物理性污染辐射.ppt

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1、物理性污染监测,第二章 放射性和辐射监测,第一节 放射性和辐射绪论,放射性是指元素从不稳定的原子核自发地放出射线，（如射线、射线、射线等）而衰变形成稳定的元素并停止放射（衰变产物），这种现象称为放射性。衰变时放出的能量称为衰变能量。原子序数在83（铋）或以上的元素都具有放射性，但某些原子序数小于83的元素（如锝43）也具有放射性。,1）核武器试验的沉降物(在大气层进行核试验的情况下，核弹爆炸的瞬间，由炽热蒸汽和气体形成大球(即蘑菇云)携带着弹壳、碎片、地面物和放射性烟云上升，随着与空气的混合，辐射热逐渐损失，温度渐趋降低，于是气态物凝聚成微粒或附着在其它的尘粒上，最后沉降到地面。2）核燃料循环

2、的“三废”排放，原子能工业的中心问题是核燃料的产生、使用与回收，核燃料循环的各个阶段均会产生“三废”，能对周围环境带来一定程度的污染。,第二章 放射性和辐射监测,放射性的来源,第二章 放射性和辐射监测,3）医疗照射引起的放射性污染 目前，由于辐射在医学上的广泛应用，已使医用射线源成为主要的环境人工污染源。4）其它各方面来源的放射性污染 a.工业、医疗、军队、核舰艇或研究用的放射源，因运输事故、遗失、偷窃、误用，以及废物处理等失去控制而对居民造成大剂量照射或污染环境;b.一般居民消费用品，包括含有天然或人工放射性核素的产品，如放射性发光表盘、夜光表以及彩色电视机产生的照射.,在大剂量的照射下，放

3、射性对人体和动物存在着某种损害作用。如在400rad的照射下，受照射的人有5%死亡；若照射650rad，则人100%死亡。照射剂量在150rad以下，死亡率为零，但并非无损害作用，住往需经20年以后，一些症状才会表现出来。放射性也能损伤遗传物质，主要在于引起基因突变和染色体畸变，使一代甚至几代受害。,第二章 放射性和辐射监测,放射性的危害,第二章 放射性和辐射监测,图片展示,X射线,X射线的应用,第二章 放射性和辐射监测,X射线是波长介于紫外线和射线间的电磁辐射。X射线是一种波长很短的电磁辐射，其波长约为（0.0620）10-8厘米之间。由德国物理学家W.K.伦琴于1895年发现，故又称伦琴射

4、线。,第二章 放射性和辐射监测,X射线的产生和原理,图片展示,射线，射线，射线,第二章 放射性和辐射监测,射线是一种带电粒子流，由于带电，它所到之处很容易引起电离。射线有很强的电离本领，这种性质既可利用，也带来一定坏处，对人体内组织破坏能力较大，由于其质量较大，穿透能力差，在空气中的射程只有几厘米。只要一张纸或健康的皮肤就能挡住。,高速运动的氦原子核的粒子束，称位射线，它的电离作用大，贯穿本领小。,射线的产生,第二章 放射性和辐射监测,射线由放射性同位素（如32P、35S等）衰变时放出来带负电荷的粒子。在空气中射程短，穿透力弱。在生物体内的电离作用较射线、x射线强。,Y射线 由放射性同位素如6

5、0Co或137Cs产生。是一种高能电磁波，波长很短（0.001-0.0001nm），穿透力强，射程远，一次可照射很多材料，而且剂量比较均匀，危险性大，必须屏蔽（几个cm的铅板或几米厚的混凝土墙）。,第二章 放射性和辐射监测,、射线的发现,贝克勒尔(becquerel,Bq)是放射性活度的国际单位，是以法国物理学家安东尼亨利贝克勒尔的名字命名的。,（Antoine Henri Becquerel，18521908）,安东尼亨利贝克勒尔于1852年生于法国。1872年就读巴黎理工大学，后在公路桥梁学校毕业，获工程师职位。1878年在巴黎自然博物馆任物理学教授，1895年任理工大学教授。由于研究荧光

6、现象而发现物质的放射性（铀盐能放射出穿透力很强的，并能使照相底片感光的一种不可见的射线-、射线），并因此获1903年诺贝尔物理学奖。1908年逝世。,玛丽居里（1867-1934）是著名的女性物理学家，两度获得诺贝尔奖，与其丈夫共同发现了放射性元素镭;,第二章 放射性和辐射监测,镭的发现,1903年和丈夫皮埃尔居里及亨利贝克勒尔共同获得了诺贝尔物理学奖，1911年又因放射化学方面的成就获得诺贝尔化学奖。玛丽居里是第一个荣获诺贝尔科学奖的女性科学家，也是第一位两次荣获诺贝尔科学奖的伟大科学家。,第二章 放射性和辐射监测,第二章 放射性和辐射监测,1)放射性废水的处理 放射性废水的处理方法主要有稀

7、释排放法、放置衰变法、混凝沉降法、离子变换法、蒸发法、沥青固化法、水泥固化法、塑料固化法以及玻璃固化法等。,第二章 放射性和辐射监测,放射性“三废”的处理,2)放射性废气的处理(1)铀矿开采过程中所产生废气、粉尘，一般可通过改善操作条件和通风系统得到解决。(2)实验室废气，通常是进行预过滤，然后通过高效过滤后再排出。(3)燃料后处理过程的废气，大部分是放射性碘和一些惰性气体。,第二章 放射性和辐射监测,3)放射性固体废物的处理和处置 放射性固体废物主要是被放射性物质污染而不能再用的各种物体(1)焚烧(2)压缩(3)去污(4)包装,第二章 放射性和辐射监测,放射性核衰变原子核+核外电子=原子，质

8、子+中子=原子核某些原子核不稳定，能够自发改变结构，称为核衰变；衰变可以连续进行衰变中会放射出具有一定动能的带电或不带电的粒子、射线。,第二章 放射性和辐射监测,第二章 放射性和辐射监测,一、基础知识（一）放射性和辐射1、放射性一种不稳定的原子核（放射性物质）自发地衰变 的现象，通常该过程伴随发出能导致电离的辐射（如：、等放射性）。,2、辐射是一种特殊的能量传递方式粒子辐射与电磁辐射。粒子辐射粒子、粒子及各种核反应或放射性核素自然衰变过程中所放出的高速带电荷粒子及中子等。电磁辐射包括可见光、红外线、紫外线、X射线及射线等。,第二章 放射性和辐射监测,3、核子原子核4、核衰变不稳定的原子核能自发

9、地改变核结构。,衰变：不稳定重核(一般原子序数大于82)自发放出4He核(粒子)的过程粒子的质量大，速度小，穿透能力小，只能穿过皮肤的角质层衰变：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穿透能力较强，也能灼伤皮肤；衰变负衰变、正衰变和电子俘获三种类型。衰变：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射线是一种波长很短的电磁波（约为0.0070.1nm），穿透能力极强，,（二）放射性衰变的类型,第二章 放射性和辐射监测,-衰变是核素中的中子转变为质子并放出一个-粒子和中微子的过程。一般地，中子相对丰富的放射性核素常发生-衰变。-粒子是带一个单位负

10、电荷的电子。,第二章 放射性和辐射监测,+衰变是核素中的质子转变为中子并放出一个正电子和中微子的过程。一般地，中子相对缺乏的放射性核素常发生+衰变。,第二章 放射性和辐射监测,电子俘获不稳定的原子核俘获一个核外电子，使核中的质子转变成中子并放出一个中微子的过程。原子核俘获一个K层或L层电子，质量数不变的另一种原子核。由于K层最靠近核，所以K俘获最易发生。在K俘获发生时，必有外层电子去填补内层上的空位，并放射出具有子体特征的标识X射线。,第二章 放射性和辐射监测,1.放射性活度指单位时间内发生核衰变的数目。单位贝可（Bq），其中1Bq=1s-1，1贝可表示1s内发生1次衰变；2.半衰期（T1/2

11、）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。,（三）放射性活度和半衰期,第二章 放射性和辐射监测,（四）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。核聚变是指由质量小的原子，主要是指氘或氚，在一定条件下（如超高温和高压），发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核，并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。原子核中蕴藏巨大的能量，原子核的变化（从一种原子核变化为另外一种原子核）往往伴随着能量的释放。如果是由重的原子核变化为轻的原子核，叫核裂变，如原子弹爆炸；如果是由轻的原子核变化为重的原子核，叫核聚变，如太阳发光发热的能量来源。,第二章 放射性和辐射监测,二

12、、照射量和剂量照射量和剂量是用来表征放射性粒子与物质作用后产生的效应及其量度的术语。（一）照射量,式中：dQ或X射线在空气中完全被阻止时，引起质量为dm 的某一体积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。1R=2.5810-4C/kg,第二章 放射性和辐射监测,（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，专用单位的名称为戈瑞，简称戈，用符号Gy表示；电离辐射授予质量为dm的物质的平均能量。

13、,第二章 放射性和辐射监测,（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，即H=DQN 式中：D吸收剂量，Gy；Q品质因数，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）；N所有其他修正因素的乘积。剂量当量(H)的国际单位 J/kg，专用单位希沃特(Sv)，1Sv=1J/kg 雷姆(rem)，1rem=10-2Sv剂量当量率：单位时间内的剂量当量，Sv/s或rem/s,第二章 放射性和辐射监测,表 品质因数与照射类型、射线种类的关系,宇宙射线及地面上天然放射性核素放射的X或射线对人体的照射。,通过呼吸和消化系统进入人体内部的放射性

14、核素造成的照射。,第二章 放射性和辐射监测,放射性活度（A）指单位时间内发生核衰变的数目。单位贝可（Bq），其中1Bq=1s-1，1贝可表示1s内发生1次衰变；A-放射性活度；N-某时刻的核素数；t-时间；-衰变常数。,复习,第二章 放射性和辐射监测,推导1：dN/Ndt推导2：LnNtC 其中C为积分常数，当t0，ClnN0，式中N0为N的初始值。推导3：LnNLnN 0t 积分：NN 0et(ln10=lg10/lge=1/lge)得：t(2.303/)lg(N/N0)(ln10=2.303),第二章 放射性和辐射监测,半衰期（T1/2）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。

15、,第二章 放射性和辐射监测,由于NN0/2，所以，根据放射性衰变定律，t1/2(2.303/)lg 1/2(2.303/)lg 20.693/(lg 2=0.301),锶（90Sr）的半衰期=29a，衰变掉99.9%,第二章 放射性和辐射监测,钾（42K）的半衰期=12.36h，衰变2h，30h，60h，计算残留百分比？,第二章 放射性和辐射监测,三、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,第二章 放射性和辐射监测,1、天然放射性核素（1）宇宙射线及其产生的放射性核素（2）天然放射性核素系列铀系、锕系、钍系（3）自然界中单独存在的核素,2、人为

16、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,第二章 放射性和辐射监测,（二）放射性核素在环境中的分布1、在土壤和岩石中的分布,表 土壤、岩石中天然放射性核素的含量 单位：Bq/g,第二章 放射性和辐射监测,2、在水体中的分布,表 各类淡水中226Ra及其子代产物的放射性比活度 单位：Bq/L,第二章 放射性和辐射监测,3、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。,4

17、、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。,第二章 放射性和辐射监测,(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）和钾（40K）对人体的辐射伤害特征见下表,表 天然放射性核素

18、的主要辐射特征,危害方式主要是辐射损伤，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。另外可以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。,第二章 放射性和辐射监测,图 放射性物质辐射人体的途径,第二章 放射性和辐射监测,放射性核素通过呼吸道吸入、消化道摄入、皮肤或粘膜侵入等三种途径进入人体并在体内蓄积。致死剂量：全身吸收剂量达5戈瑞时，12小时内即出现恶心、呕吐、腹泻等症状，一周后出现咽炎、体温上升、迅速消瘦等症状，第二周就会死亡，且死亡率100。半致死剂量：吸收剂量为4戈瑞时，数小时后出现呕吐，两周内毛发脱落，体温上升，三周内出现紫斑，咽喉感染，四周后有

19、50受照射者死亡，存活者六个月后才能恢复健康。,第二章 放射性和辐射监测,轻度急性放射病症状：吸收剂量为2戈瑞时，经过大约一周的潜伏期，出现毛发脱落、厌食等症状。吸收剂量为1戈瑞时，将有2025的受照射者发生呕吐等轻度急性放射病症状。辐射损伤：远期效应、驱体效应和遗传效应远期效应系指急性照射后若干时间或较低剂量照射后数月或数年才发生病变。驱体效应指导致受照射者发生白血病、白内障、癌症及寿命缩短等损伤效应。遗传效应指在下一代或几代后才显示损伤效应。,第二章 放射性和辐射监测,四、放射性辐射防护标准,（一）我国放射防护规定中的部分标准1、职业性放射性工作人员和居民每年限制剂量当量2、露天水源中限制

20、浓度和放射性工作场所空气中最大容许浓度,第二章 放射性和辐射监测,四、放射性辐射防护标准,第二章 放射性和辐射监测,第二章 放射性和辐射监测,GB 8703-1988 辐射防护规定GB 14500-1993 放射性废物管理GB18871-2002 电离辐射防护与辐射源安全基本标准GBZ128-2002 职业性外照射个人监测规范GB8702-88 电磁辐射防护规定,第二章 放射性和辐射监测,表 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。,表23 放射性同位素在露天水源中的

21、限制放射性比活度和放射性工作场所空气中的最大允许放射性比活度,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。,放射性同位素在放射性工作场所以外地区空气中的最大允许放射性比活度，按表23放射性工作场所空气中的最大允许放射性比活度乘以表24所列比值控制计算。,表24 比值控制,第二章 放射性和辐射监测,（二）其他国家和机构发布的有关环境放射性标准,表 其他国家和机构发布的有关

22、环境放射性防护的标准,第二章 放射性和辐射监测,第二章 放射性和辐射监测,如何防辐射？,（一）工作环境防辐射（1）电脑 电脑屏幕的X光辐射：这种辐射通常只需要一个纤维玻璃就可以阻隔，如果没有纤维玻璃，就要尽量保持与电脑屏幕的距离超过30厘米。电脑背面的电线圈辐射，这种辐射的危害较大，但一般人不会在电脑后作业。,（一）工作环境防辐射（2）手机 手机的辐射也是微小的一种，它的效力虽然没有微波炉强，但也可以对人体造成危害。因此孕妇等最好减少使用手机的机会，也尽量避免将手机挂在腰间。目前对于“CDMA手机和GSM手机，哪个辐射大”的问题仍有所争论。日常生活中减少手机辐射较有效的方法是用耳机，尽量避免与

23、人体近距离接触。（3）复印机和打印机 使用复印机时，身体距离机器30厘米为安全距离。目前市面上较新型的复印机把有辐射的部分装在底盘上，这种复印机对身体危害较小。,第二章 放射性和辐射监测,（二）居家防辐射 目前居民家装使用的天然装饰石材中，有一部分具有放射性污染，而由工业废渣制成的煤灰砖、矿渣砖等建筑材料，也存在不少放射性超标的现象。因此，无论是购房或租房，都应先彻头彻尾地做辐射检查，尽量避免生活在不健康的环境中。如已无法改变住所，则应尽量测出辐射最强的是哪里，加以屏蔽或调整家具位置，使家人远离辐射材料，减少受到辐射的时间。,第二章 放射性和辐射监测,第二章 放射性和辐射监测,1挑选正规厂家的

24、名牌家电产品。一般大品牌的家电辐射都经过了国家有关部门的严格检测，可保证安全。2对各种电器的使用，应保持一定的安全距离。孕妇要远离微波炉、电脑至少1米以外，电视与人的距离应在4至5米，与灯管距离应在2至3米。不使用的电器，一定要关上电源。带有辐射的部分一般为马达、电线圈、电风扇等部分，这些部分都要与人保持60厘米以上的距离。3不要把家用电器摆放得过于集中。特别是电视机、电脑、冰箱等更不宜集中摆放在孕妇卧室里；使用吹风机时不要用吹风机紧贴头皮；不要站在空调的风口，在空调打开后，要保持安全距离。,居家防辐射的注意事项：,4缩短使用电器时间。各种家用电器都应避免长时间操作和同时启用，孕妇接听手机时不

25、要将手机挂在胸前；天冷时尽量不要使用电热毯，准妈妈盖电热毯尤其容易造成畸形儿；灯泡的电磁波比日光灯低，因此可少用日光灯。5微波炉、电磁炉是家庭中电磁辐射集市的电器，因此孕妇应尽量避免使用。冰箱的线圈和马达都是在冰箱的后方，所以开冰箱门拿东西时，不要时间太长，并保持安全距离。6家里一般的电线也存在辐射，现代家庭中一般的固定电线都是走“暗线”，问题还不大，但是如果在床边或最常活动的地方安置十分密集的接线板或插头，就可能会影响健康。因此，不要在床头安装电器或插头为宜。,第二章 放射性和辐射监测,第二章 放射性和辐射监测,降低电脑辐射的方法,电脑的荧光屏上要使用滤色镜，以减轻视疲劳。最好使用玻璃或高质

26、量的塑料滤光器。,电脑室内光线要适宜，不可过亮或过暗，避免光线直接照射在荧光屏上而产生干扰光线。工作室要保持通风干爽。,室内要保持良好的工作环境，如舒适的温度、清洁的空气、合适的阴离子浓度和臭氧浓度等。,避免长时间连续操作电脑，注意中间休息。要保持一个最适当的姿势，眼睛与屏幕的距离应在4050厘米，使双眼平视或轻度向下注视荧光屏。,第二章 放射性和辐射监测,安装防护装置，削弱电磁辐射的强度。防护装置一般有防辐射膜，防护射镜，电脑辐射消除器等。,科学家还分析说，橘子含有抗氧化剂成分，可增强人体免疫力，抑制肿瘤生长，抗氧化剂含量名列所有柑橘类水果之首。同时橘子中含有较高的维生素A和胡萝卜素，可以保护经常使用电脑者的皮肤。,注意补充营养。电脑操作者在荧光屏前工作时间过长，视网膜上的视紫红质会被消耗掉，而视紫红质主要由维生素a合成。因此，电脑操作者应多吃些胡萝卜、白菜、豆芽、豆腐、红枣、橘子以及牛奶、鸡蛋、动物肝脏、瘦肉等食物，以补充人体内维生素a和蛋白质。,注意保持皮肤清洁。电脑荧光屏表面存在着大量静电，其集聚的灰尘可转射到脸部和手部皮肤裸露处，时间久了，易发生斑疹、色素沉着，严重者甚至会引起皮肤病变等。,本章结束谢 谢！,