第八章 環(huán)境中放射性污染檢測(cè)--環(huán)境監(jiān)測(cè)知識(shí).ppt

1、第八章 環(huán)境中放射性污染監(jiān)測(cè),第一節(jié) 基礎(chǔ)知識(shí) 第二節(jié) 環(huán)境中的放射性 第三節(jié) 放射性輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn) 第四節(jié) 放射性測(cè)量實(shí)驗(yàn)室和檢測(cè)儀器 第五節(jié) 放射性監(jiān)測(cè),第一節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識(shí),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(jié)構(gòu)，從 原子核內(nèi)部放出電磁波（）或帶有一定能量的粒子 （、），降低其能級(jí)水平，轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)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、 、射線，使本身物理和化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化的現(xiàn)象， 稱為“放射性”。,圖8.1 226Ra和60Co的核衰變,1.衰變 衰變是不穩(wěn)定重核（一般原子序數(shù)

2、大于82） 自發(fā)放出4He核（粒子）的過程。 2.衰變 衰變是放射性核素放射粒子（即快速電 子）的過程，它是原子核內(nèi)質(zhì)子和中子發(fā)生互變的 結(jié)果。 衰變可分為負(fù)衰變、正衰變和電子俘獲 三種類型。 3.衰變 射線是原子核從較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)或 者基態(tài)時(shí)所放射的電磁輻射。,（二）放射性衰變的類型,1.放射性活度（強(qiáng)度） 放射性活度系指單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生核衰變的數(shù) 目。 2.半衰期 當(dāng)放射性的核素因衰變而減少到原來的一半時(shí)所 需的時(shí)間稱為半衰期（T1/2）。,（三）放射性活度和半衰期,（四）核反應(yīng) 核反應(yīng)：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。,二、照射量和劑量 （一）照射量,式

3、中：dQ或X射線在空氣中完全被阻止時(shí)，引起質(zhì)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(fù)的）的總電量值，C； X照射量，它的SI單位為C/kg，與它暫時(shí)并用的專用單位是倫琴（R），簡(jiǎn)稱倫。,（二）吸收劑量 它是表示在電離輻射與物質(zhì)發(fā)生相互作用時(shí) 單位質(zhì)量的物質(zhì)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(jiǎn)稱戈，用符號(hào)Gy表示； 電離輻射給予質(zhì)量為dm的物質(zhì)的平均能量。,（三）劑量當(dāng)量 劑量當(dāng)量（H）定義為：在生物機(jī)體組織內(nèi) 所考慮的一個(gè)體積單元上吸收劑量、品質(zhì)因數(shù)和 所有修正因素的乘積，即 H=DQN 式中：D吸收

4、劑量，Gy； Q品質(zhì)因素，其值決定于導(dǎo)致電離粒 子的初始動(dòng)能、種類及照射類型等（見表8.1）； N所有其他修正因素的乘積。,表8.1 品質(zhì)因數(shù)與照射類型、射線種類的關(guān)系,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,（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(dú)存在的核素,（二）人為放射性核素 1. 核試驗(yàn)及航天事故 2. 核工業(yè) 3. 工農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、科研等部門的排放廢物 4. 放射性礦的開采和利用,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

5、核素的含量 單位：Bq/g,（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,（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(dòng)植物組織中的分布 任何動(dòng)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(zhì)交 換過程有關(guān)，如植物與土壤、水、肥料中的核素含 量有關(guān)；動(dòng)物與飼料、飲水中的核素含

6、量有關(guān)。,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(duì)人體的輻射傷害特征見表8.4所示。,表8.4 天然放射性核素的主要輻射特征,圖8.2 放射性物質(zhì)輻射人體的途徑,第三節(jié) 放射性輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn),一、我國輻射防護(hù)規(guī)定(GB870388 )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(dāng)量（二）露天水源中限制濃度和放射性工作場(chǎng)所 空氣中最大容許濃度,表8.5 工作

7、人員、居民年最大容許劑量當(dāng)量,注：表內(nèi)所列數(shù)值均指內(nèi)、外照射的總劑量當(dāng)量，不包括天然本底照射和醫(yī)療照射。 16歲以下人員甲狀腺的限制劑量當(dāng)量為1.510-2Sv/a。,表8.6 放射性同位素在露天水源中的限制濃度 和放射性工作場(chǎng)所空氣中的最大容許濃度,注：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(biāo)準(zhǔn)；放射性工作場(chǎng)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(shí)間每周按40h計(jì)算；礦井下222Rn的最大容許濃度為3.7Bq/L。但222Rn子體或220Rn子體的潛能值不得大于4104MeV/L。,放射性同位素在放射性工作場(chǎng)所以外地區(qū)空氣中的限制濃度，按表8.6放射性工作

8、場(chǎng)所空氣中的最大容許濃度乘以表8.7所列比值控制計(jì)算。,表8.7 比值控制,二、其他國家和機(jī)構(gòu)發(fā)布的有關(guān)環(huán)境放射性標(biāo)準(zhǔn),表8.8 國際放射委員會(huì)建議的個(gè)人劑量限值,第四節(jié) 放射性測(cè)量實(shí)驗(yàn)室和檢測(cè)儀器,一、放射性測(cè)量實(shí)驗(yàn)室 （一）放射化學(xué)實(shí)驗(yàn)室 （二）放射性計(jì)測(cè)實(shí)驗(yàn)室 二、放射性檢測(cè)儀器 （一）電離型檢測(cè)器 （二）閃爍檢測(cè)器 （三）半導(dǎo)體檢測(cè)器,表8.9 各種常用放射性檢測(cè)器,閃爍檢測(cè)器,蓋革計(jì)數(shù)器,1.電流電離室,圖8.3 電離室示意圖,（一）電離型檢測(cè)器,2.正比計(jì)數(shù)管,圖8.4 、粒子的電離作用與外加電壓的關(guān)系曲線,圖8.5 蓋革計(jì)數(shù)管示意圖,圖8.6 射線強(qiáng)度測(cè)量裝置示意圖,3. 蓋革（

9、GM）計(jì)數(shù)管,（二）閃爍檢測(cè)器,圖8.7 閃爍檢測(cè)器測(cè)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(biāo)器；7.高壓電源；8.光導(dǎo)材料；9.暗盒；10.反光材料,閃爍檢測(cè)器是利用射線與物質(zhì)作用發(fā)生閃光的儀器。圖8.7是這種檢測(cè)器測(cè)量裝置的工作原理。,閃爍體的材料可用ZnS，NaI，蒽、芪等無機(jī)和 有機(jī)物質(zhì)，其性能列于表8.10中。,表8.10 主要閃爍材料性能,注：Ag、Tl是激活劑。,（三）半導(dǎo)體檢測(cè)器 半導(dǎo)體檢測(cè)器的工作原理與電離型檢測(cè)器相 似，但其檢測(cè)元件是固態(tài)半導(dǎo)體。其工作原理如 圖8.8所示。,圖8.8 半導(dǎo)體檢測(cè)器工作原理示意圖 n, p半導(dǎo)體

10、的n極和p極； RH電阻。,第五節(jié) 放射性監(jiān)測(cè),一、監(jiān)測(cè)對(duì)象及內(nèi)容 （一）按照監(jiān)測(cè)對(duì)象分,1.現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè) 對(duì)放射性物質(zhì)生產(chǎn)或應(yīng)用單位內(nèi)部工作區(qū)域 的監(jiān)測(cè)。 2.個(gè)人劑量監(jiān)測(cè) 對(duì)放射性專業(yè)工作人員或公眾進(jìn)行的內(nèi)照射 和外照射的劑量監(jiān)測(cè)。 3.環(huán)境監(jiān)測(cè) 對(duì)放射性生產(chǎn)和應(yīng)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(cè)。,1.放射性核素 即239Pu、226Ra、224Ra、222Rn、210Po、222Th、234U 和235U。 2.放射性核素 即3H、90Sr、89Sr、134Cs、137Cs、131I和60Co。,（二）按主要測(cè)定的放射性核素分,（三）對(duì)放射性核素具體測(cè)量的內(nèi)容

11、分,放射源強(qiáng)度，半衰期，射線種類及能量；環(huán)境 和人體中放射性物質(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 定期監(jiān)測(cè)：采樣、樣品預(yù)處理、樣品總放射性 或放射性核素測(cè)定。 連續(xù)監(jiān)測(cè)：在現(xiàn)場(chǎng)安裝放射性自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器， 實(shí)現(xiàn)采樣、預(yù)處理和測(cè)定自動(dòng)化。 基本步驟 ：樣品采集，樣品前處理，選擇適宜 方法、儀器測(cè)定。,（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(shí)對(duì)雨 水中核素進(jìn)行濃集的采樣器，如圖 8.9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；

12、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,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(zhì)以及氡、釷射氣的衰變子體等天然放射性物質(zhì)。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。,（二）樣品預(yù)處理 預(yù)處理目的：將樣品處理成適于測(cè)量的狀態(tài)，將樣品的欲測(cè)核素轉(zhuǎn)變成適于測(cè)量的形態(tài)并進(jìn)行濃集，以及去除干擾核素。 常用的樣品預(yù)處理方法： 衰變法 有機(jī)溶劑溶解法 蒸餾法 灰化法 溶劑萃取法 離子交換法 共沉淀法 電

13、化學(xué)法,（三）環(huán)境中放射性監(jiān)測(cè) 1. 水樣的總放射性活度的測(cè)定 水體中常見的輻射粒子的核素有226Ra、222Rn 及其衰變產(chǎn)物。目前公認(rèn)的水樣總放射性濃度是 0.1Bq/L，當(dāng)大于此值時(shí)，就應(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，判斷水 質(zhì)污染情況。 2. 水樣的總放射性活度測(cè)定 水樣總放射性活度測(cè)量步驟基本上與總放 射性活度測(cè)定相同，但檢測(cè)器用低本底的蓋革計(jì)數(shù) 管，且以含40K的化合物作標(biāo)準(zhǔn)源。,3. 土壤中總、放射性活度的測(cè)定 4. 大氣中氡的測(cè)定 222Rn是226Ra的衰變產(chǎn)物，為一種放射性惰 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)器通過測(cè)量電離電