环境中放射性污染监测

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1、第八章 环环境中放射性污污染监监 测测第一节 基础知识第二节 环境中的放射性第三节 放射性辐射防护标 准第四节 放射性测量实验 室和检测仪 器第五节 放射性监测第一节节 基 础础 知 识识一、放射性（一）放射性核衰变变1.核蜕变蜕变不稳稳定的原子核能自发发地有规规律地改变变其结结构， 从 原子核内部放出电电磁波（）或带带有一定能量的粒子 （、），降低其能级级水平，转转化为结为结 构稳稳定的核 。 这这种现现象叫核蜕变蜕变 或“放射性核蜕变蜕变 ”。2.放射性在衰变过变过 程中，不稳稳定的原子核能自发发地放出 、 、射线线，使本身物理和化学性质发质发 生变变化的现现象 ， 称为为“放射性”。图图

2、图图8.1 8.1 226226RaRa和和6060CoCo的核衰的核衰变变变变1.衰变变衰变变是不稳稳定重核（一般原子序数大于82 ） 自发发放出4He核（粒子）的过过程。 2.衰变变衰变变是放射性核素放射粒子（即快速电电 子）的过过程，它是原子核内质质子和中子发发生互 变变的 结结果。衰变变可分为负为负 衰变变、正衰变变和电电子俘获获 三种类类型。3.衰变变射线线是原子核从较较高能级跃级跃 迁到较较低能级级 或 者基态时态时 所放射的电电磁辐辐射。 （二）放射性衰变变的类类型1.放射性活度（强度）放射性活度系指单单位时间时间 内发发生核衰变变的数 目。2.半衰期当放射性的核素因衰变变而减少

3、到原来的一半 时时所 需的时间时间 称为为半衰期（T1/2）。（三）放射性活度和半衰期（四）核反应应核反核反应应应应：是指用快速粒子打是指用快速粒子打击击击击靶核而靶核而给给给给出新出新 核（核核（核产产产产物）和另一粒子的物）和另一粒子的过过过过程。程。二、照射量和剂剂量（一）照射量式中：式中：d dQ Q或或X X射射线线线线在空气中完全被阻止在空气中完全被阻止时时时时，引起，引起质质质质 量量为为为为d dmm的某一体的某一体积积积积元的空气元的空气电电电电离所离所产产产产生的生的带电带电带电带电 粒子（正粒子（正 的或的或负负负负的）的的）的总电总电总电总电 量量值值值值，C C；X

4、X照射量，它的照射量，它的SISI单单单单位位为为为为C/kgC/kg，与它，与它暂时暂时暂时暂时 并用并用 的的专专专专用用单单单单位是位是伦伦伦伦琴（琴（R R），），简简简简称称伦伦伦伦。（二）吸收剂量它是表示在电离辐射与物质发生相互作用时 单位质量的物质吸收电离辐射能量大小的物理量。 其定义用下式表示： 式中：D吸收剂量，SI单位为J/kg，单位的专门名称为 戈瑞，简称戈，用符号Gy表示；电离辐射给予质量为dm的物质的平均能量。（三）剂量当量剂量当量（H）定义为：在生物机体组织 内 所考虑的一个体积单元上吸收剂量、品质因数 和 所有修正因素的乘积，即H=DQN式中：D吸收剂量，Gy；Q

5、品质因素，其值决定于导致电离 粒 子的初始动能、种类及照射类型等（见表8.1） ；N所有其他修正因素的乘积。表表8.1 8.1 品品质质质质因数与照射因数与照射类类类类型、射型、射线线线线种种类类类类的关系的关系照射类类型射线线种类类品质质因素 外照射x、e1 热热中子及能量小于0.005MeV的中能中子3 中能中子（0.02MeV）5 中能中子（0.1MeV）8 快中子（0.510MeV）10 重反冲核20 内照射 、+、e、x1 10 裂变变碎片、发发射中的反冲核20第二节节 环环境中的放射性一、环环境中放射性的来源天然放射性核素环环境中的放射性人为为放射性核素（一）天然放射性核素1. 宇

6、宙射线线及其引生的放射性核素 2. 天然系列放射性核素 3. 自然界中单单独存在的核素（二）人为为放射性核素1. 核试验试验 及航天事故 2. 核工业业 3. 工农业农业 、医学、科研等部门门的排放废废物 4. 放射性矿矿的开采和利用二、放射性核素在环环境中的分布（一）在土壤和岩石中的分布表8.2 土壤、岩石中天然放射性核素的含量 单位：Bq/g核素土壤岩石40K2.9610-28.8810-28.1410-28.1410-1226Ra3.710-37.0310-21.4810-24.8110-2232Th7.410-45.5510-23.710-34.8110-2238U1.1110-32.

7、2210-21.4810-24.8110-2（二）在水体中的分布表8.3 各类类淡水中226Ra及其子代产产物的含量 单位： Bq/L 核素矿泉及深水井地下水地面水雨水226Ra222Rn210Pb210Po3.710-23.710-1 3.71023.7103 3.710-3 7.410-43.710-2 3.737 3.710-3 3.710-43.710-2 3.710-1 1.8510-2 3.7103.7103 1.8510-21.1110-1 1.8510-2（三）在大气中的分布大多数放射性核素均可出现在大气中，但主 要 是氡的同位素（特别是222Rn），它是镭的衰变 产 物，能从

8、含镭的岩石、土壤、水体和建筑材料中 逸 散到大气，其衰变产物是金属元素，极易附着于 气 溶胶颗粒上。（四）在动动植物组织组织 中的分布任何动植物组织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 量与这些核素参与环境和生物体之间发生的物 质交 换过程有关，如植物与土壤、水、肥料中的核素 含 量有关；动物与饲料、饮水中的核素含量有关。三、放射性污污染的危害通常，每人每年从环境中受到的放射性辐射总 剂量不超过2毫希沃特。其中，天然放射性本底辐射 占50以上，其余是人为放射性污染引起的辐射。 放射性元素铀（238U、235U、234U）、钍（232

9、Th）、 镭（226Ra）、氡（222Rn）和钾（40K）对人体的辐 射伤害特征见表8.4所示。表8.4 天然放射性核素的主要辐辐射特征放射性核素对对人体伤伤害类类型射线线能量/ kev238U外照射伤伤害186232Th外照射伤伤害238226Ra内照射伤伤害、外照射伤伤害352.840K外照射伤伤害1460图图图图8.2 8.2 放射性物放射性物质辐质辐质辐质辐 射人体的途径射人体的途径第三节节 放射性辐辐射防护标护标 准一、我国辐射防护规定(GB870388 ) 中的部分规规定 （一）职业性放射性工作人员和居民每年限制剂量当量 （二）露天水源中限制浓度和放射性工作场所空气中最大容许浓度

10、表8.5 工作人员员、居民年最大容许剂许剂 量当量注：表内所列数值均指内、外照射的总剂 量当量，不包括天然本底照 射和医疗照射。16岁以下人员甲状腺的限制剂量当量为1.510-2Sv/a。受照射部位职业性放射性 工作人员的年 最大容许剂量 当量/Sv放射性工作场所、相 邻及附近地区工作人 员和居民的年最大容 许剂量当量/Sv广大居民年 最大容许剂 量当量/Sv器官分类器官名称第一类全身、性腺、 红骨髓、眼晶体510251035104第二类皮肤、骨、甲状腺3.01013102 1102第三类手、前臂、足踝7.51017.51022.5102第四类其他器官1.51011.51025103表表8.6

11、 8.6 放射性同位素在露天水源中的限制放射性同位素在露天水源中的限制浓浓浓浓度度 和放射性工作和放射性工作场场场场所空气中的最大容所空气中的最大容许浓许浓许浓许浓 度度注：露天水源的限制浓度 值是为广大居民规定的，其 他人员也适用此标准；放 射性工作场所空气中的最大容 许浓度值为职业 放射性工作 人员规定的，工作时间每周 按40h计算；矿井下222Rn的 最大容许浓度为3.7Bq/L。但 222Rn子体或220Rn子体的潜能 值不得大于4104MeV/L。放射性同位素露天水源中限制 浓度 / (BqL-1)放射性工作场所空气中最 大容许浓度 / (BqL-1)名称符号 氚 铍 碳 硫 磷 氩

12、 钾 铁 钴 镍 锌 氪 锶 碘 氙 铯 氡镭 铀 钍3H7Be14C35S32P41Ar42K55Fe60Co59Ni65Zn85Kr90Sr131I131Xe137Cs220Rn222Rn226Ra235U232Th1.1104 1.9104 3.7103 2.6102 1.9102 2.2102 7.4103 3.7102 1.1103 3.7102 2.6 2.210 3.710 1.1 3.710 3.710-11.9102 3.710 1.5102 1.110 2.6 7.410 3.7 3.310 3.310-1 1.910 2.2 3.7102 3.710-2 3.310-1

13、3.7102 3.710-1 1.110 1.1 1.110-3 3.710-3 7.410-3放射性同位素在放射性工作场场所以外地区空气 中的限制浓浓度，按表8.6放射性工作场场所空气中的最 大容许浓许浓 度乘以表8.7所列比值值控制计计算。表8.7 比值值控制放射性同位素比 值放射性工作场所相 邻及附近地区广大居民区3H、35S、41Ar、85Kr、131Xe1/301/30014C、55Fe、59Ni、65Zn、90Sr、226Ra1/301/200其它同位素1/301/100二、其他国家和机构发发布的有关环环境放 射性标标准 表8.8 国际际放射委员员会建议议的个人剂剂量限值值人员类别

14、基本极限值/(mSva1)职业 性个人非随机效应眼晶体 150其他组织 500 随机效应全身均匀照射 50全身均匀照射 50不均匀照射 50公众个人非随机效应任何组织 50 随机效应全身均匀照射 50不均匀照射 50群体不作规定第四节节 放射性测测量实验实验 室和检测检测 仪仪器一、放射性测测量实验实验 室（一）放射化学实验室 （二）放射性计测实验 室 二、放射性检测仪检测仪 器（一）电离型检测器（二）闪烁检测 器（三）半导体检测器 表8.9 各种常用放射性检测检测 器闪烁检测 器盖革计数器射线线种类类检测检测 器特 点闪烁检测闪烁检测 器检测检测 灵敏度低，探测测面积积大正比计计数器检测检测

15、 效率高，技术术要求高半导导体检测检测 器本底小，灵敏度高，探测测面积积小电电流电电离室测较测较 大放射性活度正比计计数器检测检测 效率较较高，装置体积较积较 大盖革计计数器检测检测 效率较较高，装置体积较积较 大闪烁检测闪烁检测 器检测检测 效率较较低，本底小半导导体检测检测 器探测测面积积小，装置体积积小闪烁检测闪烁检测 器检测检测 效率高，能量分辨能力强半导导体检测检测 器能量分辨能力强，装置体积积小1. 1.电电电电流流电电电电离室离室 图图图图8.3 8.3 电电电电离室示意离室示意图图图图 （一）电电离型检测检测 器2.正比计计数管 图图图图8.4 8.4 、 粒子的粒子的电电电电离作用与外加离作用与外加电压电压电压电压 的关系曲的关系曲线线线线 图图图图8.5 8.5 盖革盖革计计计计数管数管 示意示意图图图图图图图图8.6 8.6 射射线线线线强强度度测测测测量装置示意量装置示意 图图图图3. 3. 盖革（盖革（GMGM）计计计计数管数管 （二）闪烁检测闪烁检测 器 图图8.7