放射性现象的发现、核能的开发带来核技术在科研、教育、医疗、工业、农业等许多领域中的广泛应用。(
鬼王的毒妾)但是这种应用也伴随着现实的或潜在的放射性污染。而且从污染物对人和生物的危害程度看,放射性物质的污染要比其他污染严重得多。正因为如此,从核技术开发应用以来,人类就对放射性污染的防治极其重视,采取了一系列严格的措施,并将这些措施以法律的形式确定下来。
7.2.1核衰变和放射性
原子是由原子核和核外电子所组成的。原子核由一定数目的质子和中子所组成,组成核的质子和中子总称核子,其总数等于原子核的质量数。我们将质子数、中子数相同的一类原子称为核素,常用符号azx表示,其中x为元素符号,左上角a表示核质量数,左下角z为原子序数,核内质子数等于元素的原子序数。原子序数(即核内质子数)相同,质量数(即中子数)不同的核素互称为同位素,它们在元素周期表中占据同一位置,如氢有三种核素1h、2h和3h,它们互称为同位素,氧也有3种同位素,即16o、17o和18o,而氮有4种同位素。同位素的原子序数相同、核电荷数相同,核内质子数相同、核外电子书相同,但核内中子数不同,质量不同,物理化学性质相近,但原子核性质的差别可能很大,如3h能发射馍湎撸 1h和2h却很稳定。
迄今为止,已发现的核素有2000多种,其中绝大多数是不稳定核素。不稳定核素的原子核能自发地发射出射线而转变成另一种原子核,这种过程称为核衰变,这种原子核能自发地发射出射线的性质称为放射性,具有放射性的核素称为放射性核素,不具有放射性的核素称为稳定核素。(
腹黑教官惹不得)核衰变是放射性核素的特征核性质,在一般情况下,不受外界条件,如温度、压力、电磁场等的影响。
核衰变可根据其发射出的射线性质进行分类,常见的有崴ケ洹10衰变和闼ケ洹?
崴ケ涫欠派湫院怂胤5溽粒子变为另一种核素的过程,如:
22688ra(镭)22286rn(氡)+ (42he)实际上崃w泳褪呛 (he)原子核。
馑ケ涫侵负说绾筛谋涠柿渴槐涞暮怂ケ洌纾?
21083bi(铋)21084po(钋)+ -(0-1e)实际上饬w泳褪堑缱印?
由激发态原子核通过发射闵湎 (亦叫愎庾 )跃迁到低能态(或基态)的过程称为闼ケ浠蜚跃迁,如:
6027co*(钴)6027co+阍阢衰变时,核素的原子核的质量和电荷都保持不变,只是能量状态改变而已。因此闼ケ洳19挥斜涑闪硪恢趾怂亍u馐怯脶衰变和馑ケ洳灰谎摹mut卺衰变和馑ケ涔讨校捎谠雍舜t诩し8酝樗孀陪射线放射。
核衰变是一个随机过程,我们一般可以用半衰期来衡量放射性核素核衰变的快慢程度。(
打工巫师生活录)半衰期t1/2是指单一的放射性核素衰变过程中,放射性核的数目减少到原数目一半所需的时间。t1/2=0.693/耄街须为原子核的衰变常数。半衰期与原子核的衰变常数成反比关系,衰变常数胧怯稍雍说奶卣骼淳龆u模煌姆派湫院怂仄浒胨テ谙嗖詈艽螅痰目尚∮ 1秒,长的可达到1015年以上。
7.2.2环境中放射性污染的来源
铀、钍、镭、铯等放射性物质发射出来的射线会造成放射性污染。自然环境中放射性的辐射源,有天然的和人工的两大类。天然辐射源所产生的总辐射水平称为天然放射性本底,它是判断环境是否受到放射性污染的基准。
天然放射性来源
1.宇宙射线
宇宙射线是一种从宇宙空间射向地球的高能粒子流,其中尚未与地球大气圈、岩石圈和水圈中的物质发生相互作用的叫初级宇宙射线,主要成分包括约85%的质子,约14%的崃w右约吧儆 1%的重核。由初级宇宙射线与物质相互作用形成的次级宇宙射线,主要由鸾樽樱介子和电子等亚原子粒子组成。初级宇宙射线具有极大的动能,穿透能力很强。
宇宙射线的迁移分布受纬度和海拔高度的影响。由于地球上层大气对宇宙射线有强烈的吸收作用,宇宙射线的强度随着高度的下降而急剧下降。在不同的纬度地区,宇宙射线的强度也不相同。(
异能女王在校园)此外,宇宙射线的强度与太阳活动和星际间的磁场有一定的关系,随时间发生变化,有一定的周期性。
2.宇生放射性核素
宇宙射线与大气圈中的物质相互作用,产生了大量的放射性核素,这些核素中大部分是以散裂形式产生的碎片,也有一些是稳定原子与中子或旖樽酉嗷プ饔貌幕罨铩k堑姆植际芎0胃叨群臀扯鹊挠跋欤淝慷扔胗钪嫔湎呦嗨啤?
3.原生放射性核素
我们把在地球形成期间出现的放射性核素称为“原生放射性核素”。与地球同时形成的放射性核素有很多,但具有足够长半衰期,以致一直存在至今的却为数不多,意义最重大的有40k,238u和232th。它们通过放射性衰变,产生一系列的放射性子体,广泛地分布于地球环境中,主要贮存于岩石圈中,且在不同的地区浓度差异较大,主要受基岩类型、成因、矿物化学组成、土壤及植被发育程度和类型的影响。
地球环境中的原生放射性污染,主要是指那些原子序数大于83的元素。这些放射性元素一般分为铀系、钍系和锕系三个系列。它们主要贮存在水域和矿床中,通过放射性衰变,产生大量的帷 夂豌射线,对地球环境产生强烈的影响。
此外,由于土—气、水—气的相互作用,大气中的原生放射性核素污染也较普遍,主要有氡及其子体污染。空气中氡的浓度受多种因素的影响,同一地点,氡的浓度可能会相差10倍。(
暖妻,总裁老公缱绻爱)一般来说,空气中氡的浓度常常受地面岩石、建筑材料、空气通风状况的影响。
人为放射性来源人类通过自身的活动,在创造、利用、开发放射性物质的过程中,对自然环境产生的放射性物质施加影响,便是人为放射性污染的实质所在。
1.铀矿开采
铀矿开采主要分为地下开采和大规模露天开采。其对环境的影响主要包括粉尘的产生以及放射性核素的扩散。此外,非铀矿山的开采,也同样可能产生放射性污染,如中国云南个旧锡铜多金属矿山的氡污染,已构成严重的危害。
2.放射性利用
放射性核素目前在医学、工业、农业、科学研究和教育方面有着实际和潜在的用途。医用诊断、治疗射线源、分析和测试设备、生活消费品、建筑材料中所使用和含有一些放射性物质。在放射性核素的生产、运输、应用和处理的各个环节和过程中都可能有放射性物质进入环境。
3.核爆炸
核爆炸在瞬间就能产生穿透性很强的中子和惴洌辈罅糠派湫院怂兀罢叱莆布浞洌笳叱莆s嗪朔洹js嗪朔浒ㄈ隼丛矗篴.裂变核燃料进行核反应时产生的裂变产物,约有36种核素,200多种同位素;b.未发生核反应的剩余核材料,主要是235铀、239钚和氚;c.核爆炸时产生的中心和弹体材料以及周围空气、土壤和建筑材料中某些核素发生核反应而产生的感生放射性核素。(
总裁,先有后爱)
4.核废物处理
由于核燃料生产和核电站的发展很快,散发于环境中的放射性污染物日趋增加。核工业生产过程中的排放物,包括核燃料生产过程、核反应堆运行过程、核燃料后处理过程中的排放物,如铀矿开采提炼的废水和废物中含有天然放射性物质铀和镭,核电站反应堆排出的废气、废物中有41氩、3氚、85氪、131碘、133氙等;核爆炸产生的放射性物质有89锶、90锶、137铯、131碘、14碳和239钚等。
对核材料利用后的放射性废物处理通常有两种方法:一种是利用环境的自净能力把待处理的物质稀释到无害的水平。在实际中,这种方法只能应用于核工业中产生放射性水平较低的核废物的常规处理。第二种方法是保留和隔离法,即把放射性材料迁移到远离人类和生物圈的地方。在上述处理过程中,常常会由于人为的原因而造成放射性污染。
7.2.3放射性污染对人体的危害
放射性物质进入人体的途径
环境中的放射性物质进入人体的途径主要有三条,即消化道进入,呼吸道吸入,皮肤、粘膜或伤口等侵入,其中消化道进入较为重要。放射性核素既能被人体直接摄入,也能通过生物体,经食物链进入人体内。不同的摄入途径具有不同的吸收、蓄积和排泄特点。当放射性污染物由消化道进入时,核素理化性质具有重要的影响。食品中的放射性物质通常由胃肠吸收,随血液循环至全身。由呼吸道吸入的污染物,其吸收程度与气态物质的性质与状态有关。难溶性的气溶胶粒子吸收较慢,可溶性的吸收较快;气溶胶粒子愈小,就愈容易在肺部沉积。由伤口进入的污染物吸收率较高。皮肤对放射性物质的吸收能力波动范围较大,一般在1%—112%左右,经由皮肤侵入的放射性污染物,能随血液直接输送到全身。
放射性物质在人体内的分布
放射性物质在人体内的分布与其理化性质、进入人体的途径以及机体的生理状态有关。放射性物质进入人体后,有可能选择性地定位在某些器官或组织内,这叫“选择性分布”。被定位的器官称为“紧要器官”,它将受到某种放射性元素的较多照射,损伤的可能性较大,如氡致肺癌等。有些放射性物质在体内的分布无特异性,广泛分布于各组织、器官中,称之为“全身均匀分布”,如有营养类似物的核素进入人体后,将参与机体的代谢过程而遍布全身。
放射性物质对人体的危害
1.外照射和内照射
辐射源处于人体外部,照射主要来自放射性物质的中子、闵湎摺射线、馍湎叩龋浦庹丈洌氡环派湫晕镏饰廴镜目掌帽环派湫晕镏饰廴镜乃橙氡环派湫晕镏饰廴镜氖澄铮派湫晕镏士梢越肴颂寤墼谄鞴倮铮 90锶在骨骼里,131碘在甲状腺里,还可以对人体产生长期内照射。由于内照射的辐射源处于人体内部,可以长期起作用,其危害作用更严重。
2.放射性物质对人体的危害
放射性物质的辐射可以使机体物质的原子或分子电离,破坏机体内某些大分子如脱氧核糖核酸、核糖核酸、蛋白质及一些重要的酶结构,使这些分子的共价键断裂,从而破坏人体内的细胞和分子结构。放射性物质的辐射还可以使体液内广泛存在的水分子电离,生成活性很强的h+、oh-和其他离子,继而通过它们与机体的有机成分作用,破坏人体内的生物大分子。达到一定照射剂量会使人出现头痛、厌食、神经和消化系统症状,造成白细胞和血小板减少等。超剂量长期照射可导致肿瘤、白血病、基因突变和遗传障碍等。
7.2.4放射性污染的防治
外照射的防护可采取以下三种方法:缩短照射时间、增大与辐射源的距离以及在人与辐射源之间加屏蔽。防护的目的在于控制辐射人体的照射量,使之保持在可以接受的合理的最低水平。
内照射的防护主要就是防止放射性物质进入人体内。空气污染是放射性物质进入体内的主要途径,应防止放射性物质经呼吸道进入体内。挥发性放射性物质、放射性气溶胶或放射性粉尘逸入大气,将造成环境的放射性污染。因此应通过空气过滤、除尘等方法,尽量降低空气中放射性气体或粉尘的浓度以净化空气,可能成为污染源的放射性物质应存放在密闭容器内,或者在密封性良好的工作箱或房间内进行操作。与放射性接触的人员应佩戴防护器具。
应防止放射性物质经口进入体内。污染水源、受污染的手、工具、衣物以及错误操作,都有可能造成放射性物质经口进入人体内,同时应防止放射性物质经伤口进入体内。
严格控制向江河湖海等各种水源排放放射性物质。放射性物质不经过处理大量排入江河湖海或渗入地下,会造成地面水和地下水的污染。某些水生生物能浓集放射性核素,通过食物链将造成人体内放射性核素的沉积。
对有可能产生放射性污染的工作和生活场所应建立定期监测制度,对现场和周围环境中的空气、水源、岩石、土壤和有代表性的动、植物要进行常规监测,以便及时发现和处理污染事故。
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