环境中放射性污染监测

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1、 （ 二 ） 放 射 性 衰 变 的 类 型 （ 三 ） 放 射 性 活 度 和 半 衰 期 （ 四 ） 核 反 应 mQX dd （ 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 。 mED DddDEd

2、 （ 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 。 照射类型射线种类品质因素外照射x、e 1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

3、.1MeV）8快中子（0.510MeV）10重反冲核20内照射 、+、e、x 1 10裂变碎片、发射中的反冲核20 第 二 节 环 境 中 的 放 射 性一 、 环 境 中 放 射 性 的 来 源 天 然 放 射 性 核 素 环 境 中 的 放 射 性 人 为 放 射 性 核 素 （ 一 ） 天 然 放 射 性 核 素1. 宇 宙 射 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 独 存 在 的 核 素（ 二 ） 人 为 放 射 性 核 素1. 核 试 验 及 航 天 事 故2. 核 工 业3. 工 农 业 、 医 学 、 科

4、研 等 部 门 的 排 放 废 物4. 放 射 性 矿 的 开 采 和 利 用 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40K 2.96 10-2 8.88 10-2 8.14 10-2 8.14 10-1226Ra 3.7 10-3 7.03 10-2 1.48 10-2 4.81 10-2232Th 7.4 10-4 5.55 10-2 3.7 10-3 4.81 10-2238U 1.11 10-3 2.22 10-2 1.48 10-2 4.81 10-2 （ 二 ） 在 水 体 中 的 分 布表 8.3 各

5、 类 淡 水 中 226Ra及 其 子 代 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226Ra222Rn 210Pb210Po 3.7 10-2 3.7 10-13.7 102 3.7 1033.7 10-3 7.4 10-4 3.7 10-23.7 373.7 10-3 3.7 10-4 3.7 10-23.7 10-11.85 10-2 3.7 10 3.7 1031.85 10-2 1.11 10-1 1.85 10-2 （ 三 ） 在 大 气 中 的 分 布 大 多 数 放 射 性 核 素 均 可 出 现 在 大 气 中 ，

6、 但 主 要是 氡 的 同 位 素 （ 特 别 是 222Rn） ， 它 是 镭 的 衰 变 产物 ， 能 从 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 植 物 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

7、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 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 （ 232Th） 、镭 （ 226Ra） 、 氡 （ 222Rn） 和

8、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 射 特 征放 射 性 核 素 对 人 体 伤 害 类 型 射 线 能 量 / kev 238U 外 照 射 伤 害 186232Th 外 照 射 伤 害 238226Ra 内 照 射 伤 害 、 外 照 射 伤 害 352.840K 外 照 射 伤 害 1460 第 三 节 放 射 性 辐 射 防 护 标 准一 、 我 国 辐 射 防 护 规 定 (G B870388 )中的 部 分 规 定（ 一 ） 职 业 性 放 射 性 工 作 人 员 和 居 民 每 年

9、 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 表 8.5 工 作 人 员 、 居 民 年 最 大 容 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 1.5 10 -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

10、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5102 5103 5104第二类皮肤、骨、甲状腺3.0101 3102 1102第三类手、前臂、足踝7.5101 7.5102 2.5102第四类其他器官1.5101 1.5102 5103 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

11、度为 3.7Bq/L。 但 222Rn子 体 或220Rn子 体 的 潜 能 值 不 得 大 于4 104MeV/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 号氚铍碳硫磷氩钾铁钴镍锌氪锶碘氙铯氡镭铀钍 3H7Be14C35S32P41Ar42K55Fe60Co59Ni65Zn85Kr90Sr131I131Xe137Cs220Rn222Rn226Ra 235U232Th 1.1 1041.9 1043.7 1032.6 1021.9 1022.2 1027.4 103

12、3.7 1021.1 1033.7 10 22.62.2 103.7 101.13.7 103.7 10 -1 1.9 1023.7 101.5 1021.1 102.67.4 103.73.3 103.3 10-11.9 102.23.7 10 23.7 10-23.3 10-13.7 1023.7 10-11.1 101.11.1 10-33.7 10-37.4 10-3 放 射 性 同 位 素 在 放 射 性 工 作 场 所 以 外 地 区 空 气中 的 限 制 浓 度 ， 按 表 8.6放 射 性 工 作 场 所 空 气 中 的 最大 容 许 浓 度 乘 以 表 8.7所 列 比 值

13、控 制 计 算 。表 8.7 比 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、131Xe 1/30 1/30014C、55Fe、59Ni、65Zn、90Sr、226Ra 1/30 1/200其它同位素1/30 1/100 表 8.8 国 际 放 射 委 员 会 建 议 的 个 人 剂 量 限 值人 员 类 别 基 本 极 限 值 /(mSva 1)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

14、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 一 、 放 射 性 测 量 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 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 器闪烁检测器 盖 革 计 数 器 射线种类检测器特 点闪烁检测器检测灵敏度低，探测面积大正比计数器检测效率高，技术要求高半导体检测器本底小，灵敏度高，探测

15、面积小电流电离室测较大放射性活度正比计数器检测效率较高，装置体积较大盖革计数器检测效率较高，装置体积较大闪烁检测器检测效率较低，本底小半导体检测器探测面积小，装置体积小闪烁检测器检测效率高，能量分辨能力强 半导体检测器能量分辨能力强，装置体积小 （ 一 ） 电 离 型 检 测 器 （ 二 ） 闪 烁 检 测 器 图 8.7 闪 烁 检 测 器 测 量 装 置 示 意 图 1.闪 烁 体 ； 2.光 电 倍 增 管 ； 3.前 置 放 大 器 ； 5.脉 冲 幅 度 分 析 器 ；6.定 标 器 ； 7.高 压 电 源 ； 8.光 导 材 料 ； 9.暗 盒 ； 10.反 光 材 料 闪 烁 检

16、 测 器 是 利 用 射 线 与 物 质 作 用 发 生 闪 光 的仪 器 。 图 8.7是 这 种 检 测 器 测 量 装 置 的 工 作 原 理 。 闪 烁 体 的 材 料 可 用 ZnS， NaI， 蒽 、 芪 等 无 机 和有 机 物 质 ， 其 性 能 列 于 表 8.10中 。表 8.10 主 要 闪 烁 材 料 性 能注 ： Ag、 Tl是 激 活 剂 。物 质 密 度/ (gcm-3) 最 大 发 光 波 长/nm 对 射 线 的 相 对脉 冲 高 度 闪 光 持 续 时 间/10-8sZn(Ag)粉 NaI(Tl) 蒽芪液 体 闪 烁 液塑 料 闪 烁 液 4.103.671

17、.251.150.861.06 450420440410350450350450 2002101006040602848 4103030.40.80.20.80.30.5 （ 三 ） 半 导 体 检 测 器 半 导 体 检 测 器 的 工 作 原 理 与 电 离 型 检 测 器 相似 ， 但 其 检 测 元 件 是 固 态 半 导 体 。 其 工 作 原 理 如图 8.8所 示 。 n, p半 导 体 的 n极 和 p极 ； RH电 阻 。 1.现 场 监 测 对 放 射 性 物 质 生 产 或 应 用 单 位 内 部 工 作 区 域的 监 测 。 2.个 人 剂 量 监 测 对 放 射 性

18、专 业 工 作 人 员 或 公 众 进 行 的 内 照 射和 外 照 射 的 剂 量 监 测 。 3.环 境 监 测 对 放 射 性 生 产 和 应 用 单 位 外 部 环 境 （ 包 括 空气 、 水 体 、 土 壤 、 生 物 、 固 体 废 物 等 ） 的 监 测 。 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 测 定 的 放 射 性 核 素 分（ 三 ） 对

19、放 射 性 核 素 具 体 测 量 的 内 容 分 放 射 源 强 度 ， 半 衰 期 ， 射 线 种 类 及 能 量 ； 环 境和 人 体 中 放 射 性 物 质 含 量 、 放 射 性 强 度 、 空 间 照 射量 或 电 离 辐 射 剂 量 。 三 、 放 射 性 监 测 方 法 定 期 监 测 ： 采 样 、 样 品 预 处 理 、 样 品 总 放 射 性或 放 射 性 核 素 测 定 。 连 续 监 测 ： 在 现 场 安 装 放 射 性 自 动 监 测 仪 器 ，实 现 采 样 、 预 处 理 和 测 定 自 动 化 。 基 本 步 骤 ： 样 品 采 集 ， 样 品 前 处 理

20、， 选 择 适 宜方 法 、 仪 器 测 定 。 （ 一 ） 样 品 采 集 1.放 射 性 沉 降 物 的 采 集 沉 降 物 包 括 干 沉 降 物 和 湿 沉 降物 。 放 射 性 干 沉 降 物 样 品 可 用 水 盘法 、 黏 纸 法 、 高 罐 法 采 集 。 湿 沉 降 物 常 用 一 种 能 同 时 对 雨水 中 核 素 进 行 浓 集 的 采 样 器 ， 如 图8.9所 示 。 图 8.9 离 子 交 换 树 脂湿 沉 降 物 采 集 器 示 意 图 1.漏 斗 盖 ； 2.漏 斗 ； 3.离 子 交 换 柱 ；4.滤 纸 浆 ； 5.阳 离 子 交 换 树 脂 ；6.阴 离

21、 子 交 换 树 脂 2. 放 射 性 气 溶 胶 的 采 集 放 射 性 气 溶 胶 包 括 核 爆 炸 产 生 的 裂 变 产 物 ， 各种 来 源 于 人 工 放 射 性 物 质 以 及 氡 、 钍 射 气 的 衰 变 子体 等 天 然 放 射 性 物 质 。 这 种 样 品 的 采 集 常 用 滤 料 阻留 采 样 法 ， 其 原 理 与 大 气 中 颗 粒 物 的 采 集 相 同 。 3. 其 他 类 型 样 品 的 采 集 水 体 、 土 壤 、 生 物 样 品 的 采 集 、 制 备 和 保 存 方法 与 非 放 射 性 样 品 所 用 的 方 法 大 致 相 同 。 （ 二 ）

22、 样 品 预 处 理 预 处 理 目 的 ： 将 样 品 处 理 成 适 于 测 量 的 状 态 ，将 样 品 的 欲 测 核 素 转 变 成 适 于 测 量 的 形 态 并 进 行浓 集 ， 以 及 去 除 干 扰 核 素 。 常 用 的 样 品 预 处 理 方 法 ：衰 变 法 有 机 溶 剂 溶 解 法蒸 馏 法 灰 化 法溶 剂 萃 取 法 离 子 交 换 法共 沉 淀 法 电 化 学 法 （ 三 ） 环 境 中 放 射 性 监 测 1. 水 样 的 总 放 射 性 活 度 的 测 定 水 体 中 常 见 的 辐 射 粒 子 的 核 素 有 226Ra、 222Rn及 其 衰 变 产

23、物 。 目 前 公 认 的 水 样 总 放 射 性 浓 度 是0.1Bq/L， 当 大 于 此 值 时 ， 就 应 对 放 射 粒 子 的 核 素进 行 鉴 定 和 测 量 ， 确 定 主 要 的 放 射 性 核 素 ， 判 断 水质 污 染 情 况 。 2. 水 样 的 总 放 射 性 活 度 测 定 水 样 总 放 射 性 活 度 测 量 步 骤 基 本 上 与 总 放射 性 活 度 测 定 相 同 ， 但 检 测 器 用 低 本 底 的 盖 革 计 数管 ， 且 以 含 40K的 化 合 物 作 标 准 源 。 3. 土 壤 中 总 、 放 射 性 活 度 的 测 定 4. 大 气 中

24、氡 的 测 定 222Rn是 226Ra的 衰 变 产 物 ， 为 一 种 放 射 性 惰性 气 体 。 它 与 空 气 作 用 时 ， 能 使 之 电 离 ， 因 而 可用 电 离 型 探 测 器 通 过 测 量 电 离 电 流 测 定 其 浓 度 ；也 可 用 闪 烁 探 测 器 记 录 由 氡 衰 变 时 所 放 出 的 粒子 来 计 算 其 含 量 。 5.大 气 中 各 种 形 态 131I的 测 定 碘 的 同 位 素 很 多 ， 除 127I是天 然 存 在 的 稳 定 同 位 素 外 ， 其 余都 是 放 射 性 同 位 素 。 131I是 裂 变产 物 之 一 ， 它 的 裂 变 产 额 较 高 ，半 衰 期 较 短 ， 可 作 为 反 应 堆 中核 燃 料 元 件 包 壳 是 否 保 持 完 整状 态 的 环 境 监 测 指 标 ， 也 可 以作 为 核 爆 炸 后 有 无 新 鲜 裂 变 产物 的 信 号 。 图 8.10 各 种 形 态 碘 的 采 样 器