環(huán)境監(jiān)測技術(shù)—放射性監(jiān)測

1、環(huán)境監(jiān)測技術(shù)教案授課時間月日月日月日月日周星期周星期周星期周星期班級節(jié)次教學(xué)課題第八章、放射性監(jiān)測 第一節(jié)、概述教學(xué)目的了解放射性的含義、了解放射性物質(zhì)對人體的危害課堂類型單一型教學(xué)重點放射性物質(zhì)對人體的影響教學(xué)難點放射性物質(zhì)對人體的影響教學(xué)方法講述法教具準(zhǔn)備無參考書環(huán)境監(jiān)測梁紅武漢理工大學(xué)出版社教學(xué)過程 及時間分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)運用90分第八章放射性污染監(jiān)測§ 8.1概述自然界所有物質(zhì)都是由各種元素組成的，構(gòu)成這些元素的基本單位是原子。原子是原子核和核外電子所組成。不同原子核具有不同的特性。有些原子核是不穩(wěn)定的，它能自發(fā)的有規(guī)律的改變其結(jié)構(gòu)變?yōu)?另一種原子核。這種現(xiàn)象稱為核衰變。在核

2、衰變過程中，總是放出帶 電或不帶電粒子，所以核衰變也稱為放射性衰變。天然存在的放射性 同位素的放射性稱“天然放射性”。元素周期表中任何元素都能用核反 應(yīng)的方法制造出它的具有放射性的冋位素，這就是人工放射性核素。一、放射性衰變的類型放射性衰變可根據(jù)原子核放射出的粒子或射線進行分類，最重要的有以下三類1. a衰變：放射性原子核放射a粒子變成新的原子核的過程叫a衰4h變。a粒子實際上是氦原子核 2H.由2個質(zhì)子、2個中子組成。帶2 個正電荷，在電場或磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)經(jīng)a衰變后放射性核素母體的質(zhì)量數(shù)降低4個單位，原子序數(shù)降低 2個單位。a粒子經(jīng)過物質(zhì)時，很容易使物質(zhì)電離。因此a粒子隨呼吸和攝 食進入人體

3、是十分危險的。但它的穿透力較差，在空氣中經(jīng)3 8cm路程即被吸收，甚至一張紙片就能擋住它，與人體接觸時，a粒子只能穿過皮膚的角質(zhì)層。但速度極快1 2萬km/s。2. 3衰變：放射性核素自發(fā)放射出 3粒子（即快速中子），使核中的 中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子的過程稱為 3衰變。3衰變分為正、負(fù) 3衰變和電 子俘獲三種類型。經(jīng) 3衰變后，衰變后的原子核比母體的原子序數(shù)提高或降低了一個單位。3粒子的電離作用比 a粒子弱，而穿透能力比 a粒子強，其速度比 a射線高10倍以上。在空氣中能穿透幾米至幾 十米才被吸收。匕可以灼傷皮膚。3丫衰變：放射性原子核從較高能級躍遷到較低能級時，放出丫射線的過程稱為丫衰變。丫射線不帶

4、電何，沒有質(zhì)量。與a、3射線不同它是一種波長極短的電磁波。因波長短，所以穿透能力很強，能穿 透大多數(shù)物體，如可穿透7cm厚的鉛板或150cm水層，還具有一定強度。講述法放射性衰變是一個自發(fā)過程， 它的速度完全不受外來因素影響 （如 環(huán)境溫度、濕度、壓力）。表示放射性最重要的參數(shù)是半衰期，用T1表示。它是指放射性原子數(shù)因衰變而減少到原來的一半所需要的時間。如235U的T1為4.5 X 10年，而Po為3.0 X 10 S。對質(zhì)量相同的不 牙冋冋位素來說，半衰期越短，則放射性越強，反之就越弱。放射性強弱是指在單位時間內(nèi)放射性冋位素衰變的多少而言。二、放射性物質(zhì)的計量方法放射性物質(zhì)的數(shù)量除了用濃度（

5、mg/l或g/l ）為單位外，還可用下列單位：1. 放射性活度（強度） AA反映某種放射性核素的數(shù)量值，指單位時間里放射性核素發(fā)生核衰變的數(shù)目。A=-豐dt單位為（Bq） 1秒內(nèi)發(fā)生一次衰變。當(dāng)每秒鐘發(fā)生衰變次數(shù)為3.7X 1010時，稱為該放射性強度為1居里（Ci）。常用毫（微）居里。2. 吸收劑量D吸收劑量是反映物體對輻射能量的吸收狀況，指單位質(zhì)量物質(zhì)吸收電離輻射能量的數(shù)量。D=2 給單位體積物質(zhì)的平均能量，單位為dm戈瑞（Gy）。1 Gy=任何1kg物質(zhì)吸收1焦耳的輻射能量，即1 Gy=1J/kg。 如果1g物質(zhì)吸收10-5J的能量則稱為1拉德（rad ）。3. 劑量當(dāng)量H電離輻射所產(chǎn)生

6、的生物效應(yīng)與輻射的能量、類型有關(guān)。盡管吸收劑量相冋，但若射線類型、照射條件不冋時，對生物組織的破壞程度 是不冋的。因此在輻射防護工作中引入了劑量當(dāng)量，以表征所吸收的 輻射能量對人體可能產(chǎn)生的危害情況。H-DQN其中D為劑量當(dāng)量；Q為品質(zhì)因子；N為所有其他修正因素的乘積。單位為SV SV-J/kg。品質(zhì)因子Q,用以粗略的表示吸收劑量相同時各種輻射的相對危險 程度，Q越大，危險性越大。Q值是依據(jù)各種電離輻射帶電粒子的電離 密度而人為規(guī)定的。用 H值體現(xiàn)總的危險程度。見P270。例某人全身均勻受到照射，其中丫射線吸收劑量為1.5 X102Gy,快中子吸收劑量為 2.0 X 103Gy。求總劑量當(dāng)量（

7、N-1）講述法爆電8(相以23解：H=H+H2= D1QN1+ D2Q2Nb=1.5 X 10- X 1 X 1+2.0 X 10- X 10 X_21=3.5 X 10 SV4.照射量X照射量表示單位質(zhì)量空氣中有光子釋放出的所有電子被阻止在空氣中時，形成的離子總電荷的絕對值。X=dQ單位為庫倫/kgdm(c/kg )只適用于x和丫射線。用于x和丫射線對空氣電離程度的 度量。三、放射性的來源放射性污染源可分為天然輻射源和人工輻射源。1.天然輻射源 宇宙射線：是從宇宙空間向地面輻射的射線。是由銀河系的星際 產(chǎn)炸所形成的粒子。這類粒子穿透性很強，能量很大。能引起大氣層的自離。從外層空間射到地球大氣

8、的高能輻射叫初級宇宙射線。其中83%-9%是質(zhì)子，10%- 15%左右是a粒子及原子序 Z> 3的輕核和高能電子 1%2%)這種射線能量很高，。初級宇宙射線與地球大氣層中的原子核 目互作用，產(chǎn)生的次級粒子和電磁輻射稱為次級宇宙射線。因此在50km頭下，特別是20km左右，主要是次級宇宙射線。次級宇宙射線主要由分 F、核子、電子等組成。 天然放射性核素宇宙射線產(chǎn)生的放射性核素：如14N(n,T) 12C反應(yīng)產(chǎn)生的氘,N(n,T) C反應(yīng)產(chǎn)生的 C.中等質(zhì)量的天然放射性核素：數(shù)量不多如4°K,87Rb,115ln等.重放射性核素：原子序數(shù)>83的放射性核素：一般分為鈾系、釷系

9、、錒系衰變系列，它們大部分放出a粒子，有的還釋放B、 丫射線.衰變最后形成穩(wěn)定的鉛的同系物.人工放射源二次世界大戰(zhàn)前后，人工放射性核素大量出現(xiàn)和同位素的廣泛應(yīng)用，使地球上放射性情況發(fā)生了顯著的變化，特別是核試驗和核工業(yè)的生產(chǎn)過程中排出的大量的放射性核素，使環(huán)境遭受到放射性污染。核爆炸核爆炸產(chǎn)生的放射性煙塵是污染環(huán)境的主要來源。核爆炸后的裂變產(chǎn)物最初是以蒸汽狀態(tài)存在，然后凝結(jié)成氣溶膠。核爆炸時產(chǎn)生約講述法170種放射性冋位素，爆炸后形成的煙塵一部分沉降與鄰近爆心的局部 環(huán)境，部分升高到 512km的對流層。經(jīng)2030天時間沉降到地面。 百萬噸級以上的大爆炸，產(chǎn)生的放射性物質(zhì)一部分進入冋溫層，然后

10、 經(jīng)0.33年沉降至地面。局部沉降和對流層沉降造成局部性放射污染 比較嚴(yán)重，而同溫層沉降是全球放射性污染的主要來源。 核工業(yè)廢棄物包括鈾礦開采、礦石冶煉加工后的廢棄物、反應(yīng)堆及核燃料廢棄 物。就整個核工業(yè)而言，其對環(huán)境的污染尚未超過國際放射性防護委 員會的標(biāo)準(zhǔn)。 地下核試驗和核動力的事故污染例如美國1963年8月 1971年6月發(fā)生了 17次地下核爆炸冒頂 事故，除美國本土外，也使鄰國加拿大和墨西哥受到污染。蘇聯(lián)的切 爾諾貝利核電站事故。 放射性同位素的應(yīng)用造成的污染如醫(yī)療用放射性物質(zhì)，已構(gòu)成主要的人工污染源，約占全部污染 源的90%不過其劑量小。還有科研、機械加工中涂放射性核素。 四、放射性

11、對人體的危害從人類的整個進程來看，各種形式的天然輻射，應(yīng)該是人類環(huán)境 的正常部分，可以認(rèn)為人類是適應(yīng)天然輻射環(huán)境的，但是在劑量高的 天然輻射環(huán)境也會對人體健康造成危害。如有不少地下水含有較多的 天然放射性物質(zhì)，長期飲用，就造成有害影響。對人類影響最大的是人工放射性污染源。他們所造成的a、B、丫射線于生物體細(xì)胞、組織等相互作用時，常引起物質(zhì)的原子、分子 電離，從而破壞有機體某些大分子結(jié)構(gòu)，如使蛋白質(zhì)及核糖核酸或脫 氧核糖核酸分子鏈斷裂等而造成組織破環(huán)。是人體產(chǎn)生脫發(fā)、皮膚起 紅斑、白血球、紅血球和血小板減少、白內(nèi)障、短壽、影響生殖機能、 形成癌癥、死亡，還有遺傳效應(yīng)，使下一代畸形、精神異常、抵抗

12、力 減弱等。講述法授課時間月日月日月日月日周星期周星期周星期周星期班級節(jié)次教學(xué)課題第九章、室內(nèi)污染物監(jiān)測第一節(jié)、概述第二節(jié)、空內(nèi)空氣監(jiān)測采樣條件教學(xué)目的掌握放射性監(jiān)測方法、了解曉以大義輻射污染監(jiān)測方法課堂類型單一型教學(xué)重點掌握放射必監(jiān)測方法教學(xué)難點掌握放射必監(jiān)測方法教學(xué)方法講述法教具準(zhǔn)備無參考書環(huán)境監(jiān)測梁紅武漢理工大學(xué)出版社教學(xué)過程 及時間分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)運用90分§ 8.2 放射性樣品的采集與制備放射性監(jiān)測大體分為三個步驟（1）試樣采集（2）將采集的試樣 制成測量放射性強度的放射源即樣品源（3 ）測量放射性強度放射性樣品采集時，也要注意樣品的代表性。一、布點方法1. 扇形布點法：以

13、核企業(yè)源為中心，按22.5或40。劃分若干扇面，在距源 1、2、3、5、8、10、15、20、30、50、80km處隨機設(shè)點。22. 網(wǎng)格布點法：將監(jiān)測區(qū)域劃分為20x 20km的網(wǎng)格，隨機布點。二、采樣時間和頻率監(jiān)測頻率：例行監(jiān)測每年 2次或每季一次。排放源監(jiān)測：要根據(jù)排放源的情況、放射性核素的半衰期、環(huán)境 介質(zhì)穩(wěn)定情況及統(tǒng)計學(xué)的要求而定。如對于半衰期短的，采樣頻率要 咼，可每日一次或連續(xù)采樣。如對于半衰期長的，采樣頻率可低，且 可混合采樣，一次測定。三、采集制備方法1.放射性樣品的采集與制備大氣中放射性核素是構(gòu)成人體和其它生物體外輻射劑量的主要來 源，而且還能通過呼吸道、消化道甚至皮膚吸收

14、等途徑進入人體內(nèi)臟 器，從而造成內(nèi)輻射劑量。此外，放射性沉降物到達地面后，可通過 食物鏈在各營養(yǎng)級的生物體內(nèi)得到濃縮?？沙两禈悠返牟杉c制備放射性沉降物主要來源于大氣層的核爆炸所產(chǎn)生的放射性塵埃，小部分來源于人工放射性微粒。A. 水盤法用一定容積的圓形不銹鋼或聚乙烯塑料圓盤，內(nèi)盛0.1%左右的稀HNO或HCI。將水盤在采樣點暴露24h,并記錄氣象條件。始終保持有水狀態(tài)。采集的樣品經(jīng)濃縮、灰化等處理后，作總B放射性測量.B. 粘紙法取一定面積的含灰分低的薄紙，薄薄涂上一層粘油（凡士林、松 香加蓖麻油等）。另取面積相冋，有一定邊高的圓形盤的底部在薄薄的 涂一層粘性油。然后將準(zhǔn)備好的油紙粘在盤底，在

15、采樣點暴露24h,然講述法后再將粘紙灰化，進行總B放射性測量氣溶膠樣品的采集與制備氣溶膠樣品的采集和大氣中飄塵的采集方法一樣。可采用過濾、 吸附、電沉降等采樣方法。其中過濾法應(yīng)用最多，讓大氣通過纖維膜、 多孔膜等過濾材料，使塵粒阻留在濾料上面。然后將濾膜在馬弗爐中 500 C灰化1h,冷卻后，將灰分轉(zhuǎn)移至測量盤鋪成樣品源。2. 水樣品的采集與制備采集江、河、湖等地面水時，一般于水下面一定深度處采樣。如 水較深還應(yīng)采集不同深度的樣品。各水系的入口處也應(yīng)布點。采集地 下水樣品時，要進行定期采樣。采樣工具和一般水樣的采樣工具相同。 樣品采樣后，量取13L水樣。用HNO或HCI進行酸化。用文火蒸發(fā) 至

16、干，再于馬弗爐中 500C灰化2h,按水盤法制備樣品源。3. 土壤樣品的采集與制備土壤樣品的采樣點宜選在地形平坦，表面長有小草，未曾開墾和未 被水淹沒過的地方。在一定范圍內(nèi)，延直線上每隔一定距離采集一份 樣品，根據(jù)需要共采集45份土樣。采樣時用鐵刀在地面上劃出10 x 10cm的方塊取出垂直深 5cm或更深的土壤與土表小早一并收集， 將土壤樣品晾干或在 110C烘干后，剔除石塊等雜物。用四分法取200 300樣品于500C烘12h,研碎并通過 40目篩。取300mg樣品壓勻， 鋪成薄薄的樣品源。在紅外燈下低溫烘干備用。4. 生物樣品的采集與制備糧食樣品在收獲季節(jié)，選擇一塊田，在不冋部位采45份混合樣合為一樣。用3%勺NaACI潤濕