放射性核素铯在土壤中的迁移
放射性核素的运移和转化规律研究
放射性核素的运移和转化规律研究一、前言在生产和使用放射性物质的过程中，不可避免地会产生放射性核素。
这些放射性核素具有极强的放射性能，严重危害人体健康和环境安全。
由于放射性核素的特殊性质，其运移和转化规律的研究具有极高的学术价值和现实意义。
二、放射性核素的运移规律（一）地下水中的运移规律地下水是一种非常特殊的水体，同时也是放射性核素的主要运输媒介之一。
放射性核素的迁移受到多种因素的影响，如化学反应、物理效应、地下水流动和溶解度等。
在地下水中，放射性核素的迁移可以总结为以下几点：1. 钾-钙相互作用：当地下水中的钙和硫酸盐达到一定浓度时，会与放射性核素进行作用，形成沉淀，从而减缓或阻碍其迁移。
2. 附着：放射性核素和部分沉积物表面会发生反应，沉积物会对放射性核素有吸附作用，从而限制其迁移。
3. 氧化还原反应：地下水中多种元素和氧气或有机物质会反应产生氧化还原反应，影响放射性核素的运移规律。
（二）土壤中的运移规律土壤是放射性核素的主要贮存地之一。
放射性核素的运移规律受土壤种类、土壤性质、降水量等因素的影响。
在土壤中，放射性核素的影响因素可以总结为以下几点：1.土壤的亲和性：放射性核素的化学性质不同，对土壤的亲和性也不同；例如，在碳酸盐岩地区，镭容易与土壤粒子结合在一起，影响迁移。
2.水分：土壤中的水分是影响放射性核素迁移的重要因素，水分越多则放射性核素的迁移越快。
3.保护层：土壤中的保护层可以防止放射性核素向下运移，例如在岩石中的裂缝内，放射性核素是很难移动的。
三、放射性核素的转化规律放射性核素的转化变迁是指放射性核素经过自然衰变而发生变化的过程。
放射性核素有三种衰变类型：α衰变、β衰变和伽马衰变，不同类型的衰变会使放射性核素发生不同的转化变迁。
1.α衰变：其能量弱，速度慢，空气中的尘埃和水蒸气可阻拦。
α辐射通过衰变过程发射出α粒子，α粒子具有大量能量，他们的质量较大，但速度缓慢，只能穿过较薄的物体。
土壤中放射性核素的生物效应和生物修复 共23页
微生物修复
由于微生物个体小,有相对大的比表 面积,可以分解转化很多污染物,微生物对 放射性核素的吸收起着重要作用。开发 经济实用的微生物修复技术来治理土壤 放射性污染,愈来愈受到科学家的关注。
微生物修复机理
微生物
K+ 137Ｃs
1.微生物吸收作用
微生物生长除需Ｋ、Ｎa、Ｃa、Ｍg等 常规元素外,还需一些具特殊生理功能的 微量元素,如Ｃｏ参与维生素Ｂ12合成及植 物与微生物共生固氮作用。137Ｃｓ与Ｋ化 学性质相似,通过交换吸收将137Ｃｓ固定 在微生物体内。用放射自显影技术从137Ｃ
1 土壤放射性污染的来源
3.化肥中的放射性物质
化肥原料中携带放射性核素,化肥的施用将放射 性元素扩散到广大农田环境,自然界的磷矿石中常 伴生铀、钍、镭等天然放射性元素,磷肥生产过程 中,铀和磷一起进入磷肥。在美国一些州施用磷肥 80年的土壤中,238Ｕ的浓度提高了1倍。钾肥中含有 放射性核素40Ｋ,钾是动、植物必需的营养元素,很
土壤中放射性核素的生 物效应和生物修复
学校：东华理工大学 学院：水资源与环境工程 学号：20190111
土壤中放射性核素的生物效应
1 土壤放射性污染的来源 2 土壤放射性污染的环境生态效应 3 土壤放射性污染的生物修复 4 展望
1 土壤放射性污染的来源
1.大气层核试验 大气层核试验产生的放射性尘埃是迄今土壤 环境的主要放射性污染源。核试验爆炸和核泄漏 事故可大面积污染土壤,使具有长期残存的放射性 核素137Ｃs、90Ｓr在土壤中存在。1970年以前,全 世界大气层核试验进入大气平流层的90Sr达到 5.76×1017Ｇy,其中97%已沉降到地面,这相当于 核工业后处理厂排放90Ｓr的1万倍以上。核工业
放射性核素迁移路径模拟方法与环境影响评估
放射性核素迁移路径模拟方法与环境影响评估放射性核素迁移路径模拟方法与环境影响评估是一项重要的科学研究，它能够帮助我们了解放射性核素在环境中的行为和传播规律，从而更好地评估其对环境和人类健康的影响。
本文将介绍一些常用的放射性核素迁移路径模拟方法，并探讨环境影响评估的重要性和应用价值。
放射性核素指具有放射性活性的化学元素或其同位素。
在核事故、核能工业和医疗放射源等活动中，放射性核素可能会被释放到环境中，引起环境污染和辐射风险。
了解放射性核素的迁移路径对于预测核事故后果、评估环境风险以及制定应对措施具有重要意义。
放射性核素的迁移路径模拟方法主要分为两种：数值模拟和实证模拟。
数值模拟方法是基于物理和数学模型构建的，通过模拟核素在大气、水体和土壤等介质中的迁移和转化过程，预测其在不同环境介质中的浓度变化和迁移路径。
实证模拟方法则是通过实验室和野外监测，收集核素测量数据并分析其浓度空间分布和迁移趋势，从而揭示核素的迁移规律和环境影响。
数值模拟方法中，常用的模型包括物理运移模型、化学转化模型和生物富集模型。
物理运移模型主要研究核素在介质中的输运过程，如对流、扩散和沉积等。
化学转化模型则考虑核素在介质中的化学反应，如吸附、解吸、配位等。
生物富集模型研究核素在生物系统中的富集和转移规律，对生物体的辐射安全性评估至关重要。
实证模拟方法中，常见的技术包括地质剖面分析、土壤和水体样品采集以及氡寿命测量等。
地质剖面分析能够揭示地下水流动路径和地质构造特征，有助于推测核素迁移和地下水体的受影响程度。
土壤和水体样品采集和分析能够确定核素在环境介质中的浓度分布和时空变化，提供实证数据支持。
氡寿命测量是一种常用的方法，通过测量氡在土壤和水体中的寿命，以及与氡相关核素的比例，间接评估其他核素的迁移情况。
环境影响评估是对放射性核素迁移路径模拟结果的综合评估，旨在评估核素释放对环境和人类健康的可能影响。
通过环境影响评估，可以预测核素在环境介质中的浓度分布、迁移速率和迁移路径，进而评估其对环境生态系统和人体的辐射风险。
土壤污染 放射性核素
土壤污染放射性核素
放射性核素是自然界中的常见成分，但人类的活动可以对它进行大规模污染。
放射性核素污染的影响以各种方式涉及土壤、水和空气，特别是土壤。
当放射性核素进入土壤时，它会通过水和风流迁移至环境以外，严重影响任何生物群落，从而导致生态和社会问题。
放射性核素污染对土壤具有很大的危害。
首先，放射性核素会使土壤变质，减少土壤的有效水分，并影响土壤的物质质量和形态。
其次，放射性核素也会影响植物的生长，减少植物的吸收能力，从而导致植物生长不良甚至死亡，给植物和土壤健康造成严重影响。
此外，放射性核素还会与地膜和表层土壤产生化学反应，产生有毒物质，有害物质进入地下水，污染饮水和食物链。
在政府，科学家和其他人员的努力下，各种技术已用来减轻放射性核素污染的影响。
例如，通过土壤抽样和测试可以确定放射性物质的污染水平，并采取相应的措施来减轻污染的影响。
在可行的情况下，可以使用放射性污染物表面处理技术，固定污染物并减少其空气迁移。
此外，还可以考虑大规模土壤清理技术来减轻放射性污染物的影响，然后将污染土生物处理后返回土壤，以防止污染物进一步迁移。
总之，放射性核素污染对土壤造成严重危害，必须采取有效措施来确保土壤的安全有效利用。
解决放射性核素污染的问题需要管理部门，科学家和专家的共同努力，结合各种技术手段，共同努力，减轻放射性污染物对土壤的危害。
为了保护环境和保持土壤的健康，我们必须及时采取措施对抗放射性污染，并从根本上解决问题。
重金属和放射性污染土壤修复技术研究现状
以去除,只能以其固有的半衰期而进行衰变。 部分放
及有机物结合态的 污 染 物 从 土 壤 中 去 除 或 降 低 其 活
射性核素( 如 U - 238、Pu - 239) 对 土 壤 的 放 射 性 污 染
性和生物有效性,进而减少对环境和人体健康产生危
时间相当长,上万年都不会消失。
重金属和放射性核素进入土壤后,与土壤中其他
重金属和核素的形态分为可交换态、碳酸盐结合态、铁
20 世纪 60、70 年代国外土壤污染研究才步入正
轨,由于镉污 染 土 壤 造 成 的 “ 骨 痛 病 ” 问 题 受 到 极 大
锰( 铝) 氧化物结合态、有机物结合态和残渣态。
可交换态在土壤中的活性最强,对土壤环境变化
关注。 西方国家的土壤修复技术遥遥领先,并且修复
物质( 如矿物质、有机物及微生物等) 发生吸附 - 解吸、
溶解 - 沉淀、氧化 - 还原、络合、矿化等各种反应,伴随有
能风险。
4 修复技术
4. 1 物理修复技术
1) 自然衰变法。
自然衰变法只适用于放射性核素,是将被放射性
环 境 工 程
2020 年第 38 卷增刊
RADIONUCLIDES CONTAMINATED SOIL
Shi Zhanghong Huang Hexiang ∗ Zhang hao Su Wei Wang Dongwen Tian Qingqing
( China Academy of Engineering Physics, Institute of Materials, Jiangyou 621907, China)
第 3 阶段 20 世纪 90 年代
物理、化学、生物、动物、植物、微生 物
放射性核素 137Cs在土壤侵蚀研究中的应用
早在 １６ ９ ０年 ， ｎｅ在美 国乔治亚和威斯康 Ｍｅｚｌ 星洲就开始研究了沉降在径流小区内９ ｒ ｏ 的流失量 Ｓ 与土壤流失量的关 系 ， 利用核素分析建立 了侵蚀速 率， 侵蚀产物的输运速率和泥沙 淤积速率之间的关
变了原来的地貌， 使研究结果可靠性减弱。利用 自 然界某些核素的独特性质作 为示踪剂 ， 对土壤侵蚀
峻， 必然促使土壤侵蚀研究工作的发展 ， 以便于提供 完善的土壤流失速率信息和可靠的土壤侵蚀评价方
法。传统的土壤侵蚀研究方法如径流小 区、 土流 水
只是 由土壤侵蚀或沉积 、 土壤耕作等物理过程引起 ，
与其它因素基本无关 。
失监测点和实地高差测量法等需要投入大量的资金
和人力进行长期的监测 ， 同时径流小区的设 置也改
放射性核素 １ Ｃ 在 土壤侵蚀研 究 中的应 用 ３ ｓ ７
魏彦 昌， 阳志云 ， 欧 苗 鸿 ， 王效科 ， 高 军
（ 中国科学 院生态环境研究 中心 系统生态重点 实验室 。 北京 １ ０ ８ ） ０ ０ ５
摘
要 ： 用放射性核素铯 一１７ １ Ｃ ） 利 ３ （ ７ ｓ进行 土壤 侵蚀 研 究能够简便 、 ３ 快速 、 准确地 获取 土壤 流失 、 沉积和 空
土壤碳和微 生物 以及 其它关键词 ：铯 一１７ ｓ ； ３ （３Ｃ ） 背景值 ； 土壤侵蚀 中图分类号 ： １７ １ ￥ ５ ． 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：１０ —６ １２ ０ ）３０ ０ ．７ ０ ０７ ０ （０ ６ ０ —２ ００
侵蚀研究的一种新途径 。这其中叉 以” Ｃ 法应用 ｓ
最多 ， 研究理论最为成熟 。
¨Ｃ 法在 ２ 世纪 ９ 年代初期才引入我 国， ｓ ０ ０ 但 发展很迅速 ， 前 国内已有许多高校 、 目 研究所都在使 用这项技术研究土壤侵蚀［ 。本文综述 了
放射性核素在环境中的迁移与迁移规律
放射性核素在环境中的迁移与迁移规律放射性核素是指在自然界中具有放射性的核素，它们的存在会对生态环境和人类健康带来很大的影响。
放射性核素在环境中的迁移是指，它们从产生源地向周围环境扩散的过程。
放射性核素的迁移规律是指，在迁移过程中，它们的扩散和转移的规律。
1.放射性核素在土壤中的迁移规律放射性核素经由大气降落，往往会进入土壤中，所以它们在土壤中的行为非常重要。
土壤中，放射性核素的迁移规律通常可以分为以下几种：1.1 离子交换作用离子交换是指一种化学反应，它可以在离子之间传递原子。
放射性核素在土壤中的交换过程通常省略了放射性核素的化学反应，直接以可与非放射性同位素交换离子的方式实现。
1.2 扩散作用扩散是指溶质的高濃度向低濃度方向慢慢移动。
放射性核素在土壤中的扩散过程通常受限于土壤孔隙的大小和形状、水分和作物根的分布。
1.3 沉降作用沉降是指溶质在含有重物的溶液中向下沉降。
放射性同位素可以通过重力作用向土壤深层沉降，尤其是在土壤中的水分下沉时。
1.4 粘着作用粘着是指物质表面附着物质的作用。
放射性核素在土壤颗粒表面上的粘着作用通常是通过化学吸附和物理吸附来实现的。
2.放射性核素在水中的迁移规律放射性核素在地下或地表水中迁移和转移的方式与在土壤中有很大的不同。
在水中，放射性核素的迁移规律通常可以分为以下几种:2.1 分散作用分散是指微观的运动和混合过程。
放射性核素在流动的水中通过扩散、涟漪、湍流等分散方式扩散到远离源头的地方。
2.2 吸附作用吸附是指物质对所接触到的表面吸附。
放射性核素在水中通常会吸附在悬浮颗粒和沉积物上。
2.3 沉降作用沉降是指溶质在含有重物的溶液中向下沉降。
放射性核素在水中通常会沉降在水底沉积物上，并随着时间的推移向水下深层移动。
3.放射性核素在大气中的迁移规律放射性核素在大气中的迁移通常会受到气溶胶、尘埃、云、雨和风等气象因素的影响。
放射性核素在大气中的迁移规律通常可以分为以下几种：3.1 气溶胶作用气溶胶是指空气中存在的温度和湿度难以评估的沉淀物质。
核废水处理过程中的放射性核素的沉降与迁移
核废水处理过程中的放射性核素的沉降与迁移核废水是指在核能产生过程中产生的含有放射性物质的废水。
由于核废水的放射性物质对人类和环境具有潜在的危害，因此必须经过严格的处理和管理。
在核废水处理过程中，放射性核素的沉降与迁移是一个重要的问题，本文将对此进行探讨。
一、核废水处理过程概述核废水处理过程一般包括前处理、主处理和后处理三个阶段。
前处理主要是对废水进行初步处理，例如去除悬浮物、沉淀物和重金属等。
主处理是核废水处理的核心环节，其中包括放射性核素的去除。
后处理则是对处理后的废水进行最终的处理和安全排放。
二、放射性核素的沉降机制放射性核素的沉降是指在核废水处理过程中，放射性核素从废水中向固体沉淀物中转移的过程。
这一过程主要受到以下几个因素的影响。
1. 重力作用：重力是放射性核素沉降的主要驱动力。
较大的放射性核素颗粒由于其重量较大，会更容易受到重力作用而沉降到固体沉淀物中。
2. 载体物质：放射性核素在核废水中通常以离子的形式存在。
不同的离子具有不同的沉降特性。
一些离子可能会与悬浮物或沉淀物结合形成固体颗粒，从而促进其沉降。
3. 水质条件：水质条件包括溶液的酸碱度、温度、离子浓度等。
这些条件会影响放射性核素的溶解度和沉降速率。
一般来说，溶液的酸性和温度较低会有利于放射性核素的沉降。
三、放射性核素的迁移机制放射性核素的迁移是指在核废水处理过程中，放射性核素从废水中向环境介质（如土壤和地下水）中转移的过程。
放射性核素的迁移主要受到以下几个因素的影响。
1. 溶解度：放射性核素的溶解度是指其在水中的溶解程度。
溶解度高的放射性核素更容易迁移。
2. 土壤性质：土壤的孔隙度、颗粒大小、有机质含量等会影响放射性核素在土壤中的吸附和迁移。
孔隙度较大、颗粒较小的土壤会有利于放射性核素的迁移。
3. 水流条件：水流条件包括水流速度和水流方向等。
较大的水流速度会促进放射性核素的迁移，而水流方向则决定了放射性核素的迁移路径。
四、放射性核素的处理方法为了有效地去除核废水中的放射性核素，目前常用的处理方法包括化学沉淀、离子交换、吸附和膜分离等。
环境放射性核素迁移转化形态模拟预测
环境放射性核素迁移转化形态模拟预测环境放射性核素迁移转化形态模拟预测是一种重要的科学方法，用于研究放射性核素在环境介质中的迁移、转化与转运过程。
该方法可以帮助我们更好地了解放射性核素在环境中的传播规律，进而采取有效的措施来保护环境和人类健康。
放射性核素是指具有放射性衰变性质的同位素或同质异能素，其存在会对环境和生物体产生潜在的危害。
因此，了解放射性核素的迁移、转化和转运过程对于环境保护和核安全至关重要。
通过开展环境放射性核素迁移转化形态模拟预测研究，可以预测放射性核素在不同环境介质（如土壤、水体、大气等）中的迁移规律，以及其在不同形态下的转化过程。
环境放射性核素迁移转化形态模拟预测的基础是建立一个合理的模型。
模型的建立包括对放射性核素迁移转化规律的理论研究和实验数据的分析。
其中，放射性核素迁移转化规律的理论研究主要涉及核素与环境介质之间的相互作用机制研究，例如核素的吸附、解吸、迁移和沉积等过程；实验数据的分析则是通过对实验室或野外实测获得的数据进行整理、分析和统计，以验证模型的准确性。
在环境放射性核素迁移转化形态模拟预测中，需要考虑到多种因素的影响。
首先，放射性核素的物理性质如衰变常数、放射能量和辐射类型等对其迁移转化过程产生影响。
其次，环境介质的特性如pH值、纹理结构和化学组成等也会对放射性核素的迁移、转化和转运过程产生重要影响。
此外，特定环境条件下的微生物活动、氧化还原状态以及阳离子与阴离子的配位反应也会对放射性核素的行为产生影响。
环境放射性核素迁移转化形态模拟预测的结果可以用于评估核事故后的环境影响或放射性核废物的处理与处置。
例如，在核能发电厂事故中，通过模拟预测可以评估核素释放后在环境中的传播和积累情况，以便采取合适的紧急措施和应对策略。
此外，该方法还可以应用于核废物的处理过程中，为选择合适的处理方法和安全处置方案提供科学依据。
随着技术的进步和数据的积累，环境放射性核素迁移转化形态模拟预测方法正在不断发展和完善。
放射性核素在环境中的迁移特征研究
放射性核素在环境中的迁移特征研究放射性核素是一类具有放射性的元素，其特点是在自然界中普遍存在，并能够自发地发射放射性粒子，对环境和人类健康产生严重影响。
随着人类社会的不断发展，放射性核素排放问题越来越严重，如何掌握放射性核素在环境中的迁移特征，对于正确评估核能的影响、保护人类健康具有重要意义。
放射性核素在环境中的迁移特征主要包括输移、迁移和转化过程。
其中输移是指放射性核素从源地向周围环境输送的过程，包括大气沉降、水体扩散和生物扩散等。
迁移则是指放射性核素在环境中的向远处迁移过程，主要通过水、土和大气等过程进行传递。
转化则是指放射性核素在环境中发生各种化学、生物和物理反应的过程，通常是通过与环境中其他化学物质相互作用而发生的。
放射性核素在环境中的输移和转化过程受到多种因素的影响，其中包括环境因素、生物因素、物理因素和化学因素等。
例如，自然界中的土壤、岩石和水体等就具有吸附和滤除放射性核素的作用，而生物因素则主要是指生物对放射性核素的吸收和转移。
具体而言，放射性核素在土壤和水体中的吸附情况受到pH值、离子强度、粘土含量和有机物质含量等因素的影响；而在生物体内，则受到生物体的种类、生长状态和饮食等因素的影响。
放射性核素在环境中的迁移特征研究可以通过多种技术手段来开展，其中包括实验、模拟和观测等。
实验是指通过设立实验室条件来模仿放射性核素在自然环境中的行为，以探究其在环境中的迁移特征。
模拟则是通过建立环境模型来对放射性核素在环境中的迁移过程进行预测和模拟，以提供决策制定的参考。
而观测则是指在实际环境中对放射性核素的迁移进行监测和观测，以了解其实际情况和变化趋势。
对放射性核素在环境中的迁移特征进行研究，既可以为科学家和环保部门提供相关数据支持，又可以为普通人们提供安全的生活保障。
未来，随着技术的不断发展和环境监测的不断加强，放射性核素在环境中的迁移特征研究将会更加深入和全面，提供更多精准性的数据和决策支持，为人类健康和环境保护发挥更重要的作用。
土壤放射性核素的来源与迁移
土壤放射性核素的来源与迁移放射性是某些元素原子核裂变是发生的能量以电磁放射或快速粒子形式进行的释放过程，而元素的同位素物质可散发射线的称为放射性核素。
自然环境中存在许多放射性核素，包括天然放射性核素（40K、238U和232Th等）和人为放射性核素（主要有137Cs、134Cs、90Sr、240Pu、131I 等）。
天然放射性核素所造成的人体内照射剂量和外照射剂量都很低，它们不影响人类的正常生活。
可是，随着核技术尤其是核电站的迅猛发展，不可避免地产生了大量放射性废物，这些废物中的核素衰变引起电离辐射造成了人体多种疾病，对人类的危害极大。
目前，核废物处置方法主要是深度地质处置，即将放射性废物处置库建造在深度地质层中，使用工程的和天然的多层屏障将废物隔离起来[1] 。
可是，随着时间的推移，多层屏障必将遭到破坏，废物中的各种放射性核素就会或多或少地随着地下水流或岩石裂隙从地下废物库中扩散、迁移到岩层或土层中。
土壤作为环境的重要组成部分，其中的放射性核素的迁移大大影响到其他圈层中核素的含量与分布。
因此，了解土壤中放射性核素的来源以及其迁移规律对指导放射性污染的治理有重要意义。
1土壤放射性核素的来源1.1成土母质“原生放射性核素”指的是在地球形成期间出现的原子序数大于83 的放射性核素，这些放射性核素一般分为铀系、钍系和锕系三个系列，它们通过放射性衰变，产生大量a、B和丫射线，对地球环境产生强烈的影响。
其中具有足够长半衰期，以致至今仍能探测到，并意义重大的有40K、238U和232Th。
铀和钍还能通过衰变产生一系列的放射性子代系列。
这些放射性核素广泛地存在于自然界中，并主要贮存于岩石圈中。
研究表明地壳中的岩石大部分都含有铀和钍［2］，238U、232Th含量以岩浆岩最高，变质岩次之，沉积岩最低；40K含量也以岩浆岩为最高，但以变质岩最低。
其中花岗岩中238U、232Th含量较高，而我国花岗岩出露广泛，这是我国土壤中天然放射性核素含量较高的原因之一。
_85_Sr在黄土包气带中的迁移
85
137
第一作者简介 : 王志明 , 男 , 1939 年 12 月出生 , 1964 年毕业于清华大学核物理专业, 研究员。
王志明等 : 85 Sr 在黄土包气带中的迁移
・33・
R d 随黄土包气带中水流速度 u 变化的经验公 式。 为了得到上述这些参数 , 对 85 Sr 迁移示踪 试验结果进行了处理。由于比活度分布曲线的 非对称性, 采用一次矩方法计算了85 Sr 比活度 分布的质心位置 X 0 ( t) , 并由此计算了 85Sr 向 下的迁移速度 v 式 ( 2) 计算:
第 20 卷 第 1— 2 期 2000 年 1 月
辐射防护 Radiat ion Pr ot ect io n
V ol . 20 N o . 1 — 2 Jan . 2000
85
Sr 在黄土包气带中的迁移
李书绅 郭择德 杨月娥 王金生
( 中国辐射防护研究院 , 太原 , 030006)
X 0( t ) =
∫ x c( x , t) dx ∫ c( x , t ) dx
- ∞ + ∞ - ∞
+ ∞
( 1)
dX 0( t ) ( 2) dt 式中, X 0 ( t) 为 t 时刻85 Sr 比活度分布的质心位 v= 置 , cm ; x 为垂向坐标 , cm , 定义示踪源层的中 心位置为 x = 0, 并规定垂直向下为正; c ( x , t) 为 t 时刻垂直坐标 x 处 85Sr 的比活度, Bq / g ; v 为 Sr 的迁移速度, cm/ d 。 采用二次矩方法计算了 85Sr 的垂向比活度 分布方差 ! ( t ) , 从而得到 Sr 的垂向扩散参数 !x ( t) :
5 讨论
放射性核素在环境中的输移及其影响研究
放射性核素在环境中的输移及其影响研究放射性核素是指在其原子核中含有过多的中子或质子而不稳定的核素，它们通过放射性衰变过程释放掉多余的粒子或电磁波，以达到稳定状态。
放射性核素的存在对环境和人类健康有着重要的影响，因此研究放射性核素在环境中的输移及其影响是非常必要的。
一、放射性核素在环境中的形态和输移途径放射性核素在环境中有不同的形态，如溶解态、胶体态、悬浮态等。
不同的形态会影响到放射性核素的生物利用度和环境迁移性。
在输移途径方面，放射性核素主要有大气沉降、土壤释放、地下水流、海洋水流、生物吸收等多种途径。
其中，土壤中的放射性核素主要来源于天然放射性元素及人为放射性污染物的释放和输入，它们可以通过土壤颗粒的迁移和水分运动逐渐传输至地下水和地表水。
二、放射性核素在环境中的影响及其研究进展放射性核素在环境中的存在会对人体和生态环境造成伤害和影响。
例如，人类长期暴露于放射性核素较高的地区，可能会导致身体内放射性元素的积累，引起癌症和其他健康问题。
对于生态系统，放射性核素也会对生物的生命过程、植物的生长和土壤的化学特性等产生重要影响。
因此，研究放射性核素在环境中的输移及其影响，有助于制定科学合理的防护措施和治理策略。
研究进展方面，国内外学者在放射性核素环境影响研究领域取得了许多重要进展。
目前，主要研究方向包括了放射性核素在土壤-植被系统、土壤-水-植被系统中的输移规律；其中，人工放射性核素的迁移和演化机制、计算模拟和防治策略等方面的研究已经取得了许多进展。
三、环境中放射性核素的监测和控制为了保护人类和生态环境，必须对环境中放射性核素进行监测与控制。
国内外的监测方法主要包括空气、水、土壤、植被和食品等方面。
其中，新型核技术和现代化仪器设备的出现，为放射性核素的现场监测和分析提供了便捷的手段。
并且，监测数据的快速发布与信息共享，也为相关部门制定有效的治理措施提供了可靠的依据。
总之，放射性核素在环境中的输移及其影响，是一个综合性、交叉性的问题，需要从多方面进行研究。
2019年最新-核环境监测与评价 第6章 放射性物质在岩石、土壤和地下水中的行为-精选文档
土壤中的阳离子吸附在土壤的表面，它与放射性 离子交换：
粘 K 粒 C 水 s 相 粘 C 粒 K s 水 相
有相腐殖质的H+也可发生上述反应：
腐 C 殖 O C 质 水 O s 相 腐 H C 殖 O 质 H O 水 相 C
沉积岩：沉积物经水的运移、沉积 后，因其自然胶结、压实等岩化机制 而形成的岩石。如板岩、片岩、大理 岩等。
2、岩石中放射性核素的来源和分布
天然放射性核素：
自地球形成，地壳中就含有原生放射性核素，它们的半衰期 可与地球的年龄相比较，主要的原生放射性核素有40K、232Th、 238U，次要的有87Rb、235U等。
吸附作用对污染物迁移的滞留效应可以阻滞因子加以描述：
镭一般不进入矿物晶格内，不形成独立矿物，具有很强的 迁移能力；
钾极易从矿物中释放进入水，具有很强的迁移能力；
钍在表生带中以机械风化迁移为主。
2）放射性物质在岩石裂隙中的吸着和迁移
固体放射性废物处置主要倾向于采用近地表埋藏和地质处
置。故研究放射性物质在地质层中的迁移行为已成为放射性废 物安全处置的重要课题之一。
以固体微粒形态存在的放射性物质，其粒径及比 活度对溶解度及被农作物吸收摄取的程度有明显的 影响。
3）土壤的性质 土壤的种类和颗粒大小： 粘土的吸附能力大于砂土的吸附能力；颗粒越小，
比表面越大，吸附能力越强；
土壤的pH值： 素的p水H解与，土影壤响中微的生CO物2与有细关菌，的它活影动响；土壤中放射性核
第6章 放射性物质在岩石、土壤和地 下水中的行为
6.1 岩石、土壤和地下水系统
6.1.1 岩石
1、岩石的成因和分类
岩石按成因可分为岩浆岩、 变质岩、沉积岩。
放射性核素的环境行为及其影响
放射性核素的环境行为及其影响放射性核素是指具有放射性的化学元素，它们在人类活动、天然地球化学、核能等过程中不可避免地被释放到环境中。
这些核素对环境和人类健康造成了潜在的威胁。
因此，研究放射性核素在环境中的行为及其影响对环境保护和人类健康具有重要意义。
首先，探究放射性核素在环境中的行为。
其中，气态核素主要通过大气径流和降雨沉降到地表，而水溶性核素则主要通过降雨和土壤液体移动等方式进入水体。
土壤是储存和分布放射性核素的主要地理环境。
土壤pH值、离子交换、有机物含量、水流和孔隙结构等物理化学特性会影响放射性核素在土壤中的转化、迁移和聚集。
地下水中放射性核素的含量在不同地区有很大的差异，不同地区水体中放射性核素的来源和迁移顺序也存在差异。
放射性核素在环境中的生物体内转化和迁移也是重要的研究方向。
植物和动物是环境中的生物渠道，它们在吸收和食入地表空气、土壤和水体时可以充当放射性核素的传播媒介。
研究放射性核素在植物和动物体内的分布和转化有助于判定人体对放射性核素的吸收水平和生物效果。
放射性核素对环境和人类健康的影响是受其吸收途径、时间和剂量等因素影响的。
放射性核素对人体的伤害主要表现为电离辐射伤害和未知类型的非电离辐射影响。
电离辐射包括α、β、γ粒子辐射和空气活性颗粒物等物质引起的辐射，这些放射性物质的吸入、摄入和接触都有机会造成人体风险。
非电离辐射包括中子、中子β、γ光和X光，由于其过高的能量和短波长导致环境中的放射性核素具有很强的穿透力和生物毒性；对身体组织的损害可以直接导致细胞死亡、遗传变异、癌症等疾病。
一些国际组织和国家根据放射性核素的危害程度制定了相应的放射性核素排放标准。
对于放射性核素的环境监管主要包括放射性核素的排放标准、排放限制和安全措施等，还包括利用各种方法和技术进行放射性核素的去除、转运和处置。
总的来说，放射性核素的环境行为及其影响是一个复杂的课题，需要在多学科的交叉领域里进行深入的研究。
放射性核素迁移与输运模型的构建及其应用
放射性核素迁移与输运模型的构建及其应用放射性核素在环境中的迁移和输运是核科学和环境科学领域中的重要研究课题。
众所周知，放射性核素的污染会对人类健康和环境安全造成严重影响，因此有效地评估和管理其迁移和输运至关重要。
本文将讨论放射性核素迁移与输运模型的构建及其应用，通过研究它们的相关理论和方法，为保障人类健康和环境安全提供可靠的科学依据。
一、放射性核素的迁移和输运放射性核素迁移和输运指的是放射性物质在环境中的转移和扩散过程。
放射性物质经过释放后，可能会携带水或空气输送到其他地方，其中的放射性核素也随之被带到其他地方。
这种过程一般涉及气相迁移、水相迁移和土壤中的长程扩散等跨介质迁移过程。
放射性核素的迁移和输运过程是受控过程，涉及到许多物理、化学、地质和水文学等方面的因素，这些因素同时也制约了其模拟和预测的准确性。
二、放射性核素迁移和输运模型为了更好地描述和预测放射性核素的迁移和输运，需要构建一种适用于不同场合的模型。
模型是对真实系统的简化和抽象。
放射性核素迁移和输运模型不仅能评估和预测放射性核素在不同环境介质中的行为，还能指导环境管理和监测工作。
常用的核素迁移和输运模型可分为物理模型、数学模型和统计模型等几个主要类型。
1、物理模型物理模型是基于物理原理和过程（比如：质量守恒、物量守恒、能量守恒等）构建的模型，它可以代表一个系统的某些方面。
当涉及到参与的物理器件和物理设备时，通常使用物理模型。
物理模型可以更好的描述物理内涵，但是它需要大量的实验数据支持，并且建模过程拟合的数据量很大，要求数据的准确性与精度都非常高。
常见的物理模型有多相流模型、扩散模型、对流扩散模型等。
2、数学模型数学模型是利用数学公式和方程构建的模型。
数学模型方法基于假设的事件通常与物理因素不同，它可以更好的描述量化方面，使用的数学工具包括：统计学、概率论、微积分、多元复杂变量等。
对于大量复杂的数据处理和模拟，数学模型可以比物理模型更快，更精确，并且解决的问题更全面。
铯137在土壤中的分布、迁移及应用综述
铯137在土壤中的分布、迁移及应用综述潘玉梅;艾美荣;曾嘉;白银萍【摘要】土壤中铯元素主要来源于核武器实验、核反应堆的放射性废物以及核电站核泄漏和核燃料处理厂的放射性废液.在土壤研究中,主要利用放射性核素铯137(137Cs)进行土壤侵蚀研究,能够简便、快速、准确地获取土壤流失、沉积和空间重新分布等详细信息.该文重点介绍了铯137(137Cs)在土壤中的分布及迁移特征与铯元素在土壤研究中的应用,探讨了铯元素在应用中存在的问题,并对后续的研究进行了展望.【期刊名称】《安徽农学通报》【年(卷),期】2019(025)007【总页数】3页(P66-67,73)【关键词】放射性铯;土壤侵蚀;分布【作者】潘玉梅;艾美荣;曾嘉;白银萍【作者单位】西南科技大学生命科学与工程学院,四川绵阳 621000;永州市环境保护科研所,湖南永州 425000;西南科技大学生命科学与工程学院,四川绵阳 621000;西南科技大学生命科学与工程学院,四川绵阳 621000【正文语种】中文【中图分类】X531860年德国化学家本生（R.W.Bunsen）和基尔霍夫（G.R.Kirchhoff）在研究矿泉水的光谱时发现新的元素谱线，根据光谱线的颜色按拉丁文caesius（天蓝色）命名为cesium。
1881年赛特贝格（C.Setterberg）在电解氯化铯-氰化钡混合熔盐时，首次制得金属铯。
铯是最活泼的金属之一，它有16种核素，其中核素134Cs、137Cs是2种裂变产物，两者都是中毒性核素，具有很强的放射性，铯137（137Cs）是铯的所有核素中放射性最强的核素。
137Cs在工业［1］、军工［2］、医用科学［3］研究领域均有广泛的用途，还可用作同位素示踪核素等方面［4］。
除此之外，人类健康也受其影响［5］，137Cs已经成为了研究热点。
1 土壤中137Cs的来源及分布特征1.1 土壤中137Cs的来源土壤中137Cs主要来自核武器试验［6］、核反应堆的放射性废物以及核电站核泄漏和核燃料处理厂的放射性废液［7］。
日研发土壤去辐射技术可除土壤中99%的放射性铯
日研发土壤去辐射技术可除土壤中99%的放射性铯
佚名
【期刊名称】《科技与生活》
【年(卷),期】2011(000)022
【摘要】日本研究人员研发一种土壤去污技术，可以去除土壤中99％的放射性铯。
京都大学研究人员丰原治彦与一家土壤改良企业合作，借助水洗和过筛法去除土壤中的放射性铯．
【总页数】1页(P19-19)
【正文语种】中文
【中图分类】G311
【相关文献】
1.日本研发出可清除土壤中放射性铯的新技术 [J],
2.日本研发高科技涂料可吸附99％放射性铯 [J],
3.放射性污染土壤中铯的吸附/解吸行为研究进展 [J], 张坤;王善强;李战国;齐圣;赵红杰;韩梦薇
4.日本研究人员研发一种土壤去污技术，可以去除土壤中99％的放射性铯 [J],
5.土壤放射性核素铯污染修复研究进展 [J], 张琼;陈金融;张春明;王亮;李勇
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土壤有机质对137Cs 的吸附固定
• 原因 有机质能提供大量的交换性阳离子，而 土壤中的阳离子交换量增大时，能增加土壤 对放射性核素的吸附和固定。 137Cs的迁移受粘土矿物和有机质的紧密 吸附这两个主要因素的影响。
实验方法的研究
• 小型土柱氚水渗透试验 原理： 由柱的氚水淋洗流出曲线测定柱的有效孔 隙度, 由柱的氚水淋洗穿透曲线测定土柱在该 流速下的弥散系数, 进一步算出弥散度, 该弥 散度可以用于大型柱试验中计算大柱试验流 速下的水力弥散系数。为大型柱试验提供参 数。
137Cs对人类健康的影响
137Cs对人体的影响取决於其辐射强度，暴
露时间和受影响的人体细胞种类等。如果涉 及的137Cs是一个非常高辐射的放射源，可能 会引起急性放射病症例如：恶心，疲倦，呕 吐及毛发脱落等，如果受到约1希沃特辐射剂 量的直接照射，甚至可以引致死亡。 137Cs进 入人体会积聚在肌肉组织中，并有可能增加 患癌症的风险。
• 核素的迁移转化主要研究核素在地球浅表 层环境中的分布与分配、循环与转化、迁 移与富集规律及其环境效应。
核电站的影响
• 我国核电正在起步,在核能开发利用过程中, 会有一定数量的放射性核素进入环境(水体、 土壤和空气等)，最后经过动植物由食物链 进入人体，造成危害，尤其是一些中、长 寿命的放射性核素在农、牧、渔产品中的 积累是人们密切关注的问题。90Sr，137Cs等 放射性核素,在核电厂排放的废水中占总放 射性含量的50%以上，对周围环境造成极大 的影响。
• 实验装置图
• 实验方法 (1) 氚水流出曲线 用恒流泵在土柱中注入实验用水, 进行长时间 淋洗, 使水相与土壤达到平衡, 柱子水流通畅。当 柱子的进出水达到稳定状态时, 用恒流泵从柱子 顶部瞬时注入适量氚水, 继续用沟水淋洗。从注 入氚水那时开始对柱子的流出液定时取样, 每分 钟取一个样。对氚水流出液用液闪进行分析, 将 分析结果汇成放射性强度对体积的关系图, 即氚 水流出曲线。 知道土柱有效长度L 和氚水流出曲线峰所对应 的时间t , 可算出柱中水的实际流速: ν= L/t
铯元素的基本性质
• 铯的原子序数为55，元素周期表中IA族，属 于碱金属元素，为第六周期的第一个元素
铯原子电子层
137Cs的辐射特性
137Cs的变链
137Cs的衰变纲图
土壤中137Cs的来源
• 核试验产生的137Cs 137Cs 在土壤中的分布是大气核试验和核泄 漏事故的结果。大气核试验的局部放射性沉 降早在1945年第一颗原子弹爆炸时就已经开 始, 而全球范围的核素沉降却始于1952年末。 1958年至1968年是137Cs 的主要沉降期, 其中 大约85% 的137Cs 是在1961年至1968年期间的 核试验产生，137Cs 全球沉降的主要峰值时期 是在1958年、1963～ 1964年。
• (2) 氚水实验穿透曲线 在(1) 中的流速下, 当柱子的进出水达到稳定状态时, 用 恒流泵以该流速连续从柱子顶端注入氚水,对氚水流出 液用液闪进行分析, 将分析结果绘成C/ C0( C-注入氚水 浓度, C0- 流出液中氚水浓度) 随流出体积的关系图。 弥散系数D 可以用下式计算: D=ν2(t0.84-t0.16)2 /8t0.5 式中： t 0.16—流出液浓度达到注入浓度0.16 倍的时间; t 0.5—流出液浓度达到注入浓度0.5 倍的时间; t0.84 — 流出液浓度达到注入浓度0.84倍的时间; ν— 柱中水的实际流速。 弥散度用下式计算： 弥散度： a=D/ν
粘土矿物对137Cs 的吸附固定
• 大量研究表明, 土壤中的粘土矿物在137Cs的吸 附和固定中占有十分重要的地位, 土壤中137Cs 的固定依赖于Cs 和某些粘土矿物的相互作用。 胶体含量和粘土矿物含量越高，137Cs的结合程 度越牢固。 • 粘土矿物固定137Cs的原理可以从伊利石对Cs+ 的固定中得到初步认识。Cs+ 比K+ 更弱水合, 伊 利石层间Cs+ 的吸附扩张, 驱逐半径较大的Ca2+ 、 M g2+ 、K+ 的水合离子, 最终导致伊利石单晶的 夹层坍塌, 而使Cs+ 不能移动而固定下来。
137Cs可以用来杀死食物内的细菌和微生物，
从而增加食物储存的时间，这方法有抑制发 霉和保持新鲜的效果，经辐射处理的食物不 会带放射性或残留有毒物质。 137Cs也用於监 测工业产品的重量、厚度和密度，以及探测 焊接点和金属管道的裂缝。
137Cs的测定方法
• 通常通过γ或β辐射测量法测定137Cs。在放射 化学方法中，主要是通过β辐射测量法进行 测量。
• 环境样品中137Cs的含量一般很低，需要取大 量样品才能将其测出。一个使用于环境样 品中137Cs的分析程序，首先要求对40K和87Rb 有较高的去污系数。
137Cs的用途
137Cs在土壤中的迁移
核素(nuclides)的概念
• 核素：具有特定质子数、中子数和核能态， 而且其平均寿命长得足以被观察到的一类 原子(核)。 • 作为一个核素，它必须能在一个可以测量 的时间内（一般大于10-10s）存在，而迅速 衰变着的激发态原子以及核反应中的不稳 定中间体都不是核素。
核素迁移与转化的概念
• 大型土柱模拟迁移试验 实验装置：
实验所用装置( 见图2) 由两套实验土柱、喷淋器 以及架子组成。
• 实验方法 土柱管为内径10cm, 高约1m 的有机玻璃管, 内 装填采自现场的土柱( 土壤同小柱实验土样) ， 高度约80cm，分别将含有137Cs 的示踪源层铺 在土柱上表面，源层上面铺一定厚度的经过 筛选的土壤和砂层。用喷淋器每天定时定量 从土柱上方喷水，水量模拟实际降雨量( 约相 当于全年降雨1000ml )，并且让土柱上端的水 在接近自然条件下蒸发。将土柱底部的流出 液收集起来，监测其体积，并检测其放射性。 实验结束后，将土柱解体，取不同位置土样， 测量样品中核素浓度, 以得到其垂直分布。
137Cs
在土壤中的吸附固定
• 研究表明， 137Cs在土壤中的吸附(主要是细颗 粒物质和有机质组分) 是快速而强烈的。Ow ens 进行10个月降雨的实验模拟，结果表明， 一旦137Cs 和土壤接触，就被土壤颗粒强烈吸附 而固定，几乎没有任何渗滤损失。在砂性和粉 砂性土壤中分别有37% 和40% 的137Cs 存在于表 面5 cm 以内，分布浓度呈指数下降。数学模型 模拟137Cs在森林土壤中的行为，结果表明： 137Cs早期的渗透速率很快, 但达到15～ 16 cm 时就已经停滞。主要是被土壤中的云母、蛭石、 伊利石和蒙脱石等吸附或固定。
如何保护自己避免受到137Cs的照射？
辐射无处不在，大部分都是天然存在的。 有三个简单方法可以减少受辐射影响：距离， 时间和屏蔽。我们应尽量远离辐射源、尽量 减短接触辐射源的时间和有足够的屏蔽。我 们通常用铅来作屏蔽，例如铅板或夹有铅的 衣服。如果你要进入一个使用辐射的地方， 必须遵照安全程序，并不要进入未经许可的 地区。
• 实验装置 实验土柱用对Cs 吸附较少的有机玻璃制成, 柱 的内径为2.8cm, 有效长度为3.0cm, 柱子底部 有孔板可过水并且防止土壤流失。柱中装有 包气带土壤样, 装土样时, 在野外直接将原状 土压入有机玻璃柱中, 使其性质尽量接近原状 土。有机玻璃柱上端有塞子, 塞紧,保证柱内水 在恒流泵压力下不向上溢出。塞子中间有一 小孔, 可以插入注液导管, 导管插紧后水不会 溢出。导管为对Cs 较少吸附的聚乙烯。
由核试验产生并释放到大气层的137Cs 进入 平流层，3～ 12个月内在全球均匀分布，而后 逐渐进入对流层，随大气降水返回地表。
• 核电站泄漏产生的137Cs
土壤中137Cs的存在形式
• 主要以水溶态、交换态和固定态等存在，3 种形式所占的比例差别很大。 • 固定态：67.4%-99.5%
• 水溶态：0.004%-0.27% • 交换态：0.49%-32.3%