辐射环境监测.docx
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辐射环境监测
（1）电磁辐射
电磁辐射是一种能量以电磁波的形式通过空间传播的现象。
（2）电离辐射
能够通过初级过程或次级过程引起电离事件的带电粒子或（和）不带电粒子总称为电离辐射，有时也简称辐射。
电离辐射是由直接或间接电离粒子或由两者混合组成的任何辐射。
辐射环境监测特点
及时性：
放射性活度会随时间推移而衰减；
选择性：
样品成分复杂，外来干扰因素多，被污染的可能性大；
准确性：
样品需用量大；
稳定性：
样品放射性活度具有低水平和涨落的特点
灵敏性：
环境样品的辐射值或放射性核素含量水平很低
辐射环境监测就是通过对影响环境质量因素的代表值的测定，确定环境质量（或污染程度）及其变化趋势。
辐射环境监测的过程一般为：
现场调查→监测计划设计→优化布点→样品采集→运送保存→分析测试→数据处理→综合评价等。
环境本底调查内容
①调查核设施附近的自然环境和社会环境资料；
②调查环境介质（空气、土壤、地面水和地下水、植物和农牧产品）中放射性核素的种类、浓度、γ辐射水平及其随时间的变化，一般要取得运行前连续2a的资料，了解1a内本底变化和年度间的可能变化范围。
调查范围视源项单位的规模和性质而定，对大型核设施（如核电站）一般为30—40km；
③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。
应急监测内容、特点
内容：
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
特点：
持续时间长，范围广，方法要更精确灵敏，监测项目除总α、总β活度及γ辐射剂量外，还应进行一些重要核素的含量分析
核设施退役监测内容：
流出物中放射性核素种类、浓度及其随时间的变化；环境γ辐射水平；各种环境物质中放射性核素的浓度；沉积物和气载放射性核素成分、浓度及其变化。
燃煤对环境的影响：
化学物质污染、放射性物质污染
磷肥是环境中可迁移的226Ra的最重要来源之一
1.单纯随机抽样法
首先把总体的全部抽样单位编号，然后用抽签的方法或利用随机数字表在编号范围内抽取一些数，相应于这些编号或数的抽样单位便组成以各随机样本。
在地区范围内抽样时，将地区划分成等面积的抽样单位并编上号进行抽样。
如果时间也是需要随机化得因素，亦可将时间分成相等的间隔，进行随机抽样。
缺点：
编号费劲；差异太大，样本容量小，样本对总体的代表性可能较差
2.分层抽样法
将总体按一些重要特征分成几个层，从各层中用单纯随机抽样或机械抽样方法各抽取适当数目的抽样单位合起来组成一个样本。
优点：
具有较好的代表性；抽样单位间的变异度较小；可比较各层间的调查结果。
3.机械抽样法
将总体中的抽样单位按一定顺序排列起来，每隔若干单位抽取一个单位。
特点：
当被抽取的单位在总体中的分布比较均匀时，样品的代表性也较好；
某些周期性变化，可能出现较大的偏差；
4混合样品法
为放射性分析而采集的样品可以直接分析单个样品，也可以把一些样品混合起来组成代表一些地区、一段时间或两者都代表的混合样品进行分析。
在保持样品的代表性的情况下，采用这种混合样品的分析，可以减轻实验室的负担。
水质监测对象
环境水体：
地表水、地下水、饮用水、海水
水污染源：
工业废水、医院污水
优先监测污染物：
标准中要求控制；
危害大、毒性大、影响范围广；
出现频率高，有可靠检测方法
水质监测分析方法
1.国家或行业的标准分析方法
2.统一分析方法
是经研究和多个单位的实验验证表明是成熟的方法。
3.等效方法
与前两类方法灵敏度、准确度具有可比性的分析方法。
1）河流监测断面的设置
为评价完整江河水系的水质，需要设置背景断面、对照断面、控制断面和削减断面；对于某一河段，只需设置对照、控制和削减（或过境）三种断面。
①对照断面：
设置目的：
了解流入某一区域（监测段）前的水质状况，提供这一水系区域本底值。
设置方法：
（位于该区域所有污染源上游处,排污口上游100～500m处）
a.设在河流进入城市或工业区以前的地方
b.避开各种废水、污水流入或回流处
断面数目:
一个河段区域一个对照断面。
（有主要支流时可酌情增加。
）
②控制断面：
设置目的：
监测污染源对水质影响。
设置方法：
主要排污口下游较充分混合的断面下游）根据主要污染物的迁移、转化规律，河水流量和河道水力学特征确定，在排污口下游500—1000m处
对特殊要求的地区，如水产资源区、风景游览区、自然保护区、与水源有关的地方病发病区、严重水土流失区及地球化学异常区等的河段上也应设置控制断面。
断面数目：
多个。
根据城市的工业布局和排污口分布情况而定
③削减断面：
是指河流受纳废水和污水后，经稀释扩散和自净作用，使污染物浓度显著降低的断面，
设置目的：
了解经稀释扩散和自净后，河流水质情况；
设置方法：
最后一个排污口下游1500m处，左中右浓度差较小的断面；
断面数目：
1个。
（2）湖泊、水库监测断面的设置
首先，判断是单一水体还是复杂水体：
考虑汇入的河流数量，水体的径流量、季节变化及动态变化，沿岸污染源分布及污染物扩散与自净规律、生态环境特点等。
然后，按照监测断面的设置原则确定监测断面的位置：
a.在进出湖泊、水库的河流汇合处分别设置监测断面；
b.以各功能区为中心，在其辐射线上设置弧形监测断面；
c.在湖库中心，深、浅水区，滞流区，不同鱼类的洄游产卵区，水生生物经济区等设置监测断面。
地下水采样点的布设
对照监测井：
应设在污染区的外围不受或少受污染的地方
控制监测井：
一般监测井在液面下0.3－0.5m处采样
水样的类型
（1）瞬时水样：
在某一时间和地点从水体中随机采集的分散水样。
（2）混合水样：
指在同一采样点于不同时间所采集的瞬时水样的混合水样，有时称“时间混合水样”，以与其他混合水样相区别。
（3）综合水样：
把不同采样点同时采集的各个瞬时水样混合后所得到的样品称综合水样。
测量总α、总β放射性可用聚乙烯瓶
测量HTO，则必须用硬质玻璃瓶，而不能用聚乙烯或塑料瓶
底质样品的采集
底质在水环境体系中的意义
1.记录污染历史，污染物的积累情况，污染的潜在危险。
2.底质对水质、水生生物有明显影响，是天然水污染的重要标志。
3.底质监测是水质监测重要组成部分。
为什么要进行预处理
环境水样所含组分复杂，并且多数污染组分含量低，存在形态各异，所以在分析测定之前，往往需要进行预处理，以得到欲测组分适合测定方法要求的形态、浓度和消除共存组分干扰的试样体系。
水样预处理方法
（一）湿式消解法
1.硝酸消解法
对于较清洁的水样，可用硝酸消解。
2.硝酸-高氯酸消解法
两种酸都是强氧化性酸，联合使用可消解含难氧化有机物的水样。
3.硝酸-硫酸消解法两种酸都有较强的氧化能力，其中硝酸沸点低，而硫酸沸点高，二者结合使用，可提高消解温度和消解效果。
常用的硝酸与硫酸的比例为5∶2。
4.硫酸-磷酸消解法
两种酸的沸点都比较高，其中硫酸氧化性较强，磷酸能与一些金属离子如Fe3+等络合，故二者结合消解水样，有利于测定时消除Fe3+等离子的干扰。
5.碱分解法
当用酸体系消解水样造成易挥发组分损失时，可改用碱分解法，即在水样中加入氢氧化钠和过氧化氢溶液，或者氨水和过氧化氢溶液，加热煮沸至近干，用水或稀碱溶液温热溶解。
（二）干灰化法
又称高温分解法。
其处理过程是：
取适量水样于白瓷或石英蒸发皿中，置于水浴上或用红外灯蒸干，移入马福炉内，于450～550℃灼烧到残渣呈灰白色，使有机物完全分解除去。
取出蒸发皿，冷却，用适量2%HNO3（或HCl）溶解样品灰分，过滤，滤液定容后供测定。
本方法不适用于处理测定易挥发组分的水样。
底质定义
底质是矿物、岩石、土壤的自然侵蚀产物，废（污）水排出物沉积及生物活动物质之间物理、化学反应等过程的产物。
指江河、湖、库、海等水体底部表层沉积物质。
采样频度
由于底质比较稳定，受水文、气象条件影响较小，通常情况下，沉积物采样周期为每年1—2次。
有丰、枯水期的河流，每年在枯水期采样一次。
大气组成：
干洁空气：
大气中除去水汽和杂质的空气称为干洁空气，氮、氧、氩占大气总体积99％。
水汽：
主要来自海洋、江河、湖泊以及其他潮湿物体表面的蒸发和植物的蒸腾。
固体杂质：
悬浮于大气中的烟粒、尘埃、盐粒等。
对流层（0-20km）
空气污染：
空气中有害物质浓度超过环境所能允许的极限并持续一定时间后，会改变大气特别是空气的正常组成，破坏自然的物理、化学和生态平衡体系，从而危害人们的生活、工作和健康，损害自然资源及财产等，这种情况称为空气污染。
空气污染对人体的危害途径：
呼吸道吸入；随食物和饮水摄入；体表接触侵入
空气中的污染物及其存在状态
按形成过程分类可分为：
一次污染物和二次污染物；
按存在状态分类可分为：
分子状态污染物和粒子状态污染物
粒径大于l0μm的颗粒物能较快地沉降到地面上，称为降尘。
粒径小于10μm的颗粒物（PM10）可长期飘浮在空气中，称为可吸入颗粒物或飘尘（IP）。
PM2.5：
大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。
它的直径还不到人的头发丝粗细的1/20。
空气放射性污染监测项目
1.气溶胶：
监测悬浮在空气中微粒态固体或液体中的放射性核素浓度；
2.沉降物：
监测空气中自然降落于地面上的尘埃、降水（雨、雪）中的放射性核素浓度；
3.氚：
主要监测空气中氚化水蒸气中氚的浓度
采样点布设方法
1.功能区布点法2.网格布点法3.同心圆布点法4.扇形布点法
选择采样方法要考虑的因素
1.污染物的存在状态
2.污染物的浓度
3.污染物的理化特性
4.所用分析方法的灵敏性
气溶胶——固体或液体粒子在空气或其它气体介质中形成的分散体系，若这种微粒载有放射性核素，则称为放射性气溶胶
（1）采样点的选定
①工作现场，取样高度——150cm,人员呼吸带；
②环境静风时，取样头——水平；
③核设施上下风向布点，点数：
下风向＞上风向；
④采样头入口气流方向和速度与被采气流的方向和速度一致；
⑤在大气环境质量现状评价与后果评价监测时，一般应按弧线布点；
⑥在障碍物下风向采样时，采样点在距离大于障碍物高度十倍的范围外设点。
气溶胶采样设备和方法
①总浓度采样器----对粒子大小无选择
②粒度分级采样器----对粒子大小有选择
撞出采样器、向心分离采样器、旋风采样器等
测量方法
①直接测量法
可将样品滤膜直接放在与滤膜同样面积的探测器下，或将样品滤膜裁减成与探测器同样面积进行测量。
②灰化法
将滤膜或活性炭于瓷坩埚内，置马弗炉中在一定温度下灰化1小时，冷却后称重，以备测量。
③有机溶剂溶解法
一般是用丙酮或乙酸乙酯溶解滤膜上的放射性气溶胶于样品盘内，令其自然挥发或烘干后进行测量。
空气中特定成分的采集
指用一种收集器把特定成分从气流中分离出来并保存住它的采样方法
①固体吸附法
活性炭——放射性碘，低温下可收集惰性气体
浸渍活性炭——有机碘
银和纯铜——单质气态碘的有效收集器，但不能收集有机碘
变色硅胶——3H（蒸汽形态）
②吸收法
用装有吸收溶液的容器作吸收器，使空气从中通过，利用一些特殊化学反应或溶液的特殊溶解性，可把某种放射性气体和蒸汽与空气分离出来。
例如：
NaOH单质态碘，四氧化铷（RuO4）
③冷凝法
收集挥发性的放射性物质。
氪、氙等惰性气体，氚（水蒸汽形态）
不分离特定成分的采样
对于环境空气中尘埃和气溶胶的样品采样，常用总浓度采样器作为总粒子浓度常规测量的采样装置，方法简单，效果良好。
对于空气中放射性气体和蒸汽的样品采集，活性炭、浸渍活性炭吸附剂及活性炭滤纸可用于采集元素碘和有机碘，低温条件下活性炭可采集氡，硅胶可采集氚水蒸气。
沉降物样品的采集
来源：
大气层核爆炸所产生的放射性废物、人工放射性微粒，包括大气尘埃、落下灰、雨水和雪
水盘法
不锈钢或聚乙烯塑料S＝2500cm2，h=15cm。
水盘内盛0.1%的硝酸或盐酸，灰尘沉降量少的地区酌加数毫克的锶载体，加适量的存水
H=（2.5～3）φ的高罐，可不加水。
粘纸法
醋酸纤维素衬片，涂橡胶基粘合剂，距地1m支架，24h。
棉纸、粉廉纸、涂凡士林加机油，或松香加蓖麻油
优点：
简便；
缺点：
①雨水冲刷掉；②不能长时间取样（油干后无粘性）
常用于测量单位时间、单位面积地表的放射性落下灰的沉降。
不能用于放射化学分析，通常只用于总β放射性水平测定。
高罐法
用不锈钢或聚乙烯塑料做成的圆柱形罐（壁高为直径的2.5-3倍）暴露于空气中采集沉降物，罐内不必放水，可作长时间的沉降物采样用。
样品处理方法于水盘法相同
氡及氡子体的特性
（1）氡的理化特性
氡在标难状态下是无色无臭透明的惰性气体，氡可溶解于水和多种液体中，也易溶于血液和脂肪中。
氡是导致居民肺癌发生的原因之一，是仅次于吸烟的诱发肺癌的第二大因素。
（2）氡子体性质
氡子体指的是铀系中氡衰变后的几个短寿命子体核素.
氡衰变后新生成的218Po原子是一个能量约为100keV的反冲核，在它与物体表面或凝聚核结合之前能自由存在一段时间，此时被称为未结合态氡子体。
未结合态氡子体一般带有正电性，扩散能力较强，在空气中存在的时间不长，很容易与空气中的凝聚核结合在一起而变成结合态氡子体。
附壁效应：
未结合态氡子体有很强的附着能力，它们能牢固地附着在物体的表面，此种现象叫做附壁效应。
当空气流动速度增大时，这种附壁效应更明显，此种现象常用量降低局部空间的氡子体浓度。
（1）氡浓度CRn（RadonConcentrations）
单位体积空气中氡的放射性活度，其单位是Bq/m3。
1Ci/L=3.7x1010Bq/L=3.7x1013Bq/m31p=10-12
（2）平衡当量氡浓度EECRn（EquivalentEquilibriumConcentrations）
平衡当量氡浓度EECRn是与实际存在的氡子体处于放射性平衡的氡浓度，其计量单位为Bq/m3
（3）α潜能浓度PAEC或Cp（PotentialAlphaEnergyConcentrations）
单位体积空气中存在的短寿命氡子体的任何混合物的全部子体原子核衰变链分别由RaA（218Po）完全衰变到RaD（210Po）过程中发射出的α粒子能量的总和
（4）平衡因子
空气中实际存在的氡子体α潜能浓度和与氡处于放射性平衡态的氡子体α潜能浓度之比值
测氡方法
瞬时测量方法：
快速了解被测场所的氡浓度；
连续测量方法：
了解氡浓度的变化；
累积测量方法：
剂量估算或流行病研究
按采样方式分：
主动测量被动测量联合测量
1.闪烁室测氡法2.双滤膜测氡法3.气球测氡法
氡子体浓度测量
氡子体测量主要由两个过程组成：
一是取样过程中氡子体的积累；
二是取样后测量过程中氡子体的衰变。
假设条件：
（1）取样过程中空气中各氡子体浓度不变；
（2）取样过程中取样流量不变；
（3）滤膜对各种氡子体的过滤效率相同。
氡子体测量方法的评价
托马斯三段法具有能够测量出单个的氡子体浓度，采样时间和测量时间经过优化，统计误差较小，测量时间相对不长等优点，是科学研究中最常用的氡子体浓度及氡子体α潜能浓度测量方法。
五段法可以同时测量氡子体浓度和钍射气子体浓度,五段法计算的氡子体和钍射气子体潜能浓度不受子体间平衡比的影响.但其缺点是测量时间太长。
积分能谱法计算的氡子体浓度的统计误差比三段法小，测量时间也有所缩短。
而且能够同时测量氡子体浓度和钍射气子体浓度。
马尔柯夫法和库斯尼茨法是氡子体α潜能浓度测量方法，具有操作和计算简单的优点,是辐射防护工作中的常用方法.
土壤的基本性质：
吸附性、酸碱性、氧化—还原性
土壤胶体：
有机胶体、无机胶体、有机—无机复合胶体
土壤背景值
判断土壤是否受到污染或污染程度的标准。
土壤背景值又称土壤本底值，它代表一定环境单元中的一个统计量的特征值。
背景值指在未受或少受人类影响的情况下，尚未受或少受污染和破坏的土壤中核素的含量。
土壤污染的定义
由于人类生活和生产活动所产生的对人体有害的污染物质，通过各种途径进入土壤，并不断积累，当其数量和速度超过了土壤的自净能力，引起土壤的组成、结构和功能发生变化，从而影响农作物（或植物）的正常生长和发育，甚至某些污染物质在植物体内积累，降低产量和质量，最终影响人体健康。
采样点布设
对角线法——适宜受污染的水灌溉田块，由入水口和出水口连线，三等分
梅花形法——适宜面积较小、地势平坦、土地较均匀的区域
棋盘形法——适宜中等面积、地势平坦、地形完整、但土壤较不均匀的地区
蛇形法——适宜面积较大、低是不太平坦、土地不够均匀、采样点较多的区域例如，山区地形
土壤样品的类型
1.混合样品
一般了解土壤污染状况时采集混合样品：
将一个采样单元内各采样分点采集的土样混合均匀制成。
2.剖面样品
了解土壤污染深度时采集剖面样品：
按土壤剖面层次分层采样
土壤样品分解：
酸分解法、碱熔分解法、高压釜密闭分解法、微波炉加热分解法
生物污染监测定义
生物污染监测就是应用各种检测手段测定生物体内的有害物质，以便及时掌握被污染的程度
生物污染途径：
表面附着、生物吸收和生物积累
生物样品的前处理
1干灰化法
干灰化原理：
在空气中以热能分解（热解）破坏样品中的有机物质.
优点:
设备简单、易购灰化操作简便，能灰化的样品量比湿消化法大，只需要较少的人工管理，故为目前普遍采用的方法。
缺点:
灰化费时费电，因灰化温度高，可导致某些挥发性核素的损失
2湿灰化法
样品在氧化性溶液中加热进行消化
常用氧化剂：
硝酸、高氯酸、硫酸、王水、混合酸、酸与H2O2的混合液、Fenton试剂（H2O2/F2+）
原理：
氧化剂与样品加热条件下，化学反应是碳链（-C-C-）氧化断裂，变成单个C-链，它易氧化成CO2；
高温湿消化——用无机酸类为氧化剂的湿消化
低温湿消化——用Fenton试剂的湿消化
优点：
a）适宜于含低熔点挥发性元素的样品灰化；
b）若用Fenton试剂消化，主要试剂H2O2，反应生成物为水和氧，无刺激性酸气污染环境；
c）可消化较大量的样品（1～2kg鲜样）
缺点：
a）所用试剂量大，有可能引入干扰物质增高本底，∴选用优级纯试剂
b）可能的剧烈化学反应而发生样液溅失火爆炸危险，尤其用高氯酸时
c）用Fenton试剂不适宜于脂肪、油类等的湿消化
d）较为费时费力
3熔融法
样品经过干灰化后，若待测元素被氧化成不溶性氧化物或难溶性氧化物时，酸浸后的残渣或灼烧物，均需与熔剂进行高温熔融，使之转变成可溶状态，以促进与加入的载体进行交换。
放射性核素样品源的制备方法
分类：
气体源液体源固体源
1蒸发法
2悬浮法
3过滤法
4电沉淀法
铀矿山及水冶系统辐射环境影响的主要特征
（1）废气排放：
主要是氡及其子体、铀微尘。
（2）废水排放：
主要危害是含有铀、镭，以及其他非放射性元素。
（3）固体废物：
包括尾矿砂、废石。
包括尾矿坝的长期影响。
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