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1第四章流出物和环境放射性监测考试要求：1．熟悉环境放射性本底调查。2．了解环境天然放射性的来源。3．了解环境中人工放射性核素的来源。4．熟悉控制流出物排放的基本原则。5．熟悉流出物监测的基本要求。6．了解环境中放射性核素的迁移和蓄积。7．熟悉人类核活动对环境辐射水平的潜在影响。8．掌握流出物和环境放射性监测的目的和范围。引言流出物和环境放射性监测是辐射环境管理的重要内容。伴有辐射设施通过液体和气体途径向环境排放放射性物质的液体流和气体流称为流出物。为了保护环境，人们希望流出物越少越好。但由于技术和经济原因流出物的零排放是做不到的。对流出物管理，包括排放量审批、日常监督和监测则是确保核与辐射安全必须作的工作。流出物经过在环境介质中的传输、弥散，最终对人产生影响。流出物监测可以判断伴有辐射设施的排放源项，环境监测则确认实际的影响程度。某一伴有辐射设施周围的公众所受到的辐射照射并不都是源于该设施的贡献。公众受到的辐射照射还包括天然本底引起的照射，大气层核试验落下灰残留物引起的照射，其他人工辐射源引起的照射。为了客观、准确评价公众所受到的辐射照射，需要进行广泛的环境放射性监测工作。环境放射性监测包括放射性本底调查，核与辐射设施运行期间经气、液流出物向环境排放放射性物质的监督性监测，以及环境介质中放射性核素含量，环境中贯穿辐射水平的测量等。本章就流出物和环境放射性监测中的相关问题进行简要介绍，更详细的内容可参考相关资料。第一节环境放射性本底调查一、什么是放射性本底调查环境放射性本底调查是指为某种目的，对指定范围内的放射性背景值进行测量分析以及为评价目的对其他相关资料进行收集的活动。2环境放射性本底调查可按目的分为两类：·大范围环境放射性本底普查·针对特定核及辐射设施周边开展的调查对于大范围环境放射性本底普查，可以是一个国家（例如上个世纪80年代国家环保总局组织开展的全国环境天然放射性本底调查）或一个地区。调查对象可以是广泛的，包括环境介质中的放射性核素含量和贯穿辐射水平。也可以是针对某一特定的调查，例如，对氡的水平进行普查。针对特定核与辐射设施的放射性本底调查，是辐射环境管理中最常见的一种本底调查。例如，对于像核电站这样的核设施，要求在首次装料前必须完成连续两年以上的本底调查。二、本底调查的作用对于大范围普查性的本底调查，其目的是事先确定的。这类调查的目的往往是获得平均水平，比如公众平均接受的陆地γ剂量率，近地面宇宙射线，环境及室内氡水平等。对于针对特定核及辐射设施所开展的本底调查主要目的有：·在该核与辐射设施的评价范围内，确定天然放射性本底状况；·在上述评价范围内，确定由于大气层核试验、切尔诺贝利核电站事故、其他邻近核与辐射设施所产生的人工放射性影响。这种影响包括环境介质中的放射性核素含量以及所引起的辐射剂量；·判断本底贡献处于正常范围还是存在异常；·确定本底水平以便为今后运行时的环境影响作比较。·为核及辐射设施在实施退役的环境影响评价提供基础资料。三、本底调查的地理范围对于大范围普查性的调查，其范围是由调查目的决定的。针对核与辐射设施的本底调查，范围是与设施的性质、规模及可能环境影响范围不同而不同。对于核设施，本底调查范围一般以设施为中心半径几十公里范围内。对于核技术应用项目，本底调查范围一般以设施为中心几百米到几公里。对于伴生天然放射性矿物资源开发利用项目，本底调查的范围视实际影响程度从几百米到几公里。3以上所述的范围是以气态流出物的可能影响确定的。对于液态流出物的影响，若上述范围包容不了，可依据液态流出物的实际影响范围来确定调查范围。四、本底调查的内容本底调查，特别是针对特定核与辐射设施的本底调查，最终目的是评价该设施的环境影响。由于评价一个设施引起的环境影响时，除要考虑该设施向环境可能排放的放射性物质，即流出物之外，还需考虑气、液流出物在环境中的传输、弥散，要考虑人口分布、食谱和土地利用，因此，放射性本底调查还应对环境影响评价相关的气象、水文、土地利用、人口分布、饮食习惯等一并调查。五、对本底调查的基本要求本底调查既是一项独立的调查工作，又是辐射环境管理链条中的一个环节。因此，要做好本底调查工作必须考虑下列基本要求。1、依据调查目的制定相应的本底调查大纲本底调查之前编制调查大纲是做好本底调查的首要环节。在调查大纲中应明确调查内容，地理范围，调查方法，监测或取样频次，监测仪器、仪表；本底调查的组织管理；本底调查数据处理；本底调查的资源保证以及本底调查的质量保证等。2、本底调查的质量保证要想取得有代表性、可比可信的本底调查结果，必须作好本底调查的质量保证工作。质量保证贯穿于本底调查的始终，从制定本底调查的大纲起直到整理发布本底调查报告止都要考虑并执行质量保证要求。比如，本底调查大纲内容要周全，监测频次要合理，方可保证数据处理的顺利进行；本底调查时监测与取样点位选择合理方能达到应有的代表性；所用仪器足够灵敏和准确，监测结果方让人可信；仪器进行刻度，实验室参加比对有助于提高调查结果的可靠性。4第二节天然放射性的来源与水平了解天然放射性的来源与水平，即是环境放射性监测所需的基础知识，也是评价伴生天然放射性矿物资源开发利用项目的必备知识。天然放射性按其来源可分为两部分：·地球上生来就有的；·宇宙射线以及宇宙射线与大气层相互作用产生的。一、陆生放射性核素地球上生来就有的放射性物质又称为陆生放射性物质。地球生成已经45亿年了，经历这么长的时间仍然存于地球上的放射性物质都是些长寿命放射性核素及其衰变子体。陆生放射性主要有232Th系，238U系，235U系等三个衰变系列。此外还有一些半衰期长的单个放射性核素，例如40K、87Rb，138La,147Sm，176Lu等。232Th系，又称4n系，232Th经过7次α衰变和4次β衰变，最后形成稳定核素208Pb。232Th的半衰期的为1.405×1010a。232Th系的放射性衰变产物包括228Ra，228Ar，228Th，224Ra，220Rn，216Po，212Pb，212Bi，212Po，208Tl等10个核素。238U系，又称4n＋2系，238U经过9次α衰变，7次β衰变形成稳定核素206Pb。238U的半衰期为4.468×109a。238U系的放射性衰变产物包括：234Th，234Pa，234U，230Th，226Ra，222Rn，218Po，214Pb，214Bi，214Po，210Tl，210Pb，210Bi，210Po等14个核素。235U系，又称4n+3系。235U系经过9次α衰变和6次β衰变形成稳定核素207Pb。235U的半衰期为7.04×105a。235U的放射性衰变产物包括：231Th，231Pa，227Ac，227Th，223Fr，223Ra，219Rn，215Po，211Pb，211Bi，211Po，207Tl12个核素。40K的半衰期为1.28×109a。是环境介质中，包括人体在内常见的陆生天然放射性核素。其他几个单个的放射性核素的名称和半衰期为：87Rb：4.75×1010a138La：1.05×1011a147Sm：1.06×1011a176Lu：3.73×1010a半衰期大于1011a的放射性核素在地球上还有几个，但因丰度不高，半衰期又特别的长，实际的辐射影响完全可以忽略不计。5二、宇生放射性宇生放射性包括两部分：·来自外层空间的宇宙射线以及宇宙射线与大气层相互作用产生的次级射线；·宇宙射线与大气层相互作用产生的放射性核素。宇宙射线主要来自太阳系，一部分高能宇宙射线可能来自太阳系之外更远的宇宙空间。宇宙射线经与大气层相互作用，不仅强度发生变化，能谱也发生变化。在人类生活的地球表面，很难见到高能宇宙射线，近地表的宇宙射线主要是其低能部分。这部分宇宙射线随海拔高度的增加而增加，在海拔一万米以上的高度上，宇宙射线对飞机机组人员及乘客产生的剂量率比海平面高度宇宙射线的贡献可大100倍。关于宇生放射性的另一部分，是宇生放射性核素。详见表1。主要包括14个核素，其中人们熟悉的有14C和3H。14C尽管半衰期较长，但与地球的寿命45亿年相比仍是短的。因此在人工放射性14C进入大气层之前14C在全球的盘存量是恒定的，这也是为什么科学家可通过测定古物的14C含量来判定其所处的年代。由于上个世纪进行的大气层核试验，以及核电站的运行，人工产生的3H，14C大量向环境释放，环境中14C，3H等平衡的盘存量受到破坏，特别是在这些人工放射源产生地附近，局部环境中的3H与14C将高出平衡状态下的数值，在环境监测中对14C与3H浓度的变化应予的关注。人们关心3H和14C的另一原因是，它们参与人类的新陈代谢过程，对公众产生长期辐射影响。表1宇生放射性核素①核素产生速率（原子m-2s-1）21T全球盘存量PBq3H250012.23年②12757Be81053.29天41310Be4501.51×106年23014C250005730年1275022Na0.862602年0.4426Ac1.47.4×105年0.7132Si1.6172年0.8232P8.114.26天4.133P6.825.36天3.535S1487.51天7.136Cl113.01×105年5.637Ar8.335.04天4.2639Ar56269年28.681Kr0.012.29×105年0.005①取自UNSCEAR2000p115三、天然放射性的水平天然放射性的水平通常包含两层意义。一是指天然放射性的源项特征，例如天然放射性核素在感兴趣的环境介质中的活度浓度，在环境中产生的贯穿辐射照射量率。第二是指天然放射性对公众产生的效应特征，即照射剂量水平。关于天然放射性的源项特征，各国不相同，各地亦不相同。就陆生放射性核素而言，我国在上个世纪80年代进行了详细调查，表2,3,4分别给出了全国土壤（干样）中238U，226Ra，232Th，40K的含量，水体中U，Th,226Ra和40K含量，以及贯穿辐射水平。表2土壤中238U，226Ra，232Th，40K含量（Bq/kg）238U226Ra232Th40K范围1.8-522.4-425.81-437.811-2185.2按面积加权平均39.536.549.1580标准差34.422.027.6202表3全国水体中U，Th，226Ra和40K的含量U(μg/l)Th(μg/l)266Ra(mBq/l)40K(mBq/l)范围0.02-42.350.01-9.070.5-99.58.0-7149均值A1.660.316.05143.7B1.770.315.5789.4C2.560.336.21133.5A，B，C分别为按断面，按经流量、按积水面积加权的结果。表4贯穿辐射水平＊原野γ剂量率nGy/h道路γ剂量率nGy/h室内γ剂量率nGy/h人均有效剂量mSv范围2.4-340.83.0-399.111-118.50.15-2.31均值62.161.899.10.55标准差27.427.536.10.17*取按人口加权的结果关于天然放射性所致剂量水平，涉及到的因素非常复杂。首先涉及到天然放射性的源项特征，除了前面提到的贯穿辐射水平，水中含量，土壤中含量，还涉及到在食品中的含量，人们的饮食习惯，居室中氡及其子体的浓度等因素。其中7氡及其子体对公众的剂量贡献最大，占天然放射性贡献的一半以上。此外，还涉及到剂量与效应的相关关系。根据当今辐射防护领域共同接受的假设：在低剂量率照射下，生物学效应属于随机效应，效应的发生率与接受的辐射剂量成正比。这表明在判断天然放射性可能引起的生物效应方面可以用天然放射性所产生的辐射剂量来描述。联合国原子辐射效应科学委员会（UNSCEAR）统计了各国的研究结果并给出了土壤中U系，Th系与40K对公众产生的剂量水平（见表5），食入U系，Th系放射性核素产生的有效剂量（见表6），以及天然辐射源引起的世界平均照射水平（见表7）。表5土壤中U－系，Th－系和40K引起的外照剂量率核素在土壤中浓度Bq/kg剂量系数nGyh-1/Bqkg-1空气中吸