环境监测与仪器分析第八章放射性精选文档.ppt
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1、环境监测与仪器分析第八章放射性本讲稿第一页,共四十五页第一节第一节基础知识基础知识第二节第二节环境中的放射性环境中的放射性第三节第三节放射性辐射防护标准放射性辐射防护标准第四节第四节放射性测量实验室和检测仪器放射性测量实验室和检测仪器第五节第五节放射性监测放射性监测本讲稿第二页,共四十五页第一节第一节基基础础知知识识一、放射性一、放射性一、放射性一、放射性 (一)放射性核衰变(一)放射性核衰变(一)放射性核衰变(一)放射性核衰变1.核衰变核衰变 有些原子核不稳定,能自发地有规律地改变其结构转有些原子核不稳定,能自发地有规律地改变其结构转有些原子核不稳定,能自发地有规律地改变其结构转有些原子核不
2、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。变为另一种原子核,这种现象称为核衰变。变为另一种原子核,这种现象称为核衰变。变为另一种原子核,这种现象称为核衰变。2*.放射性放射性在衰变过程中,不稳定的原子核能自发地放出具有一定动能的带电在衰变过程中,不稳定的原子核能自发地放出具有一定动能的带电在衰变过程中,不稳定的原子核能自发地放出具有一定动能的带电在衰变过程中,不稳定的原子核能自发地放出具有一定动能的带电或不带电粒子或不带电粒子或不带电粒子或不带电粒子 、射线,使本身物理和化学性质发生变化的现射线,使本身物理和化学性质发生变化的现射线,使本身物理和化学性质发生变化的
3、现射线,使本身物理和化学性质发生变化的现象,称为象,称为象,称为象,称为“放射性放射性放射性放射性”。本讲稿第三页,共四十五页图图图图8.18.1226226RaRa和和和和6060CoCo的核衰变的核衰变的核衰变的核衰变本讲稿第四页,共四十五页1.衰变衰变衰变衰变衰变是不稳定重核(一般原子序数大于衰变是不稳定重核(一般原子序数大于82)自发放出自发放出自发放出自发放出4He核(核(核(核(粒子)的过程。粒子)的过程。2.2.衰变衰变衰变衰变 衰变是放射性核素放射衰变是放射性核素放射衰变是放射性核素放射衰变是放射性核素放射粒子(即快速电粒子(即快速电粒子(即快速电粒子(即快速电子)的过程,它是
4、原子核内质子和中子发生互变的子)的过程,它是原子核内质子和中子发生互变的子)的过程,它是原子核内质子和中子发生互变的子)的过程,它是原子核内质子和中子发生互变的结果。结果。结果。结果。衰变可分为负衰变可分为负 衰变、正衰变、正衰变、正衰变、正 衰变和电子俘获衰变和电子俘获三种类型。三种类型。3.衰变衰变射线是原子核从较高能级跃迁到较低能级或射线是原子核从较高能级跃迁到较低能级或者基态时所放射的电磁辐射。者基态时所放射的电磁辐射。(二)(二)*放射性衰变的类型放射性衰变的类型本讲稿第五页,共四十五页1.放射性活度(强度)放射性活度(强度)放射性活度系指放射性活度系指单位时间内单位时间内发生核衰变
5、的发生核衰变的数目数目。2.半衰期半衰期当放射性的核素因衰变而减少到原来的当放射性的核素因衰变而减少到原来的一半时所一半时所需的时间称为半衰期需的时间称为半衰期(T1/2)。)。(三)放射性活度和半衰期(三)放射性活度和半衰期本讲稿第六页,共四十五页(四)核反应(四)核反应 是指用快速粒子打击靶核而给出新是指用快速粒子打击靶核而给出新核(核产物)和另一粒子的过程。核(核产物)和另一粒子的过程。本讲稿第七页,共四十五页二、照射量和剂量二、照射量和剂量(一)照射量(一)照射量d dQ Q或或或或X X射线在空气中完全被阻止时,引起质量为射线在空气中完全被阻止时,引起质量为射线在空气中完全被阻止时,
6、引起质量为射线在空气中完全被阻止时,引起质量为d dmm的某的某的某的某一体积元的空气电离所产生的带电粒子(正的或负的)的总电一体积元的空气电离所产生的带电粒子(正的或负的)的总电一体积元的空气电离所产生的带电粒子(正的或负的)的总电一体积元的空气电离所产生的带电粒子(正的或负的)的总电量值,量值,量值,量值,C C;X X照射量,它的照射量,它的照射量,它的照射量,它的SISI单位为单位为单位为单位为C/kgC/kg,与它暂时并用的专用,与它暂时并用的专用,与它暂时并用的专用,与它暂时并用的专用单位是伦琴(单位是伦琴(单位是伦琴(单位是伦琴(R R),简称伦。),简称伦。),简称伦。),简称
7、伦。本讲稿第八页,共四十五页(二)吸收剂量(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。D D吸收剂量,吸收剂量,SISI单位为单位为J/kgJ/kg,单位的专门名称为戈瑞,简称戈,用符号,单位的专门名称为戈瑞,简称戈,用符号GyGy表示;表示;电离辐射给予质量为电离辐射给予质量为d dm m的物质的平均能量。的物质的平均能量。本讲稿第九页,共四十五页(三)剂量当量(三)剂量当量(H)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。H=DQN D D吸收剂量,吸收剂量,GyGy;Q Q品质因素,其值决定于导致电离
8、粒子的初始动能、种品质因素,其值决定于导致电离粒子的初始动能、种类及照射类型等(见表类及照射类型等(见表8.18.1););N N所有其他修正因素的乘积。所有其他修正因素的乘积。本讲稿第十页,共四十五页表表表表8.18.1品质因数与照射类型、射线种类的关系品质因数与照射类型、射线种类的关系品质因数与照射类型、射线种类的关系品质因数与照射类型、射线种类的关系照射类型照射类型射线种类射线种类品质因素品质因素外照射外照射x、e1热中子及能量小于热中子及能量小于0.005MeV的中能中子的中能中子3中能中子(中能中子(0.02MeV)5中能中子(中能中子(0.1MeV)8快中子(快中子(0.510Me
9、V)10重反冲核重反冲核20内照射内照射、+、e、x110裂变碎片、裂变碎片、发射中的反冲核发射中的反冲核20本讲稿第十一页,共四十五页第二节第二节 环境中的放射性环境中的放射性一、环境中放射性的来源一、环境中放射性的来源天然放射性核素天然放射性核素 环境中的放射性环境中的放射性人为放射性核素人为放射性核素本讲稿第十二页,共四十五页(一)天然放射性核素(一)天然放射性核素1.宇宙射线及其引生的放射性核素宇宙射线及其引生的放射性核素2.天然系列放射性核素天然系列放射性核素3.自然界中单独存在的核素自然界中单独存在的核素(二)人为放射性核素(二)人为放射性核素1.核试验及航天事故核试验及航天事故2
10、.核工业核工业3.工农业、医学、科研等部门的排放废物工农业、医学、科研等部门的排放废物4.放射性矿的开采和利用放射性矿的开采和利用本讲稿第十三页,共四十五页二、放射性核素在环境中的分布二、放射性核素在环境中的分布 (一)在土壤和岩石中的分布(一)在土壤和岩石中的分布表表8.2土壤、岩石中天然放射性核素的含量土壤、岩石中天然放射性核素的含量单位:单位:Bq/g核素土壤岩石40K2.9610-28.8810-28.1410-28.1410-1226Ra3.710-37.0310-21.4810-24.8110-2232Th7.410-45.5510-23.710-34.8110-2238U1.11
11、10-32.2210-21.4810-24.8110-2本讲稿第十四页,共四十五页(二)在水体中的分布(二)在水体中的分布表表8.3各类淡水中各类淡水中226Ra及其子代产物的含量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226Ra222Rn210Pb210Po3.710-23.710-13.71023.71033.710-37.410-43.710-23.7373.710-33.710-43.710-23.710-11.8510-23.7103.71031.8510-21.1110-11.8510-2本讲稿第十五页,共四十五页(三)在大气中的分布(三)在大气中的分布大多
12、数放射性核素均可出现在大气中,但主要大多数放射性核素均可出现在大气中,但主要大多数放射性核素均可出现在大气中,但主要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(特别是是氡的同位素(特别是是氡的同位素(特别是是氡的同位素(特别是222222RnRn),),),),它是镭的衰变产它是镭的衰变产物,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(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任何动植物组织中都含有一些天然放射性核素,主要有素,主要有4040
13、K K、226RaRa、14C C、210210Pb和和210210PoPo等,其含其含量与这些核素参与环境和生物体之间发生的物质交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。本讲稿第十六页,共四十五页 1、主要是辐射损伤,导致蛋白质分子键断裂和畸变,破坏对人类新陈代谢有重要意义的酶。2、直接破坏细胞的组织和结构,对人体产生躯体损伤效应和遗传损伤效应。三、放射性污染的危害三、放射性污染的危害本讲稿第十七页,共四十五页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
14、、234U)、钍(232Th)、镭(226Ra)、氡(222Rn)和钾(40K)对人体的辐射伤害特征见表8.4所示。表表8.4天然放射性核素的主要辐射特征天然放射性核素的主要辐射特征放射性核放射性核素素对人体伤害类型对人体伤害类型射线能量射线能量/kev238U外照射伤害外照射伤害186232Th外照射伤害外照射伤害238226Ra内照射伤害、外照射伤害内照射伤害、外照射伤害352.840K外照射伤害外照射伤害1460本讲稿第十八页,共四十五页图图图图8.28.2放射性物质辐射人体的途径放射性物质辐射人体的途径放射性物质辐射人体的途径放射性物质辐射人体的途径本讲稿第十九页,共四十五页第三节第三
15、节放射性辐射防护标准放射性辐射防护标准一、一、辐射防护规定辐射防护规定(GB870388)(一)职业性放射性职业性放射性工作人员和居民每年限制剂量当量(二)露天水源露天水源中限制浓度和放射性工作场所放射性工作场所空气空气中最大容许浓度中最大容许浓度 本讲稿第二十页,共四十五页表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1.510-2Sv/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
16、当量/Sv器官分类器官名称第一类全身、红骨髓、眼晶体、性腺510251035104第二类皮肤、骨、甲状腺3.010131021102第三类手、前臂、足踝7.51017.51022.5102第四类其他器官1.51011.51025103本讲稿第二十一页,共四十五页表表表表8.68.68.68.6 放射性同位素在露天水源中的限制浓度放射性同位素在露天水源中的限制浓度放射性同位素在露天水源中的限制浓度放射性同位素在露天水源中的限制浓度和放射性工作场所空气中的最大容许浓度和放射性工作场所空气中的最大容许浓度和放射性工作场所空气中的最大容许浓度和放射性工作场所空气中的最大容许浓度 注:露天水源的限制浓度
17、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钾铁钴镍锌氪锶碘氙铯氡镭铀钍3H7Be14C35S32P41Ar42K55Fe60Co59Ni65Zn85Kr90Sr131I131Xe137Cs220Rn222Rn226Ra235U232Th1.11041.91043.71032.6
18、1021.91022.21027.41033.71021.11033.71022.62.2103.7101.13.7103.710-11.91023.7101.51021.1102.67.4103.73.3103.310-11.9102.23.71023.710-23.310-13.71023.710-11.1101.11.110-33.710-37.410-3本讲稿第二十二页,共四十五页放射性同位素在放射性工作场所以外地区空气中的限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放射性工作场所空气中的最大容许浓度乘以表以表8.7
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