第五空气环境监-第五空气环境监测ppt课件

1、 Radioation Environmental Monitoring 课程提纲第四章 空气污染与辐射监测第一节 空气及空气污染的根本知识第二节 空气放射性污染监测方案的制定第三节 空气样品的采集与处置第四节 大气中氡及其子体的丈量 Radioation Environmental Monitoring 第一节 空气及空气污染的根本知识大气：包围在地球周围的气体，其厚度达1000-1400km。大气组成： 干洁空气：大气中除去水汽和杂质的空气称为干洁空气，氮、氧、氩占大气总体积的99。 水汽：主要来自海洋、江河、湖泊以及其他潮湿物体外表的蒸发和植物的蒸腾。 固体杂质：悬浮于大气中的烟粒、尘埃

2、、盐粒等。大气层构造： 均质大气层与非均质大气层均质层构造 对流层(0-20km) 平流层(20-50km) 中间层(50-80km)第一节空气及空气污染的根本知识空气：对人类及生物生存起重要作用的是近地面约10km内的气体层对流层，占大气总质量的95%左右。 空气污染：空气中有害物质浓度超越环境所能允许的极限并继续一定时间后，会改动大气特别是空气的正常组成，破坏自然的物理、化学和生态平衡体系，从而危害人们的生活、任务和安康，损害自然资源及财富等，这种情况称为空气污染。第一节空气及空气污染的根本知识 Radioation Environmental Monitoring 1.空气和空气污染地球

3、半径大气厚度氮78.06%氧20.95%氩0.93% 其他气体0.1%有害物质：烟尘、氡及其子体、放射性气溶胶、非放射性污染物等 对人类有影响的：距地面10km第一节 空气及空气污染的根本知识 Radioation Environmental Monitoring 2.空气污染的危害污染物质大气颗粒物气溶胶氡及其子体颗粒物的大小决议其堆积于呼吸道中的位置；化学组成决议堆积位置上对组织的影响。第一节 空气及空气污染的根本知识空气污染对人体的危害途径： 呼吸道吸入； 随食物和饮水摄入； 体表接触侵入。 Radioation Environmental Monitoring 3.空气中的污染物及其存

4、在形状 按构成过程分类可分为：一次污染物和二次污染物； 按存在形状分类可分为：分子形状污染物和粒子形状污染物 粒径大于l0m的颗粒物能较快地沉降到地面上，称为降尘。 粒径小于10m的颗粒物(PM10)可长期飘浮在空气中，称为可吸入颗粒物或飘尘IP。 PM2.5：大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。它的直径还不到人的头发丝粗细的1/20。 第一节 空气及空气污染的根本知识 Radioation Environmental Monitoring 4.空气中污染物的时空分布特点与其他环境要素中的污染物质相比较，空气中的污染物质具有随时间、空间变化大的特点。空气污染物的时空分布

5、及其浓度与污染物排放源的分布、排放量及地形、地貌、气候等条件亲密相关。第一节 空气及空气污染的根本知识 Radioation Environmental Monitoring 5.空气中污染物浓度表示方法非放射性物质： 1单位体积质量浓度 单位体积质量浓度是指单位体积空气中所含污染物的质量数，常用mg/m3或g/m3表示。 3体积比浓度 体积比浓度是指100万体积空气中含污染气体或蒸气的体积数，常用mL/m3和L/m3表示。 两种浓度表示方法之间的换算：放射性物质： 单位体积活度 单位体积活度是指单位体积空气中所含放射性物质的活度，常用Bq/m3表示.第一节空气及空气污染的根本知识 Radio

6、ation Environmental Monitoring 第二节 空气放射性污染监测方案的制定本节内容：1大气污染监测的目的、有关资料的搜集方法和范围、详细监测工程确实定原那么和工程内容;2监测网点的优化布点原那么、要求和方法要点、采样时间和频率确实定原那么与要求。 Radioation Environmental Monitoring 根底资料的搜集 确定监测工程，设计布点网络 采样时间和采样频率确实定 采样及监测技术的选择 结果表达、质量保证及实施方案 2.1制定大气污染监测方案的程序第二节 空气放射性污染监测方案的制定 Radioation Environmental Monitor

7、ing 为了确定气载放射性物质的污染程度，评价和控制核设备的任务人员及周围居民受气载放射性照射的潜在危险； 经过对任务环境中空气的采样丈量，还可检验核设备的运转情况，及早发现事故，检查排放控制系统的运转效果，并为有关规程提供佐证性资料。为研讨空气质量的变化规律和开展趋势、开展空气污染的预测预告以及研讨污染物迁移转化情况提供根底资料。为政府环保部门执行环境维护法规、开展空气质量管理及修订空气质量规范提供根据和根底资料。2.2 监测目的第二节 空气放射性污染监测方案的制定2.3 空气放射性污染监测类型 第二节 空气放射性污染监测方案的制定污染源的监测环境污染监测 特定目的监测 Radioation

8、 Environmental Monitoring 一污染源分布及排放情况二气候资料三地形资料四土地利用和功能分区情况五人口分布及人群安康情况2.4 调研及资料搜集第二节 空气放射性污染监测方案的制定 Radioation Environmental Monitoring 2.5 监测工程第二节 空气放射性污染监测方案的制定1.气溶胶：监测悬浮在空气中微粒态固体或液体 中的放射性核素浓度；2.沉降物：监测空气中自然降落于地面上的尘埃、降水雨、雪中的放射性核素浓度；3.氚： 主要监测空气中氚化水蒸气中氚的浓度 Radioation Environmental Monitoring 2.6 监测站

9、(点)的布设一布设采样站(点)的原那么和要求1.覆盖全部监测区：采样点应设在整个监测区域的高中低三种不同污染物浓度的地方；2.在污染源比较集中，主导风向比较明显的情况下，应将污染源的下风向作为主要监测范围，布设较多的采样点；上风向布设少量点作为对照；3.工业集中地域多取点，乡村可少些；人口密度大的地域多取点，少的地域可少些4. 超标地域多取点，未超标地域少些；5.采样高度根据监测目的而定：研讨大气污染对人体的危害，采样口应在离地面1.52.0m，研讨大气污染对植物或器物的影响，采样口高度应与植物或器物高度相近。延续采样例行监测，采样口高度应距地面315m。6.第二节 空气放射性污染监测方案的制

10、定 Radioation Environmental Monitoring 1. 功能区布点法 2. 网格布点法 3. 同心圆布点法 4.扇形布点法三采样站(点)布设方法第二节 空气放射性污染监测方案的制定 Radioation Environmental Monitoring 图1 网格布点法第二节 空气放射性污染监测方案的制定 Radioation Environmental Monitoring 图2 同心圆布点法图3 扇形布点法第二节 空气放射性污染监测方案的制定 Radioation Environmental Monitoring 2.6采样频率和采样时间采样频率系指在一个时段内的

11、采样次数。采样时间指每次采样从开场到终了所阅历的时间。二者要根据监测目的、污染物分布特征、分析方法灵敏度等要素确定。第二节 空气放射性污染监测方案的制定 Radioation Environmental Monitoring 第三节 空气样品的采集选择采样方法要思索的要素1.污染物的存在形状2.污染物的浓度3.污染物的理化特性4.所用分析方法的灵敏性3.1气溶胶气溶胶固体或液体粒子在空气或其它气体介质中构成的分散体系，假设这种微粒载有放射性核素，那么称为放射性气溶胶：103102m目的：为了监测空气受污染的程度，或评价地表污染的再悬浮程度。来源：反响堆、加速器周围空气中的58Fe、30Si等杂

12、质被中子活化成；铀、钍矿石的开采和冶炼中以及核燃料的消费和乏燃料后处置过程中产生的含有放射性物质的固体微粒；放射性气态核素子体产物，如222Rn和220Th的子体 Radioation Environmental Monitoring 第三节 空气样品的采集3.1气溶胶1采样点的选定 任务现场，取样高度150cm,人员呼吸带； 环境静风时，取样头程度； 核设备上下风向布点，点数：下风向上风向； 采样头入口气流方向和速度与被采气流的方向和速度一致； 在大气环境质量现状评价与后果评价监测时，普通应按弧线布点； 在妨碍物下风向采样时，采样点在间隔大于妨碍物高度十倍的范围外设点。 Radioation

13、 Environmental Monitoring 第三节 空气样品的采集3.1气溶胶2采样频度和时间在任务场所，原那么上整个任务日都应进展采样，个人空气采样器普通应能延续任务8小时，累积式延续监测采样器也是在一个任务日延续运转。 在环境中，浓度低大流量、长时间。环境采样无需高频度和短周期，普通可以反映旬、月甚至季度的变化即可。 监测长半衰期的核素，采样周期可为一个月或更长时间。短半衰期核素的监测采样丈量在23个半衰期内进展在延续监测仪发出警报，知或疑心出现异常的场所时，必需添加采样点和频度，立刻用大流量采样器搜集样品，并采用单次与延续采样相结合的方式 Radioation Environme

14、ntal Monitoring 第三节 空气样品的采集3.1气溶胶(3) 采样体积 普通情况下，环境空气采样流量F0.022m3min-1。室内空气采样流量F=0.002-2 m3min-1。F采样流量，L/min； q最小可测放射性活度，Bq；C待测放射性浓度，Bq/L； T采样时间，min；V采样体积，L； Radioation Environmental Monitoring 第三节 空气样品的采集4采样设备和方法 3.1 气溶胶泵空气入口流量计空气出口滤纸 总浓度采样器-对粒子大小无选择气载放射性微粒不发生显著变化，曾经知道微粒物质的粒度分布特性和其他理化特性滤纸 醋酸纤维素滤纸、玻璃

15、纤维素滤纸瞬时流量计，累积流量计气表 Radioation Environmental Monitoring 第三节 空气样品的采集3.1气溶胶撞出采样器、向心分别采样器、旋风采样器等5丈量方法 直接丈量法 可将样品滤膜直接放在与滤膜同样面积的探测器下，或将样品滤膜裁减成与探测器同样面积进展丈量。 灰化法 将滤膜或活性炭于瓷坩埚内，置马弗炉中在一定温度下灰化1小时，冷却后称重，以备丈量。 有机溶剂溶解法 普通是用丙酮或乙酸乙酯溶解滤膜上的放射性气溶胶于样品盘内，令其自然挥发或烘干后进展丈量。 粒度分级采样器-对粒子大小有选择 Radioation Environmental Monitorin

16、g 第三节 空气样品的采集3.2 气体和蒸汽 固体吸附法活性炭放射性碘，低温下可搜集惰性气体浸渍活性炭有机碘银和纯铜 单质气态碘的有效搜集器，但不能搜集有机碘 变色硅胶3H蒸汽形状1特定成分的采样 Radioation Environmental Monitoring 第三节 空气样品的采集指用一种搜集器把特定成分从气流中分别出来并保管住它的采样方法 吸收法3.2 气体和蒸汽1特定成分的采样用装有吸收溶液的容器作吸收器，使空气从中经过，利用一些特殊化学反响或溶液的特殊溶解性，可把某种放射性气体和蒸汽与空气分别出来。 例如：NaOH 单质态碘，四氧化铷RuO4 Radioation Enviro

17、nmental Monitoring 第三节 空气样品的采集 冷凝法3.2 气体和蒸汽1特定成分的采样搜集挥发性的放射性物质。氪、氙等惰性气体，氚水蒸汽形状入气出气干冰液氮冷凝液，低温保管待分析 Radioation Environmental Monitoring 第三节 空气样品的采集3.2 气体和蒸汽对于环境空气中尘埃和气溶胶的样品采样，常用总浓度采样器作为总粒子浓度常规丈量的采样安装，方法简单，效果良好 。对于空气中放射性气体和蒸汽的样品采集，活性炭、浸渍活性炭吸附剂及活性炭滤纸可用于采集元素碘和有机碘，低温条件下活性炭可采集氡，硅胶可采集氚水蒸气。入气出气电离室2不分别特定成分的采样

18、确定空气总的污染程度; 烟道常用之，并与环境采样结果相互印证 Radioation Environmental Monitoring 第三节 空气样品的采集3.3沉降物样品的采集目的：调查研讨核设备正常运转工况下及发惹事故、核武器实验引起地面辐射强度的变化，估算其能够引起的任何危害 。通常采集一个月内的沉降物总量作为样品，假设丈量总活度，也可采集24h沉降物量作样品 来源：大气层核爆炸所产生的放射性废物、人工放射性微粒，包括大气尘埃、落下灰、雨水和雪 Radioation Environmental Monitoring 第三节 空气样品的采集3.3.1 水盘法不锈钢或聚乙烯塑料 S2500c

19、m2，h=15cm。水盘内盛0.1%的硝酸或盐酸，灰尘沉降量少的地域酌加数毫克的锶载体，加适量的存水 H=(2.53)的高罐，可不加水。 Radioation Environmental Monitoring 第三节 空气样品的采集将水盘置于采样点暴露24小时，并记录暴露期间的气候条件。暴露期间应坚持盘底一直有水，防止水分蒸干后使曾经降落的沉降物随风扬起呵斥损失。暴露终了后，将水盘内的水溶液全部转入到烧杯中，盘底用0.1的硝酸溶液冲洗23次，洗涤液并入烧杯中。将烧杯内的水溶液用小火加热蒸发，浓缩至20毫升左右，再转入称重的坩埚内继续蒸发至干。然后于马福炉中500灼烧2小时，冷却后称总灰重。3.

20、3.1 水盘法 Radioation Environmental Monitoring 第三节 空气样品的采集在暴露期间如遇雨、雪，搜集的水量较多时，可用以下化学沉淀法进展处置：将雨雪水搜集在大的容器内，每升水加5-10毫克铁载体和适量的锶或钡载体，用浓氨水调pH至7.5左右，再加适量的饱和碳酸铵溶液充分搅拌，加热至沸，使沉淀完全；静置沉降；滤纸连同沉淀转入曾经称重的坩埚内继续蒸发至干。然后于马福炉中500灼烧2小时，冷却后称总灰重。 3.3.2 粘纸法常用于丈量单位时间、单位面积地表的放射性落下灰的沉降。不能用于放射化学分析，通常只用于总放射性程度测定。优点：简便；缺陷：雨水冲刷掉；不能长时

21、间取样油干后无粘性醋酸纤维素衬片，涂橡胶基粘合剂，距地1m支架，24h。 棉纸、粉廉纸、涂凡士林加机油，或松香加蓖麻油 Radioation Environmental Monitoring 第三节 空气样品的采集3.3.3 高罐法用不锈钢或聚乙烯塑料做成的圆柱形罐壁高为直径的2.5-3倍暴露于空气中采集沉降物，罐内不用放水，可作长时间的沉降物采样用。样品处置方法于水盘法一样 Radioation Environmental Monitoring 第三节 空气样品的采集3.4 雨、雪水样的采集搜集器的面积要思索能在采样期间采集约20升的雨水 ；搜集到的雨水可以蒸发浓缩，或将漏斗与阴离子交换树脂

22、直接相连；吸附在树脂上的放射性核素用相应的溶液分别洗脱后进展放化分析；雨水采样器还可以安装在有晶体管线路控制的自动采样安装内；在冬季采集雨水时应装上电热器，防止雨水结冰后阻塞漏斗；如需从地面采集雪样，可事先选好一块平坦的地面，降雪后用清洁而光滑的木铲取一定面积的全部雪层，去除其中的树叶和草木等异物，待雪溶化后按雨水样品进展处置。 Radioation Environmental Monitoring 第三节 空气样品的采集 Radioation Environmental Monitoring 第四节 大气环境中氡及其子体的测定4.1环境氡及其子体的监测氡是无处不在，只是其浓度的高低不同而异。

23、然界中氡有三个同位素，氡(222Rn)、钍射气(220Rn)、錒射气(219Rn)，来自于三大天然放射系铀系、钍系和錒系1898年M居里发如今与镭接触的空气中有放射性气体，但不知道这种放射性气体的来源和性质，1900年，多恩证明了这种放射性气体是由于镭衰变产生的，1923年国际会议上正式把这种放射性情性气体命名为氡(Radon)1 氡的来源及程度1 氡的来源及程度 Radioation Environmental Monitoring 第四节 大气环境中氡及其子体的测定4.1环境氡及其子体的监测1氡的来源及程度 Radioation Environmental Monitoring 第四节 大

24、气环境中氡及其子体的测定4.1环境氡及其子体的监测2氡及氡子体的特性1氡的理化特性氡在标难形状下是无色无臭透明的惰性气体，氡可溶解于水和多种液体中，也易溶于血液和脂肪中。氡是导致居民肺癌发生的缘由之一，是仅次于吸烟的诱发肺癌的第二大要素。 Radioation Environmental Monitoring 第四节 大气环境中氡及其子体的测定4.1环境氡及其子体的监测2氡子体性质氡子体指的是铀系中氡衰变后的几个短寿命子体核素.氡衰变后新生成的218Po原子是一个能量约为100 keV的反冲核，在它与物体外表或凝聚核结合之前能自在存在一段时间，此时被称为未结合态氡子体。未结合态氡子体普通带有正

25、电性，分散才干较强，在空气中存在的时间不长，很容易与空气中的凝聚核结合在一同而变成结合态氡子体。未结合态氡子体有很强的附着才干，它们能结实地附着在物体的外表，此种景象叫做附壁效应。当空气流动速度增大时，这种附壁效应更明显，此种景象常用量降低部分空间的氡子体浓度。 Radioation Environmental Monitoring 第四节 大气环境中氡及其子体的测定4.1环境氡及其子体的监测1氡浓度CRnRadon Concentrations 单位体积空气中氡的放射性活度，其单位是Bq/m3 。 1Ci/L=3.7x1010Bq/L=3.7x1013Bq/m3 1pCi/L=3.7x10-

26、2Bq/L=37Bq/m3 ，p(ino) = 10-12 3几个概念 Radioation Environmental Monitoring 第四节大气环境中氡及其子体的测定4.1环境氡及其子体的监测已建住房平衡当量氡浓度年平均值不超越200Bqm3；新建住房平衡当量氡浓度年平均值不超越100 Bqm3。 2平衡当量氡浓度EECRnEquivalent Equilibrium Concentrations 平衡当量氡浓度EECRn是与实践存在的氡子体处于放射性平衡的氡浓度，其计量单位为Bq/m3 。平衡当量浓度与各子体的关系为： Radioation Environmental Monito

27、ring 第四节 大气环境中氡及其子体的测定4.1环境氡及其子体的监测 3潜能浓度PAEC或CpPotential Alpha Energy Concentrations 单位体积空气中存在的短寿命氡子体的任何混合物的全部子体原子核衰变链分别由RaA(218Po)完全衰变到RaD(210Po)过程中发射出的粒子能量的总和 平衡当量浓度与氡子体潜能浓度之间有固定换算关系，换算系数为 Radioation Environmental Monitoring 第四节大气环境中氡及其子体的测定4.1环境氡及其子体的监测氡任务程度(WL) ：与100pCi/L的氡相平衡的子体总潜能定为1个任务程度Work

28、ing Level)。3几个概念任务程度月(WLM) ：在具有一个任务程度的子体潜能值的场所任务170小时，那么其总暴露量叫做一个任务程度月。 Radioation Environmental Monitoring 第四节大气环境中氡及其子体的测定4.1环境氡及其子体的监测氡与氡子体浓度单位的换算关系为：4 平衡因子空气中实践存在的氡子体潜能浓度和与氡处于放射性平衡态的氡子体潜能浓度之比值 第9 章 环境氡及其子体的监测 结合国原子辐射效应科学委员会UNSCEAR建议，铀矿的F值普通取0.30非铀矿山取0.70外环境取0.80，室内取0.40.3.几个概念 Radioation Environ

29、mental Monitoring 第四节 大气环境中氡及其子体的测定4.1环境氡及其子体的监测单位和换算系数活度单位居里Ci：1Ci=3.71010 Bq潜能浓度单位MeVl-1：1 MeVl-1=1.610-4 Jm-3任务程度WL与潜能浓度：1WL=20.8 Jm-3任务程度月WLM与潜能照射量：1WLM=3.6 mJhm-3Ceq与潜能浓度：对于222Rn子体，1Ceq=5.6210-3 Jm-3 对于220Rn子体，1Ceq=75.810-3 Jm-33几个概念 Radioation Environmental Monitoring 第四节大气环境中氡及其子体的测定4.1环境氡及其子

30、体的监测4.2 环境中氡的丈量测氡方法瞬时丈量方法：快速了解被测场所的氡浓度；延续丈量方法：了解氡浓度的变化；累积丈量方法：剂量估算或流行病研讨按采样方式分： 自动丈量 被动丈量 结合丈量 Radioation Environmental Monitoring 第四节 大气环境中氡及其子体的测定1.闪烁室测氡法 氡进入闪烁室后，氡及其子体发射的粒子使闪烁室壁的ZnS(Ag)产生闪光，光电倍增管把这种光讯号变成电脉冲，经过电子学线路把电脉冲放大，最后记录下来。单位时间内的脉冲数脉冲计数率与氡浓度成正比，从而可确定氡浓度.： 2.主要设备及仪器 图9-4 FD125型闪烁室及Rn/Th分析衔接表示

31、图4.2 环境中氡的丈量 Radioation Environmental Monitoring 第四节大气环境中氡及其子体的测定2.双滤膜测氡法FT-648测氡仪4.2 环境中氡的丈量 Radioation Environmental Monitoring 第四节大气环境中氡及其子体的测定3.气球测氡法1974年由清华大学提出,在矿山和环境氡丈量中得到了广泛的运用取样时以固定流量向气球充气，入口滤膜抽掉空气中的氡子体，充气时间固定；充气终了后等待数分钟，将气球内的空气以固定流量排出。气球内新生氡子体被出口滤膜搜集。由于被搜集的氡子体与氡浓度存在正比关系，丈量滤膜上的放射性就可以计算得到氡浓度

32、，其计算公式为4.2 环境中氡的丈量 Radioation Environmental Monitoring 第四节大气环境中氡及其子体的测定4. 活性炭盒谱法一种短期累积取样丈量方法，普通取样时间为17d，给出短期平均氡浓度。活性炭盒是一种被动式取样方式，依赖于氡的分散特性。氡分散进炭床内被活性炭吸附，被吸附的氡及其衰变的子体全部堆积在活性炭内。用谱仪丈量活性炭盒的氡子体特征射线峰(609keV)或峰群(294keV、352keV、609keV)强度为了降低本底，测氡时普通只取能量较高的三个特征峰总面积。根据峰面积可计算出氡浓度4.2 环境中氡的丈量 Radioation Environme

33、ntal Monitoring 第四节 大气环境中氡及其子体的测定4.3氡子体浓度丈量对人体呵斥危害的主要是氡子体，它随着人的呼吸而堆积到支气管和肺部，给呼吸器官组织呵斥辐射损伤氡子体丈量主要由两个过程组成：一是取样过程中氡子体的积累；二是取样后丈量过程中氡子体的衰变。 Radioation Environmental Monitoring 第四节 大气环境中氡及其子体的测定1.氡子体丈量的根本原理(1).取样过程滤膜上氡子体的变化RaA(218Po)的堆积：RaB(214Pb)的堆积 RaC(214Bi)的堆积 4.3氡子体浓度丈量 Radioation Environmental Moni

34、toring 第四节 大气环境中氡及其子体的测定假设条件： 1)取样过程中空气中各氡子体浓度不变； 2)取样过程中取样流量不变； 3)滤膜对各种氡子体的过滤效率一样。 1氡子体丈量的根本原理(1)取样过程滤膜上氡子体的变化4.3氡子体浓度丈量 Radioation Environmental Monitoring 第四节 大气环境中氡及其子体的测定2取样后滤膜上氡子体的变化积累方程：RaA(218Po) RaB(214Pb) RaC(214Bi) 4.3氡子体浓度丈量 Radioation Environmental Monitoring 第四节大气环境中氡及其子体的测定2.托马斯三段法空气中普通同时存在有氡和钍射气及其子体，只是钍射气及其子体相对氡来说可以忽略，因此人们普通只测氡。当钍射气及其子体程度较高不可忽略时，上述三段法测氡子体浓度就会遭到钍射气子体的干扰，为了准确