环境监测教学课件样章

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,环境监测教学课件下载-样章.ppt,第八章 环境中放射性污染监测,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 基 础 知 识,一、放射性,（一）放射性核衰变,1.核蜕变,不稳定的原子核能自发地有规律地改变其结构，从,原子核内部放出电磁波（）或带有一定能量的粒子,（、），降低其能级水平，转化为结构稳定的核。,这种现象叫核蜕变或“放射性核蜕变”。,2.放射性,在衰变过程中，不稳定的原子核能自发地放出、,、射线，使本身物理和化学性质发生变化的现象，,称为“放射性”。,图8.1,226,Ra和,60,Co的核衰变,1.衰变,衰变是不稳定重核（一般原子序数大于82）,自发放出,4,He核（粒子）的过程。,2.衰变,衰变是放射性核素放射粒子（即快速电,子）的过程，它是原子核内质子和中子发生互变的,结果。,衰变可分为负衰变、正衰变和电子俘获,三种类型。,3.衰变,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。,（二）放射性衰变的类型,1.放射性活度（强度）,放射性活度系指单位时间内发生核衰变的数,目。,2.半衰期,当放射性的核素因衰变而减少到原来的一半时所,需的时间称为半衰期（,T,1/2,）。,（三）放射性活度和半衰期,（四）核反应,核反应：,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。,二、照射量和剂量,（一）照射量,式中：d,Q,或X射线在空气中完全被阻止时，引起质量为d,m,的某一体积元的空气电离所产生的带电粒子（正的或负的）的总电量值，C；,X,照射量，它的SI单位为C/kg，与它暂时并用的专用单位是伦琴（R），简称伦。,（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d,m,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,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8.1 品质因数与照射类型、射线种类的关系,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（0.1MeV）,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、科研等部门的排放废物,4.放射性矿的开采和利用,二、放射性核素在环境中的分布,（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,40,K,2.9610,-2,8.8810,-2,8.1410,-2,8.1410,-1,226,Ra,3.710,-3,7.0310,-2,1.4810,-2,4.8110,-2,232,Th,7.410,-4,5.5510,-2,3.710,-3,4.8110,-2,238,U,1.1110,-3,2.2210,-2,1.4810,-2,4.8110,-2,（二）在水体中的分布,表8.3 各类淡水中,226,Ra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,226,Ra,222,Rn,210,Pb,210,Po,3.710,-2,3.710,-1,3.710,2,3.710,3,3.710,-3,7.410,-4,3.710,-2,3.737,3.710,-3,3.710,-4,3.710,-2,3.710,-1,1.8510,-2,3.7103.710,3,1.8510,-2,1.1110,-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,222,Rn），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,40,K、,226,Ra、,14,C、,210,Pb和,210,Po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（,238,U、,235,U、,234,U）、钍（,232,Th）、镭（,226,Ra）、氡（,222,Rn）和钾（,40,K）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,238,U,外照射伤害,186,232,Th,外照射伤害,238,226,Ra,内照射伤害、外照射伤害,352.8,40,K,外照射伤害,1460,图8.2 放射性物质辐射人体的途径,第三节 放射性辐射防护标准,一、我国,辐射防护规定,(,GB870388,)中的部分规定,（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,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,-2,Sv/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,510,2,510,3,510,4,第二类,皮肤、骨、甲状腺,3.010,1,310,2,110,2,第三类,手、前臂、足踝,7.510,1,7.510,2,2.510,2,第四类,其他器官,1.510,1,1.510,2,510,3,表8.6 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,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,222,Rn的最大容许浓度为3.7Bq/L。但,222,Rn子体或,220,Rn子体的潜能值不得大于410,4,MeV/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,3,H,7,Be,14,C,35,S,32,P,41,Ar,42,K,55,Fe,60,Co,59,Ni,65,Zn,85,Kr,90,Sr,131,I,131,Xe,137,Cs,220,Rn,222,Rn,226,Ra,235,U,232,Th,1.110,4,1.910,4,3.710,3,2.610,2,1.910,2,2.210,2,7.410,3,3.710,2,1.110,3,3.710,2,2.6,2.210,3.710,1.1,3.710,3.710,-1,1.910,2,3.710,1.510,2,1.110,2.6,7.410,3.7,3.310,3.310,-1,1.910,2.2,3.710,2,3.710,-2,3.310,-1,3.710,2,3.710,-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,3,H、,35,S、,41,Ar、,85,Kr、,131,Xe,1/30,1/300,14,C、,55,Fe、,59,Ni、,65,Zn、,90,Sr、,226,Ra,1/30,1/200,其它同位素,1/30,1/100,二、其他国家和机构发布的有关环境放射性标准,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,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 放射性测量实验室和检测仪器,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,1.电流电离室,图8.3 电离室示意图,（一）电离型检测器,2.正比计数管,图8.4 、粒子的电离作用与外加电压的关系曲线,图8.5 盖革计数管示意图,图8.6 射线强度测量装置示意图,3.盖革（GM）计数管,（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,-8,s,Zn(Ag)粉,NaI(Tl),蒽,芪,液体闪烁液,塑料闪烁液,4.10,3.67,1.25,1.15,0.86,1.06,450,420,440,410,350450,350450,200,210,100,60,4060,2848,410,30,3,0.40.8,0.20.8,0.30.5,（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。,图8.8 半导体检测器工作原理示意图,n,p,半导体的,n,极和,p,极；,R,H,电阻。,第五节 放射性监测,一、监测对象及内容,（一）按照监测对象分,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