《环境监测》第8章放射性污染监测课件.ppt

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1、第8章 放射性污染监测学习指南 通过学习要求掌握放射性污染的概念、来源及危害，熟悉掌握放射性监测的方法；了解放射性监测仪器。8.1 概 述 8.1.1 基本知识 1.放射性核衰变 自然界的所有物质都是由各种元素组成的，有些元素的原子核是不稳定的，它能自发地有规律地改变其结构而成为另一种原子核，这种现象称为衰变，也称为放射性衰变。放射性有天然和人工之分。决定放射性核素性质的基本要素是放射性类型、放射性活度和半衰期。2.放射性衰变的类型 放射性衰变按其放出的粒子的性质，分为三类：衰变、衰变、衰变。（1）衰变 226 Ra 222 Rs+4 He （2）衰变 -衰变 +衰变 电子俘获 （3）衰变 衰

2、变是放射性核素的原子核从较高能级跃迁到较低能级或基态时放射的电磁辐射。8.1.2 放射性的来源、危害 1.放射性的来源 环境放射性的辐射源可分为天然辐射源和人工辐射源两大类。（1）天然放射性的来源 天然系列放射性核素 宇宙射线 自然界中单独存在的核素 （2）人工放射性的来源 核试验及核事故 放射性矿的开采和利用 核工业 医学、科研和工农业等部门使用放射性核素的排放废物2.放射性污染的危害（1）急性损伤 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。表8-1叙述了不同的照射剂量将引起的不同急性机体效应。（2）

3、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。（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。表8-1 急性照射时的机体效应 8.1.3 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/dt=N 式中 Nt 时刻未衰变的核素数；t时间，s；衰变常数，表示放射性核素在单位时间内的衰变几率。2.半衰期（T 1/2 ）放射性核素因衰变而减少到原来的一半时所需的时间。T 1/2=0.

4、693/3.吸收剂量（D）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 D=dE/dm 式中 dE电离辐射给予一个体积单元中物质的平均能量；dm被照射的体积单元中物质的质量。吸收剂量有时也用吸收剂量率（P）来表示，即单位时间的吸收剂量。可表示为 P=dD/dt 4.剂量当量（H）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辐射的相对危害程度）。见表8-2给出的Q值。表8-2 各种射线的品质因数 【例题】某人全身均受

5、照射，其中射线的吸收剂量为1.510-2 Gy，快中子吸收剂量为2.010-3 Gy，计算总剂量当量。解：H 总=H+H 快中子 由 H=kDQ 并查表8-2，得 H 总=1.510-2 1+2.010-310 =3.510-2 （SV）5.照射量（X）照射量只适用于X 和辐射，不能用于其他类型的辐射和介质。照射量表示在单位质量空气中X 和辐射全部被空气阻止时，使空气电离所形成的离子总电荷（正的或负的）的绝对值。公式表示为 X=dQ/dm 式中 dQ单位体积单元内形成的离子的总电荷绝对值，C；dm单位体积中空气的质量，kg。8.1.4 放射性监测对象和内容1.放射性监测对象（1）现场监测（2）

6、个人剂量监测（3）环境监测 主要监测的放射性核素为 放射性核素，即 239 Pu、226 Ra、224 Ra、220 Rn、210 Po、222 Th、234 U和 235 U；放射性核素，即 3 H、90 Sr、89 Sr、134 Cs、137 Cs、131 I 和 60 Co。2.放射性监测内容（1）放射源强度、半衰期、射线种类及能量；（2）环境和人体中放射性物质的含量、放射性强度、空间照射量或电离辐射剂量。3.放射性监测目的 环境放射性监测的目的最终在于保护专业人员和公众的健康，具体包括以下几点：（1）确定公众日常所受辐照剂量（实测值或推测值）是否在允许剂量之下；（2）监督和控制生产、应

7、用单位的违法排放；（3）把握环境放射性物质累积的倾向。8.2 放射性样品的采集和预处理 对环境样品进行放射性监测和对非放射性环境样品监测过程一样，也是经过样品采集、样品预处理和选择适宜方法、仪器测定三个过程。8.2.1 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，主要来源于大气层核爆炸所产生的放射性尘埃，小部分来源于人工放射性微粒。（1）水盘法 （2）粘纸法 （3）高罐法 图8-1 离子交换树脂采样器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-阴离子交换树脂 湿沉降物是指随降雨或降雪而沉降的物质。采集湿沉降物除可用上述方法外，还常用一种能同时对

8、雨水中核素进行浓集的采样器，如图8-1所示，离子交换树脂湿沉降物采样器。2.放射性气体的采集（1）固体吸附法 用固体颗粒作收集器。（2）液体吸收法（3）冷凝法 3.放射性气溶胶的采集 4.其他类型样品的采集 8.2.2 样品的预处理 1.衰变法 2.共沉淀法3.灰化法 4.电化学法 5.其他预处理法8.3 放射性监测仪器 8.3.1 放射性监测仪器 最常用的检测器有三类，即电离型检测器、闪烁检测器和半导体检测器。1.电离型检测器 常用的电离型检测器有电离室、正比计数管和盖革（GM）计数管三种。都是在密闭的充气容器中设置一对电极，将直流电压加在电极上（如图8-2），当气体发生电离时，产生的正离子

9、和电子在外电场的作用下分别移向两极而产生电离电流。电离电流的大小与外加电压的大小及进入电离室的辐射粒子数目有关，外加电压与电离电流的关系曲线，如图8-3所示，可分为六个区域。图8-2 电离室示意图图8-3 外加电压与电离电流的关系曲线 AB段为非工作区 在这一区域，电压较低，正离子和电子的复合几率大，电流随外加电压的增大而增大。BC段为电离室区 在这一区域，外加电压已足够大，离子几乎全被收集，电流会达到一个饱和值，并将是一个常数，不再随电压的增加而改变。CD段为正比区 在这一区域，电离电流突破饱和值，随电压增加而继续增加。DE段为有限正比区 在此区域内，气体放大倍数与初始电离无关，不再是常数，

10、故检测器在这一区域无法工作。EF段为G-M区（盖革-弥勒区）在这一区域，当外加电压继续增加，分子激发产生光子的作用更加显著，收集到的电荷与初始电离的电子数毫无关系。连续放电区 在此区域，“电子雪崩”无限制地进行，检测器无法工作。（1）电流电离室（2）正比计数管（3）盖革（G-M）计数管2.闪烁检测器 闪烁检测器是利用射线与物质作用发生闪光的仪器，如图8-6所示。图8-6 闪烁检测器工作原理3.半导体检测器 半导体检测器的工作原理与电离型检测器的工作原理相似，所不同的是其检测原件是固态半导体，如图8-7所示。图8-7 半导体检测器工作原理 8.3.2 放射性测量实验室 放射性测量实验室分为两个部

11、分，一是放射性化学实验室，二是放射性计测实验室。实验室的装备和操作方面有如下特点：放射性防护要求较低；须具备高灵敏度（低本底）、高选择性和高稳定性的放射性计量仪器和装置；为防止试样、仪器、人员和实验室环境间发生交叉污染，需采取多种相应有效措施。1.放射性化学实验室 2.放射性计测实验室 8.4 放射性监测方法 8.4.1环境中放射性监测 1.水样的总放射性活度的测定（1）基本情况 水体中常见放射粒子的核素有 226Ra、222Rn及其衰变产物等。（2）测定方法式中 Qa 总放射性活度，Bq铀/L；nc 用闪烁检测器测量水样得到的计数率，计数/min；nb 空测量盘的本底计数率，计数/min；n

12、s 根据标准源的活度计数率计算出检测器的计算率，计数/（Bqmin）；V所取水样体积，L。2.水样的总放射性活度的测定 水样的总放射性活度测量步骤基本上与总放射性活度测量相同，但检测器用低本底的盖革计数管，且以含 40 K的化合物作标准源。3.土壤中放射性监测 放射性活度（Q）和放射性活度（Q）分别用以下两式计算式中 Q 放射性活度，Bq/kg干土；Q 放射性活度，Bq/kg干土；nc 样品放射性总计数率，计数/min；nb 本底计数率，计数/min；检测器计数率，计数/min；S样品面积，cm2；l样品厚度，cm；F自吸收校正因子，对较厚的样品一般取0.5；n 样品放射性总计数率，计数/min；nKCl 氯化钾标准源的计数率，计数/min；1.48104 1kg氯化钾所含 40K的放射性的贝可数。4.大气中氡的测定 222Rn是 226Rn的衰变产物，为一种放射性惰性气体。8.4.2 个人外照射剂量 个人外照射剂量是用佩戴在身体适当部位的个人剂量计测量，这是一种能对放射性辐射进行累积剂量的小型、轻便、容易使用的仪器。常用的个人剂量计有袖珍电离室、胶片剂量计、热释光体和荧光玻璃等。