环境监测第七章 辐射与放射性监测

第七章 辐射与放射性污染监测
第一节 概述
二、放射性污染的来源
（一）天然放射性污染 1.宇宙射线
宇宙射线是从宇宙空间射到地球上的射线，从宇宙空
间射到大气层的高能辐射称为初级宇宙射线。初线宇 宙射线与大气层中的原子核相互作用产生的次级粒子 和电磁辐射叫次级宇宙射线。宇宙射线的显著特点之 一是能量高，另一个显著特点是强度低。
衰变几率
第七章 辐射与放射性污染监测
第一节 概述
四、放射性污染度量单位
1. 放射性活度（A） 放射性活度的SI单位为贝可，符号表示为Bq，1Bq表示 在1s内一个原子发生衰变，即1Bq=1s-1。 放射性强度另一个常用单位是居里（Ci），当每秒钟 衰变数为3.7×1010时，称该放射性物质的强度为1Ci， “Ci”的单位较大，常用“mCi”（10-3 Ci）和“μCi” （10-6 Ci）作用单位。
第七章 辐射与放射性监测
第七章 辐射与放射性污染监测
掌握主要放射性标准，能够使用监测测 试仪器；掌握放射性的基本知识以及物理量； 了解放射性对人体的危害，重点掌握放射性 监测分析以及放射性防治的方法。
第一节 概述 第二节 放射性污染物样品的采集与处理 第三节 放射性监测
第七章 辐射与放射性污染监测
β-，γ
感生
β-
238U 与中子反应产物残余材料
α，γ
半衰期
50.4d 27.7 年 30.5 年 8.05d 12.8d
290d 5560 年 24400 年
第七章 辐射与放射性污染监测
第一节 概述
二、放射性污染的来源
（二）人为放射性污染
2.核工业
核工业包括铀矿开采、矿石加工、铀燃料生产、反 应堆动力生产及燃料后处理运输等，各个环节可造成一 定的环境污染。
第一节 概述
二、放射性污染的来源
（二）人为放射性污染 人工辐射源包括：核爆炸、核工业生产以及医疗照射
和其他一些辐射源。
1.核爆炸
核爆炸是利用重原子核裂变或轻原子核聚变时急剧释 放出来的巨大能量制成的。核爆炸在瞬间产生穿透性能很
强的核辐射（主要是中子γ和射线）称瞬时核辐射。在爆炸 后留下一些不断放射α、β、γ射线的物质污染环境，称剩余 核辐射。核爆炸产生的放射性物质散布于环境，对人体造
成照射。
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第一节 概述
二、放射性污染的来源
（二）人为放射性污染
同位素
89Sr 90Sr 137Cs 131I 140Ba 144Ce 14C 239Pu
表 7-1 主要放射线性同位素
来源
辐射类型
裂变产物
β-
裂变产物
β-
裂变产物
β-，γ
裂变产物
β-，γ
裂变产物
β-，γ
裂变产物
(3)反应堆对环境的污染：反应堆和核燃料后处理， 其“三废”的放射性物质全都是在反应堆运行过程中生 成的。反应堆在运行过程中，不断产生放射性废物。反 应堆燃料的原子核在中子轰击下发生链式反应，生成裂 变产生，随着反应的持续进行，核燃料逐渐消耗，裂变 产物逐渐积累，在一般情况下，这些裂变产物不会逸出 燃料元件，但由于长期不断排放，对水和空气将造成一 定程度的污染。
D dE dm
吸收剂量的SI单位为焦耳每千克（J/kg），称戈瑞 （Gy），1Gy表示任何1kg物质吸收1J的辐射能量，即 1Gy=1 J/kg。与戈瑞并用的专用单位是拉德（rad）， 1rad=10-2Gy
第七章 辐射与放射性污染监测
第一节 概述
四、放射性污染度量单位
3.吸收剂量（D） 单位时间的吸收剂量称为吸收剂量率（D）。可表示为：
第一节 概述
三、放射性对人体的危害
辐射对人体的危害包括内照射及外照射，外照 射主要是X射线，γ射线等的照射。放射性物质进入 人体则造成人体的内照射。放射性物质主要通过以
下三个途径进入人体：呼吸道吸入、消化道进入、 皮肤或黏膜（包括伤口）侵入。
放射性物质对人类的危害主要是辐射损伤，所 有的放射线都能令被照射物质的原子激发或产生电 离，从而使机体内的各种分子变得极不稳定，发生 化学健断裂、基因突变、染色体畸变等，生成的新 分子造成细胞损害并引发各种功能障碍疾病。
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第一节 概述
四、放射性污染度量单位
1. 放射性活度（A）
放射性活度又叫强度，是指放射性物质在单位时间内 发生核衰变的原子数目，它是度量核素放射性强弱的基本 物理量。放射性活度的定义可表示为：
A dN N dt
式中：N——t时间未衰变的核素数；
t——时间，s； λ——衰变常数，表示放射性核素在单位时间内的
第七章 辐射与放射性污染监测
第一节 概述
四、放射性污染度量单位
4.剂量当量（H） 剂量当量可表示为：
H kDQ
式中：H——剂量当量，剂量当量的SI单位是希沃特（Sv）， 1Sv=1J/kg； K——所有其他修正因素乘积，通常取1； D——吸收剂量，Gy； Q——该点处的辐射品质因数（表示在吸收剂量相同时各种
第七章 辐射与放射性污染监测
第一节 概述
二、放射性污染的来源
（二）人为放射性污染
（1）铀矿石的开采与加工对环境的污染：在铀矿 开采中排放出222Rn气体、放射性粉尘、214Po、218Po等 气溶胶，排出的大量废水主要含有铀、镭及少量的钍等 放射性物质。经风雨冲刷流失，放射性物质溶解使污染 面积扩大。铀矿山和加工厂排出的废物放射性水平较低， 但排放量大，分布范围广，造成周围空气、土壤、水、 农作物等的放射污染。
D dD dt
其单位为Gy/s或rad/s。
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第一节 概述
四、放射性污染度量单位
4.剂量当量（H）
由于电离辐射所产生的生物效应与辐射类型、能量等 因素有关，因此，即便是吸收剂量（D）相同，当射线类型、 照射条件不同时，对生物组织的危害程度也是不同的。为 了表征人体所受各种电离辐射的危害程度，表达不同种类 的射线在不同能量及不同照射条件下所引起生物效应的差 异，在辐射防护工作中引入了剂量当量的概念，并把剂量 当量定义为：在生物体组织内所考虑的一个体积单元上吸 收剂量与品质因数和所有修正因素的乘积。
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第一节 概述
二、放射性污染的来源
（二）人为放射性污染
(2)铀燃料生产对环境的污染：铀燃料生产过程中 排放出的废液、固体废物中，主要含有铀及其衰变产物。 废气排放量较少，其中主要是含铀的放射性粉尘。
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二、放射性污染的来源
（二）人为放射性污染
第一节 概述
一、放射性污染
由放射性物质所造成的污染，叫放射性污染。为核衰变。在核衰变过程中会 放出具有一定动能的带电或不带电粒子，即α、β和γ射 线，放射性元素的原子核在衰变过程放出α、β、γ射线 的现象，俗称放射性。由放射性物质所造成的污染，叫 放射性污染。
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第一节 概述
四、放射性污染度量单位
2.半衰期（T1/2） 放射性核素因衰变而减少到原来的一半时所需的时间：
0.693
式中：λ——衰变常T1/数2 ，表示放射性核素在单位时间内的
衰变几率。
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第一节 概述
四、放射性污染度量单位
3.吸收剂量（D）
吸收剂量是指电离辐射与物质发生相互作用时，单位 质量的物质所吸收的电离辐射的能量，是反映物质对辐射 能量吸收状况的物理量，可表示为：
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第一节 概述
二、放射性污染的来源
（二）人为放射性污染
4.其他人工照射
有些消费品中掺有放射性核素，或能发出X射线， 使人体受到照射，对周围环境造成一定的放射性污染。 一些使用放射性核素的科研单位、学校等排出的废物中 含有放射性物质，对其环境造成放射性污染。
第七章 辐射与放射性污染监测
第七章 辐射与放射性污染监测
第一节 概述
三、放射性对人体的危害
3. 远程效应
远程效应指人体遭受急性照射后经过若干时间或长 期遭受低剂量的照射，数年后才表现出的躯体效应或遗 传效应的现象。常见的躯体效应有白血病、白内障及各 种癌症，常见遗传效应有基因突变和染色体畸变，在第 一代表现为流产、死胎、畸形和智力不全等，在以下几 代可能出现变异、变性和不孕等。
当人体遇到核爆炸、核事故时，一次或短期内受到 大剂量的射线照射，体内的各组织、器官和系统将会遭 受严重的伤害，轻者出现病症，重者造成死亡。不同的 照射剂量将引起不同的急性机体效应，见表7-2。
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第一节 概述
三、放射性对人体的危害
表 7-2 不同照射剂量引起的急性机体效应
受照射剂量/Gy
辐射的相对危害程度）。见表7-3给出的Q值
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第一节 概述
四、放射性污染度量单位
4.剂量当量（H）
照射类型 外照射 内照射
表 7-3 各种射线的品质因数 射线品质 X、γ、e 慢中子 中能中子 快中子 外照射 X、γ、e α 反冲核
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二、放射性污染的来源
（二）人为放射性污染
(5)发生核事故时对环境的污染：在发生核事故时 大量放射性物质排入环境，难以控制，造成严重的环境 污染。
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二、放射性污染的来源
（二）人为放射性污染
3.医疗照射
各种电离辐射源和放射性核素在医疗疹断和治疗中 的广泛使用，使愈来愈多的人受到工人辐射。在一次诊 断过程中病人受到的局部剂量相当于天然辐射年剂量的 1~50倍。放射治疗时病人受到的局部剂量在一个疗程 内可达疹断时的几千倍。作用于人群的各种人工辐射中 以医疗照射的人均剂量最大。
0~0.25 0.5 1
＞1.25 2
4（半死剂量）
≥5（致死剂量）
急性效应
无可检出的临床效应 血相发生轻度变化、食欲减退 疲劳、恶心、呕吐 血相发生显著变化、将有 20%~25%的被照射者发生呕吐等急性放射性病症 24h 内出现恶心、呕吐，经过大约一周的潜伏期，出现毛发脱落、全身虚弱的病症 数小时内出现恶心、呕吐，两周内毛发脱落，体温上升，三周后出现紫斑、咽喉感 染、极度虚弱的病症，50%的人四周后死亡，存活者半年后可逐渐康复。 1~2h 内即出现严重的恶心、呕吐的症状，一周后出现咽喉炎、体温增高、迅速消瘦 等症状，第二周就会死亡
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第一节 概述
三、放射性对人体的危害
人体受射线的电离辐射所产生的各种生物效应统称 为辐射损伤。损伤出现在被照射者身上时，称为躯体效 应；出现在被照射者的后代身上时，称为遗传效应。人 体受过量的放射线照射，所产生的一系列机体反应有三
类：急性损伤、慢性损伤和远程效应。
1.急性损伤
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第一节 概述
二、放射性污染的来源
（一）天然放射性污染 2.天然放射性核素
地球上到处都存在着天然放射性核素，它们衰变时释 放出α、β、γ射线，自然界中的放射性核素主要包括三个方 面：
①宇宙射线产生的放射线核素；
②天然系列放射性核素；
③自然界中单独存在的核素。
第七章 辐射与放射性污染监测
第七章 辐射与放射性污染监测
第一节 概述
三、放射性对人体的危害
2. 慢性损伤
若放射源长期对人体产生辐射，将会引发各种慢性 损伤。放射性物质进入环境后，不仅会对人体产生外辐 射，还将通过物质的循环（如呼吸、饮水及食物链）进 入人体内产生内辐射。内辐射的危害程度因放射性物质 的种类及其在体内的积蓄量、分布于各组织器官的不同 而有所不同。主要危害为白血球减少、白血病及其他恶 性肿瘤等。
第七章 辐射与放射性污染监测
第一节 概述
二、放射性污染的来源
由放射性物质所造成的污染，叫放射性污染。 有些原子核不稳定，能自发地有规律地改变其结 构转变为另一种原子核，这种现象称为核衰变。 在核衰变过程中会放出具有一定动能的带电或不 带电粒子，即α、β和γ射线，放射性元素的原子核 在衰变过程放出α、β、γ射线的现象，俗称放射性。 由放射性物质所造成的污染，叫放射性污染。
第七章 辐射与放射性污染监测
第一节 概述
二、放射性污染的来源
（二）人为放射性污染
(4)核燃料后处理对环境的放射性污染：核燃料后 处理主要是将铀和239Pu分离出来作为核燃料，裂变产物 全部进入废物中。在环流过程中产生的废液经过回收浓 缩等处理后，与固体废物同样贮存于地下。大量工艺冷 却水、设备去污水及洗涤水等所含的放射性物质水平较 低，经简单沉淀、过滤后排入附近河流，是污染环境的 主要来源。其排放的气体中主要是：碘、氙、氪等放射 物质。