸收、吸附、代謝及轉(zhuǎn)化等作用。

水體的放射性污染對(duì)人可能造成內(nèi)照射及外照射兩種輻射。第18頁(yè)/共58頁(yè)放射性物質(zhì)的遷移轉(zhuǎn)化

通過(guò)沉淀-溶解、氧化-還原、配合作用、膠體形成、吸附-解吸等一系列物理化學(xué)作用進(jìn)行遷移轉(zhuǎn)化，參與和干擾各種環(huán)境化學(xué)過(guò)程和物質(zhì)循環(huán)過(guò)程，最終以一種或多種形態(tài)長(zhǎng)期存留于環(huán)境，形成永久性的潛在危害。第19頁(yè)/共58頁(yè)5.1.1地面水體的分類(lèi)和組成

a水的分布

b環(huán)境水：自身的循環(huán)與外界的作用

c環(huán)境水的組成：

水、懸浮物、膠體物質(zhì)、溶解物質(zhì)。第20頁(yè)/共58頁(yè)地面水體海洋、江河、湖泊、沼澤等水域；地下水環(huán)境水環(huán)境水降水第21頁(yè)/共58頁(yè)第22頁(yè)/共58頁(yè)海洋：97.3%（咸水）冰川：2.1%（固體淡水）地下水：0.6%地表水：0.01%大氣水和生物水：0.001%能夠被人類(lèi)直接利用的水不足1%第23頁(yè)/共58頁(yè)a水體本身的循環(huán)

-----蒸發(fā)、輸送、凝結(jié)、降水、徑流、入滲

b水體與其周?chē)镔|(zhì)廣泛接觸并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)天然水中夾有環(huán)境物質(zhì)

第24頁(yè)/共58頁(yè)第25頁(yè)/共58頁(yè)

水中所含的雜質(zhì)，按其在水中的存在狀態(tài)可分為三類(lèi)：懸浮物質(zhì)、溶解物質(zhì)和膠體物質(zhì)。

懸浮物質(zhì)是由大于分子尺寸的顆粒組成的，它們借浮力和粘滯力懸浮于水中；

溶解物質(zhì)則由分子或離子組成，它們被水的分子結(jié)構(gòu)所支承；

膠體物質(zhì)則介于懸浮物質(zhì)與溶解物質(zhì)之間(見(jiàn)圖)。

第26頁(yè)/共58頁(yè)5.1.2放射性物質(zhì)在地面水體中的化學(xué)形態(tài)

放射性物質(zhì)在水體中的存在狀態(tài)因其來(lái)源不同而異，進(jìn)入水體后發(fā)生物理化學(xué)變化使?fàn)顟B(tài)發(fā)生變化。存在狀態(tài)形式有：溶存狀態(tài)、膠體狀態(tài)、微粒狀態(tài)三種。第27頁(yè)/共58頁(yè)放射性物質(zhì)在水體的存在狀態(tài)影響因素:

放射性物質(zhì)來(lái)源放射性物質(zhì)存在的水體

海洋面積大且水量多，人們對(duì)海洋中放射性物質(zhì)研究得比較多。在海洋中，89Sr、90Sr、137Cs、226Ra等以離子狀態(tài)存在；

55Fe、59Fe、232Th以膠體存在；

51Cr、

54Mn、60Co、64Cu

、

95Zr、106Ru、144Ce

以溶存、膠體和微粒狀態(tài)存在。它們存在的狀態(tài)與水體的pH值、水體的組成及放射性物質(zhì)在水體的深度等因素有關(guān)。第28頁(yè)/共58頁(yè)第29頁(yè)/共58頁(yè)5.1.3放射性物質(zhì)在地面水體中的化學(xué)反應(yīng)

1、氧化還原反應(yīng)

環(huán)境水中含有許多無(wú)機(jī)及有機(jī)氧化劑和還原劑。水中主要的氧化劑有溶解氧、Fe3+、Mn4+和S6+，其作用后本身依次轉(zhuǎn)變?yōu)镠2O、Fe2+、Mn2+和S2-。水中主要還原劑有種類(lèi)繁多的有機(jī)化合物、Fe2+、Mn2+和S2-，在還原物質(zhì)的過(guò)程中，有機(jī)物本身的氧化產(chǎn)物是非常復(fù)雜的。水體中的氧化還原反應(yīng)主要取決于水中的氧化還原電勢(shì)E和pH值。

第30頁(yè)/共58頁(yè)天然水中的氧化-還原平衡第31頁(yè)/共58頁(yè)第32頁(yè)/共58頁(yè)２、絡(luò)合反應(yīng)

環(huán)境水中含有多種無(wú)機(jī)和有機(jī)配位體：無(wú)機(jī)配位體：

OHˉ、Clˉ、CO32-、Fˉ、S2-

有機(jī)配位體：土壤中的腐殖質(zhì)，動(dòng)植物組織的天然降解產(chǎn)物，如氨基酸，以及洗滌劑、清潔劑、EDTA、農(nóng)藥和大分子環(huán)狀化合物。不同水體所含配位體的種類(lèi)和含量也不同。淡水中的主要配位體為；海水中的主要配位體為Cl-

第33頁(yè)/共58頁(yè)第34頁(yè)/共58頁(yè)水環(huán)境中的配位作用-腐殖質(zhì)配合作用

腐殖質(zhì)----有機(jī)高分子物質(zhì)（分子量在300到30000以上）環(huán)境中最主要的天然螯合劑（根據(jù)腐殖質(zhì)在堿和酸溶液中的溶解度）（1）腐殖酸

溶于稀堿液不溶于酸部分，分子量由數(shù)千到數(shù)萬(wàn)。（2）富里酸

溶于酸又可溶于堿的部分，分子量由數(shù)百到數(shù)千。（3）腐黑物

不能被酸和堿提取的部分。

第35頁(yè)/共58頁(yè)腐殖酸和腐黑物：碳：50%~60%，氧：30%~35%，氫：4%~6%，氮：2%~4%富里酸：碳和氮：44%~50%和1%~3%。氧：44%~50%

（不同地區(qū)和不同來(lái)源的腐殖質(zhì)其分子量組成和元素組成都有區(qū)別）腐殖質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

苯環(huán)、羧基、醇基和酚基第36頁(yè)/共58頁(yè)

富里酸結(jié)構(gòu)式

第37頁(yè)/共58頁(yè)

腐殖質(zhì)對(duì)重金屬的配合作用第38頁(yè)/共58頁(yè)天然水pH≥4時(shí)，腐殖質(zhì)中-COOH的H解離，發(fā)生（B）、（C）、（E）；天然水pH≥7時(shí)，腐殖質(zhì)中-OH的H解離，發(fā)生（A）、（D）；腐殖質(zhì)中分子量小的與重金屬配合作用強(qiáng)，配合物溶解度高，富里酸>腐殖酸>胡敏素第39頁(yè)/共58頁(yè)第40頁(yè)/共58頁(yè)3、吸附

水體中存在一定量的懸浮物微粒及膠體，它們具有發(fā)達(dá)的表面，且常常還含有離子交換基團(tuán)或帶有電荷，可吸附水體中的放射性物質(zhì)。這種吸附作用與微粒的粒度、組分、表面電荷狀況以及水體的性質(zhì)有關(guān)。環(huán)境水中的大部分膠體帶有負(fù)電荷，只有少數(shù)膠體帶正電荷。第41頁(yè)/共58頁(yè)第42頁(yè)/共58頁(yè)水環(huán)境中顆粒物的吸附作用

表面吸附、離子交換吸附和專(zhuān)屬吸附由于膠體具有巨大的比表面和表面能，因此固液界面存在表面吸附作用，膠體表面積愈大，所產(chǎn)生的表面吸附能也愈大，膠體的吸附作用也就愈強(qiáng)，屬于一種物理吸附。由于環(huán)境中大部分膠體帶負(fù)電荷，容易吸附各種陽(yáng)離子，在吸附過(guò)程中，膠體每吸附一部分陽(yáng)離子，同時(shí)也放出等量的其他陽(yáng)離子，因此把這種吸附稱(chēng)為離子交換吸附，屬于物理化學(xué)吸附。第43頁(yè)/共58頁(yè)

專(zhuān)屬吸附是指吸附過(guò)程中，除了化學(xué)鍵的作用外，尚有加強(qiáng)的憎水鍵和范德華力或氫鍵在起作用。專(zhuān)屬吸附作用不但可使表面電荷改變符號(hào)，而且可使離子化合物吸附在同號(hào)電荷的表面上。

第44頁(yè)/共58頁(yè)吸附等溫線：

Henry等溫線

直線型，等溫式：G=kc

Freundlich等溫式：G=kc

1/nLangmuir等溫式：G=G0c/（A+c）

第45頁(yè)/共58頁(yè)第三、四章習(xí)題1、對(duì)大型核設(shè)施的環(huán)境輻射監(jiān)測(cè)通常包括運(yùn)行前本底調(diào)查、運(yùn)行中常規(guī)監(jiān)測(cè)和事故應(yīng)急監(jiān)測(cè)，分別簡(jiǎn)述這三個(gè)階段的基本監(jiān)測(cè)內(nèi)容？2、測(cè)定某一受210Po放射性污染的試樣，由蓋革計(jì)數(shù)管測(cè)得的計(jì)數(shù)率為256次/秒，經(jīng)過(guò)276天后再測(cè)，其計(jì)數(shù)率為64次/秒，求210Po的半衰期；問(wèn)再過(guò)270天后的計(jì)數(shù)率應(yīng)為多少？3、污染源的東側(cè)為峭壁，其高度比污染源高得多，設(shè)有效源高為H，污染源到峭壁的距離為L(zhǎng)，峭壁對(duì)煙流擴(kuò)散起全反射作用。試推導(dǎo)吹南風(fēng)時(shí)高架連續(xù)點(diǎn)源的擴(kuò)散模式？當(dāng)吹北方時(shí)，擴(kuò)散模式又將如何變化？4、什么是煙囪的有效高度？煙羽抬升受哪些因素影響？5、推出高斯擴(kuò)散模式中高架點(diǎn)源擴(kuò)散的地面濃度濃度分布C（x,y,0，H）表達(dá)式。第46頁(yè)/共58頁(yè)5.2放射性物質(zhì)在地面水體中的輸運(yùn)、彌散和遷移5.2.1放射性物質(zhì)在河流中的輸運(yùn)和彌散1、輸運(yùn)彌散的機(jī)制

輸運(yùn)彌散過(guò)程中與下列因素有關(guān)：

分子擴(kuò)散，物質(zhì)分子在水體中不規(guī)則的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)即布朗運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致物質(zhì)遷移；

湍流擴(kuò)散，污染物質(zhì)在水中呈湍流狀態(tài)，由此導(dǎo)致污染；

剪切流彌散，當(dāng)河寬方向橫斷面上水流速度分布不均勻時(shí)，水的流動(dòng)狀態(tài)；

對(duì)流擴(kuò)散，水體不同深度處水溫與密度往往呈層分布，不同深度水層之間溫度與密度的差異形成鉛直方向上的對(duì)流運(yùn)動(dòng)，由此導(dǎo)致的污染物擴(kuò)散遷移。第47頁(yè)/共58頁(yè)2、輸運(yùn)彌散的基本方程

污染物質(zhì)在河流中的彌散混合過(guò)程包括隨水流運(yùn)動(dòng)的平流輸運(yùn)及在水流、河寬及水深三個(gè)方向上的擴(kuò)散，根據(jù)濃度梯度擴(kuò)散理論及質(zhì)量平衡原理，污染物在流動(dòng)水體中的濃度分布同樣可采可描述為：第48頁(yè)/共58頁(yè)

在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)地面水體的具體條件對(duì)該方程作出合理和必要的簡(jiǎn)化，如不考慮傳輸過(guò)程中新的污染物源匯項(xiàng)、核素向水底的沉積及其他因素造成的污染物濃度的增加或耗減，則增減項(xiàng)S=0;若在均勻平穩(wěn)的水流場(chǎng)中不存在y、z方向上的二次流組分，則v=w=0,則方程式可簡(jiǎn)化為：第49頁(yè)/共58頁(yè)3污染物在河流中的輸運(yùn)與彌散過(guò)程a水深方向彌散混合b河寬方向彌散混合河流混合稀釋示意圖第50頁(yè)/共58頁(yè)4連續(xù)點(diǎn)源的彌散模式污染物若以恒定的排放速率排入均勻平穩(wěn)流場(chǎng)的河流中，排放開(kāi)始后不久，水中個(gè)點(diǎn)污染物濃度分布將保持恒定，即，河水的流速及擴(kuò)散系數(shù)亦為恒定值，可得第51頁(yè)/共58頁(yè)(1)橫向混合均勻前在橫向混合均勻前的混合過(guò)程河段中，由于垂向混合距離很短，計(jì)算中一般假設(shè)污染物在水深方向已與河水混合均勻。污染物只是在河寬與水流方向上彌