土壤中放射性物质与土壤环境质量培训课件.ppt
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土壤中放射性物质与土壤环境质量放射性污染环境中放射性核素的危害137Cs是另外一个具有毒性的长寿命放射性核素,由于它的化学性质和钾相似,所以落在土壤、水体、植物上的137Cs可以和钾一起参加生物循环,并最后进入人体。一旦进入动物和人体后,很容易被吸收,并广泛分布在肌肉中。环境中放射性核素的来源及性质1核试验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。2、核武器制造、核能生产和核事故军事放射性物质生产和核武器制造可能导致放射性核素的常规和事故释放,造成局地和区域性环境污染。核能生产涉及整个核燃料循环,其中包括的主要环节有铀矿开采和水冶、235U的浓缩、燃料元件制造、核反应堆发电、乏燃料贮存或后处理及放射性废物的贮存和处置,放射性物质在整个核燃料循环的各个环节间循环。核事故主要有民用核反应堆事故、军用核设施、核武器运输、卫星重返和辐射源丢失等。这些生产过程和核事故都有可能释放放射性污染物质,成为重要污染源。两次严重人为核事故: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3、放射性同位素的生产和应用放射性同位索的生产及其在工业、医疗、教学、研究等日益广泛的应用和相关的废物处置,也会对公众造成一定剂量的照射。4、矿物的开采、冶炼和应用除作为核燃料原料的含铀矿物以外,煤、石油、泥炭、天然气、地热水(或蒸汽)和某些矿砂中的含量也比较高,其开采、冶炼和应用一定程度上也会释放放射性废物到环境中去,给土壤环境带来一定的污染。影响放射性物质在土壤环境中的积累和迁移的因素2、放射性核素的形态和性质放射性核素半衰期长的对环境影响大,短的影响相对小;核素在土壤中的存在形态对交换吸附也有很大的影响,通常溶解态的阳离子易被吸着,其在土壤中的迁移能力较小;难溶态的氧化物或沉淀物不被粘粒矿物吸着,可随水流在土壤缝隙中迁移。以不同氧化价态存在于土壤中的放射性核素,植物的吸收能力也不同。一般情况下,放射性核素的粒径愈小,愈易溶解和被作物吸收;比活度愈高,也愈易于溶解。3、土壤的性质及土地的利用方式不同种类的土壤对放射性物质的吸附能力有明显的差异。例如,中国东北地区的土壤对90Sr的吸附能力依次为:黑土粘粒>白浆土粘粒>暗棕色森林土粘粒。土壤颗粒粒径愈小,其有效比表面积愈大,吸附能力也愈强。土壤中的粘土矿物是土壤吸附或固定137Cs的主要原因,但土壤中的有机质对137Cs吸附或固定的影响也非常重要。土壤中的有机质能吸附或固定土壤中的有机质能吸附或固定137Cs的主要原因在于它能提供大量的交换性阳离子.而土壤中的阳离子交换量增大时,能增加土壤对放射性核素的吸附或固定。土壤中有机物质的施用能大大减少作物对核爆炸副产物(Sr,Cs,Ce和Ru)的吸收。这一方面可减少放射性核素通过食物链对人类和动物造成的危害,另一方面可为,137Cs作为土壤侵蚀和沉积示踪剂提供理论依据。土壤的pH值对土壤胶体的生成、放射性核素的水解和离子交换反应都有明显的影响,从而影响到土壤对核素的吸附。土壤的pH值一般为4-10,除放射性Sr、Cs和Ra外,锕系元素、稀土元素和大多数感生放射性核素(如54Mn、60Co等)均易水解,从而影响其被土壤吸着的能力。例如,60Co在酸性条件下以Co2+离子状态存在于土壤中,极易被吸附,但中性条件下即发生水解反应,生成Co0H+和Co(0H)2,吸附能力明显下降。土壤中天然的无机和有机配位体,可与放射性核发生络合或整合反应,从而影响土壤对核素的吸附能力。土壤中含有的多种常量及微量元素,可形成放射性核素的天然载体,对其在土壤颗粒表面上的吸附具有某种竞争及稀释作用,从而减小其吸附量。例如,土壤中Ca2+含量增