1大气中放射性污染化学最终

LOGO大气中放射性物质污染化学谢晓梅2013100012张元园2013100013CompanyLogo目录第一节概述第二节来源第三节性质第四节生物生态效应第五节控制技术CompanyLogo一、放射性物质●二、放射性污染●第一节概述●三、核事件●CompanyLogo一、放射性物质●种类：放射性物质放出的射线有三种，它们分别是α射线、β射线和γ射线。主要含铀、钍衰变系中的25种核素和40K．420011::,:He电磁辐射CompanyLogo分布土壤岩石圈岩石多于土壤，火成岩多于水成岩。花岗岩是放射性较强的一种水圈差异很大，花岗岩地带的地下水含铀较高大气圈氡（222）是最重要的CompanyLogo迁移大气迁移（吸附）山谷、海湾容易聚集放射性沉淀物放射性烟云水体迁移生物迁移CompanyLogo室内环境放射性氡（222）室内放射性建筑材料：陶瓷、石材、水泥室内标准：400bq/m3CompanyLogo二、放射性污染●放射性污染：是指由于人类活动造成物料、人体、场所、环境介质表面或者内部出现超过国家标准的放射性物质或者射线。CompanyLogo特点1）危害作用的持续性和长时性；一旦产生和扩散到环境中，就不断对周围发出放射线，永不停止。2）自然条件的阳光、温度无法改变放射性核同位素的放射性活度，人们也无法用任何化学或物理手段使放射性核同位素失去放射性。3）效果（剂量）累积性；电离辐射对于人（生物）危害的效果（剂量）具有较明显的累积性。4）公众无感知性；不像化学污染多数有气味、颜色，噪声振动、热、光等污染公众可以直接感知其存在。放射性辐射，哪怕强到直接致死水平，人类的感官对它都无任何直接感受从而采取躲避防范行动，只能继续受害。CompanyLogo三、核事件●1945年广岛原子弹爆炸34.3万市民中的7.8万立即死亡、此后不久又有13万相继死亡。1991年海湾战争（贫铀弹）海湾战争综合症：四肢无力、全身疼痛、大量脱发、呼吸困难、记忆力衰退战后十年，癌症患者比战前增加10倍、130万儿童夭折。CompanyLogo日本地震后核辐射CompanyLogo放射源天然辐射源（天然本底辐射）人工辐射源宇宙辐射地球内放射性物质人体内放射性物质核试验放射性污染核能、放射性同位素生产核材料贮存、运输放射性固体废物处理与处置核设施退役医学、科研等部门世界范围内，天然本底辐射每年对个人的平均辐射剂量约为2.4毫希（mSv）因地区天然本底辐射水平不同。第二节来源CompanyLogo放射性物质在大气中的化学行为形成气溶胶发生化学反应主要源于被大气中本身存在的固体微粒或雾所捕集氧化反应碳酸盐化反应光化学反应同位素交换反应第三节性质CompanyLogo放射性气溶胶的形成：●液态或固态放射性核素大部分被大气溶胶捕集形成气溶胶。大气气溶胶主要包括微尘、有机碳化物微粒和液态的雾。核爆炸→放射性核素进入对流层顶部→温度降低→放射性气溶胶→环境污染。氡溢出→衰变→子体（钋、铅、铋等）→大气气溶胶→环境污染。核设施、核事故放出的铷、碘、铯、钼、氚、碳等它们中的放射性核素形成气溶胶对环境CompanyLogo化学反应●大气中的放射性物质在迁移、扩散过程中，因其化学活性或大气中其它物质的化学活性而发生多种化学反应。其中与O2和CO2的反应是大气中最容易发生的化学反应。如Sr通过一系列的反应可以生成SrCO3，T2可以氧化成T2O等。233,2/2222HCOSrSrCOOHSrSrOSrOHCOOHOOTOTTTT222222~CompanyLogo此外，大气中发生的化学过程与大气吸收太阳能辐射引起的大气光化学过程有密切系。大气中的某些放射性气体在太阳光的照射下也可直接发生光化学反应。主要是因为自由基的生成。同位素交换反应：241442142142142222COCHCHCOCOCOCOCOHHTOOHHTHTHTOOHT16CompanyLogo一、放射性的生物效应●二、放射性对人体的危害●第四节生物生态效应CompanyLogo（一）辐射的生物效应图5-1辐射生物反应的演变过程辐射与人体相互作用会导致某些特有生物效应其性质和程度主要取决于人体组织吸收的辐射能量，演变过程如图5-1所示。CompanyLogo（一）辐射的生物效应1.辐射对细胞的作用2.辐射的生物效应CompanyLogo1.辐射对细胞的作用影响因素物理因素生物因素辐射类型、辐射能量、吸收剂量、剂量率、照射方式、受照姿势及其在辐射场内的取向等。生物种系人猴大鼠鸡龟大肠杆菌病毒LD50/Gy4.06.07.07.1515.056.02×104表5-1生物死亡50％的吸收剂量值种系的演化程度、机体结构、个体不同发育阶段、不同细胞、组织或器官对辐射敏感性各异CompanyLogo生物效应躯体效应遗传效应2.辐射的生物效应辐照对受照者本身的有害效应；是由于人体普通细胞受损引起的；只影响到受照者个人本身。辐射引起人体细胞内的基因突变；是生殖细胞受损伤引起的有害效应；影响到受照者后代的身体缺陷。CompanyLogo（二）辐射对人体的危害1.急性放射病由大剂量急性照射引起，多为意外核事故、核战争造成。全身性辐射损伤局部性辐射损伤按射线的作用范围，短期大剂量外照射引起的辐射损伤可分成CompanyLogo（二）辐射对人体的危害辐射危害的远期影响主要是慢性放射病和长期小剂量照射对人体健康的影响，多属于随机效应。长期积累可能会出现白血病、恶性肿瘤、白内障、生长发育迟缓、先天畸形等2.远期影响CompanyLogo来源集体剂量/人·Sv·a-1所有的天然辐射源10000000宇宙射线：飞机旅行2000燃煤电站约2000燃煤的家庭烹调及取暖100000地热能源6人·Sv／GW·a磷盐工业6000磷石膏1977年为300000工业化国家的X射线检查每百万人为1000，即1600000核武器试验最高年份为400000(1962～1963)所有时间共计30000000核电(不包括废物处置)1980年为500，2000年为1000核电(职业照射)2000夜光钟表2000表5-2来自天然和人工辐射源辐射的集体剂量CompanyLogoCompanyLogo一、放射性废物及处理途径●二、环境放射性防护标准三、辐射防护一般措施四、放射性废气处理技术●●●第五节放射性物质控制CompanyLogo一、放射性废物及处理途径●放射性废物：含放射性核素或被之污染，其浓度或比活度大于规定的清洁解控水平，预期不会再被利用的废弃物。处理基本途径浓缩及固化处理与环境隔绝长期安全存放净化后有控制排放去污后再循环利用CompanyLogo我国放射性废物管理40字方针放射性废物的处理原则减少产生、分类收集、净化浓缩、减容固化、严格包装、安全运输、就地暂存、集中处置、控制排放、加强监测。依据IAEA的基本原则制定CompanyLogo二、环境放射性防护标准●为了有效地进行核安全与辐射环境监督管理，我国在学习和借鉴世界核先进国家的经验，并参照IAEA制定的核安全与辐射防护法规、标准的基础上，结合我国国情，在较短的时间内组织制定发布了一批核安全与辐射环境监督管理的条例、规定、导则和标准，初步建立了一套具有较高起点，并与国际接轨的核安全与辐射环境管理法规体系。CompanyLogo二、环境放射性防护标准●1960年2月，发布了我国第一个放射卫生法规《放射性工作卫生防护暂行规定》。依据此法同时发布了《电离辐射的最大容许标准》、《放射性同位素工作的卫生防护细则》和《放射性工作人员的健康检查须知》三个执行细则。1964年1月，发布了《放射性同位素工作卫生防护管理办法》；1974年5月发布了《放射防护规定》（GBJ8-74）集管理法规和标准为一体；1984年9月5日发布了《核电站基本建设环境保护管理办法》；1988年3月11日发布《辐射防护规定》（GB8703-88）；1989年10月施行《放射性同位素与射线装置放射防护条例》；2003年10月1日施行《中华人民共和国放射性污染防治法》。CompanyLogo二、环境放射性防护标准●我国现已发布实施的辐射环境管理的专项法规、标准等计50多项。对于核设施（军、民）、核技术应用和伴生矿物资源开发，除遵守环境保护法规的基本原则外，着重强调辐射环境管理的特殊要求。我国强制性执行的关于辐射防护国家标准及规定可参见有关标准。CompanyLogo三、辐射防护一般措施●辐射类型措施说明外照射的防护距离防护其他条件不变时，操作人员所受剂量的大小与距放射源距离的平方成反比，故实际操作应尽量远离放射源时间防护其他条件不变时，操作人员所受剂量的大小与操作时间成正比。故工作人员须熟悉操作，尽量缩短操作时间，从而减少所受辐射剂量屏蔽防护是射线防护的主要方法，依射线的穿透性采取相应的屏蔽措施。对α射线，戴上手套，穿好鞋袜，不让放射性物质直接接触到皮肤即可；对β射线，用一定厚度（一般几毫米）的铝板，有机玻璃等轻质材料即可完全屏蔽；具强穿透力的γ射线是屏蔽防护的主要对象内照射的防护防止呼吸道吸收气体放射性核素如氡(Rn)，氚（3H）等可由呼吸道进入人体而被吸收，吸收率的大小与放射性核素的溶解度成正比防止胃肠道吸收被放射性核素沾污的食物、水等，经口由胃肠道进入人体，吸收率的大小取决于放射性核素的化学特性，碱族（如24Na、137Cs）卤素（如18F、36Cl、131I）的吸收率高达100%，稀土和重金属元素的吸收率最低，为0.001%～0.01%防止由伤口吸收某些放射性核素如Rn、3H、131I、90Sr（液体）可透过完整皮肤进入人体，吸收率随时间增长缓慢，当皮肤上有伤口时，吸收率就增加几十倍以上，并使伤口沾污形成难以愈合的放射性表5-7辐射防护一般措施CompanyLogo四、放射性废气处理技术●（一）放射性粉尘的处理（二）放射性气溶胶的处理（三）放射性气体的处理（四）碘同位素的处理（五）废气的排放CompanyLogo除尘设备机械式除尘器过滤式除尘器去除粒径大于60μm的粉尘颗粒。去除粉尘粒径小于10μm；净化气粉尘浓度为1～2mg/m3。湿式除尘器去除粒径10～60μm的粉尘颗粒；净化气粉尘浓度≯100mg/m3。（一）放射性粉尘的处理电除尘器微米粒径颗粒物的去除率可达99％以上。CompanyLogo（二）放射性气溶胶的处理高效微粒空气过滤器（HEPA）广泛用于核设施内的干式过滤器；有效捕集粒径＜0.3μm放射性气溶胶粒子；去除效率＞99.97％；一次使用失效后即行废弃；在HEPA过滤器之前要安装预过滤器，以除去废气中的大颗粒固体。CompanyLogo（三）放射性气体的处理吸附法活性炭滞留床低温分馏装置对85Kr、133Xe有良好吸附选择性对85Kr的回收率大于99％。液体吸收装置使用致冷剂吸收溶解度较高的惰性气体。贮存衰变对短寿命放射性核素有效、经济去除。CompanyLogo（四）碘同位素的处理碘同位素（131I、129I）是放射性废气中主要的挥发性放射性核素；活性炭既能吸附元素碘(I2)，又能吸附有机碘(如CH3I)；从湿空气中去除有机碘，活性炭须用碘化钾或三乙烯二胺(TEDA)浸渍处理。CompanyLogo放射性废气净化达标后，一般通过高烟囱(60～150m)稀释扩散排放；选择有利的气象条件排放；排放口要设置连续监测器。（五）废气的排放CompanyLogo设备颗粒物质挥发性钌碘NO2NO旋风分离器101111文丘里洗涤塔100～60010221冷凝器100～1000200121NOx吸收塔10102051填充喷雾塔1000100141转化塔24001001硅胶柱8100011100碘塔1150011烧结金属过滤器10001111HEPA10001111表5-12核工业中常用的废气净化设备的DFCompa