放射性污染物
放射性物质或者射线
放射性污染物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。放射性污染物中常见的放射性元素有镭(226 Ra)、铀(235 U)、钴(60 Co)、钋(210 Po)、氘(2H)、氩(41 Ar)、氪(35 Kr)、氙(133 Xe)、碘(131 I)、锶(90 Sr)、钷(147Pm)、铯(137Cs)等。放射线污染主要有以下来源:核工业、核试验、核电站、核燃料的后处理以及人工放射性核素的应用等。放射性污染物对于人体和环境具有严重的危害,需要采取相应的防护措施。
污染物介绍
1986年法国科学家贝克勒尔首先发现了某些元素的原子核具有天然的放射性,能自发地放出各种不同的射线。在科学上,把不稳定的原子核自发地放射出一定动能的粒子(包括电磁波),从而转化为较稳定结构状态的现象称为放射性。,通常所说的放射性是指原子核在衰变过程中放出α、β、γ射线的现象,放射性α粒子是高速运动的氦原子核,在空气中射程只有几cm,β粒子是高速运动的负电子,在空气中射程可达几m,但α、β粒子不能穿透人的皮肤,而γ粒子是一种光子,能量高的可穿透数m厚的水泥混凝土墙,它轻而易举地射入人体内部,作用于人体组织中原子,产生电离辐射。除这3种放射线外,常用的射线还有X射线和中子射线。这些射线各具特定能量,对物质具有不同的穿透能力和间离能力,从而使物质或机体发生一些物理、化学、生化变化。放射性来自于人类的生产活动,随着放射性物质的大量生产和应用,就不可避免地会给我们的环境造成放射性污染。放射性污染物中常见的放射性元素有镭(226 Ra)、铀(235 U)、钴(60 Co)、钋(210 Po)、氘(2H)、氩(41 Ar)、氪(35 Kr)、氙(133 Xe)、碘(131 I)、锶(90 Sr)、钷(147Pm)、铯(137Cs)等。
环境中主要的放射性核素有:
来源及性质
环境中放射性核素的来源分为天然和人工两种来源。
天然的放射性核素有40K、232Th、235U、238U、3H、14C;主要来源于
1、宇宙辐射
2、地球内放射性物质
3、人体内放射性物质
放射性污染主要来自于放射性物质。这些物质可来自于天然,如岩石和土壤中含有铀、钍、锕3个放射系,它们也可来自于人为的因素。就人为因素而言,目前放射线污染物主要有以下来源:核工业、核试验、核电站、核燃料的后处理以及人工放射性核素的应用等。
核工业
核工业的废水、废气、废渣的排放是造成环境放射性污染的重要原因。此外铀矿开采过程中的氡和氡的衍生物以及放射性粉尘造成对周围大气的污染,放射性矿井水造成水质的污染,废矿渣和尾矿造成了固体废物的污染。
核试验
核试验造成的全球性污染要比核工业造成的污染严重得多。1970年以前,全世界大气层核试验进入大气平流层的锶-90达到5.76X1017GY,其中97%已沉降到地面,这相当于核工业后处理厂排放锶-90的1万倍以上。因此全球严禁一切核试验和核战争的呼声也越来越高。
分为大气层核试验和地下核试验两种。
大气层核试验产生的放射性落下灰是迄今土壤环境的主要放射性污染源。放射性落下灰的沉降可分为3种情况:
(1)局地性沉降:颗粒较大的粒子因重力作用而沉降于爆心周围几百公里的范围内。
(2)对流层沉降:较小的粒子则在高空存留较长时间降落到大面积的地面上,其中进入对流层的较小颗粒主要在同一半球同一纬度绕地球沉降。沉降时间一般在爆炸后20d-30d,在爆心的同一纬度附近造成带状污染。
(3)全球沉降或平流层沉降:百万T级或以上的大型核爆炸,产生的放射性物质带人平流层,然后再返回地面,造成世界范围的沉降,平均需0.5a-3a年。
核电站
目前全球正在运行的核电站有400多座,还有几百座正在建设之中。核电站排入环境中的废水、废气、废渣等均具有较强的放射性,会造成对环境的严重污染。
1979年美国三里岛核电站二回路故障,造成失水,无法导出余热,部分燃料棒熔化、破损,放射性泄漏,但对环境影响不大。
1986年切尔诺贝利核电站严重事故,也是人为造成的。停堆进行电机性能试验,切断安全保护系统,将堆内大部分控制棒迅速拔出,剩下8根时,反应堆功率失控,被切断的安全保护系统无法动作,引起爆炸与燃烧,堆芯熔化,放射性严重泄漏,大范围污染环境和大量人员死伤(31人死亡、203人放射病、400万人低剂量辐射)。
切尔诺贝利核电站事故后几天英国牛奶和叶菜中典型放射性核素比活度
核燃料的后处理
核燃料后处理厂是将反应堆废料进行化学处理,提取钚和铀再度使用,但后处理厂排出的废料依然含有大量的放射性核素,如锶90,钚239,仍会对环境造成污染。
目前对其废料处理有3种意见:
①深埋于地下500~2 000 km的盐矿中;
②用火箭送到太空或其他星球上;
③贮存于南极冰帽中
人工放射性核素的应用
人工放射性同位素的应用非常广泛。在医疗上,常用“放射治疗”以杀死癌细胞;有时也采用各种方式有控制地注入人体,作为临床上诊断或治疗的手段;工业上可用于金属探伤;农业上用于育种、保鲜等。但如果使用不当或保管不善,也会造成对人体的危害和对环境的污染。
危害
对于放射线的危害,人们既熟悉又陌生。在常人的印象里,它是与威力无比的原子弹、氢弹的爆炸联系在一起的,随着全世界和平利用核能呼声的高涨,核武器的禁止使用,核试验已大大减少,人们似乎已经远离放射线危害。然而近年来,随着放射性同位素及射线装置在工农业、医疗、科研等各个领域的广泛应用,放射线危害的可能性却在增大。
产生危害的原理、途径及程度
放射线引起的生物效应,主要是使机体分子产生电离和激发,破坏生物机体的正常机能。这种作用可以是直接的,即射线直接作用于组成机体的蛋白质、碳水化合物、酵素等而引起电离和激发,并使这些物质的原子结构发生变化,引起人体生命过程的改变;也可以是间接的,即射线与机体内的水分子起作用,产生强氧化剂和强还原剂,破坏有机体的正常物质代谢,引起机体系列反应,造成生物效应。由于水占人体重量的70%左右;所以射线间接作用对人体健康的影响比直接作用更大。应指出的是,,射线对机体作用是综合性的(直接作用加间接作用),在同等条件下,内辐射(例如氡的吸入)要比外辐射(例如γ射线)危害更大。大气和环境中的放射性物质,可经过呼吸道、消化道、皮肤、直接照射、遗传等途径进入人体,一部分放射性核素进入生物循环,并经食物链进入人体。
对人的影响
人和动物因不遵守防护规则而接受大剂量的放射线照射、吸入大气中放射性微尘或摄入含放射性物质的水和食品,都有可能产生放射性疾病。放射病是由于放射性损伤引起的一种全身性疾病,有急性和慢性2种。前者因人体在短期内受到大剂量放射线照射而引起,如核武器爆炸、核电站的泄漏等意外事故,可产生神经系统症状(如头痛、头晕、步态不稳等)、消化系统症状(如呕吐、食欲减退等),骨髓造血抑制、血细胞明显下降、广泛性出血和感染等,严重患者多数致死。后者因人体长期受到多次小剂量放射线照射引起,有头晕、头痛、乏力、关节疼痛、记忆力减退、失眠、食欲不振、脱发和白细胞减少等症状,甚至有致癌和影响后代的危险。白血球减少是机体对放射性射线照射最为灵敏的反应之一。放射性辐射可诱发致癌机理目前有2种假说:一是辐射诱发机体细胞突变,从而使正常细胞向恶细胞转变;二是辐射可使细胞的环境发生变化,从而有利于病毒的复制和病毒诱发恶性病变。除致癌效应外,辐射的晚期效应还包括再生障碍性贫血、寿命缩短、白内障和视网膜发育异常。
对孕妇及胎儿的影响
放射线具有能够穿透人体,使组织细胞和体液发生物理与化学变化,引起不同程度的损伤的特性,胚胎或胎儿对X线及各种射线敏感性更高。根据照射量和照射期的不同,分别会出现以下后果:致死效应、致畸效应、致严重智力低下致癌效应。根据有关资料介绍,青年妇女在怀孕前受到诊断性照射(0.007~0.005 Gy)后其小孩发生Down s综合症的几率增加9倍。低剂量的照射对胎儿是有害的。另1个引人注目的是职业女性,特别是护士和从事放射线诊断的医疗人员,她们在妊娠后由于职业关系胎儿受放射线照射而产生影响的问题已成为社会上普遍关注的大问题。受广岛、长崎原子弹辐射的孕妇,有的就生下了弱智的孩子。根据医学界权威人士斯图尔特先生的研究发现,受放射线诊断的孕妇生的孩子小时候患癌和白血病的比例增加。
防护措施
放射线对生物机体的危害程度与机体吸收的辐射能量密切相关。如何对它进行防护,以减少射线的危害呢?减少体外照射和防止放射性物质进入体内是核辐射防护的基本原则。使用电离辐射源的一切实践活动,都必须遵从:①实践正当化;②防护最优化;③个人剂量限制。
外照射防护的基本方法
(1)时间防护。
人体受照时间越长,人体接受的照射量越大,这就要求操作准确、敏捷,以减少受照射时间,达到防护目的;也可以增配工作人员轮换操作,以减少每人的受照时间。
(2)距离防护。
人距离辐射源越近,受照量越大。因此应在远距离操作,以减轻辐射对人体的影响。
(3)屏蔽防护。
在放射源与人体之间放置一种合适的屏蔽材料,利用屏蔽材料对射线的吸收降低外照射剂量。针对α射线、β射线和γ射线的防护,分别为:
①α射线的防护。
由于α射线穿透力弱,射程短,因此用几张纸或薄的铝膜,即可将其吸收,或用封闭手套来避免进入人体表及体骨,造成辐射。
②β射线的防护。
β射线穿透力比α射线强,但较易屏蔽。常用原子序数低的材料,如铝、有机玻璃、烯基塑料等。
③γ射线的防护。
γ射线穿透力很强,危害极大,常用高密度物质来屏蔽。考虑经济因素,常用铁、铅、钢、水泥和水等材料。
内照射的防护的基本方法
(1)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
(2)防止胃肠道吸收
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%
(3)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。
参考资料
最新修订时间:2024-12-07 08:26
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