环境监测_07放射性污染监测0325Word

　　环境监测是通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量的检测,跟踪环境质量的变化,确定环境质量水平,为环境管理、污染治理等工作提供基础和保证。简单地说,了解环境水平,进行环境监测,是开展一切环境工作的前提。环境监测通常包括背景调查、确定方案、优化布点、现场采样、样品运送、实验分析、数据收集、分析综合等过程。总的来说,就是计划-采样-分析-综合的获得信息的过程。

　　项目七 放射性污染监测

　　环境监测是通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量的检测,跟踪环境质量的变化,确定环境质量水平,为环境管理、污染治理等工作提供基础和保证。简单地说,了解环境水平,进行环境监测,是开展一切环境工作的前提。环境监测通常包括背景调查、确定方案、优化布点、现场采样、样品运送、实验分析、数据收集、分析综合等过程。总的来说,就是计划-采样-分析-综合的获得信息的过程。

　　【任务目标】

　　了解环境放射性污染的来源、特征、危害及量 度等基础知识，熟悉放射性监测评价标准，掌 握放射性监测的布点测试、数据处理和报告编 写等岗位技能。 【技能要求】 (1)能进行放射性监测的布点、测定、数据 处理和结果评价。 (2)会操作放射性监测仪器，能测定放射性 污染源的放射性强度。 (3)能监测和判断环境放射性污染的强度及 安全性。

　　环境监测是通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量的检测,跟踪环境质量的变化,确定环境质量水平,为环境管理、污染治理等工作提供基础和保证。简单地说,了解环境水平,进行环境监测,是开展一切环境工作的前提。环境监测通常包括背景调查、确定方案、优化布点、现场采样、样品运送、实验分析、数据收集、分析综合等过程。总的来说,就是计划-采样-分析-综合的获得信息的过程。

　　【工作情境】 工作地点：有轻度放射性污染的区域、环 境监测实训室。 工作场景：欲对某区域内的环境放射性污 染强度进行监测，以判断其对区域内人群 及其他生物的机体健康是否安全，是否符 合国家放射性污染防治相关规定。主要进 行污染源调查、布点、放射性测定和安全 评价等工作。

　　环境监测是通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量的检测,跟踪环境质量的变化,确定环境质量水平,为环境管理、污染治理等工作提供基础和保证。简单地说,了解环境水平,进行环境监测,是开展一切环境工作的前提。环境监测通常包括背景调查、确定方案、优化布点、现场采样、样品运送、实验分析、数据收集、分析综合等过程。总的来说,就是计划-采样-分析-综合的获得信息的过程。

　　一、基本知识

　　(一)环境中的放射性及其来源和危害 1.放射性与核反应 原子是由原子核及其围绕核按一定能级运行的电子 构成。原子核由被称为核子的质子和中子组成。有 些原子核不稳定，其核结构能自发地改变，称作核 衰变。在核衰变过程中会放射出具有一定动能的带 电或不带电的粒子，即α、β和γ射线，这种现象就 称为放射性。可见，放射性现象的本质是原子核衰 变放射高能量微粒。天然不稳定核素能自发放出射 线的特性称为“天然放射性”,通过核反应由人工制 造出来的核素的放射性称为“人工放射性”。

　　环境监测是通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量的检测,跟踪环境质量的变化,确定环境质量水平,为环境管理、污染治理等工作提供基础和保证。简单地说,了解环境水平,进行环境监测,是开展一切环境工作的前提。环境监测通常包括背景调查、确定方案、优化布点、现场采样、样品运送、实验分析、数据收集、分析综合等过程。总的来说,就是计划-采样-分析-综合的获得信息的过程。

　　核反应是指用快速粒子打击靶核而产出新 核和另一粒子的过程。核反应方法主要有 用快速中子轰击发生核反应、吸收慢中子 的核反应、用带电粒子轰击发生核反应和 用高能光子照射发生核反应等，其中最重 要的是重核裂变反应。例如将235U、239Pu、 232U等裂变材料装载在反应堆或原子弹中， 经热中子轰击后释放出大量原子能，而其 本身同时裂成131I、90Sr、137Cs等各种碎片。

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　　2.环境中放射性的来源 1)天然放射性的来源 (1)宇宙射线及其引生的放射性核素。宇 宙射线是一种从宇宙空间射到地面来的射 线，由初级宇宙射线和次级宇宙射线组成。 (2)天然放射性核素。多数天然放射性核 素在地球起源时就存在于地壳之中，经过 天长日久的地质年代，母体和子体之间已 达到放射性平衡，从而建立了放射性核素 的系列。

　　环境监测是通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量的检测,跟踪环境质量的变化,确定环境质量水平,为环境管理、污染治理等工作提供基础和保证。简单地说,了解环境水平,进行环境监测,是开展一切环境工作的前提。环境监测通常包括背景调查、确定方案、优化布点、现场采样、样品运送、实验分析、数据收集、分析综合等过程。总的来说,就是计划-采样-分析-综合的获得信息的过程。

　　(3)自然界中单独存在的核素。这类核素 约有20种，其特点是具有极长的半衰期和 强度极弱。这些天然放射性核素其中，最 长者为209Bi,T1/2大于21018年；而最短 的是40K,T1/2=1.26109年。这些天然放射 性核素，只有采用极灵敏的检测技术才能 发现它们。

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　　2)人为放射性的来源 (1)核试验及航天事故的废弃物。包括大 气层核试验、地下核爆炸冒顶事故及外层 空间核动力航具事故等的废弃物。 (2)核工业废物。包括原子能反应堆、原 子能电站、核动力舰艇等的排放废物。 (3)工农业、医学、科研等部门的排放废 物。 (4)放射性矿开采及利用的“三废”。

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　　3.环境中天然放射性核素的分布特征 (1)天然放射性核素广泛存在于土壤、岩 石、大气、水体、动物、植物及人体中。 (2)土壤和岩石中放射性核素的含量，受 岩石层性质和土壤类型决定，变幅较大。 (3)水体中放射性核素的分布及含量与所 处区域、流动状态和水体类型等因素有关。

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　　(4)大气中的放射性核素主要是氡同位素 (特别是222Rn),含量与气象条件有关。 日出前浓度最高，日中较低，相差可达十 倍以上。 (5)任何动植物组织中都含有一些天然放 射性核素，含量与其参与生物机体的物质 交换过程程度有关。植物与土壤、水、肥 料中的核素含量有关，动物与饲料、饮水 中的核素含量有关。

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　　4.放射性核素对人体的危害 每人每年受到的环境放射性辐射总剂量不 超过2毫希沃特，其中天然放射性本底辐射 占50%以上，其余是人为放射性污染引起 的辐射。放射性核素，主要通过呼吸道吸 入、消化道摄入、皮肤或粘膜侵入等三种 途径进入人体；不论通过哪种途径进入人 体，其都会在体内蓄积，危害终生。放射 性核素对人体的危害主要表现在以下几个 方面：

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　　(1)α、β、γ射线照射人体后，会引起肌 体细胞分子、原子的电离，使组织的某些 大分子结构被破坏，进而造成组织破坏。 (2)人体一次或短期内接受大剂量照射， 将引起急性辐射损伤。 (3)全身大剂量外照射会严重伤害人体的 各组织、器官和系统，轻者出现发病症状， 重者造成死亡。 (4)辐射损伤还会产生远期效应、驱体效 应和遗传效应。

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　　(二)放射性核素衰变的类型 1.α衰变 α衰变是不稳定重核(原子序数多大于82) 自发放出α粒子(4He核)的过程。 2.β衰变 β衰变是放射性核素放射β粒子(快速电子) 的过程，是原子核内质子和中子发生互变 的结果。 β衰变可分为负β衰变、正β衰变和 电子俘获三种类型。

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　　(1)β-衰变：是核素中的中子转变为质子 并放出一个β-粒子和中微子的过程。 (2)β+衰变：是核素中质子转变为中子并 发射正电子和中微子的过程。 (3)电子俘获：是不稳定的原子核俘获一 个核外电子，使核中的质子转变成中子并 放出一个中微

　　子的过程。

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　　3.γ衰变 γ射线是原子核从较高能级跃迁到较低能级或 者基态时所放射的电磁辐射。这种跃迁对原子 核的原子序和原子质量数都没影响，所以称为 同质异能跃迁。某些不稳定的核素经过α或β衰 变后仍处于高能状态，很快(约10-13秒)再发 射出γ射线而达稳定态。 γ射线是一种波长很短的电磁波(约为0.007~ 0.1nm),故穿透能力极强，它与物质作用时 产生光电效应、电子对生成效应等。

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　　(三)放射性的量度 1.放射性活度(强度) 放射性活度系指单位时间内发生核衰变的 数目。可表示为：

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　　式中：A——放射性活度，s-1或Bq(贝可), 1Bq=1s-1; N——某时刻的核素数； t——时间，s; λ——衰变常数，表示放射性核素在单位时 间内的衰变几率。

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　　2.半衰期 当放射性核素因衰变而减少到原来的一半 时所需的时间称为半衰期(T1/2)。半衰期 是放射性核素的基本特性之一，不同核素 的半衰期不同。衰变常数(λ)与半衰期有 下列关系：

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　　3.照射量 照射量的定义公式为： 式中：dQ——γ或x射线在空气中完全被阻 止时，引起质量为dm的某一体积单元的空 气电离所产生的带电粒子(正的或负的) 的总电量值(C)。 X——照射量，C/kg(SI单位)或R(伦琴， 简称伦),1R=2.5810-4C/kg

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　　4.吸收剂量 吸收剂量，是用于表示在电离辐射与物质发生 相互作用时，单位质量物质吸收电离辐射能量 大小的物理量。其定义式为：

　　式中：D——吸收剂量，J/kg(SI单位)或Gy (戈瑞，简称戈)或rad(拉德),1Gy=1J/kg, 1rad=10-2Gy; —— 电离辐射给予质量为dm的物质的平均 能量。

　　环境监测是通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量的检测,跟踪环境质量的变化,确定环境质量水平,为环境管理、污染治理等工作提供基础和保证。简单地说,了解环境水平,进行环境监测,是开展一切环境工作的前提。环境监测通常包括背景调查、确定方案、优化布点、现场采样、样品运送、实验分析、数据收集、分析综合等过程。总的来说,就是计划-采样-分析-综合的获得信息的过程。

　　5. 吸收剂量率 吸收剂量率(P)是表征吸收剂量大小的另 一种方式。吸收剂量率定义为单位时间内 的吸收剂量，即：

　　式中：P——吸收剂量率，Gy/s或rad/s。

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　　6.剂量当量 剂量当量(H)定义为，在生物机体组织内所考虑的一 个体积单元上的吸收剂量、品质因数和所有修正因素的 乘积，即： H=DQN 式中：H——剂量当量，J/kg(SI单位)或Sv(希沃特) 或rem(雷姆),1Sv=1J/kg,1rem=10-2Sv; D——吸收剂量，Gy; Q——品质因素，其值决定于导致电离粒子的初始动能、 种类及照射类型等，见表7-1; N——所有其他修正因素的乘积。 7.剂量当量率 剂量当量率定义为单位时间内的剂量当量，单位为Sv/s 或rem/s

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　　表7-1 品质因数与照射类型、射线种类的关系照射类型 射线种类 品质因 素 1 3 5 8 10 20 1 10 内照射是指通过呼吸和 消化系统进入人体内部 的放射性核素造成的照 射。 备注

　　外照射

　　x

　　、γ、e 热中子及能量小于0.005MeV的中能 中子 中能中子(0.02MeV) 中能中子(0.1MeV) 快中子(0.5~10MeV) 重反冲核

　　外照射是指宇宙射线及 地面上天然放射性核素 发射的β和γ射线对人体 的照射。

　　内照射

　　β-、β+、γ、e、x α

　　裂变碎片、α发射中的反冲核

　　20

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　　二、放射性监测的样品采集与处理

　　对环境样品进行放射性测量和对非放射性 环境样品指标测定过程一样，也需要先经 过样品采集、样品预处理后才能进行指标 测定。 一)样品采集 1.放射性沉降物样品的采集 沉降物包括干沉降物和湿沉降物，主要来 源于大气层核爆炸所产生的放射性尘埃， 小部分来源于人工放射性微粒。

　　环境监测是通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量的检测,跟踪环境质量的变化,确定环境质量水平,为环境管理、污染治理等工作提供基础和保证。简单地说,了解环境水平,进行环境监测,是开展一切环境工作的前提。环境监测通常包括背景调查、确定方案、优化布点、现场采样、样品运送、实验分析、数据收集、分析综合等过程。总的来说,就是计划-采样-分析-综合的获得信息的过程。

　　1)放射性干沉降物样采集方法 (1)水盘法：是用不锈钢或聚乙烯塑料制 圆形水盘采集沉降物，盘内装有适量稀酸， 沉降物过少的地区再酌加数毫克硝酸锶或 氯化锶载体。将水盘臵于采样点暴露24h, 应始终保持盘底有水。采集的样品经浓缩、 灰化等处理后，作总β放射性测量。

　　环境监测是通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量的检测,跟踪环境质量的变化,确定环境质量水平,为环境管理、污染治理等工作提供基础和保证。简单地说,了解环境水平,进行环境监测,是开展一切环境工作的前提。环境监测通常包括背景调查、确定方案、优化布点、现场采样、样品运送、实验分析、数据收集、分析综合等过程。总的来说,就是计划-采样-分析-综合的获得信息的过程。

　　(2)粘纸法：是用涂一层粘性油(松香加 蓖麻油等)的滤纸贴在圆形盘底部(涂油 面向外),放在采样点暴露24h,然后再将 粘纸灰化，进行总β放射性测量。也可以用 蘸有三氯甲烷等有机溶剂的滤纸擦拭落有 沉降物的刚性固体表面(如道路、门窗、 地板等),以采集沉降物。 (3)高罐法：是用一不锈钢或聚乙烯圆柱 形罐暴露于空气中采集沉降物。因罐壁高， 故不必放水，可用于长时间收集沉降物。

　　环境监测是通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量的检测,跟踪环境质量的变化,确定环境质量水平,为环境管理、污染治理等工作提供基础和保证。简单地说,了解环境水平,进行环境监测,是开展一切环境工作的前提。环境监测通常包括背景调查、确定方案、优化布点、现场采样、样品运送、实验分析、数据收集、分析综合等过程。总的来说,就是计划-采样-分析-综合的获得信息的过程。

　　2)放射性湿沉降物样采集方法 湿沉降物采集方法除上述水盘法、粘纸法 和高罐法外，常用一种能同时对雨水中核 素进行浓集的采样器，见图7-1。该采样器 由一个承接漏斗和一根离子交换柱组成。 交换柱上下层分别装有阳离子交换树脂和 阴离子交换树脂，欲收集核素被离子交换 树脂吸附浓集后，再进行洗脱，收集洗脱 液进一步作放射性核素分离。也可以将树 脂从柱中取出，经烘干、灰化后制成干样 品作总β放射性测量。

　　环境监测是通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量的检测,跟踪环境质量的变化,确定环境质量水平,为环境管理、污染治理等工作提供基础和保证。简单地说,了解环境水平,进行环境监测,是开展一切环境工作的前提。环境监测通常包括背景调查、确定方案、优化布点、现场采样、样品运送、实验分析、数据收集、分析综合等过程。总的来说,就是计划-采样-分析-综合的获得信息的过程。

　　2.放射性气溶胶的采集 放射性气溶胶包括核爆炸产生的裂变 产物，各种来源的人工放射性物质以 及氡、钍射气的衰变子体等天然放射 性物质。这种样品的采集常用滤料阻 留采样法，其原理与大气中颗粒物的 采集相同。对于被3H污染的空气，因 其在空气中主要存在形态是HTO,所 以除吸附法外，还常用冷阱法收集空 气中的水蒸气作为试样。 3.其他类型样品的采集 图7-1 离子交换树脂湿沉降物采集器 对于水体、土壤、生物样品的采集、1-漏斗盖；2-漏斗；3-离子交换柱； 制备和保存方法与非放射性样品所用 4-滤纸浆；5-

　　阳离子交换树脂； 6-阴离子交换树脂 的方法基本相同。

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　　(二)样品预处理 预处理的目的，是将样品处理成适于测量的状 态，将样品的欲测核素转变成适于测量的形态 并进行浓集，以及去除干扰核素。放射性样品 的预处理方法常用的有以下几种： 1.衰变法 采样后，将其放臵一段时间，让样品中一些短 寿命的非欲测核素衰变除去，然后再进行放射 性测量。例如，大气气溶胶的总α和总β放射性 监测的样品，一般用过滤法采样后，先放臵 4~5h,使短寿命的氡、钍子体衰变除去，再 进行放射性测定。

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　　2.共沉淀法 放射性核素含量很低，达不到溶度积，故用一 般化学沉淀法分离是不能达到分离目的。因而 一般是加入毫克数量级与欲分离放射性核素性 质相近的非放射性元素载体，利用二者之间的 同晶共沉淀或吸附共沉淀作用，让载体将放射 性核素载带下来，达到分离和富集的目的。例 如，用59Co作载体共沉淀60Co,用新沉淀出来 的水合二氧化锰作载体沉淀水样中的钚；前者 是利用同晶共沉淀作用，后者是利用吸附共沉 淀作用。 共沉淀法既实现了“分离”又有“富集”效果， 且具有方法简便、实验条件容易满足等优点。

　　环境监测是通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量的检测,跟踪环境质量的变化,确定环境质量水平,为环境管理、污染治理等工作提供基础和保证。简单地说,了解环境水平,进行环境监测,是开展一切环境工作的前提。环境监测通常包括背景调查、确定方案、优化布点、现场采样、样品运送、实验分析、数据收集、分析综合等过程。总的来说,就是计划-采样-分析-综合的获得信息的过程。

　　3.灰化法 对蒸干的水样或固体样品，可在瓷坩埚内于500℃ 马弗炉中灰化，冷却后称重，再转入测量盘中铺成 薄层检测其放射性。 4.电化学法 该方法是通过电解将放射性核素沉积在阴极上，或 以氧化物形式沉积在阳极上。如Ag+、Bi2+、Pb2+等， 可以金属形式沉积在阴极；Pb2+、Co2+等可以氧化 物的形式沉积在阳极。电化学法具有分离核素纯度 高的优点。 如果使放射性核素沉积在惰性金属片电极上，可直 接进行放射性测量；如将其沉积在惰性金属丝电极 上，可先将沉积物溶出，再制备成样品源。

　　环境监测是通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量的检测,跟踪环境质量的变化,确定环境质量水平,为环境管理、污染治理等工作提供基础和保证。简单地说,了解环境水平,进行环境监测,是开展一切环境工作的前提。环境监测通常包括背景调查、确定方案、优化布点、现场采样、样品运送、实验分析、数据收集、分析综合等过程。总的来说,就是计划-采样-分析-综合的获得信息的过程。

　　5.样品形态转化 环境样品经用上述方法分解和对欲测放射 性核素分离、浓集、纯化后，有的已成为 可供放射性测量的样品源，有的尚需用蒸 发、悬浮、过滤等方法将其制备成适于测 量要求状态(液态、气态、固态)的样品 源。 (1)蒸发法：是将样品溶液移入测量盘或 承托片上，在红外灯下徐徐蒸干，制成固 态薄层样品源。

　　环境监测是通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量的检测,跟踪环境质量的变化,确定环境质量水平,为环境管理、污染治理等工作提供基础和保证。简单地说,了解环境水平,进行环境监测,是开展一切环境工作的前提。环境监测通常包括背景调查、确定方案、优化布点、现场采样、样品运送、实验分析、数据收集、分析综合等过程。总的来说,就是计划-采样-分析-综合的获得信息的过程。

　　(2)悬浮法：是将沉淀形式的样品用水或适 当有机溶剂进行混悬，再移入测量盘用红外灯 徐徐蒸干。 (3)过滤法：是将待测沉淀抽滤到已称重的 滤纸上，用有机溶剂洗涤后，将沉淀连同滤纸 一起移入测量盘中，臵于干燥器内干燥后进行 测量。 (4)其他方法：用活性炭等吸附剂浓集放射 性惰性气体，再进行热解吸并将其导入电离室 或

　　正比计数管等探测器内测量。也可先将低能 β辐射体的液体试样与液体闪烁剂混合制成液 体源，再臵于闪烁瓶中测量。

　　环境监测是通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量的检测,跟踪环境质量的变化,确定环境质量水平,为环境管理、污染治理等工作提供基础和保证。简单地说,了解环境水平,进行环境监测,是开展一切环境工作的前提。环境监测通常包括背景调查、确定方案、优化布点、现场采样、样品运送、实验分析、数据收集、分析综合等过程。总的来说,就是计划-采样-分析-综合的获得信息的过程。

　　三、放射性的监测

　　环境放射性监测分定期监测和连续监测， 定期监测的一般步骤是采样、样品预处理、 总放射性强度或放射性核素含量的测定； 连续监测是在监测点安装放射性自动监测 仪器，实现采样、预处理和指标测定的自 动化。

　　环境监测是通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量的检测,跟踪环境质量的变化,确定环境质量水平,为环境管理、污染治理等工作提供基础和保证。简单地说,了解环境水平,进行环境监测,是开展一切环境工作的前提。环境监测通常包括背景调查、确定方案、优化布点、现场采样、样品运送、实验分析、数据收集、分析综合等过程。总的来说,就是计划-采样-分析-综合的获得信息的过程。

　　(一)放射性监测仪器 放射性监测仪器种类多，见表7-2,实际工 作中应需根据监测目的、试样形态、射线 类型、强度及能量等因素进行选择使用。 放射性检测仪器，一般是基于射线与物质 间相互作用发生电离、发光、发热、化学 反应以及核反应生成次级粒子等效应的原 理测量放射性的，因而，常用的检测器有 电离型检测器、闪烁检测器和半导体检测 器等三类。

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　　表7-2 各种常用放射性检测器检测器 闪烁检测器 正比计数器 特 点

　　射线种类

　　检测灵敏度低，探测面积大 检测效率高，技术要求高 本底小，灵敏度高，探测面积小 测较大放射性活度 检测效率较高，装置体积较大 检测效率较高，装置体积较大 检测效率较低，本底小 探测面积小，装置体积小

　　α 半导体检测器 电流电离室 正比计数器 盖革计数器 β 闪烁检测器 半导体检测器

　　闪烁检测器γ 半导体检测器

　　检测效率高，能量分辨能力强能量分辨能力强，装置体积小

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　　1.电离型检测器 电离型检测器是利用射线通过气体介质时，使 气体发生电离的原理制成的探测器。应用气体 电离原理的检测器有电流电离室、正比计数管 和盖革计数管(GM管)三种。电流电离室是 测量由于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，适 于测量弱放射性。以上三种检测器之所以有不 同的工作状态和不同的功能，主要是因为对它 们施加的工作电压不同，从而引起电离过程不 同。

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　　图7-2 电离室示意图 1)电流电离室 用于 分析由带电粒子所引 起的总电离效应，也 就是测量辐射强度及 其随时间的变化规律。 由于这种检测器对任 何电离都有响应，所 以不能用于甄别射线 类型。

　　图7-2 电离室示意图

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　　电流电离室工作原理见图7-2,A、B是两块 平行的金属板，加于两板间的电压为VAB (可变),室内充空气或其他气体。当有 射线进入电离室时，则气体电离产生的正 离子和电子在外加电场作用下，分别向异 极移动，电阻(R)上即有电流通过。在一 定范围内，随电压增大该电流不断增大。 由于

　　此种电离电流很微小(通常在10-12A左 右或更小),所以需要用高倍数的电流放 大器放大后才能测量。

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　　2)正比计数管 电流电离室检测器的电流-电压关系实际上如 图7-3所示，开始时，随电压增大电流不断上 升；但当电离产生的离子全部被收集时，相应 的电流也达饱和值，如再进一步有限地增加电 压，则电流不再增加。达饱和电流时对应的电 压称为饱和电压，饱和电压范围(BC段)称为 电流电离室的工作区。上述电流电离室检测器 利用的时图7-3的AB段，而CD段为的电流-电 压关系曲线中的正比区。

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　　在此，电离电流突破饱和值，随电压增加 继续增大。这是由于在这样的工作电压下， 能使初级电离产生的电子在收集极附近高 度加速，并在前进中与气体碰撞，使之发 生次级电离，而次级电子又可能再发生三 级电离，如此形成“电子雪崩”,使电流放大 倍数达104左右。由于输出脉冲大小正比于 入射粒子的初始电离能，故定名为正比计 数管。

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　　图7-3 α、β粒子的电离作用与外加电压的关系曲线

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　　正比计数管内充甲烷(或氩气)和碳氢化 合物气体，充气压力同大气压；两极间电 压根据充气的性质选定。这种计数管普遍 用于α和β粒子计数，具有性能稳定、本底 响应低等优点。因为给出的脉冲幅度正比 于初级致电离粒子在管中所消耗的能量， 所以还可用于能谱测定，但要求的条件是 初级粒子必须将它的全部能量损耗在计数 管的气体之内。由于这个原因，它大多用 于低能γ射线的能谱测量和鉴定放射性核素 用的α射线的能谱测定。

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　　3)盖革(GM)计数管 图7-3中的EF段即为G-M区，在该区中随着 工作电压的增大，由于分子激发产生光子 作用逐渐显著，使得收集的电荷与初始电 离完全无关。即不管什么粒子，只要能够 产生电离，经气体放大后，最终电离电流 都是相同的。所以G-M计数管不能用于区别 不同的射线，而普遍用于检测β射线和γ射 线强度。

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　　图7-4 盖革计数管示意图 盖革计数管如图7-4所示，在一密闭 玻璃管中间固定一条细丝作为阳极， 管内壁涂一层导电物质或另放进一金 属圆筒作为阴极，管内充约1/5大气 压的惰性气体和少量猝灭气体(如乙 醇、二乙醚、溴等，作用是防止计数 管在一次放电后发生连续放电)。当 射线进入计数管内，引起惰性气体电 离，形成的电流使原有的定电压产生 瞬时电压降，向电子线路输出，即形 成脉冲信号。在一定的电压范围内， 放射性越强，单位时间内输出的脉冲 信号越多，从而实现定量测量。

　　图7-4 盖革计数 管示意图

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　　盖革计数管对进入灵敏区 域的粒子有效计数

　　率接近 100%;但对不同射线都给 出大小相同的脉冲，因此 不能用于检别不同的射线。 为减小本底计数和达到防 护目的，一般将计数管放 在铅或生铁制成的屏蔽室 图7-5 盖革计数器 中，其他部件装配在一个 仪器外壳内，合称定标器， 见图7-5。

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　　2.闪烁检测器 闪烁检测器，是一种利用射 线与物质作用发生闪光的原理制作的检测 仪器，见图7-6。它具有高灵敏度、高计 数率、高分辨率、检测范围宽(可检测不 同能量的射线)等优点，广泛用于测量环 境中的α、β、γ辐射强度，鉴别放射性核 素种类，以及测量照射量和吸收剂量。

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　　闪烁检测器的工作原理，见图7-7。带电粒 子作用于闪烁体后，其内部原子或分子被 激发，发射出荧光光子。利用光导和反光 材料等将大部分光子收集在光电倍增管的 光阴极上。光子在灵敏阴极上打出光电子， 经过倍增放大后在阳极上产生电压脉冲， 此脉冲再经电子线路放大和处理后记录下 来。

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　　图7-6 闪烁检测器实物

　　图7-7 闪烁检测器测量装置示意图 1-闪烁体；2-光电倍增管；3-前置放大器；5-脉冲 幅度分析器； 6-定标器；7-高压电源；8-光导材料；9-暗盒；10反光材料

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　　闪烁体的材料可用ZnS,NaI,蒽、芪等无 机和有机物质，其性能见表7-3。探测α粒 子时，通常用ZnS粉末；探测γ射线时，可 选用密度大、能量转化率高，且可做成体 积大、透明的NaI(T1)晶体；而高速计数 和测量短寿命核素的半衰期，则应选择发 光持续时间短的蒽等有机材料。

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　　3.半导体检测器 半导体检测器的工作原理与电离型检测器相似，但 其检测元件是固态半导体。当放射性粒子射入这种 元件后，产生电子-空穴对，电子和空穴受外加电场 的作用，分别向两极运动，并被电极所收集，从而 产生脉冲电流，再经放大后，由多道分析器或计数 器记录。如图7-8所示。 半导体检测器，与前两类检测器相比，在元件中产 生“电子-空穴”需要能量低，输出脉冲电流的统计 涨落小、对外来射线分辨率高，而适于作能谱分析； 又因其元件体积小，而可用于测定组织中某点的放 射性吸收剂量。常用的半导体检测器有硅半导体检 测器和锗半导体检测器两类，前者多用于α计数和 测定α能谱及β能谱，后者多用于γ射线检测。

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　　图7-8 半导体检测器工作原理示意图 n, p—半导体的n极和p极；RH—电阻

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　　(二)环境中放射性的检测 1.水样总α放射性活度的测定 1) 水样总α放射性活度 水体中辐射α粒子的核素主要有226Ra、 222Rn及其衰变产物等。目前公认的水样总α 放射性浓度的限值是0.1Bq/L,如果大于此 值，就应该对其放射α粒

　　子的核素进行鉴定 和测量，确定主要的放射性核素及含量， 分析水质污染情况。

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　　2)测定方法 (1)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。 (2)取一定体积水样，过滤除去固体物质， 滤液加硫酸酸化，蒸发至干，在不超过 350℃温度下灰化。 (3)将灰化后的样品移入测量盘中并铺成 均匀薄层，用闪烁检测器测量。

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　　3)结果计算 水样的总α比放射性活度(Qa)用下式计算： 式中： nc nbQa ns V

　　Qa ——比放射性活度，Bq铀/L; nc——用闪烁检测器测量水样得到的计数率， 计数/min; nb——空测量盘的本底计数率，计数/min; ns——根据标准源的活度计数率计算出的检测 器的计数率，计数/(Bq V——所取水样体积，L。

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　　4)注意事项 (1)测定标准样品(标准源)的目的是确 定探测器的计数效率，以计算样品源的相 对放射性活度，即比放射性活度。 (2)标准源最好是欲测核素，并且二者强 度相差不大。 (3)如果没有相同核素的标准源，可选用 放射同一种粒子而能量相近的其他核素。 (4)测量总α放射性活度的标准源常选择 硝酸铀酰。

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　　2.水样的总β放射性活度测量 水样中的β射线常来自40K、90Sr、129I等核素的 衰变，其目前公认的安全水平为1Bq/L。水样 总β放射性活度测量步骤基本上与总α放射性活 度测量相同，但检测器用低本底的盖革计数管， 且以含40K的化合物作标准源。 40K标准源可用天然钾的化合物(如氯化钾或 碳酸钾)制备。天然钾化合物中含0.0119%的 40K,比放射性活度约为1107Bq/g,发射率 为28.3β粒子/(g s)和3.3γ射线/(g s)。

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　　用KCl制备标准源的方法是： (1)取经研细过筛的分析纯KCl试剂于 120~130℃烘干2h,臵于干燥器内冷却。 (2)准确称取与样品源同样重量的KCl标 准源，在测量盘中铺成中等厚度层，用计 数管测定。

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　　3.土壤中总α、β放射性活度的测量 1.)样品采集 (1)在采样点选定范围内，沿直线每隔一 定距离采集一份土壤样品，共采集4~5份。 (2)采样时用取土器或小刀取1010cm2、 深1cm的表土。

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　　2)样品处理 (1)除去土壤中的石块、草类等杂物，在 实验室内晾干或烘干。 (2)移至干净的平板上压碎，铺成1~2cm 厚方块，用四分法反复缩分，直到剩余样 品约200~300g。 (3)再于500℃灼烧，待冷却后研细、过 筛备用。

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　　3)放射性活度测定 (1)称取适量制备好的土样放于测量盘中， 铺成均匀的样品层。 (2)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。

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　　4)结果计算 (1)α比放射性活度(Qa)计算：式中：Qα——α比放射性活度，Bq/kg干土； nc——样品α放射性总计数率，计数/min; nb——本底计数率，计数/min; ε——检测器计数效率，计数/(Bq s——样品面积，cm2; l——样品厚度，mg/cm2; F——自吸收校正因子，对较厚的样品一般取 0.5。

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　　(2)β比放射性活度(Qβ)计算： Qβ=1.48104(nβ/nKCI) 式中：Qβ——β比放射性活度，Bq/kg干土； nβ——样品β放射性总计数率，计数/min; nKCI——氯化钾标准源的计数率，计数/min; 1.48104——1kg氯化钾所含40K的β放射性 的贝可数。

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　　4.大气中氡和131I的测定 1) 大气中氡和131I 222Rn是226Ra的衰变产物，为一种放射性惰 性气体，能使空气正常组分发生电离，是 导致室内空气污染的主要污染物。因而， 空气氡浓度是表征室内空气放射性状况主 要指标之一。

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　　碘的同位素很多，除127I是天然存在的稳定 性同位素外，其余都是放射性同位素。131I 是裂变产物之一，它的裂变产额较高，半 衰期较短，可作为反应堆中核燃料元件包 壳是否保持完整状态的环境监测指标，也 可以作为核爆炸后有无新鲜裂变产物的信 号。因而，大气、水、土壤、食物的131I浓 度，可作为表征其各自新受放射性污染程 度的指标之一。

　　环境监测是通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量的检测,跟踪环境质量的变化,确定环境质量水平,为环境管理、污染治理等工作提供基础和保证。简单地说,了解环境水平,进行环境监测,是开展一切环境工作的前提。环境监测通常包括背景调查、确定方案、优化布点、现场采样、样品运送、实验分析、数据收集、分析综合等过程。总的来说,就是计划-采样-分析-综合的获得信息的过程。

　　2)大气中氡的测定 (1)电离型探测器法：因为222Rn能使空气 组分电离，所以可用电离型探测器通过测 量电离电流测定其浓度。首先，用由干燥 管、活性炭吸附管及抽气动力组成的采样 器以一定流量采集空气样品，则气样中的 222Rn被活性炭吸附浓集。再将吸附氡的活 性炭吸附管臵于解吸炉中，于350℃进行解 吸，并将解吸出来的氡导入电离室。

　　环境监测是通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量的检测,跟踪环境质量的变化,确定环境质量水平,为环境管理、污染治理等工作提供基础和保证。简单地说,了解环境水平,进行环境监测,是开展一切环境工作的前提。环境监测通常包括背景调查、确定方案、优化布点、现场采样、样品运送、实验分析、数据收集、分析综合等过程。总的来说,就是计划-采样-分析-综合的获得信息的过程。

　　222Rn与空气分子作用而使其电离，用经过 226Ra标准源校准的静电计测量产生的电离电流， 按下式计算空气中222Rn的含量(ARn):

　　式中：ARn——空气中222Rn的含量，Bq/L; Jb——电离室本底电离电流，格/min; Jc——引入222Rn后的总电离电流，格/min; V——采气体积，L; K——检测仪器格值，Bq min/格； f——换算系数，据222Rn导入电离室后静臵时 间而定，可查表得知。

　　环境监测是通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量的检测,跟踪环境质量的变化,确定环境质量水平,为环境管理、污染治理等工作提供基础和保证。简单地说,了解环境水平,进行环境监测,是开展一切环境工作的前提。环境监测通常包括背景调查、确定方案、优化布点、现场采样、样品运送、实验分析、数据收集、分析综合等过程。总的来说,就是计划-采样-分析-综合的获得信息的过程。

　　(2)闪烁探测器法：用闪烁探测器记录由 氡衰变时所放出的α粒子量，再计算空气氡 含量。详见项目三大气与废气监测的单元 三室内空气监测。 (3)大气中各种形态131I的测定 大气中的 131I呈元素，化合物等各种化学形态和蒸气， 气溶胶等不同状态，因此采样方法各不

　　相 同，图7-9为一种能收集各种形态131I的采样 器的示意图。

　　环境监测是通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量的检测,跟踪环境质量的变化,确定环境质量水平,为环境管理、污染治理等工作提供基础和保证。简单地说,了解环境水平,进行环境监测,是开展一切环境工作的前提。环境监测通常包括背景调查、确定方案、优化布点、现场采样、样品运送、实验分析、数据收集、分析综合等过程。总的来说,就是计划-采样-分析-综合的获得信息的过程。

　　该采样器由粒子过滤 器、元素碘吸附器， 次碘酸吸附器、甲基 碘吸附器和炭吸附床 组成。对例行环境监 测，可在低流速下连 续采样一周或一周以 上，然后用γ谱仪定 量测定各种化学形态 的131I。

　　图7-9 各种形态碘的采样器

　　环境监测是通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量的检测,跟踪环境质量的变化,确定环境质量水平,为环境管理、污染治理等工作提供基础和保证。简单地说,了解环境水平,进行环境监测,是开展一切环境工作的前提。环境监测通常包括背景调查、确定方案、优化布点、现场采样、样品运送、实验分析、数据收集、分析综合等过程。总的来说,就是计划-采样-分析-综合的获得信息的过程。

　　5.牛奶中131I的测定 (1)将牛奶样品搅拌均匀后加入碘载体溶 液，用电动搅拌器搅拌后，利用强碱性阴 离子交换树脂浓缩富集样品中的131I,在玻 璃解析柱内加入次氯酸钠解析，利用四氯 化碳-盐酸羟胺萃取，亚硫酸钠还原。 (2)继续用纯水反萃取，除净剩余的四氯 化碳，加入硝酸银溶液得到碘化银沉淀。

　　环境监测是通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量的检测,跟踪环境质量的变化,确定环境质量水平,为环境管理、污染治理等工作提供基础和保证。简单地说,了解环境水平,进行环境监测,是开展一切环境工作的前提。环境监测通常包括背景调查、确定方案、优化布点、现场采样、样品运送、实验分析、数据收集、分析综合等过程。总的来说,就是计划-采样-分析-综合的获得信息的过程。

　　(3)将碘化银沉淀转入垫有已恒重滤纸的玻 璃可拆式漏斗中抽滤。 (4)用蒸馏水和乙醇洗涤取下载有沉淀的滤 纸，放在不锈钢压源模具上，在110℃环境烘 干，称重、封源、测量。 (三)个人外照射剂量检测 个人外照射剂量用佩戴在身体适当部位的个人 剂量计测量，这是一种能对放射性辐射进行累 积剂量的小型、轻便、容易使用的仪器。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。

　　环境监测是通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量的检测,跟踪环境质量的变化,确定环境质量水平,为环境管理、污染治理等工作提供基础和保证。简单地说,了解环境水平,进行环境监测,是开展一切环境工作的前提。环境监测通常包括背景调查、确定方案、优化布点、现场采样、样品运送、实验分析、数据收集、分析综合等过程。总的来说,就是计划-采样-分析-综合的获得信息的过程。

　　四、环境放射性评价

　　一)环境放射性最大容许浓度 自然环境中的宇宙射线和天然放射性物质 构成的辐射称为天然放射性本底，它是判 定环境是否受到放射性污染的基准。为防 止放射性污染对人体的辐射损伤，保护环 境，各国都制订了放射性防护标准。下面 介绍我国《辐射防护规定(GB8703—88 )》 中对各类环境介质中放射性的最大容许浓 度的规定。

　　环境监测是通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量的检测,跟踪环境质量的变化,确定环境质量水平,为环境管理、污染治理等工作提供基础和保证。简单地说,了解环境水平,进行环境监测,是开展一切环境工作的前提。环境监测通常包括背景调查、确定方案、优化布点、现场采样、样品运送、实验分析、数据收集、分析综合等过程。总的来说,就是计划-采样-分析-综合的获得信息的过程。

　　1.露天水源和工作场所空气中放射性核素最大 容许浓度 放射性核素在露天水源中的限制浓度和在放射 性工作场所空气中的最大容许浓度见表7-4。 2.放射性工作场所以外地区空气中放射性核素 最大容许浓度 放射性同位素在放射性工作场所以外地区空气 中的限制浓度，为表7-4中放射性工作场所空 气中的最大容许浓度值与表7-5中所列比值控 制值的乘积。

　　环境监测是通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量的检测,跟踪环境质量的变化,确定环境质量水平,为环境管理、污染治理等工作提供基础和保证。简单地说,了解环境水平,进行环境监测,是开展一切环境工作的前提。环境监测通常包括背景调查、确定方案、优化布点、现场采样、样品运送、实验分析、数据收集、分析综合等过程。总的来说,就是计划-采样-分析-综合的获得信息的过程。

　　(二)人体最大允许放射性剂量当量 为防止放射性污染对人体的辐射损伤，我 国放射性防护标准区别对待职业性放射性 工作人员和普通居民的年限制放射性剂量 当量，见表7-6。

　　环境监测是通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量的检测,跟踪环境质量的变化,确定环境质量水平,为环境管理、污染治理等工作提供基础和保证。简单地说,了解环境水平,进行环境监测,是开展一切环境工作的前提。环境监测通常包括背景调查、确定方案、优化布点、现场采样、样品运送、实验分析、数据收集、分析综合等过程。总的来说,就是计划-采样-分析-综合的获得信息的过程。

　　表7-6 工作人员、居民年最大容许剂量当量受照射部位 器官 分类 器官名称

　　职业性放射性工作人 员的年最大容许剂量 当量①/Sv

　　放射性工作场所、相邻及附近 地区工作人员和居民的年最大 容许剂量当量①/Sv

　　广大居民年最大容 许剂量当量②/Sv

　　第一类

　　全身、性腺、红骨髓、眼晶体

　　510-2

　　510-3

　　510-4

　　第二类 第三类 第四类

　　皮肤、骨、甲状腺 手、前臂、足踝 其他器官

　　3.010-1 7.510-1 1.510-1

　　310-2 ② 7.510-2 1.510-2

　　110-2 2.510-2 510-3

　　注：①表内所列数值均指内、外照射的总剂量当量，不 包括天然本底照射和医疗照射。 ②16岁以下人员甲状腺的限制剂量当量为1.5102Sv/a。

　　环境监测是通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量的检测,跟踪环境质量的变化,确定环境质量水平,为环境管理、污染治理等工作提供基础和保证。简单地说,了解环境水平,进行环境监测,是开展一切环境工作的前提。环境监测通常包括背景调查、确定方案、优化布点、现场采样、样品运送、实验分析、数据收集、分析综合等过程。总的来说,就是计划-采样-分析-综合的获得信息的过程。

　　(三)放射性评价 当今世界，核工业迅速发展，核武器爆炸、 核电站事故屡有发生，医学、航天、农业 等领域的放射性同位素应用范围不断扩大， 这些都极有有可能使环境中的放射性水平 高于天然本底值，甚至超过规定标准，构 成放射性污染，危害人体和生物。为此， 有必要对环境中的放射性物质进行经常性 的监测和评价。

　　环境监测是通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量的检测,跟踪环境质量的变化,确定环境质量水平,为环境管理、污染治理等工作提供基础和保证。简单地说,了解环境水平,进行环境监测,是开展一切环境工作的前提。环境监测通常包括背景调查、确定方案、优化布点、现场采样、样品运送、实验分析、数据收集、分析综合等过程。总的来说,就是计划-采样-分析-综合的获得信息的过程。

　　环境放射性监测评价的核心是保护核污染 区域的人群和生物健康，监控区域放射性 环境的安全性。因而，评价环境放射性污 染水平时，既要严格以我国《辐射防护规 定(GB8703—88 )》中规定的各类环境中放 射性最大容许浓度为评价依据，同时又要 考虑监测区域不同人群的放射性最大允许 剂量当量，以最大限度保护监测区域人群 安全。

　　环境监测是通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量的检测,跟踪环境质量的变化,确定环境质量水平,为环境管理、污染治理等工作提供基础和保证。简单地说,了解环境水平,进行环境监测,是开展一切环境工作的前提。环境监测通常包括背景调查、确定方案、优化布点、现场采样、样品运送、实验分析、数据收集、分析综合等过程。总的来说,就是计划-采样-分析-综合的获得信息的过程。

　　环境放射性评价指数计算因环境介质不同而异， 水体、空气和土壤等环境的放射性评价指数计 算方法分别参见水环境污染指数、空气污染指 数和土壤污染指数等的计算方法。 【参考资料】 1. 奚旦立主编，环境监测(第三版),北京： 高等教育出版社，2004 2.陈玲,赵建夫.环境监测. 北京：化学工业出版 社，2003 3.金朝晖.环境监测. 天津：天津大学出版社， 2007

　　环境监测是通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量的检测,跟踪环境质量的变化,确定环境质量水平,为环境管理、污染治理等工作提供基础和保证。简单地说,了解环境水平,进行环境监测,是开展一切环境工作的前提。环境监测通常包括背景调查、确定方案、优化布点、现场采样、样品运送、实验分析、数据收集、分析综合等过程。总的来说,就是计划-采样-分析-综合的获得信息的过程。

　　【思考题】 1.放射性核衰变有哪几种形式？各有什么特 征？ 2.什么是放射性活度、半衰期、照射量和剂 量？它们的单位及其物理意义是什么？ 3.造成环境放射性污染的原因有哪些？放射 性污染对人体产生哪些危害作用？ 4.常用于测量放射性的检测器有哪几种？分 别说明其工作原理和适用范围。

　　环境监测是通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量的检测,跟踪环境质量的变化,确定环境质量水平,为环境管理、污染治理等工作提供基础和保证。简单地说,了解环境水平,进行环境监测,是开展一切环境工作的前提。环境监测通常包括背景调查、确定方案、优化布点、现场采样、样品运送、实验分析、数据收集、分析综合等过程。总的来说,就是计划-采样-分析-综合的获得信息的过程。

　　5. 怎样测定水样中总α比放射性活度？ 6. 怎样测定土壤中总α比放射性活度和总β 比放射性活度？ 7. 放射性环境样品的采集方法与非放射性 环境样品的采集方法有何不同之处？