辐射环境监测

1、环境的定义：广义地讲，环境是相对于中心事物而言的背景。 在环境科学中，环境是指以人类为主体的外部世界， 其主要指地球外表与人类发生相互作 用的各个自然要素及其总体，它包括地球表层的陆地、海洋和大气层。 环境的分类：环境是一个多层次、多结构的复杂系统，可按不同的方法分类。 a按空间范围：居室环境、厂房环境、村落环境、城市环境、区域环境、全球环境等。环 境的空间范围随着人类认识能力和活动范围的开拓而扩展, 现在甚至把影响人类的宇宙因素 也包括在内，称为宇宙环境。 b b按组成要素：大气环境、水环境、土壤环境、岩石环境等。 c c 地质学：把环境分为大气圈、水圈、土壤 -岩石圈，而地球上凡有生物生存

2、的地方又统称 为生物圈，它包括从大气圈对流层顶部到地壳风化层和成岩层底部。 d d 生态学：陆生环境、 水生环境等。 C C、环境的根本特性 作为以人类为主体的客观物质体系，环境具有四个根本特征： 1整体性：环境的各个组成局部和要素之间构成了一个有机的整体； 2区域性：组成环境 不同区域的特征； 3变动性：环境在自然和人类活动的共同作用下， 其内部结构和外在状 态始终处于不断变化的过程中； 4修复性：环境系统具有一种自动调节功能，通过这种功 能，可以使受损的环境回到原来状态。但有一定的限度。 1 1 环境物质：指环境中存在的具有一定环境活性，并对生命物质可能产生各种直接或间接 影响的物质。例如

3、，水体及其所含的各种化学物质，大气及其所含的各种组分等。 环境物质可由自然因素或人类活动而释入环境， 并在环境中发生迁移、 转化和积聚，从而对 人类健康、生态平衡或环境质量产生影响。 2 2 环境物质的种类 按存在形态：把环境物质分为大气、水、岩石、土壤和生物等几个大类； 按对人类、生态和环境影响： 分为有害物质和无害物质两大类。 环境有害物质是指对人类健康、生态平衡或环境质量产生不利影响的各种环境物质。 有害与无害是相对的、 开展的和变化的，随着数量和存在状态的改变， 有害物质和无害物质 之间可能发生相互转化。 例如，硒是人体必需的一种微量元素，但环境硒含量过低或过高均对人体健康有害； 又如

4、，汞是有害毒物质，但由于土壤中的无机汞不易被植物吸收， 因此对人体危害相对较 小，而有机汞那么相反，对人体危害很大。 环境有害物质剂量与人体健康效应之间的关系 1直线型：人体健康效应与剂量呈正比关系； 2饱和型：人体健康效应与随剂量增加而增大， 到达一定程度后，根本上不再随剂量而变 化；3 S曲线型：人体健康效应随剂量增加开始变化不明显，当剂量增加到一定程度后变 化明显，而后随剂量增加又根本不变大多数环境有害物质的剂量-效应关系呈 S曲线型 3 3 环境有害物质的综合效应 两种或两种以上的环境有害物质共同作用时，可出现四种不同 的综合效应。1协同效应：总的环境效应大于单个有害物质的环境效应之和

5、； 2叠加效应： 总的环境效应等于单个有害物质的环境效应之和； 3独立效应：各个有害物质的环境效应 互不影响；4拮抗效应：总的环境效应小于任何单个有害物质单独的环境效应。 1 1环境污染 环境污染：指有害物质进入环境，经过扩散、迁移、转化和积聚，引起环境 系统结构和功能的改变，导致环境质量下降，对人类或其它生物的正常生存和开展产生不利 影响。 引起环境污染的物质或因子称为环境污染物或环境污染因子， 它按形态有气、液、固及热、 声、辐射等不同种类。 向环境排放污染物或对环境产生有害影响的场所、设备和装置等，称为环境污染源。 环境污染的分类： A、按涉及的环境要素可分为：大气污染；水污染；土壤污染

6、等。 B、按污染范围可分为局地污染、区域污染及全球性污染等； C、按污染物的性质可分为化 学污染、物理污染、生物污染等；D、按污染产生的原因可分为生产性污染和生活性污染等。 2 2 环境自净：指环境的修复性，环境污染后，在自身条件下，在有限的时间内，污染物 浓度或总量降低到不产生危害的程度 环境自净的分类：A、物理自净：通过扩散、混合、稀释、淋洗、挥发、沉降、吸附等物理 作用，使环境中的污染物得以净化的过程 。物理自净的能力除与污染物的 物理性质如粒 度、相对密度、形态、外表活性等因素有关外，还取决于环境的物理条件如温度、气流、 降水及地理条件等。环境自净的分类： B、化学自净：通过污染物与环

7、境物质或不同污染 物之间的化学反响如氧化、复原、化合、分解、络合、离子交换、化学吸附等 ，使环境 中的污染物得以净化的过程，称为化学自净。化学自净能力除取决于污染物的化学性质和化 学形态外，还与环境物质的 酸碱度、氧化复原电位、温度和化学组成 等因素有关 环境自净的分类：C、生物自净：通过自然界中的生物对环境污染物的吸收、降解、转化、 富集等作用，使之得以净化的过程， 称为生物自净。生物自净能力除与污染物有关外，主要 取决于生物的种类、环境温度和供氧状况等 3 3 环境保护 指人类为解决现实的或潜在的环境问题， 维持自身生产和开展而进行的各种 具体实践活动的总称。 自20世纪50年代以来，由于

8、工农业及国防的迅速开展和对自然资源 的盲目开发，使环境遭到了严重污染和破坏， 环境质量急剧下降， 生态平衡严重失调， 环境 问题已成为危及人类健康，制约经济开展和文明进程的全球性问题。 世界各国纷纷采取科学技术、行政管理、司法、经济、宣传、教育等各种环境保护措 施，努力防治环境污染，合理利用自然资源，逐步重建人类与环境之间的依赖关系，促进 社会与环境的协调开展。 19541954 年前苏联第一座试验性核电站建成； 19791979 年美国三里岛核电厂事故；19861986 年切尔诺贝 利核电厂事故； 核电正在蓬勃开展，核电是一种平安、清洁的电。 总装机容量最多的是美国、占本国市场份额最多的是法

9、国 78%78%、立陶宛81.5%81.5%。还有 6 6 个国家接近或超过 40%40%。 核电是一种清洁的能源，它几乎不产生 CO2CO2、NOxNOx、SO2SO2 等有害气体，因而对改善 当前日趋严重的环境问题具有重大意义。因化石燃料燃烧，全球每年排放 CO2CO2 约 5050 亿吨按碳计，而核电的开展已使 CO2CO2 的排放量减少了 10%10%。在法国，从 1980 1980 年到 19871987 年，核电增加 2 2 倍多，CO2CO2 排放量减少了 2/3,2/3,对改善法国的环境状况 起了良好的作用，与污染严重的英国燃煤发电占 70%70% 形成鲜明的比照。 核电是一种

10、平安的能源，它发生事故的概率和危险性均比石油、煤、交通等行业的 小，在迄今最严重的切尔诺贝利核电厂事故中，也仅造成 3 31 1 人死亡，远比不上一 次大的煤矿事故或化学毒物污染事故。 核电还是一种经济的能源，本钱可与煤电、油电相竞争。 核电是唯一已经成熟而且最有希望替代化石燃料，解决能源危机的一种能源。 核电生产和其它能源一样，也存在环境问题，除热污染、占用土地、普通污染物的排放等 问题外，放射性流出物排放对环境特别是人类健康可能造成的影响是公众最为关注的问题。 具体来说，它包括核电厂在正常运行和事故情况下放射性核素的排放以及放射性废物最 终处置的潜在环境污染问题。 任何事物都有其两面性，核

11、电也不例外。 在利用核能给我们带来便利的同时还要进行环境保护，因为从矿物的开采到放射废物 的贮存，每一个环节，或多或少地有些放射性核素进入环境，造成环境污染。 这些放射性污染物可通过各种环境途径对人类造成危害，其中大多数放射性物质因其所含 核素半衰期较短，或因其在环境中迁移速率较小，只可能造成局地或区域性影响，只有少 数长寿命核素及在环境中迅速弥散的核素，才可能产生全球性影响。 核工业与其它工业最大的不同点在于它从创立开始就十分重视核平安和环境问题。 核电厂从设计、建造到运行每个环节都制订了严格的控制标准，力求将危害降低至 可合理到达的尽可能低的水平，并由各级核平安及辐射环境管理审管机构实行监

12、 督。 绝对杜绝放射性物质向环境的排放是不可能的，也是不合理的。排人环境中的微 量放射性物质在环境中的行为及其对生物圈的影响是一个十分复杂的课题，尚有待 进一步深人研究。 至放射性废物的最终处置，目前已有深地层地质处置等方案，这些方案技术上已 比拟成熟，尚待实际验证；另一方面，废物在长期贮存过程中可能出现的放射性核素 泄漏及其在环境中的迁移，也有也有待深人研究。 从放射性核素的发现到第一座核反响堆的建成，一大批科学家付出巨大的努力，做出过卓 越奉献的主要有：英国，汤姆逊： 1895,1895,对大气电离离子进了研究；德国，伦琴： 1895, X1895, X 射线；法国，贝克勒尔： 1896,

13、1896,发现铀具有放射性；居里夫人， 1898,1898,发现针的放射性； 同年相继发现了天然放射性元素镭和针 。德国，埃斯特和盖特尔， 1901,1901,发现氛及其衰变 子体的带电性。 科学家们已开始注意 辐射的生物效应和生物体对天然放射性核素的蓄积作用 。但是， 因受当时测量手段的限制，对环境放射性的研究进展还相当缓慢。 德国，哈恩等，1939,1939,在用中子照射铀的研究中发现了原子核裂变现象 。 19421942 年，在费米的领导下，美国建立了世界上第一座核反响堆，实现了受控链式核裂 变反响，由此开创了原子能时代。 首先是美国，因原子弹研制工程曼哈顿方案的需要， 19431943

14、 年成立了应用渔业实验室， 主要研究汉福特核设施对哥伦比亚河中生物群落的影响。此后，又扩大到核试验现场监测， 重点考察放射性核素对生物体的外照射损伤和对内部组织的危害。此外，橡树岭和汉福特 两个核研究机构也对各种人工放射性核素的环境影响开始了研究。 ? 2020 世纪 5050 年代，闪烁计数器的出现使环境放射性测量技术有了新的飞跃。 这 1010 年 间，环境放射性研究主要以美、苏等国在大气层中进行核武器试验所造成的环境污 染为中心，对核试验放射性污染水平和环境天然辐射本底进行了大量的调查，建立 了一系列环境放射性监测方法，促进了环境放射性分析和监测技术的开展。 ? 2020 世纪 6060

15、 年代，放射性沉降物落下灰进一步增加。与此同时，由于核工业的 迅速开展，排入环境的放射性污染物也有所增加，促使人们加强了对环境放射性污 染的监控。 ? 实践说明，环境放射性污染的控制只停留在污染监测和放射性废物治理上是远远不 够的，更重要的是要探索放射性污染的产生及其在环境中的物理、化学和生物学行 为，摸清放射性污染物在环境中的运动过程及其规律，才能有效地控制和消除放射 性流出物排放对环境的污染，减轻和防治环境放射性对生态特别是对人类的危害。 ? 19551955 年，联合国成立了原子辐射效应科学委 员会UNSCEAN UNSCEAN ,专门研究电离辐 射包括环境放射性对人的影响，迄今已出版了

16、一系列 权威性报告，引起了人 们对核环境学这一领域的广泛关注，促进了对痕量物质环境行为的研究以及生物 学。遗传学、环境化学、痕量元素代谢、微气象学、高层大气气象学、海洋学等许 多学科的开展。由此还引起了人们对其它有毒化学物质 如杀虫剂、食品添加剂。 化石燃料燃烧产物、痕量重金属等污染的重视，带动了环境科学的开展，环境辐 射的许多开创性研究也为一般环境污染的研究提供了有效的手段和方法。 ? 2020 世纪 7070 年代，高放射性废物最终处置的平安性成为影响核电事业进一步开展的 关键，迫使科学家们从放射性物质及环境物质的物理、化学特征出发，进一步探索 放射性核素在环境中的行为，特别是放射性核素与

17、环境物质之间的相互作用及其适 移规律和最终归宿。 ? 我国历来高度重视核科学技术在现代化建设中的重要作用，对核平安和环境放射性 污染防治给予了特别的关注。早在 2020 世纪 6060 年代，就广泛开展了环境放射性监测 工作，建立了初步的、非常实用的核平安和环境监测体系和机构，有效地保护了核 事业从业人员、周围环境和公众，使之免受或少受核辐射损伤的危害，促进了我国 核事业的开展。 ? 随着我国核事业和科学技术的开展，核环境学也日益得到重视，有了长足的进步。 专门从事辐射防护和核环境学研究的机构不断增多和充实，研究领域不断扩展，研 究队伍不断壮大，研究水平不断提高。许多科研院所、高等学校和各级环

18、境辐射监 测站及卫生防疫站在环境辐射监测、环境放射化学、放射生态学。辐射环境影响评 价、辐射环境管理等方面已经作了大量卓有成效的工作。可以预期，我国科技工作 者通过不懈的努力，核环境学领域的学术水平将不断提高，在不远的将来可望接近 或到达世界先进水平。 核环境学是以研究环境中各类天然和人工电离辐射的来源，它们在环境中的分布、迁移和 转化，环境辐射对环境、生态和人体健康的影响及其评价和控制为主要内容的一门新学科， 是由核科学和环境科学相互交织、渗透、融合而形成的一门学科。 1.2.51.2.5 核环境学的定义和研究 1环境辐射源 各种类型的环境辐射 包括天然与人工电 离辐射的来源、分布及其对公众

19、所导致的内、外照射剂量水平。 2环境辐射监测 环境 放射性物质的分析方法和环境辐射的监测方法。 3放射性物质在环境中的行为 放射性物 质在环境中存在的物理和化学形态， 环境中各种物理、化学和生物过程导致放射性核素在大 气、水体和岩石一土壤环境中的弥散、迁移、转化、蓄积及最终归宿，放射性物质通过生物 链向人的转移，电离辐射对生态系统的影响。 这一领域涉及内容非常广泛， 又可归纳为环境 放射化学、放射生态学等多门分支学科 4辐射环境管理 辐射危害、危险和风险的估计， 辐射防护的原那么。体系和标准， 辐射环境管理标准体系， 辐射环境影响评价，放射性流出物 排放的控制，放射性废物管理及核设施退役、核事

20、故应急等有关的辐射环境管理问题。 5 环境放射性污染的防治 研究如何防止和减少放射性物质对环境的污染，以及一旦放射性物 质进人环境而造成污染时，如何采用物理、化学及生物学方法减轻和消除污染， 最大限度地 减少其对人体健康和生态的危害。 6应用核环境学 运用环境中存在的天然放射性核素进 行科学研究或到达实用目的，如环境放射性探测在探矿、 地震预测。地球化学、宇宙化学等 领域中的应用，放射性同位素测龄法在环境科学、 考古学、地学等领域中的应用； 运用放射 性同位素示踪技术研究非放射性污染物在环境中的化学行为和迁移规律等。 1.2.61.2.6 核环境学的特点核环境学研究的对象体系范围很大。它可以是

21、一个水域如江、 河、湖、海的某一个区域的单一生态系统，也可以是包括大气、土壤、岩层、水域的一个 庞大、综合的生态系统。对于具有全球影响的污染源如核武器试验及严重的核事故等 ， 其研究对象可以是涉及整个生物圈的全球性生态系统。 核环境学研究的环境放射性物质的 浓度比通常核科学如放射化学和环境科学如环境化学研究的物质浓度低得多表1.4。 这给核环境学研究带来许多难题。因此， 环境辐射监测从监测工程、采样点的布设、采样方 法、分析程序、测量手段直至数据处理， 均不同于一般的放射性分析和测量。核环境学研 究对象的影响因素复杂。因为放射性物质一旦进人环境， 其物理、化学行为和迁移规律除与 其本身的物理、

22、化学状态及性质有关外， 还取决于环境。而环境的影响因素极其复杂， 这就 使放射性核素在环境中的状态和行为与一般核科学 如放射化学 研究中的情况有较大不同， 且环境体系大，可参与化学反响的物质多，相互之间的作用错综复杂，并处于不断变化和运 动之中，难以把握，人们对其认识还有待于不断深化。 放射性核素的辐射危害与一般污染 物的化学毒性在本质上具有根本性的差异。 许多化学污染物，特别是有机污染物， 可通过化 学处理或自然界本身的反响过程使其变成无毒物质。如苯 C6H6是有毒的，但通过氧化 反响，生成 CO2和H2O,其毒性即可消除。而辐射是放射性核素的原子核本身所固有的 特性，任何人为及自然过程都无

23、法使其消除， 目前唯一的方法是任其随时间的推移而自行衰 变。因此，长寿命放射性核素的辐射危害将存在几十年甚至几十万年的时间。此外，许多放 射性核素的辐射危害比其稳定同位素的化学毒性大得多， 因此其在环境中的浓度限制也更为 严格。例如，放射性同位素 210Pb的导出空气浓度DAC如换算为质量浓度，比空气中 稳定性铅的最大容许浓度要低十万倍以上。 核环境学综合性强， 涉及的知识领域广。 它不 仅与原子核物理、放射化学、环境科学、土壤学、大气科学、海洋学、地球化学、生物学、 生态学等学科直接有关，而且还涉及气象学、水文学、地质学、地理学、放射生物学、放射 卫生学等有关知识。因此，核环境学是一门综合性

24、很强的边缘科学。 天然辐射：来自天然辐射源的电离辐射称为天然辐射； 人工辐射：来自人工辐射源的电离辐射称为人工辐射； 环境辐射源：对人类群体造成照射的各种天然及人工辐射源称为环境辐射源。 宇宙射线 1 捕获粒子辐射：绕地球运行的电子和质子被地球磁场捕集而形成了捕获粒子辐射 ； 2 银河宇宙辐射：银河宇宙射线产生于太阳系外，其主要成分是高能质子，能谱宽达 l 1014MeV，在300MeV处存在一峰值 ； 3 太阳离子辐射：太阳能持续产生能量非常低的粒子，在磁扰时那么会发射更多的能量 更高的粒子。 自然界中存三个天然放射系： 母体：238U 4n+2铀系，T1/2: 4.468X 109a； 母

25、体：235U 4n+3钢系，T1/2: 7.038 X 108a ; 母体：232Th 4n针系， T1/2 : 1.41 X 1010a； 40K、87Rb 等。 放射系衰变规律 放射系名称 起始核素 终止核素 衰变次数 a 3 衰变链中的射气 U系 238U 206Pb 8 6 222Rn Ac系 235U 207Pb 7 4 219Rn Th系 232 Th 208Pb 6 4 220Rn Np系 237 Np 209Bi 7 4 无射气存在 地球上三个原生放射系产生氛的三个同位素，它们是： 222Rn、T1/2=3.82d; 220Rn、T1/2=55.6s； 219Rn、T1/2=3

26、.96 s。 环境大气中氛的来源有以下几个方面 ： 大地释放 238U238U 在土壤和岩石中的含量不近相同，平均含量为 2.8 X 2.8 X 1010- -4% ,4% ,地面氛平均析出 率为 16mBq16mBq?m m- -2?s12?s1，陆地外表每年向大气中释放 7.6X 1019Bq7.6X 1019Bq 的氛； 海洋释放 海水中含有一定量的 226Ra,226Ra,平均浓度 为 1Bq1Bq?m m- -3,3,海底比海面要高出一个数量级，海面氛平 均析出率为 7X 107X 10- -5Bq 5Bq ?m m- -2?s12?s1，海洋每年向大气释放 8X 1017Bq 8X

27、 1017Bq 的氛； 植物和地下水的载带 植物的生长将增加地表氛的释放。 实测结果说明，种五谷的土地氛的释放率是那些不毛 之地的35倍。由于植物和地下水的作用，每年向大气中释放约 1X 1019Bq的氛； 核工业释放 核燃料生产过程中每一个环节都有氛的析出， 估计全世界的铀矿山和水冶厂每年向大气 中释放1 X 1019Bq的氛； 煤的燃烧 煤中的铀含量平均为 1.0X 101.0X 10- -4% ,4% ,煤灰成为一种人工氛气源， 每年由于煤的燃烧产生 的氛为 1 X 1013Bq1 X 1013Bq 的氛； 磷酸盐工业 磷酸盐矿石中的铀含量高， 估计在全世界由于磷酸盐工业每年释放到大气中

28、 1 1 X X 1018Bq1018Bq 的氛； 天然气 天然气中含有放射性物质，向大气中释放出 1X 1014Bq的氛； 建筑物的释放 由于建筑材料中都含有一定量的 226Ra,每年向大气中释放 1X 1016Bq的氛。 核试验中核装置的爆炸能量来自重核 235U和239Pu的链式裂变反响或觉和氤的热核聚变反 应，其大小常用TNT当量表示。 导致内照射的主要有： 14C、137Cs、90Sr、106Ru、144Ce、 3H、131I、239-241Pu、55Fe、241Am、89Sr、 140Ba、238U、54Mn ; 导致外照射的主要核素有： 137Cs、 106Ru、140Ba、 1

29、03Ru、95Zr、144Ce、140Ce 等。 地下核试验 封闭较好的地下核爆炸对人类的辐射剂量相对要少得多，主要危害物是 131I。 铀矿的开采、水冶、 235U的浓缩、燃料元件制造、核反响堆发电及乏燃料的处理、贮存等 环节都对公众造成辐射剂量。 放射性同位素的生产及其在工业、 医疗、教学等领域的应用，这些放射性核素也会给公众带 来不定期的剂量，这些核素主要有 14C、125I、3H、131I等核素。 到目前为止，世界上发生二次大的核事故， 它们是美国的三里岛事故和前苏联的切尔诺贝利 核事故，它们发生的原因不同，造成的破坏也不同，释放出的核素也不尽相同。 另外，军用核设施、核武器运输等也会

30、对公众产生辐射剂量。 世界重大民用核事故回忆 1957年，英国温德斯凯尔核综合设施发生大火， 放射性云状尘埃 进入大气层，造成数年后数十人死于癌症。 1957年9月，前苏联秘密核工厂 军里雅宾斯 克65号的一个核废料仓库发生大爆炸，迫使紧急撤走了当地 11000居民。1957年10月， 英国温德斯凯尔的一家铀生产核反响堆发生火灾。 事故产生的放射性物质污染英国全境， 至 少有39人因此患癌症死亡。 1979年3月，位于美国宾夕法尼亚州的三哩岛核电站发生严 重失水事故，放射性裂变产物泄漏到平安壳内。 1986年4月，前苏联的切尔诺贝利核电站 4号机组发生爆炸，31人当场死亡，8吨多强辐射物质倾泻

31、而出，污染普及居住着 694.5万 人的15万平方公里地区，320多万人直接遭受核辐射侵害。参加救援工作的 83.4万人中， 已有5.5万人丧生，7万人成为残疾，30多万人受放射伤害死去。1966年1月17日，在西 班牙的帕路马雷斯上空， 美国的一架B-52轰炸机与一架KC-135加油机相撞，飞行员弃机 跳伞，两架飞机却纷纷坠落。B 52轰炸机上4枚氢弹中的3枚落在一个村庄旁边， 而另一 枚掉入地中海海底，后经机器人 阿尔文与料沃的共同努力才将其捞出。1968年1月 21日，一架载有4枚氢弹的B-52飞机升空，执行 24小时昼夜不断的监测任务。飞机突然 在空中失火，并在距图勒基地仅 11公里的

32、海面坠毁。氢弹没有爆炸， 4颗氢弹中一枚穿透 冰层沉入海底，成为一个长久使人揪心的潜在污染源；另外 3枚崩裂，弹体里面的林外泄。 光阴荏苒，27年后统计，在这期间，图勒地区许多居民因患怪异癌症而丧生。该地的死亡 率要比其他地区的平均死亡率高 40%。1950 1980年美国对核武器事故 保密的不计在内 曾作过公开统计的就达 32次。1989年4月，苏联的核潜艇在挪威北部海域因失火而漂浮， 42名官兵葬身海底。如今，这艘携带大量核炸弹和常规炸弹的沉船成了一枚可怕的 定时炸 弹，令斯堪的那维亚半岛的诸国日夜不安。 2000年8月12日发生了外界知道有记载以来 核武装部队最惨烈的一次事故。英国 观察

33、家?报披露，前苏联向挪威海域扔弃过 20个核 反响堆；俄罗斯成认，冷战时期，前苏联有 4艘核潜艇漂浮。50枚装有林的核弹头散布在 全世界的海底。 第四章 污染物质释入大气后将随风的运动向下风向输运， 污染物分布不均匀形成的浓度梯度导致其 在水平和铅直方向上扩散，空气流场的切变那么导致污染物的弥散。 输运过程中放射性核素将逐渐衰变，其子体逐渐积累。 雨雪的清洗湿沉积； 粒径较大 20 m的固体颗粒沉降；气溶胶，蒸汽和气 体与固体物碰撞干沉积；风的作用沉积物 r 悬浮 r 二次污染。 放射性对人的危害： 空气中的放射性污染物 空气中的放射性污染对人直接造成 外照射；人吸入污染的空气内照射； 沉积到

34、地面上的污染物 沉积造成的地面污染 外照 射；沉积导致的农作物污染内照射。 大气中的放射性物质可发生一系列的化学变化， 其中 主要有氧化反响、光化学反响和同位素交换反响， 气溶胶的形成和吸附现象，云雾、雨滴对 放射性物质的溶解、吸收等。 放射性气溶胶的形成：液态或固态放射性核素大局部被大气溶胶捕集形成气溶胶。 大气气 溶胶主要包括微尘、 有机碳化物和液态的雾。 核爆炸放射性核素进入对流层顶部 r 温度降 低放射性气溶胶环境污染。氛溢出衰变 r 子体 针、铅、钳等 大气气溶胶 r 环 境污染。核设施、核事故放出的钏、碘、既钳、氤、碳等它们中的放射性核素形成气溶胶 对环境污染。 化学反响大气中的放

35、射性物质在迁移、扩散过程中，因其化学活性或大气中其它物质的化学 活性而发生多种化学反响。其中与 O2和CO2的反响是大气中最容易发生的化学反响。如 Sr通过一系列的反响可以生成 SrCO3。烟向下风向输运和弥散时，其中的放射性物质向地 面沉积，导致污染； 随着风的运动，地面上的一些放射性物质 直径 v 50 H m随风扬起，造 成第二次污染。1重力沉积；2干沉积；3湿沉积；4地面沉积物的再悬浮。 环境水可分为降水、地面水和地下水三大类，它们之间通过蒸发等作用进行循环。 环境水：水、悬浮物、胶体物质、溶解物质。 放射性物质在水体的存在状态与放射性物质来源及放射性物质存在的水体有关。 海洋面积占地

36、球表的 71% ,水量占地球总水量的 97.2%,人们对海洋中放射性物质研究得 比拟多。在海洋中， 89Sr、90Sr、137Cs、226Ra等以离子状态存在； 55Fe、59Fe、232Th 以胶体存在；95Zr、106Ru、144Ce、51Cr、54Mn、60Co、64Cu以溶存状态存在。它们存 在的状态与水体的 pH值、水体的组成及放射性物质在水体的深度等因素有关 4.2.34.2.3 放射性物质在地面水体中的化学反 1氧化复原反响； 2络合反响； 3吸附。 4.2. 44.2. 4 放射性物质在地面水体中的输运、弥散和迁移 1分 子 扩散；2湍流扩散；3剪 切流弥散；4对流扩散。不同的

37、水体，其输运、弥散和迁移的形式不尽相同。 4.3.14.3.1 岩石中放射性核素的来源 主要的原生放射性核素有 40K、232Th、238U、87Rb、235U 等；除原生放射性核素外，岩石中还含有某些宇生放射性核素如 14C、3H及重核裂变产物 如 95Zr、137Cs、90Sr、131I 等。 岩石放射性污染的来源：大气核试验产生的放射性沉降物； 核 设 施放射性流出物的排放；雨 水对铀矿及其尾矿等的冲刷都可能造成地下水的污染； 被 污 染 的 地下水在岩石的流动其中的 放射性核素与岩石发生一些物理和化学作用，使放射性核素进入岩石中。 放射性物质在岩石中的行为 放射性物质在岩石中的存在形态

38、 原 生的天然铀、针元素可形成 独立或共生矿物存在于岩石中， 有的被其它矿物吸附。 钾是地壳中的主要造壳元素之一， 大 局部赋存于碱性长石中， 多与氧、硅或卤族元素结合，主要以钾长石、 白榴石等矿物形式存 在。随地下水进入岩石裂隙中的人工放射性核素常以离子状态被岩石外表吸着。 土壤中的阳离子吸附在土壤的外表，它与放射性离子交换： 粘粒K + + Cs*相产 粘粒-Cs+ K &目 有相腐殖质的H+也可发生上述反响： 腐殖质一COOH +Cs；相疔腐殖质一COOCs*+H &相 土壤中的天然放射性核素 土壤中放射性核素有 40K、232Th、238U等天然放射性核素。人 工放射性

39、核： 137Cs、134Cs、90Sr、106Ru、240Pu 等，其中 137Cs、90Sr 对土壤长期污 染的奉献最大TSrs-90=28.8a, TCs-137=30.17a 。 放射性物质在土壤中的物理化学行为 1粘粒矿物的阳离子交换作用； 2放射性物质在 土壤中的迁移；3农作物的吸收。 影响放射性核素在土壤中物理化学行为的因素 1气 候 与 地 形 地貌； 2放射性核素存在的 形态和性质；3 土壤的性质等。 下水污染放射性污染途径可分为四类 间歇入渗型；连续入渗型；越流型；径流型。 放射性物质在地下水中的物理、化学及生物行为 1放射性物质在地下水中的存在形态，基 本存在形态有溶解状态

40、的无机离子、 溶存状态的有机化合物及胶体。放射性核素在地下水中 的存在形态与其来源关； 与地下水的氧化复原电位、 酸碱度及水化学成分等物理化学性质有 关。2放射性物质的水迁移，放射性物质的水迁移分为两处阶段：放射性物质从岩石中进 入水中一放射性核素在水中富集过程； 放射性物质在重力水的作用下在地下迁移， 其迁移强 度与核素在地下水中的存在形式及水的运移方向和速度 有关。 3放射性物质在地下水中的物理化学行为。氧化复原反响，放射性核素的电极电位及 pH 值有关；酸碱反响，放射性核素 金属在土壤中水解生成 H+离子，水解反响受地下水的 pH 影响十清楚显；离子交换和吸附，它们对放射性核素的水迁移能

41、力有很大的影响， 其吸着程 度与地下水的pH值及化学组成、介质的性质及成分有很大的关系；配位作用土壤中含有许 多有机和无机配位体，它们能与放射性核素发生络合或螯作用；核素的衰变，一般情况下， 短寿命的核素对环境污染面积较小，长寿命的放射性核影响较大。 4放射性物质在地下水中的生物学行为。某些植物生长能富集放射性核素，某些动植物和 微生物的代谢产物可与水中放射性物质的作用，微生物与放射性物质的作用。 第五章 5.1.15.1.1 生物链转移的根本途径 水、空气、土壤等非生物环境物质中的放射性核素在一定条件下可进入植物组织中， 这是其 向生物链转移的第一个环节。 陆生植物通过根吸收土壤中的放射性核

42、素， 叶、径吸附放射性 核素；水生植物通过吸附、吸收而从水中摄取放射性核素。植物被动物食肉动物食用， 放射 性物质从植物向动物转移；食草动物被食肉动物食用，放射性物质进一步转移 5.1.25.1.2 影响放射性核素生物链转移及蓄积的因素 1 放射性核素的性质 半衰期：短寿命放射性核素在环境中迁移的范围小， 对环境及人影响 不大；长寿命放射性核素的比活度小，对环境及人的影响不大； T1/2介于几天至一千年左 右的放射性核素对环境及生物体的影响较大。 物理形态 放射性核素的物理形态对其环境行为有相当大的影响。 核素颗粒越大，水溶性越小， 生物可利用性越小。 化学性质放射性核的化学性质对其在生物体内

43、的吸收和蓄积有着非常密切的关系。 化学性活 泼的水溶性核素，易被生物摄取并积贮，反之，那么难。 不少放射性核素的稳定同位素是生物的必需的营养元素， 这样，放射性核素连同稳定核素一 起被积贮。 如 45Ca、89Sr、90Sr、240Ba、226Ra 等与钙相似；22Na、40K、86Rb、137Cs 等与钾相似；129I、 131I与127I的化学性质相同；3H与1H的化学性相同。85Kr、95Zr、 144Ce、239Pu等核素，它们不存在类似的稳定性营养元素，其在环境中的行为不能用一般 营养元素的相似性进行预测。放射性核的化学形态同样影响放射性核的积贮、迁移。 2 2 生物的特性和行为 外

44、表形态和外表性质； 生理和代谢特征； 寿命及生长期；动物的迁 徙、生境选择及摄食习性。 3 3 生态系统的特性生态系统的特性对放射性核素的生物链转移起着决定性的作用。 物理特性：包括其与放射性污染的接近程度、气候、地形、体积和形态等。 化学特性：生态系统中生物必需的营养元素和成分的含量水平对放射性核素的生物链转移和 蓄积有很大的影响。在无机营养元素和成分含量较高的生态系统中， 生物对核素的蓄积水平 较低，反之，较高。其根本原因是无机营养物对化学性质相似的放射性核素具有很强的化学 稀释和吸收竞争作用。 生物特性：生态系统的生物特性包括生物物种构成、生物量及群落结构特征。生物量越多， 相对蓄积量越

45、少，不同种类的植物对放射性核素的蓄积能力不同。 生态系统的结构十分复杂， 各种结构与性质不同的生态系统构成了自然界错综复杂的食物网关系。 能量、无机物和放射 性物质通过食物网途径得以传递、 迁移和再分配，使环境放射性核素高度分散于多种生物体 内，其分散程度显然与生态系统中群落和物种的多样性有密切的关系。 5.25.2 放射性物质的水生物链转移 在水生态系统中，水和水底沉积物中含有氧、氮、钙等生 物所必需的营养物质，生物植物通过光合作用及代谢作用，将它们转化成自身的组成局部。 与此同时，一些放射性核素也被蓄积在水生植物体内。 水生植物被食草水生动物食入， 放射 性核素在水生动物中发生转移。 5.

46、2.15.2.1 水生物对放射性物质的吸收机制 各类水生物摄入、吸收水中放射性核素的途径和机制有很大的差异，这与水生物体的结构、 生活习性、摄食方式及水环境条件等因素有关。 藻类是处于水生物链的第一营养级上， 它对 水体中的放射性核素的摄取以吸附、离子交换、扩散、穿透等方式进行。 水环境条件 1水中稳定元素的浓度，用浓集因子表示水生物对水中放射性核素的蓄积能力，那么水生物 体内核素的浓度与水中核素浓度成正比，其实，并不是这样的，由于生物的自身调节作用， 使生物体内的常量元素保持稳定，其对微量放射性核素的蓄积那么涉及与体内稳定核素之间的 交换。一般情况，水生物对放射性核素和与其化学性质相似的常量

47、稳定元素的吸收量与水 中常量元素的浓度正相关， 但浓集因子值的大小却与两者在水中的浓度成反比， 而且两者的 浓集因子值存在明显的差异。 2温度，水温对处于较高营养级的高等水生物的生物活性有 较大的影响，水温升高时，水生物对放射性核素的吸收及排泄速率加快， 生物半减期随之缩 短，其对核素的蓄积水平必然有所降低。 3酸度，水的酸度也会影响水生物对放射性核素 的蓄积能力。酸度较高时，水生物的吸收能力明显下降 。 5.3.15.3.1 通过农作物的转移， 放射性物质通过植物的根、叶、茎、果等进入植物人体。 1、 气载放射性核素的沉积； 2、 农 作物根部从土壤中的吸收； 3、灌溉造成的农作物污染； 4

48、、 3H和14C造成的农作物污染 5.3.25.3.2 通过动物类食品的转移 陆生动物通过摄食牧草或其它植物饲料从环境中摄入放射性污染物质， 由此导致人所食用的 动物类食品的放射性污染，是放射性物质通过生物链向人体转移的另一个重要途径。 1、动 物对放射性核素的摄入和滞留放射性物质进入人体内， 一局部被吸收蓄积起来，没有被吸收 的经消化系统排出体外；与此同时，蓄积在体内的局部放射性核素通过新陈代谢从人体内排 出。放射性核素植物 r 动物 r 人；放射性核素动物 r 人。 2 2、影响动物类食品核素污染浓度的因素， 牧草的生长密度；季节； 动物种别；耕作方式 及稳定元素的摄入；核素的其它摄入途径

49、；食品加工过程中的核素转移。 6.16.1 环境辐射监测，环境辐射 ：环境国各种天然辐射与人工辐射的总称。 本底辐射：本底 辐射原指某特定环境系统或地区未受人类核活动干扰或某一核设施建造、 运行前业已存在的 天然辐射水平，但由于大气层核试验所致全球放射性沉降造成的辐射与天然辐射难以区分， 故常将两者合称为 本底辐射。辐射环境监测：环境辐射监测是对辐射环境质量现状进行的 监督性测量。监测结果可为制定环境管理方案和措施提供依据， 也可为生态学及有关学科研 究提供帮助。 6.1.16.1.1 环境辐射监测的目的和特点 监测目的 根据中华人民共和国环境核辐射监测规定?，环境辐射监测目的是：对核设施、放

50、射 性核素、本底及核设施与公众的关系等方面进行监测与评价。 A评价核设施对放射性物质 包容和流出物控制的有效性；B 测定环境物质中放射性核素浓度或照射量率的变化； C 评 价公众受到的实际照射及潜在照射剂量，或估计可能的剂量上限值； D发现未知的照射 途径和为确定放射性核素在环境中的输运模式提供依据； E出现事故排放时，保持能快速 估计环境污染状态的能力； F鉴别由其它来源引起的放射性污染； G 对环境辐射本底水 平实施调查；H 验证是否满足限制向环境排放放射性物质的规定和要求； I 改善核设施 营运单位与公众的关系。 6.1.26.1.2 环境辐射监测方案的制定 1、制定监测方案应考虑的因素

51、：从源项单位本身及源项单位与周围环境等方面考虑。 源项单位：从事伴有核辐射或放射性物质向环境释放， 并且其辐射源活度或放射性物质的操 作量大于国家规定的豁免限值的一切单位。 A源项单位流出物中放射性核素的含量，排放 方式、途径和排放量，排放物质的相对毒性和潜在危险； 在环境中的迁移规律、随季节的变 化及受地质、水文、气象、植物影响的大小； B 源项单位的性质和运行规模，可能发生事 故的类型、概率及其环境后果； C 流出物监测现状，对实施环境辐射监测的要求迫切程 D 受照公众人数及分布，生活及文化娱乐习惯； E源项单位周围的土地利用和物产情况； F 监测代价和效果；G实用监测仪器的可获得性； H

52、监测中可能出现的各种干扰因素，如 影响放射性核素迁移的化学污染物等； I对放射性污染物具有浓集作用的生物和其它指示 体。2、环境监测方案的设计， 大型的核设施： 一般都要进行运行前本底调查、运行中常 规监测和事故应急监测。 1 1 运行前本底调查 本底调查的目的： 查清核设施向环境排放的关键核素、关键途径和 关键人群组；确定环境辐射本底及其变化； 对运行中常规监测准备采用的监测方法和程 序进行检验和模拟训练。本底调查资料是评价解释常规监测结果的重要基准和制定常规监测 方案的重要依据。 6.1.26.1.2 环境辐射监测方案的制定 本底调查的根本内容：环境物质中放射性核素的种类、浓度、丫辐射水平

53、及其随时间的变化， 一般要取得运行前连续 2年的资料，了解1年内本底变化和年度间的可能变化范围； 调查鉴 别关键核素及关键途径，关键人群组的分布、习俗、饮食资料及有关 指示体的资料。 本底调查监测持续时间主要取决于调查目的， 在最优化原那么的根底上， 应考虑技术水平、 财 力、厂址条件和历史因素，一般为 2 3a。 6.1.26.1.2 环境辐射监测方案的制定 2 2 核设施运行中的常规监测 常规监测：在核设施正常运行期间，对其周围环境进行 的定期例行监测。常规监测的目的：A对正常排放的放射性物质所致周围环境的污染状况作 出评价；B检验废物管理系统的有效性； C控制放射性物质排放量，评价营运单

54、位执行环境 标准、规程和运行控制限值的实施情况； D估计核设施运行对环境的影响及其变化趋势； E 为应急监测提供预测情报； F为研究核素迁移、环境地质和放射生态学提供资料。 6.1.2 6.1.2 环境辐射监测方案的制定， 任何源项单位都应在本底调查的根底上，制定切 实可行的常规监测方案，内容包括排放核素种类、性质、排放量、排放方式 及核素在环境中的迁移途径；采样对象及数量、点位；采样时间周期和 方法；样品处理和测量方法；测量结果的评价。制订方案时，要注意采样点 的点位分布、采样周期、数量、方法应尽量与非放射性污染物常规监测要求 相一致，以便对环境作综合评价。也应注意与本底调查监测对象、 测量

55、方法、 点位的一致，所确定的关键核素、关键途径、关键人群相应与本底调查衔接 。 6.1.26.1.2 环境辐射监测方案的制定 2 2 核设施运行中的常规监测 核电站环境监测对象应包括放射性物质与非放射性化学物质两方面。重点是对放射 性物质与辐射水平的监测。其常规监测分析工程、内容与本底调查相似，主要有总 a a、总 6 6、总丫能谱分析测定和单个核素的浓度。 常规监测分析工程、 内容与本底调查相似。 由于核电站常规运行时核素排放量较少， 从一般环境样品中难于检出，因此，常采用某些具有浓集 或选择性吸收浓集 能 力的生物体 如水藻、蛤蜥等 、生物组织如牛、羊的甲状腺或环境物质如底 泥等作为环境指

56、示体列入监测对象。 6.1.26.1.2 环境辐射监测方案的制定 ? 监测方案应依据实际情况的变化随时作相应的修改或补充，发现新的污染应及时追 踪，出现异常情况时，应增加监测点，增大采样频度。 ? 我国核电站的监测半径为 30km。 6.1.26.1.2 环境辐射监测方案的制定 3 3 核事故应急监测 目的 迅速测定事故造成的环境辐射水平、污染范围和程度及对公众的危害程度; 迅速摸清释放核素的种类、 性质及其在环境中的迁移行为， 测定食物与饮水的 污染程度、范围； 及时向决策机构和公众通报污染情况，以便采取必要的应急措施。 应急监测分布为早期和中后期监测。 6.1.26.1.2 环境辐射监测方

57、案的制定 早期监测应迅速测定放射性烟羽的走向、 弥散范围和特征，测定空气污染和剂量水平，同时 尽快测量土壤和水的污染。 大气污染监测 重点是下风向近地空气中放射性气体和气溶胶浓度、地面辐射剂量 和核素沉积量，监测范围为沿烟羽走向夹角 30o左右的扇形区内。 水污染 主要监测排放地点下游水域中水和食用水生物，测量工程以总 a、总6活 度为主，辅以1 2种关键核素浓度测量。采样与测量顺序那么由轻污染区到重污染区。 6.1.26.1.2 环境辐射监测方案的制定 ? 中后期监测主要测量水和食物的放射性污染，包括河流和水源的污染及其对鱼和其 它水生物的影响；农作物和牧草污染及其对家畜、奶牛的影响。 ?

58、中后期监测的目的是重新评价早期监测数据的可靠性； 评价早期应急措施的合理性， 确定这些措施是否需要继续、扩展或收缩；估计公众受照剂量；追踪污染物在环境 中的迁移趋向、途径及生物效应。 ? 中后期监测的特点持续时间长，范围广，方法要更精确灵敏。 6.1.26.1.2 环境辐射监测方案的制定 4)4) 核设施退役的环境监测 核设施服役期满或因计改、发生事故等原因而关闭后，应采取一些必要的措施，确保其 平安、永久地退役。为此，需相应地制定退役后设施监管及环境辐射监测方案。监测内容包 括流出物中放射性核素种类、 浓度及其随时间的变化， 环境丫辐射水平，各种环境物质中放 射性核素的浓度，沉积物和气载放射

59、性核素成分、浓度及其变化。 6.1.36.1.3 环境辐射监测仪器 根据不同的监测目的，常用的核辐射监测仪器有：个人剂量计、环境放射性气体监 测仪和环境核辐射监测仪。 各类仪器的结构和原理根本相似，都由核辐射探测器和测量装置两局部组成。 核辐射探测器可分为： 气体探测器； 闪烁探测器； 半导体探测器； 固体探测器等几类。 6.1.36.1.3 环境辐射监测仪器 气体探测器可分为电离室和计数管两类。 例如：电离室是最早用于测量放射性物质的一种探测器， 主体由一对电极构成， 两极之间的 空间充以空气或其它气体，电极形状有平行板型、同轴圆柱筒型等 。带电粒子通过电离室 极间空间时，可引起其中气体电离

60、。 6.1.36.1.3 环境辐射监测仪器 闪烁探测器：由闪烁体(荧光体)和光电倍增管两局部组成， 射线 在闪烁体内产生闪光， 因光电效应而在光电倍增管阴极上产生电子， 经多极倍增而输出电流 脉冲信号。 6.1.36.1.3 环境辐射监测仪器 半导体探测器 硅P N结、CdS光敏电阻、硅理 Si ( Li)、错锂Ge ( Li)等半导体探测器 可用于 a a、丫和X射线的测量。 当射线射入这类原本处于绝缘状态的晶体中时， 其能量将被晶体吸收， 晶体灵敏区内的 原子即被电离而形成电子一空穴对。 当灵敏区厚度大于射线在晶体中的射程时， 射线能量E 即全部被吸收，加上反向偏压，即形成幅度与射线能量 E成正比的电流脉