第二章环境中放射性的来源

第二章环境中放射性的来源2.1天然辐射源(一)天然源(1)宇宙射线初级宇宙线—质子（87％）、α粒子（10％）、重带电粒子、电子、中子等。高能辐射，穿透力很强;次级宇宙线—初级宇宙射线与大气作用产物。比初级弱•放射性核素－•原生放射性核素：：以238U、232Th和235U为起始核素的三个天然放射系，以及独立的长寿命放射性核素如40K等。宇生放射性核素：对公众剂量有明显贡献的核素，14C、3H、22Na、7Be。(2)陆地辐射(外照射)本底辐射：天然放射性物质产生的辐射+宇宙射线来源：原始存在的（原生的)、宇宙射线产生的系列放射性核素、非系列放射性核素自发裂变核素铀系（U-238系)钍系（Th-232系）锕系（U-235系）UPaTuAcRaFrRnAtPoBiPbTl铀镤釷锕镭钫氡砹钋铋铅铊我国全国本底调查表明:(土壤中含量)40k:580200Bq/kg232Th系列:4928Bq/kg72nGy/h238U系列:4034Bq/kg美国的调查结果平均值与我国类似,但钍和钾略低一些,平均剂量率:55nGy/h剂量率:室内/室外=0.82.0全世界人口加权平均值:0.46mSv(3)陆地辐射(内照射,氡除外):长寿命天然放射性核素的摄入:40k:丰度0.118%;比活度55Bq/kg年有效剂量(成年)0.165mSv232Th系列和238U系列:年有效剂量0.06mSv照射量的变化与饮食结构和习惯有关(4)陆地辐射(氡及其衰变产物的内照射)氡是人体受天然照射最有意义的要素氡在天然放射性核素中的三个同位素:锕系列(235U系)的219Rn(锕射气)钍系列(232Th系)的220Rn(钍射气)铀系列(238U系)的222Rn(氡射气)222Rn是最有意义的同位素:T1/2=3.825天220Rn只有在232Th含量高的地区才重要:T1/2=55.6秒室内222Rn水平:与房屋下土壤、建材、结构、通风等因素有关220Rn与222Rn的产生:取决228Ra与226RaRa比活度:花岗岩沉积岩、变质岩玄武岩室内222Rn水平:我国24Bq/m3(Max:378Bq/m3)美国42Bq/m3(Max:1420Bq/m3)世界平均42Bq/m3产生的年平均有效剂量：1.2mSv天然电离辐射源所致成年人年平均有效剂量照射年有效剂量(mSv)成份正常本底地区剂量高值地区宇宙射线0.382.0宇生放射性核素0.010.01陆地辐射:外照射0.464.3陆地辐射:内照射(氡除外)0.230.6陆地辐射:氡及子体内照射吸入222Rn1.210吸入220Rn0.070.1食入222Rn0.0050.1合计(摄入值)2.4天然辐射源照射世界平均辐射剂量值（UNSCEAR2000）辐射源年有效剂量mSv平均值典型范围值外照射宇宙辐射直接电离辐射和光子0.28（0.30）a中子成分0.10（0.08）宇生核素0.01（0.01）宇宙射线与宇生核素小计0.390.3―1.0b陆地外照射室外0.07（0.07）室内0.41（0.39）陆地外照射小计0.480.3―0.6c外照射合计0.870.6―1.6天然辐射源照射世界平均辐射剂量值（续）辐射源年有效剂量mSv平均值典型范围值内照射吸入内照射铀、钍系列0.006（0.01）氡（222Rn）1.15（1.2）钍（220Rn）0.10（0.07）吸入内照射小计1.260.2―10d食入内照射40K0.17（0.17）铀和钍系0.12（0.06）食入内照射小计0.290.2―0.8e内照射合计1.55总计2.41―10正常本底地区天然辐射源致人体的年有效剂量辐射来源年有效剂量,mSv宇宙射线0.38宇生核素0.01陆地外照射0.48陆地放射性核素内照射(不包括氡)0.29氡及其子体1.25总计2.4部分岩石的放射性岩石名称Ra/(10-4%)U/(10-4%)Th(10-4%)火成岩花岗岩类（酸性）1.4413基性0.471.24超基性0.200.72.0沉积岩4.30.5石灰岩0.51.51.3粘土1.34-砂岩0-1.53.0-粘土质页岩1.0-部分国家的天然本底水平世界天然辐射高本底地区（UNSCEAR2000）国家地区区域特证近似人口空气吸收剂量率a（nGy•h-1）巴西GuarapariMineasGeraisandGoiasPocosdeCaldasAraxa独居石砂，沿海地区火山侵入岩7300035090～170（街道）90～90000（海滩）110～1300平均340平均2800中国广东阳江独居石微粒80000平均370埃及尼罗河三角洲独居石砂20400法国中央区西南花岗岩,石砂铀矿700000020～40010～10000印度克拉拉和马德拉斯恒河三角洲独居石砂，沿海地区200Km长，0.5Km宽1000000200～4000平均1800260～440世界天然辐射高本底地区（续）国家地区区域特征近似人口空气吸收剂量率a（nGy•h-1）伊朗腊姆萨尔马哈拉泉水200070～17000800～4000意大利拉齐奥坎帕尼亚奥维多城南托斯卡纳火山土壤5100000560000021000100000平均180平均200平均560150～200纽埃岛太平洋火山土壤4500最大1100瑞士TessinAlps，Jura片磨岩土壤中226Ra300000100～200我国部分辐射较高的地区地点面积km2陆地γ辐射剂量率nGy·h-1土壤中天然放射性核素含量Bq·kg-1原野道路室内样品点数均值点数均值点数均值数238U232Th226Ra40K河北驻马店约2002209.22197.72279.3445.4174.244.3656.6福建鬼头山232409.41432.113638693261253广东阳江约50048138.851138.057255.6广西花山-姑婆山约50017205.216278.2170211184766四川降札温泉6053940最高点6900最高点8600（浴室）30001.6×1041562.0×1042622.2人工辐射人工辐射源来源于放射性物质的生产、使用及核爆炸。它们在使用、生产放射性物质的同时会排出放射性废物。2.2.1矿物的开采和应用1.煤燃煤对环境的影响化学物质污染放射性物质污染煤散逸飞灰中放射性核素的平均含量：40K为265Bq/kg，238U为200Bq/kg，210Pb为930Bq/kg，210Po为1700Bq/kg，232Th为70Bq/kg，228Th为为110Bq/kg，228Ra为130Bq/kg2磷酸盐矿物的应用2.2.1矿物的开采和应用磷肥中238U和226Ra的比活度分别为4000和1000Bq·kg-1（P2O5），全球每年消耗的磷量相当于3000万吨P2O5，成为环境中可迁移的226Ra的最重要来源之一。2.2.2日常活动中的辐射类型剂量水平(mSv)看电视每天2小时0.01mSv/a夜光表0.02mSv/a乘飞机2000km0.005mSv/h眼镜（局部）0.01～0.04mSv/a家用天然气（局部）0.06～0.09mSv/a假牙（局部）1μSv/a吸烟每天20支（“钋弹”）0.5～1mSv/a诊断X射线人均年有效剂量0.3CT人均单次有效剂量8.6使用火力发电厂带来的照射0.005核电站附近人均年有效剂量0.001-0.02核设施附近人均年有效剂量0.001-0.2人工辐射——医疗辐射1.放射诊断2.放射治疗3.核医学医疗辐射是最大的人工辐射来源；各种人工放射性核素，大约80％用于医学目的。全世界医用X射线检查的频率、有效剂量和集体剂量（1991-1996）检查每1000人口检查次数每次检查的有效剂量，mSv年集体剂量，人Sv胸部X射线摄影870.1471200胸部X射线透视371.1234700腰椎151.8159000胸椎4.11.433400骨盆和腹部110.8353300上胃肠道133.7274000全世界医用X射线检查的频率、有效剂量和集体剂量（1991-1996）（续）检查每1000人口检查次数每次检查的有效剂量，mSv年集体剂量，人•Sv下胃肠道3.46.4127000尿路造影3.83.781300CT168.6785000血管造影2.112143000介入程序0.842098000总计33023300002.2.3核试验自1945年7月16日美国在新墨西哥进行第一次原子弹试验以来，大气层核武器试验不断发生，尤其在19521954、19571958和19611962年期间美苏进行了大量大当量核试验,这期间（共9年）的核试验次数占1945－1980期间核试验总次数的67.2%,爆炸总当量更超过87%。其中19521954:试验45次，核爆炸总当量60.01Mt，19571958:试验了137次，核爆炸总当量66.44Mt，19611962:试验了177次，核爆炸总当量256.9Mt。迄今全球共在27个核试验场进行了2419(2057,1834-1998)次核试验。1964年10月16日中国第一次核试验蘑菇云在罗布泊升起，我国在罗布泊试验场共进行了22次大气层核试验。塞米巴拉金斯克核试验场核试验放射性核素沉积密度逐年变化南、北半球Cs-137沉积密度逐年变化大气层核试验致我国居民平均有效剂量负担全球性核试验所致我国公众平均有效剂量负担（Sv）（1954－1999）外照射途径：469（50.8%）食入途径：300（32.5%）吸入途径:154（16.7%）合计：923核试验所致我国公众照射的逐年变化情况1959年和1963年我国公众所受剂量最大，分别为0.203mSv/a和0.202mSv/a，1963年之后，公众受照剂量逐渐减少，在1971年前后又出现不太明显的小峰。2.2.4核能生产1.铀矿开采和水冶氡、铀、钍、镭等放射性核素2.核电站反应堆运行：大气，Kr、Xe、I、3H、14C、16N、35S、41Ar；水中，3H和裂变产物。乏燃料后处理：长寿命核素，3H、14C、85Kr、90Sr等，以及超铀元素的同位素核电力生产持续到2500年时的年人均当量剂量预计值项目年份1980200021002500年核发电预计值[GW(e)]8010001000010000年集体有效剂量(人·Sv)5001000200000250000世界人口(109)4101010年人均当量剂量(Sv)0.112025占天然辐射源平均暴露量的百分数(％)0.0050.05112.2.5核事故1民用核反应堆事故1979年3月的美国三里岛应堆事故和1986年4月的前苏联切尔诺贝利反应堆事故。三里岛事故释放对工厂周围80km范围内公众造成的人均剂虽为15人·Sv，最大个人γ外照射剂量估计为850人·Sv.80km内公众集体有效剂量为20人·Sv，总的局地和区域公众集体有效剂量为40人·Sv。切尔诺贝利事故中释放的放射性核素总量估计为1—2EBq，主要的放射性核素为131I(630PBq)、134Cs(35PBq)和137Cs(70PBq)，其中弥散到其它国家的核素量131I为210PBq，137Cs为39.2PBq。2.2.5核事故2.军用核设施1957年9月发生的前苏联车尔雅宾斯克钚生产中心事故和同年10月发生的英国温茨凯尔反应堆事故。车尔雅宾斯克事故时放射性烟云上升到约1000m的高空，11h内在厂区周围约300km范围内形成一个椭圆形的放射性沉积区，其边界上90Sr的地面沉降密度为4kBq·m-2(为全球落下灰水平的2倍)。此后，己沉积的核素在一定程度上又出现了再分布，la后污染区面积达到15000一23000km2，涉及人口约27万。温茨凯尔事故释放造成大范围牧区的污染，对公众造成照射的主要核素是131I，主要途径是经牧草一奶牛一牛奶途径的摄入，场址附近公众中，成人甲状腺剂量约10mGy，儿童可能高达100mGy;事故在英国及其它欧洲国家造成的总集体有效剂量估计