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第十一章 其他物理性污染及防治. 主要教学目标：了解其他物理性污染的特点、来源及危害；掌握其他物理性污染防治原则和方法。 教学重点及难点： 放射性污染与防治. 第一节 放射性污染与防治. 一、有关放射性的基础知识 二、环境中的电离辐射源及其防护原则和标准 三、放射性污染的特点、来源与防治技术对策 四、放射性废物的处理与处置. 1 、放射性. 放射性物质：具有自发地放出射线特征的物质
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第十一章 其他物理性污染及防治 主要教学目标：了解其他物理性污染的特点、来源及危害；掌握其他物理性污染防治原则和方法。 教学重点及难点：放射性污染与防治
第一节 放射性污染与防治 一、有关放射性的基础知识 二、环境中的电离辐射源及其防护原则和标准 三、放射性污染的特点、来源与防治技术对策 四、放射性废物的处理与处置
1、放射性 • 放射性物质：具有自发地放出射线特征的物质 放射性:有些原子核不稳定，能自发地有规律地改变其结构转变为另一种原子核，这种现象称为核衰变。在核衰变过程中会放出具有一定动能的带电或不带电粒子，即α、β和γ射线，这种性质称为放射性。 • 放射性质： • 具有一定的电离能力 • 各自具有不同的贯穿本领 • 具有特殊的生物效应
α射线有较强的电离作用，但粒子穿透力较小，在空气中易被吸收，外照射对人的伤害不大，但进入人体后会因内照射造成较大的伤害。α射线有较强的电离作用，但粒子穿透力较小，在空气中易被吸收，外照射对人的伤害不大，但进入人体后会因内照射造成较大的伤害。 β射线是带负电的电子流，穿透能力比α射线强，但电离作用比α射线小得多。 γ射线是波长很短的电磁波，具有很强的穿透能力，对人的危害最大。
2、放射性污染源 放射性污染及其特点 • 定义：指由放射性物质造成的环境污染 • 放射性污染的特点 • 放射性核素毒性远远高于一般的化学物质； • 按辐射损伤产生的效应，可能影响遗传； • 放射性剂量的大小，只有辐射探测仪器可探测； • 放射性核素具有蜕变能力； • 放射性活度只能通过自然衰变而减弱
放射性污染物与一般的化学污染物有着明显的不同放射性污染物与一般的化学污染物有着明显的不同 主要表现在每一种放射性核素均具有一定的半衰期，在其放射性自然衰变的这段时间里，它都会放射出具有一定能量的射线，持续地产生危害作用。 目前，采用任何化学、物理或生物的方法，都无法有效地破坏这些核素，改变其放射的特性，只能通过自然衰变而减弱； 放射性污染物所造成的危害，在有些情况下并不立即显示出来，而是经过一段潜伏期后才显现出来。
放射性污染源 天然辐照源和人工辐射源 天然辐照源:它来自于宇宙射线和存在于土壤中、岩石中、水和大气中的放射性核素如235铀、40钾、229镭、222氡等。 这些因素构成的辐射剂量称为天然本底辐射，一般在1～1000毫居之间，它是判断环境是否受到放射性污染的基本基准。 人类从诞生起一直就生活在这种天然的辐射之中，并已适应了这种辐射。
人工辐射源 核工业产生的废料 核武器试验 意外事故 放射性同位素的应用 建筑材料照射
1986年前苏联的切尔诺贝利核电站的爆炸泄漏事故。 1986年4月26日，位于前苏联乌克兰地区基辅以北130公里的切尔诺贝利核电站，发生了自1945年日本遭受美国原子弹袭击以来全世界最严重的核灾难，成为人类和平利用核能史上的一大灾难，这就是震惊世界的切尔诺贝利核电站核泄漏事故。爆炸释放了大约2.6亿居里的辐射量，大约是日本广岛原子弹爆炸能量的200多倍。由于这次事故，核电站周围30公里范围被划为隔离区，附近的居民被疏散，庄稼被全部掩埋，周围7千米内的树木都逐渐死亡。在日后长达半个世纪的时间里，10公里范围以内将不能耕作、放牧；10年内100公里范围内被禁止生产牛奶。到目前为止，还有200万人不得不生活在核污染区，其中包括48万不满17岁的少年儿童。据俄《国际文传电讯社》2003年4月23日报道，时至今日乌克兰共有250万人因切尔诺贝利核事故而身患各种疾病，其中包括47.3万儿童。核事故后的今天，在乌克兰的核受害者中最常见的是甲状腺疾病、造血系统障碍疾病、神经系统疾病以及恶性肿瘤等。
日本福岛第一核电站核泄漏危机重大事件回顾 • ： 3月11日：日本东北部近海发生里氏9.0级地震，福岛第一核电站1至3号机组自动暂停运作(4号至6号机组处在关闭状态)。日本首相菅直人宣布核紧急情况，指示居住在核电站周边半径3公里区域内的居民疏散。 • 3月12日：菅直人视察受损核电站。政府将疏散范围扩大至核电站周边半径20公里的区域。 • 3月14日：3号机组发生氢气爆炸。 • 3月15日：2号和4号机组发生氢气爆炸。政府指示核电站周边20公里至30公里范围的居民呆在室内。 • 3月17日：地面自卫队直升机从空中向3号机组注水，消防车从地面喷水。 • 3月18日：日本原子能安全和保安院初步将1号至3号机组事故定为5级。核事故等级共有7个级别。 • 3月19日：日本政府宣布福岛县牛奶和茨城县菠菜感染超标准的核辐射量。 • 3月20日：5号和6号机组进入被称作“冷停堆”的稳定状态。 • 据日本广播协会电视台12日报道，日本经济产业省原子能安全保安院决定将福岛第一核电站核泄漏事故等级提高至7级。这使日本核泄漏事故等级与苏联切尔诺贝利核电站核泄漏事故等级相同。
3月26日：1号机组排水处附近海水被发现含放射性碘，含量是可允许值的1850倍。3月26日：1号机组排水处附近海水被发现含放射性碘，含量是可允许值的1850倍。 • 3月27日：1至3号机组汽轮机建筑物附近的隧道内发现有高放射性水。 • 3月28日：2号机组汽轮机建筑物的地下室发现有高放射性水。东京电力公司称， • 3月21日和22日在核电站内探测到了钚。 • 3月30日：东京电力董事长胜俣恒久宣布弃用1至4号机组。 • 4月2日：2号机组海水取水处附近的混凝土竖井出现裂缝，放射性水正在泄漏。 • 4月4日：开始向大海排放1至4号机组集中废弃物处理设施等存储的约9000吨低放射性污水。 • 4月6日：高放射性污水的泄漏停止。工作人员开始向1号机组注入氮气，防止氢气爆炸。 4月10日：工作人员开始利用小型无人直升机确认1号至4号机组反应堆所在建筑的状况，并利用可远程遥控的无人重型机械清除核电站内因氢气爆炸等产生的瓦砾。这些瓦砾可能在释放放射性物质。
（1）核工业过程的排放物 核工业生产过程产生的废水、废气、废渣的排放或逸散是造成环境放射性污染的一个重要原因。核工业的生产过程包括铀矿的开采和冶炼、核燃料的制备、储存和使用、核废物的回收处理等多个环节。在这个过程中的每一个环节都会排放种类、数量不同的放射性污染物，对环境造成程度不同的污染。
（2）核爆炸的沉淀物 在大气层进行核试验时，爆炸高温体使得放射性核素变为气态物质，随着与空气的不断混合、温度的逐渐降低，这些气态物凝聚成粒或附着在其它尘粒上，形成放射性尘埃(主要为137铯和90锶)。这些放射性尘埃随着气流扩散，最后沉降到到地面，造成对地表、海洋、人及动植物的污染。细小的放射性颗粒甚至可到达平流层并随大气环流流动，经很长时间(甚至几年)才能回落到对流层，造成全球性污染。
（3）放射性同位素的应用 随着现代科学技术的发展，放射性同位素在医学、科研、检测等领域的应用越来越广泛，有些生活消费品中也使用了放射性物质，如夜光表、彩色电视机等；某些建筑材料如含铀、镭量高的花岗岩和钢渣砖等，它们的使用也会增加室内的辐照强度。对这些含有放射源的设备和材料的使用不当和废弃也会造成放射性污染。根据我国《城市放射性废物管理办法》城市放射性废物通常可分为下列六种形式①各种污染材料（金属、非金属）和劳保用品；②各种污染的工具设备；③零星低放废液的固化物；④试验的动物尸体或植侏；⑤废放射源；⑥含放射性核素的有机闪烁液。对这些城市放射性废物的管理、贮存和处理都有明确的规定。
三种途径： • 呼吸道吸入 • 消化道食入 • 皮肤或粘膜侵入 放射性物质进入人体的途径 环境中的放射性物质和宇宙射线不断照射人体，即为外照射。这些放射性物质也可以通过空气、饮用水和复杂的食物链等多种途径进人人体，使人受到内照射。
放射性污染的危害 1、电离辐射对人体的影响 • 主要是辐射损伤，导致蛋白质分子键断裂和畸变，破坏对人类新陈代谢有重要意义的酶。另外可以直接破坏细胞的组织和结构，对人体产生躯体损伤效应和遗传损伤效应。 过量的放射性物质进入人体或受到过量的放射性外照射会对人体的健康造成损害，引发恶性肿瘤、白血病等急慢性的放射病，或损害其他器官，如骨髓等。 • 内照射：进入人体的放射性核素不同于体外照射可以隔离、回避，这种照射直接作用于人体细胞内部， • 内照射特点： • 作用持续时间长 • 放射性核素具有很高的比活度 • 选择性蓄积
放射性污染的防治 1、控制污染源 （1）放射性废液处理 • 放置衰变、混凝沉淀、离子交换、蒸发、蒸馏、固化等 • （2）放射性废气处理 • 活性炭、过滤、离心、洗涤、静电除尘等 • （3）放射性固态物处理 • 焚烧、深埋（300m以下） （4）放射性废物的处置
2、加强防范意识 （1）居室的氡气污染 • 氡的性质： • 氡是一种惰性气体，222Rn • 居室内氡的来源: • 铀和镭的衰变产物，建筑材料、泥土、大气 • 氡气的危害：癌症 • 氡气污染的防治： • 建筑选择慎重 • 室内保持通风，以稀释氡的室内浓度 （2）防止意外事故
放射性监测方法 1 监测对象及内容 放射性监测按监测对象可分为①现场监测②个人剂量监测③环境监测。 具体测量内容包括：①放射源强度、半衰期、射线种类及能量；②环境和人体中放射物质含量、放射性强度、空间照射量或电离辐射剂量。
2.放射性检测仪器 最常用的检测器有三类，即电离型检 测器、闪烁检测器和半导体检测器。
（ 1 ）电离型检测器 原理： 如果核辐射被电离室中的气体吸收，该气体将发生电离。电离探测器即是通过收集射线在气体中产生的电离电荷进行测量的。 仪器：常用的有电离室、正比计数管、盖革 —弥勒计数管（ G-M 管）。 用法： 电离室是测量由电离作用而产生的电离电流，适用于测量强放射性；正比计数管和盖革 —弥勒计数管则是测量由每一入射粒子引起电离作用而产生的脉冲式电压变化，从而对入射粒子逐个计数，这适合于测量弱放射性。
（2 ）闪烁探测器 原理：是利用射线照射在某些闪烁体上而使它发生闪光的原理进行测量的仪器。它具有一个闪烁体，当射线进入其中时产生闪光，然后用光电倍增管将闪光讯号放大、记录下来。 用法：该探测器以其高灵敏度和高计数率的优点而被用作测量α、β、γ辐射强度。由于它对不同能量的射线具有很高的分辨率，所以又可作谱仪使用。通过能谱测量，鉴别放射性核素，并且在适当的条件下，能够定量的分析几种放射性核素的混合物。此外，这种仪器还能测量照射量和吸收剂量。
（3 ）半导体检测器 原理：是将辐射吸收在固态半导体中，当辐射与半导体晶体相互作用时将产生电子 —空穴对。由于产生电子 —空穴对的能量较低，所以该种探测器具有能量分辨率高且线性范围宽等优点。 用法：用硅制作的探测器可用于α计数、α、β能谱测定；用锗制作的半导体探测器可用于γ能谱测量，而且探测效率高、分辨能力好。半导体探测器是近年来迅速发展的一类新型核辐射探测仪器。
3.样品采集和样品前处理（对环境样品进行放射性测量 ） 根据下列因素决定采集样品的种类。 1 、监测目的和监测对象， 2 、待测核素的种类、辐射特性及其物理化学形态 3 、在环境中的迁移及影响 4 、有时要同时采集大气、水、土壤和生物样品来确定某污染源或某地区的放射性污染状况。
样品采集 （ 1 ）放射性沉降物的采集 沉降物包括干沉降物和湿沉降物。 干沉降物可用水盘法、粘纸法、高罐法采集。 湿沉降物采集方法除上述方法外，常用一种能同时对雨水中核素进行浓集的采样器。 （ 2 ）放射性气溶胶的采集 常用滤料阻留采样法，其原理与大气中颗粒物的采集相同。 （ 3 ）其他类型样品的采集 其他类型样品的采集与非放射性样品的采集相近。
样品预处理 目的：浓集对象核素、去除干扰核素、将样品的物理形态转换成易于进行放射性检测的形态。 方法： ①衰变法 ②共沉淀法 ③灰化法 ④电化学法 ⑤其他预处理方法
①衰变法 样品放置一段时间，使寿命短的干扰放射性核素衰变后，再对样品进行放射性测量。 在测定大气中放射性气溶胶的总α、β放射性时常用这种方法，在用过滤法采样后，放置 4-5 小时，以使短寿命的氡、钍子体蜕变殆尽。 ②共沉淀法 加入共沉淀剂使待测核素得以沉淀析出。此法具有简便、实验条件易满足等优点，在某些情况下还能直接提供固态样品源，所以在微量放射性核素的分析中也是一种常用的分离浓集手段。居里夫妇发现一系列天然放射性元素便是运用这种技术。 用一般化学沉淀法分离环境样品中的微量放射性核素时，有时达不到溶度积，因而不能达到分离要求。为此，可加入毫克数量级惰性载体。
③灰化法 固态样品或蒸干的水样，可放入瓷坩埚内，置于 500 ℃ 马福炉中灰化一定时间，冷却后称量灰重，并转入测量盘中，均匀铺样后检测其放射性。 ④电化学法 通过电解的方法将放射性核素（如 Ag 、 Pb 、 Bi 等）沉积在阴极、或以氧化物（如 Pb 、 Co ）的形式沉积在阳极上。该法的优点是分离纯度高。沉积在惰性金属片（或丝）电极上的沉积物可直接（或做成样品源）进行放射性测量。
4.环境中放射性监测 （ 1 ）水样总α放射性活度的测定 水中常见辐射α粒子的核素有 Ra 、 Rn 及其衰变产物等。一般情况下，水样总α放射性浓度是 0.1Bq/L ，超过此值，即应进行总α放射性活度的测量。 测定水样总α放射性活度的作法如下：取一定量水样，过滤，滤液加硫酸酸化，蒸干，在低于 350 ℃ 温度下灰化。灰分移入测量盘中，铺匀成薄层，用闪烁探测器测量。在测量样品之前，先测量空测量盘的本底值和已知活度的标准样品（标准源），以确定探测器的计数效率，计算样品源的相对放射性活度，即比放射性活度。
土壤中总α、β放射性活度的测量 采集表土，除去杂物，晾干（或烘干），压碎，缩分，直至剩 200 -300g 土样，再于 500 ℃ 灼烧，冷却后研细、过筛备用。称取适量上述土样于测量盘中，铺匀，用相应的探测器分别测量α和β比放射性活度（测β放射性的样品层应厚于测α放射性的样品层）。
氡的测定 氡是一种天然产生的放射性气体，来源于自然界中铀的放射性衰变，它本身会发生天然衰变并产生具有放射性的衰变产物。受到氡和氡衰变产物的照射会使患肺癌的危险性增加。 氡与空气作用时，能使空气电离，因而可用电离型探测器通过测量电离电流测定其浓度，测量时可采用活性炭吸附法浓缩样品中的氡；水体中氡的测定也可用闪烁探测器通过测量由氡及其子体衰变时所放出的α粒子测定其浓度。
个人外照射剂量的测定 照射主要来自天然放射源发射的γ、β辐射对人体外部的照射，约占天然本底照射的80% 。个人外照射剂量可用佩戴在身上、能对辐射剂量进行累积的小型、轻便、易使用的个人剂量计测量，常用的个人剂量计有袖珍电离室、胶片剂量计、热释光体和荧光玻璃。
第二节 电磁辐射污染与防治 一、电磁辐射及辐射污染 二、电磁辐射源 三、电磁辐射污染对人体健康的危害 四、电磁辐射污染的防护
一、电磁辐射及辐射污染 1、电磁辐射 • 电磁辐射：以电磁波形式向空间环境传递能量的过程或现象称为电磁辐射。 • 2、电磁辐射污染 • 电磁辐射强度超过人体所能承受的或仪器设备所允许的限度时就构成了电磁辐射污染。
二、电磁辐射源 1、自然界电磁辐射源
三、电磁辐射污染对人体健康的危害 • 造成儿童患白血病的原因之一 • 能够诱发癌症并加速人体的癌细胞增殖 • 可以导致儿童智力残缺 • 影响人们的心血管系统 • 对人们的视觉系统有不良影响
当电磁辐射达到足够强度时，将会对人体健康带来危害。在电磁场作用下，生物机体中的极性分子将重新排列，非极性分子可被磁化。如果电磁场方向变化极快，使这种分子重新排列的方向与极化的方向变化速度也很快。变化方向的分子与其周围分子发生剧烈碰撞而产生大量的热能，表现为热效应，引起体内温度升高。这种热效应会导致细胞功能的异常及细胞状态的异常，扰乱人的正常电生理活动。日积月累会导致神经衰弱，植物神经功能紊乱，内分泌紊乱等症状群，也可导致儿童发育障碍。当电磁辐射达到足够强度时，将会对人体健康带来危害。在电磁场作用下，生物机体中的极性分子将重新排列，非极性分子可被磁化。如果电磁场方向变化极快，使这种分子重新排列的方向与极化的方向变化速度也很快。变化方向的分子与其周围分子发生剧烈碰撞而产生大量的热能，表现为热效应，引起体内温度升高。这种热效应会导致细胞功能的异常及细胞状态的异常，扰乱人的正常电生理活动。日积月累会导致神经衰弱，植物神经功能紊乱，内分泌紊乱等症状群，也可导致儿童发育障碍。 当电磁波作用于人的眼睛，眼睛晶状体水份较多，而更易吸收较多的能量，从而损伤眼的房水细胞。 按对人体危害程度由大到小排列，依次为微波、超短波、短波、中波、长波，即波长愈短，危害愈大。微波对人体作用最强的主要原因是由于其频率高，使机体内分子振荡激烈，摩擦作用强，热效应大。
电磁辐射可能造成的危害还有 1.引燃引爆 如可使金属器件之间互相碰撞而打火，从而引起火药、可燃油类或气体燃烧或爆炸； 2.干扰信号 电磁辐射可直接干扰和影响电子设备、仪器仪表的正常工作，使信息失误，控制失灵，如会引起飞机、导弹或人造卫星的失控，干扰医疗仪器设备的正常工作。
四、电磁辐射污染的防护 首先，要加强宏观管理，制定设备的辐射标准并进行严格控制。 国家颁布有《中华人民共和国环境电磁波卫生标准》（GB9175-88）与《电磁辐射防护规定》（GB8702-88），规定了电磁辐射的安全标准。要合理工业布局，使电磁污染源远离居民稠密区，在集中使用大型电磁辐射发射设备或高频设备的周围，按环境保护和城市规划要求规定的规划限制区域内不得修建居民住房和幼儿园等敏感建筑。
其次，要从产品设计和使用着手，合理设计使用各种电气、电子设备，努力减少设备的电磁漏场及电磁漏能，对各类高频与微波设备在使用过程中不得随意拆开，从根本上减少放射性污染物的排量。其次，要从产品设计和使用着手，合理设计使用各种电气、电子设备，努力减少设备的电磁漏场及电磁漏能，对各类高频与微波设备在使用过程中不得随意拆开，从根本上减少放射性污染物的排量。 第三，对已经进入到环境中的电磁辐射，要采取一定的技术防护手段，以减少对人及环境的危害。
五、电磁辐射污染的防治方法 1.电磁屏蔽 • 2.电磁吸收 • 3.远距离控制和自动作业 • 4.线路滤波 • 5.个人防护 • 注意室内办公和家用电器的设置 • 注意使用办公和家用电器时间 • 注意人体与办公和家用电器距离
（1）电磁屏蔽 电磁屏蔽是利用一些能抑制电磁辐射扩散的材料，将电磁辐射源与外界隔离开来，使辐射能被限制在某一范围内，从而达到防止电磁污染的目的。 屏蔽装置一般为金属材料（或导电性好的非金属）制成的封闭壳体，并与地相接。 屏蔽防护主要是利用其对电磁能进行反射与吸收，使得传递到屏蔽体上的电磁场，一部分被屏蔽体反射，进入屏蔽体内的电磁能又有一部分被吸收，因此透过屏蔽的电磁场强度会大幅度衰减，从而避免了对人与环境的危害。
屏蔽方式可分为以下两类： 一类是将电磁场的作用限定在某一范围内，用屏蔽 壳体将电磁污染源包围起来，使其不对此范围以外的生 物机体或仪器设备产生影响的方法，称为主动场屏蔽或有源场屏蔽。 另一类是将场源放置于屏蔽体之外，用屏蔽壳体将需保 护的区域包围起来，使场源对限定范围内的生物机体及 仪器设备不产生影响，称为被动场屏蔽或无源场屏蔽。 屏蔽材料可用低电阻率的铜、铝、铁等金属材料。普通 玻璃、纤维板、塑料板、有机玻璃等材料缺少屏蔽电磁 波的性能，不宜单独使用。 屏蔽装置可以根据不同的屏蔽对象与要求，采用不 同的屏蔽体的结构形式，主要有屏蔽罩、屏蔽墙、屏蔽 室等形式，可根据具体情况设计制作。
（2）吸收防护 吸收法是利用电磁匹配、谐振的原理，采用对电磁辐射能量具有吸收作用的材料，将电磁能量进行衰减，并吸收转化为热能。 吸收防护是减少微波辐射危害的一项积极有效的措施，可在场源附近将辐射能大幅度降低，多用于近场区的防护上。 石墨、铁氧体、活性炭等是较好的吸收材料。也可在塑料、橡胶、胶木、陶瓷等材料中加入铁粉墨、木材和水等制成，如泡沫吸收材料、涂层吸收材料和塑料板吸收材料等。
第三节 光污染与防护 一、光污染 过量或不当的光辐射对人类的生存环境及人体健康造成不良影响的现象。 二、光污染的来源 波长10nm-1mm之间的光辐射 10nm 1mm 780nm 380nm 可见光 红外光 紫外光
三、光污染的危害 紫外线： 角膜损伤、眼部烧灼、皮肤癌等 可见光： 长期在强光下工作，会使视觉受损，甚至失明 红外线： • 角膜损伤、白内障、皮肤烧灼等
