放射性污染監(jiān)測(測量篇)

放射性對人體健康有嚴(yán)重危害，在大劑量的射線輻射照射下，放射性對人體和動物存在著嚴(yán)重?fù)p害作用。如在400rad（拉德，輻射劑量吸收強(qiáng)度單位）的照射下，受照射的人有5%死亡；若照射650rad，則人99%死亡。即使照射劑量在150rad以下，死亡率為零，但并非無損害作用，往往需經(jīng)20年以后，一些癥狀才會表現(xiàn)出來。放射性也能損傷劑量單位遺傳物質(zhì)，主要在于引起基因突變和染色體畸變，使一代甚至幾代受害。據(jù)統(tǒng)計，1944年至1999年間，包括切爾諾貝利核事故在內(nèi)，共發(fā)生放射性事故405起，受照射人數(shù)3000余人，導(dǎo)致120人死亡。

放射性事故類型主要分為以下九種：

1.  反應(yīng)堆事故，比如1986年前蘇聯(lián)的切爾諾貝利核電站事故，核電站的堆芯熔化，發(fā)生爆炸，致使放射性物質(zhì)彌散在空氣中造成嚴(yán)重污染。正常情況下，牛奶中是沒有碘131的，切爾諾貝利事故以后，影響到中國各地牛奶中的碘131含量，從新疆開始污染比較重，一直向東到大連、沈陽方向延伸。

2.  臨界事故；

3.  放射源丟失；

4.  工業(yè)源過量照射；

5.  過量醫(yī)學(xué)照射；

6.  放射性材料在運輸中出現(xiàn)事故；

7.  實驗性事故；

8.  涉及放射性物質(zhì)的蓄意行為；

9.  空氣、水、食品的放射性污染。

根據(jù)衛(wèi)生部衛(wèi)生法制與監(jiān)督司、部三局2001年聯(lián)合撰寫的《全國放射事故案例匯編1988-1998》，中國大陸從1988年至1998年共發(fā)生放射性事故332起，受照射總?cè)藬?shù)966人。放射源丟失事故在所有事故中約占80%，共發(fā)生258起，絕大部分為責(zé)任事故，丟失放射源584枚，其中256枚未找回。其中，1990年6月25日，上海第二軍醫(yī)大學(xué)放射醫(yī)學(xué)研究室鈷60源室工作人員違章操作，致使7名工作人員遭受大劑量照射，其中兩人分別于照射后第25天和第90天不幸死亡，另外5人也患上了骨髓型放射病。1992年，山西忻州地區(qū)科委搬遷時，將舊址轉(zhuǎn)讓給當(dāng)?shù)丨h(huán)境監(jiān)測站。忻州地區(qū)科委曾經(jīng)引進(jìn)5個Co-60(鈷60)輻射裝置，用于育種。環(huán)境監(jiān)測站再擴(kuò)建時，請了山西省處理舊輻射源，但未查清究竟有幾個放射源，導(dǎo)致一個放射源遺留井下，被一位施工民工帶回家。他一個小時內(nèi)開始頭痛、嘔吐。他的妻子當(dāng)時已經(jīng)懷孕了，而他的父親和哥哥也不幸受照射。太原的醫(yī)院不知道病因，放射源從他口袋里掉出來，但沒有人能夠識別放射源。結(jié)果，放射源被扔進(jìn)醫(yī)院的垃圾里。這個過程中，多人受照。所幸放射源最終被找到了。這次事件最終造成3人死亡，10人受傷。

國際原子能機(jī)構(gòu)所記錄的中國較早的放射性事故，發(fā)生在1963年的安徽合肥三里庵。多年不用的農(nóng)業(yè)科研鈷60放射源被放置在河塘邊，一孩童將其帶回家玩耍，致使家人和多位村民受照射，最終造成兩人死亡。最近幾年，也通報了一些放射性事故。例如，2004年10月21日，山東濟(jì)寧一家始建于1994年的私營輻照廠，自行建造的靜態(tài)堆碼式Co-60(鈷60)輻照裝置出現(xiàn)故障，放射源未正常回落到井下安全位置，兩名工作人員未經(jīng)監(jiān)測進(jìn)入輻照室工作，受照射時間達(dá)10分鐘左右，距離放射源僅0.8米至1.7米。兩人均搶救無效死亡。2008年4月11日，山西省亨澤輻照科技有限公司5名工作人員在未將放射源降至安全位置的情況下，攜帶不能正常使用的劑量儀進(jìn)入輻照室工作，受到超劑量照射，其中一人經(jīng)搶救無效死亡，另外4人患上放射病。

上世紀(jì)90年代，從每年發(fā)生的事故數(shù)來看，中國與美國相近，如果將事故數(shù)與放射源擁有數(shù)結(jié)合起來看，中國的事故發(fā)生率要高于美國，大約是美國的40倍。盡管目前在我國，農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等部門使用的放射源都有登記，歸環(huán)保部門管，環(huán)保部門每年都管得很嚴(yán)，還在全國設(shè)立多個培訓(xùn)中心進(jìn)行嚴(yán)格培訓(xùn)，但放射性泄露事故還是時有發(fā)生。

放射性對人體的照射途徑

另外，目前中國多地正掀起新一輪核電站建設(shè)高潮， 而核電站正常運行情況下，也會有微量放射性核素排出，但都在允許范圍之內(nèi)。2010年大亞灣核電站2號機(jī)組出現(xiàn)的問題，是一根燃料棒的包殼出現(xiàn)了裂紋，導(dǎo)致一回路放射性水平有所升高，采取措施很快恢復(fù)了正常。這不能說是事故，應(yīng)該說是很小的事件，不會造成健康影響。至于核電站涉及到的排污問題，對在建的核電站都非常重視環(huán)保，對周邊水體內(nèi)的貝類、魚類都有檢測，以檢測核電站水的排放是否達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。任何大型的工業(yè)企業(yè)都存在排污問題，核電站也不例外。

日常放射性污染的監(jiān)測非常重要，其工作主要包含以下幾個方面：

1.  放射性測量實驗室

放射性測量實驗室分為兩個部分，一是放射化學(xué)實驗室；二是放射性測量實驗室。

放射化學(xué)實驗室是放射性樣品的處理的場所，主要是為得到準(zhǔn)確的監(jiān)測結(jié)果和安全控制。而放射性測量實驗室主要是用于針對樣品進(jìn)行準(zhǔn)確測量的場所，一般裝備有靈敏度高、選擇性和穩(wěn)定性好的各類放射性污染測量儀器和裝置

2. 放射性監(jiān)測方法

環(huán)境放射性監(jiān)測方法有定期監(jiān)測和連續(xù)監(jiān)測。

定期監(jiān)測的一般步驟是采樣、樣品預(yù)處理、樣品總放射性或放射性核素的測定；連續(xù)監(jiān)測是在現(xiàn)場安裝放射性自動監(jiān)測儀器，實現(xiàn)采樣、預(yù)處理和測定自動化。

對環(huán)境樣品進(jìn)行放射性測量和對非放射性環(huán)境樣品監(jiān)測過程一樣，都是經(jīng)過樣品采集、樣品前處理和選擇適宜方法、儀器測定三個過程。

2.1 樣品采集

1) 放射性沉降物的采集

沉降物包括干沉降物和濕沉降物，主要來源于大氣層核爆炸所產(chǎn)生的放射性塵埃，小部分來源于人工放射性微粒。

對于放射性干沉降物樣品可用水盤法、粘紙法、高罐法采集。

濕沉降物系指隨雨(雪)降落的沉降物，其采集方法除上述方法外，常用一種能同時對雨水中核素進(jìn)行濃集的采樣器。

2) 放射性氣溶膠的采集

這種樣品的采集常用濾料阻留采樣法，其原理與大氣中顆粒物的采集相同。

3) 其他類型樣品的采集

對于水體、土壤、生物樣品的采集、制備和保存方法與非放射性樣品所用的方法沒有大的差別。

2.2 樣品預(yù)處理

    預(yù)處理的目的是將樣品處理成適于測量的狀態(tài)，將樣品的欲測核素轉(zhuǎn)變成適于測量的形態(tài)并進(jìn)行濃集，以及去除干擾核素。

1) 衰變法

采樣后，將其放置一段時間，讓樣品中一些壽命短的非待測核素衰變除去，然后再進(jìn)行放射性測量。

2) 共沉淀法

用一般化學(xué)沉淀法分離環(huán)境樣品中的放射性核素，因核素含量很低，達(dá)不到溶度積，故不能達(dá)到分離目的，但如果加入毫克數(shù)量級與欲分離放射性核素性質(zhì)相近的非放射性元素載體，則由于二者之間同晶共沉淀或吸附共沉淀作用，載體將放射性核素載帶下來，達(dá)到分離和富集的目的。例如，用⁵⁹Co作載體，則與⁶⁰Co發(fā)生同晶共沉淀。這種富集分離方法具有簡便，實驗條件容易滿足等優(yōu)點。

3) 灰化法

對蒸干的水樣或固體樣品，可在瓷坩堝內(nèi)于500℃馬弗爐中灰化，冷卻后稱重，再轉(zhuǎn)入測量盤中鋪成薄層檢測其放射性。

4) 電化學(xué)法

該方法是通過電解將放射性核素沉積在陰極上，或以氧化物形式沉積在陽極上。如Ag⁺、Bi²⁺、Pb²⁺等可以金屬形式沉積在陰極；Pb²⁺、Co²⁺可以氧化物的形式沉積在陽極。其優(yōu)點是分離核素的純度高。

如果將放射性核素沉積在惰性金屬片電極上，可直接進(jìn)行放射性測量；如將其沉積在惰性金屬絲電極上，可先將沉積物溶出，再制備成樣品源。

5) 其它預(yù)處理方法

蒸餾法、有機(jī)溶劑溶解法、溶劑萃取法、離子交換法的原理和操作與非放射物質(zhì)無本質(zhì)區(qū)別。

2.3 環(huán)境中放射性監(jiān)測

1) 水樣的總α放射性活度的測定

    水體中常見輻射α粒子的核素有²²⁶Ra、²²²Rn及其衰變產(chǎn)物等。目前的水樣總α放射性濃度是0.1Bq/L，當(dāng)大于此值時，就應(yīng)對放射α粒子的核素進(jìn)行鑒定和測量，確定主要的放射性核素，判斷水質(zhì)污染情況。

具體操作方法是：

取一定體積水樣，過濾除去固體物質(zhì)，濾液加硫酸酸化，蒸發(fā)至干，在不超過350℃溫度下灰化。將灰化后的樣品移入測量盤中并鋪成均勻薄層，用閃爍檢測器測量。在測量樣品之前，先測量空測量盤的本底值和已知活度的標(biāo)準(zhǔn)樣品。測定標(biāo)準(zhǔn)樣品的目的是確定探測器的計數(shù)效率，以計算樣品源的相對放射性活度，即比放射性活度。標(biāo)準(zhǔn)源是欲測核素，并且二者強(qiáng)度相差不大。如果沒有相同核素的標(biāo)準(zhǔn)源，可選用放射同一種粒子而能量相近的其他核素。測量總α放射性活度的標(biāo)準(zhǔn)源常選擇硝酸鈾酰。水樣的總α比放射性活度(Q_α)用下式計算：

Q_α=(n_c-n_b)/(n_sV)

式中：Q_α—比放射性活度(Bq/L)；

n_c—用閃爍檢測器測量水樣得到的計數(shù)率(計數(shù)／min)；

n_b—空測量盤的本底計數(shù)率(計數(shù)／min)；

n_s—根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)源的活度計數(shù)率計算出的檢測器的計數(shù)率[計數(shù)／(Bq.min)]；

V—所取水樣體積(L)。

2) 水樣的總β放射性活度測量

水樣總β放射性活度測量步驟基本上與總α放射性活度測量相同，但檢測器用低本底的蓋革計數(shù)管，且以含⁴⁰K的化合物作標(biāo)準(zhǔn)源。

水樣中的β射線常來自⁴⁰K、⁹⁰Sr、¹²⁹I等核素的衰變，其目前的安全水平為lBq/L。⁴⁰K標(biāo)準(zhǔn)源可用天然鉀的化合物(如)制備。

3) 土壤中總α、β放射性活度的測量

在采樣點選定的范圍內(nèi)，沿直線每隔一定距離采集一份土壤樣品，共采集4—5份。采樣時用取土器或小刀取10×10cm²、深1cm的表土。除去土壤中的石塊、草類等雜物，在實驗室內(nèi)晾干或烘干，移至干凈的平板上壓碎，鋪成1—2cm厚方塊，用四分法反復(fù)縮分，直到剩余200-300g土樣，再于500℃灼燒，待冷卻后研細(xì)、過篩備用。稱取適量制備好的土樣放于測量盤中，鋪成均勻的樣品層，用相應(yīng)的探測器分別測量α和β比放射性活度(測β放射性的樣品層應(yīng)厚于測α放射性的樣品層)。α比放射性活度(Q_α)和β比放射性活度(Q_β)分別用以下兩式計算：

Q_α=(n_c-n_b)×10⁶/（60·ε·s·l·F）

Q_β=1.48×10⁴·n_β/n_KCl

式中： Q_α—α比放射性活度(Bq／kg干土)；

Q_β—β比放射性活度(Bq/Kg干土)；

n_c—樣品α放射性總計數(shù)率(計數(shù)／min)；

n_b—本底計數(shù)率(計數(shù)／min)；

ε—檢測器計數(shù)效率(計數(shù)／Bq·min)；

S—樣品面積(cm²)；

l—樣品厚度(mg／cm²)；

F—自吸收校正因子，對較厚的樣品一般取0.5；

n_β—樣品月放射性總計數(shù)率(計數(shù)／min)；

n_KCl—標(biāo)準(zhǔn)源的計數(shù)率(計數(shù)／min)；

1.48×10⁴—1kg所含⁴⁰K的β放射性的貝可數(shù)。

4) 大氣中氡的測定

²²²Rn是²²⁶Ra的衰變產(chǎn)物，為一種放射性惰性氣體。它與空氣作用時，能使之電離，因而可用電離型探測器通過測量電離電流測定其濃度；也可用閃爍探測器記錄由氡衰變時所放出的α粒子計算其含量。

5) 大氣中各種形態(tài)131I的測定

碘的同位素很多，除¹²⁷I是天然存在的穩(wěn)定性同位素外，其余都是放射性的同位素。

¹³¹I是裂變產(chǎn)物之一，它的裂變產(chǎn)額較高，半衰期較短，可作為反應(yīng)堆中核燃料元件包殼是否保持完整狀態(tài)的環(huán)境監(jiān)測指標(biāo)，也可以作為核爆炸后有無新鮮裂變產(chǎn)物的信號。

大氣中的¹³¹I呈元素、化合物等各種化學(xué)形態(tài)和蒸氣、氣溶膠等不同狀態(tài)，因此采樣方法各不相同。見圖12-1，該采樣器由粒子過濾器、元素碘吸附器、次碘酸吸附器、吸附器和炭吸附床組成。對例行環(huán)境監(jiān)測，可在低流速下連續(xù)采樣一周或一周以上，然后用γ譜儀定量測定各種化學(xué)形態(tài)的¹³¹I。

編輯：廣州科技有限公司

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