第七章-有害廢物課件

第一百一十課1第七章2有害廢物及放射性固體廢物本章內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求3本章在簡(jiǎn)介固體廢物的基礎(chǔ)上，著重闡述有害廢物及具有特點(diǎn)的放射性固體廢物的污染化學(xué)。有害廢物部分：要求掌握它的判定原則和進(jìn)入環(huán)境的途徑；了解其中重要的有害化學(xué)成分。放射性固廢部分：要求掌握放射性固廢的類型與其所含的主要放射性核素；放射性核素的地下遷移及其對(duì)人體損害的類型和機(jī)制；了解衰變速率、放射性活度和輻射量。第一節(jié) 固體廢物及分類4固體廢物是人類在生產(chǎn)、生活等活動(dòng)過(guò)程中丟棄的固狀和泥狀物質(zhì)。具有必然性、時(shí)空性、兩重性的特點(diǎn)。按來(lái)源把固廢分為礦業(yè)固廢、工業(yè)固廢、城市垃圾、農(nóng)業(yè)固廢和放射性固廢五類。固廢往往含有有害成分，通常又將其分為一般廢物和有害廢物兩大類。對(duì)環(huán)境和人體健康危害較小的歸為一般廢物；反之，屬有害廢物。第二節(jié) 有害廢物5一、有害廢物及判定有害廢物是指能對(duì)人體健康和環(huán)境造成現(xiàn)實(shí)危害或潛在危害的廢物。按其是否具有可燃性、反應(yīng)性、腐蝕性、浸出毒性、急性毒性、放射性等有害特性來(lái)進(jìn)行判定。凡具有上述一種或幾種都均認(rèn)為屬于有害廢物。二、有害廢物中的有害成分美國(guó)環(huán)保局分布的美國(guó)有害廢物共有110種，包含有害化合物共361種，其中大多數(shù)是有機(jī)化合物。有害廢物中一部分重要的有害成分6第一百一十一課78第二節(jié) 有害廢物9三、有害廢物的遷移途徑及危害1.進(jìn)入土壤的途徑及對(duì)土壤的污染有害廢物長(zhǎng)期露天堆放，其有害成分在地表徑流和雨水的淋溶、滲透作用下，通過(guò)土壤孔隙向四周和縱深方向遷移。此遷移過(guò)程中，有害成分要經(jīng)受土壤的吸附和其他作用，導(dǎo)致土壤成分和結(jié)構(gòu)的改變及其生長(zhǎng)植物的污染，以至無(wú)法耕種。三、有害廢物的遷移途徑及危害10進(jìn)入大氣的途徑及對(duì)大氣的污染有害廢物進(jìn)入大氣的途徑有：①?gòu)U物中的細(xì)粒

隨風(fēng)揚(yáng)散；②運(yùn)輸及處理過(guò)程不當(dāng)，釋放有害氣體

或粉塵；③堆放和填埋的廢物以及滲入土壤的廢物，經(jīng)揮發(fā)和反應(yīng)放出有害氣體。進(jìn)入水體的途徑及對(duì)水體的污染①直接排入地表水；②被地表徑流攜帶進(jìn)入地表水；③空中的細(xì)小顆粒，能過(guò)干濕沉降進(jìn)入地表水；④露天堆放和填埋的廢物，其可溶性有害成分在降水淋溶、滲透作用下可經(jīng)土壤達(dá)到地下水。三、有害廢物的遷移途徑及危害114.進(jìn)入人體的途徑及對(duì)人體的危害環(huán)境中的有害廢物以大氣、水、土壤為媒介，可以直接從呼吸道、消化管或皮膚進(jìn)入人體。臘芙運(yùn)河(Love

Canal)污染事件第一百一十二課12第三節(jié) 放射性固體廢物13一、放射性的基本概念放射性核素核素是具有特定的原子質(zhì)量數(shù)、原子序數(shù)和核能態(tài)的一類原子。分為穩(wěn)定核素和放射性核素。放射性衰變及其類型放射性核素自發(fā)地改變核結(jié)構(gòu)形成另一種核素的過(guò)程，稱為核衰變。因同時(shí)伴有帶電或不帶電粒子的放出，故又稱放射性衰變。每種放射性核素衰變都有其自身特有的方式，并且不受外界條件的影響，故核衰變是放射性核素的特征性質(zhì)。第三節(jié) 放射性固體廢物放射性衰變按其放出的粒子性質(zhì)，分為α衰變、β衰變、β+衰變、電子俘獲、γ衰變等多種類型。①α衰變是放射性核素核放出α粒子的核衰變。

α粒子是帶有2個(gè)單位正電荷的氦核。②

β衰變是放射性核素內(nèi)一個(gè)中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子并放出β粒子和中微子的核衰變。 β粒子是電子。14第三節(jié) 放射性固體廢物③γ衰變是放射性核素從較高能態(tài)躍遷至較低能態(tài)時(shí)放出一種波長(zhǎng)很短的電磁輻射(高能γ光子)的過(guò)程。④

β+衰變是放射性核素核內(nèi)一個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)變成中子并放出β+粒子和中微子的核衰變。 β+粒子是正電子。⑤電子俘獲是放射性核素核俘獲外繞行的一個(gè)電子，使核內(nèi)一個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)變成中子并放出中微子的過(guò)程。1516第三節(jié) 放射性固體廢物3.放射性衰變速率方程及放射性活度

衰變動(dòng)力學(xué)都遵循一級(jí)反應(yīng)，其速率微分方程均為：式中：N－t瞬時(shí)未衰變的核數(shù)

dN－dt時(shí)間間隔內(nèi)衰變的核數(shù)

dN/dt－核衰變速率

λ－衰變常數(shù)17第三節(jié) 放射性固體廢物

衰變常數(shù)λ：由上式得：因?yàn)?dN/N表示每個(gè)核的衰變幾率，所以，λ是每個(gè)核在單位時(shí)間內(nèi)自發(fā)衰變的幾率。 λ與外界條件無(wú)關(guān)，而由核本身特征決定。故，測(cè)定λ，可用于放射性核素的鑒定；其值大小可用來(lái)比較各種核素衰變的快慢。

半衰期衰變常數(shù)的功能，常以放射性半衰期替代。18第三節(jié) 放射性固體廢物

放射性活度A：放射性活度即核衰變速率(-dN/dt)，是表示核素放射性強(qiáng)弱的物理量。設(shè)t=0時(shí)，N＝N0，積分上式，得：設(shè)t=0時(shí)，A0=λN0，結(jié)合二式，得：可見(jiàn)，放射性活度隨時(shí)間的變化服從指數(shù)規(guī)律。19第三節(jié) 放射性固體廢物20放射性活度的法定單位是貝可，符號(hào)Bq。1Bq表示放射性核素在1秒鐘發(fā)生1次衰變，即1Bq=1s-1注意，活度相同的兩種放射性核素，只表示它們每秒鐘內(nèi)發(fā)生的衰變數(shù)目相同，并不表示放出的射線數(shù)目相同與否。對(duì)于某一定量的放射性核素，其放射性活度與其核數(shù)成正比，即與其質(zhì)量成正比。因此，測(cè)量放射性活度，能反映放射性核素的質(zhì)量。第一百一十三課21第三節(jié) 放射性固體廢物224.輻射量及其單位(1)照射量與照射量率：照射量(x)是指γ或X射線在單位質(zhì)量空氣中引起的所有電子被完全阻留此空氣中時(shí)，產(chǎn)生的電子或正離子的總電荷量。照射量是根據(jù)射線在空氣中的電離能力，來(lái)度量輻射強(qiáng)度的物理量。照射量的法定單位是庫(kù)侖每千克空氣(C/kg)，并用的專用單位是倫琴，簡(jiǎn)稱倫(R)。照射量率是單位時(shí)間內(nèi)的照射量。單位是

C/(kg·s)、R/s等。第三節(jié) 放射性固體廢物23吸收劑量與吸收劑量率：吸收劑量(D)是指單位質(zhì)量特技所吸收的輻射能量。D可以用于任何類型的輻射，是反映被照射介質(zhì)吸收輻射能量程度的物理量。它的法定單位是焦耳每千克(J/kg)，專稱戈瑞(Gray)，符號(hào)Gy。吸收劑量率是單位時(shí)間內(nèi)單位質(zhì)量物質(zhì)所吸收的輻射劑量，單位是Gy/s等。劑量當(dāng)量與劑量當(dāng)量率：用吸收劑量和其他影響危害的修正因數(shù)之乘積來(lái)度量各種輻射對(duì)生物的危害效應(yīng)，此度量稱為劑量當(dāng)量(H)。單位時(shí)間內(nèi)的劑量當(dāng)量，稱劑量當(dāng)量率。第三節(jié) 放射性固體廢物245.環(huán)境放射性的來(lái)源

(1)天然輻射①來(lái)自地球外層空間的宇宙射線，包括初級(jí)和次級(jí)宇宙射線。②地球天然存在的放射性核素輻射。包括由初級(jí)宇宙射線與大氣物質(zhì)相互作用產(chǎn)生的放射性核素和地球形成時(shí)本來(lái)就有的放射性核素。(2)人工輻射來(lái)源主要有以診斷醫(yī)療為目的所使用的輻射源設(shè)備和放射性藥劑、核工業(yè)及核研究單位排放的三廢，以及帶有輻射的消費(fèi)品。25第三節(jié) 放射性固體廢物26二、放射性固體廢物放射性固體廢物的分類分為低水平、中水平、高水平放射性廢物和α放射體。代表性核工業(yè)放射性固體廢物的主要類型目前是，放射性固廢主要來(lái)自核工業(yè)。具有代表性的核工業(yè)是核發(fā)電站壓水反應(yīng)堆及其前、后處理系統(tǒng)。其放射性固廢的主要類型有：①?gòu)U礦石和尾礦；②放射性沾污的固廢，包括廢棄的離子交換樹(shù)脂、各種材料設(shè)備等；③放射性固化體。第三節(jié) 放射性固體廢物273.放射性核素的地下遷移速率放射性核素的地下遷移，是指其在土壤、巖石等地質(zhì)介質(zhì)中隨地下水流動(dòng)而至地表水

系統(tǒng)的遷移過(guò)程。它是放射性固廢地下處置

的關(guān)鍵。所謂地下處置就是將放射性廢物埋

于地下處置場(chǎng)，利用多層屏障來(lái)阻止核素在

很長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)不以有害量遷入生物圈的方法。

因此，在經(jīng)過(guò)一定時(shí)期后固廢核素從漏入地

質(zhì)開(kāi)始的地下遷移的速率，是決定放射性固

廢地下處置實(shí)效的關(guān)鍵。第三節(jié) 放射性固體廢物28放射性核素地下遷移速率的室內(nèi)研究研究表明，地質(zhì)介質(zhì)通過(guò)吸附、沉淀等作用對(duì)核素地下遷移具有延遲能力。v=V/K式中：v－核素地下遷移速率V－地質(zhì)介質(zhì)中地下水流帶K－延遲系數(shù)，顯示地質(zhì)介質(zhì)對(duì)核素隨水遷移的延遲能力，是用來(lái)判斷地質(zhì)介質(zhì)屏障核素優(yōu)劣的主要指標(biāo)。它隨著核素性質(zhì)、地質(zhì)介質(zhì)特性和地下水的組成、pH值、水文條件等許多因素的不同而變化。放射性核素地下遷移速率的現(xiàn)場(chǎng)研究第三節(jié) 放射性固體廢物29三、核輻射對(duì)人體的損害1.輻射損害的類型可分為軀體效應(yīng)和遺傳效應(yīng)，還可分為隨機(jī)與非隨機(jī)性效應(yīng)。(1)軀體效應(yīng)與遺傳效應(yīng)

軀體效應(yīng)是指輻射所致的顯現(xiàn)在受照者本人身上的損害。包括急性和晚發(fā)效應(yīng)。

遺傳效應(yīng)是指出現(xiàn)在受照者后代身上的輻射損害效應(yīng)。它主要是由于被輻照者體內(nèi)生殖細(xì)胞受到輻射損傷，發(fā)生基因突變或染色體畸變。第三節(jié) 放射性固體廢物30(2)隨機(jī)性效應(yīng)與非隨機(jī)性效應(yīng)

隨機(jī)性效應(yīng)：輻射損害發(fā)生率與劑量大小有關(guān)，嚴(yán)重程度與劑量無(wú)關(guān)，可能不存在劑量閾值的生物效應(yīng)。

非隨機(jī)性效應(yīng)：指輻射損害的嚴(yán)重程度隨劑量變化，存在著劑量閾值的生物效應(yīng)。312.影響輻射損害的因素

(1)輻射的類型輻射的劑量照射的方式與部位32第一百一十四課33第三節(jié) 放射性固體廢物343.輻射損害的生化機(jī)制輻射對(duì)人體的損害是由輻射的電離和激發(fā)能力造成的。其生化機(jī)制為：輻射先將輻照機(jī)體內(nèi)的水分子電離和激發(fā)，產(chǎn)生性質(zhì)活潑的自由基、強(qiáng)氧化劑等，與細(xì)胞的有機(jī)分子核酸、蛋白質(zhì)、膜、酶等相互作用，使之化學(xué)鍵斷裂、組成受到破壞，從而引起損害癥狀。(1)機(jī)體內(nèi)水的輻照產(chǎn)物：體內(nèi)水分子被激發(fā)為活化分子H2O*后，經(jīng)過(guò)一系列變化，生成許多其他自由基。其中，超氧自由基O

-·

氫氧自由基HO·和H

O

化學(xué)性質(zhì)活潑，統(tǒng)2

2

2稱為活化氧。第三節(jié) 放射性固體廢物35(2)輻射致生物膜脂質(zhì)過(guò)氧化：機(jī)體生物膜上的聚不飽和脂質(zhì)在輻照下，變成有害的膜脂質(zhì)氫過(guò)氧化物的過(guò)程稱為輻射致膜脂質(zhì)過(guò)氧化。2其生化機(jī)制是輻射使體內(nèi)產(chǎn)生活化氧。O

-·與體內(nèi)過(guò)氧化氫形成HO·。O2

·+H2O2→O2+OH

+HO·-

-HO·是很強(qiáng)的親電試劑，它造成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，使膜脂質(zhì)繼續(xù)過(guò)氧化，不斷生成脂質(zhì)氫過(guò)氧化物。第三節(jié) 放射性固體廢