1、第六章第六章 典型化學(xué)污染物在環(huán)境介質(zhì)中的行為和效應(yīng)典型化學(xué)污染物在環(huán)境介質(zhì)中的行為和效應(yīng)1. 重金屬重金屬1.1 汞1.2 鉛1.3 砷2. 有機(jī)污染物有機(jī)污染物2.1 有機(jī)鹵代物2.2 多環(huán)芳烴2.3 表面活性劑3. 放射性固體廢物放射性固體廢物1.1 汞汞 1.1.1 環(huán)境中汞的來(lái)源、分布和遷移 1.1.2 汞的甲基化 1.1.3 甲基汞脫甲基化和汞離子的還原 1.1.4 汞的生物效應(yīng)2.3 表面活性劑表面活性劑 2.3.1 表面活性劑分類 2.3.2 表面活性劑的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 2.3.3 表面活性劑的來(lái)源、遷移和轉(zhuǎn)化 2.3.4 表面活性劑的降解 2.3.4.1 表面活性劑結(jié)構(gòu)影響 2.

2、3.4.2 生物降解機(jī)理 2.3.5 表面活性劑的環(huán)境效應(yīng)3. 放射性固體廢物放射性固體廢物3.1 放射性的基本概念 3.1.1 放射性核素 3.1.2 放射性衰變及其類型 3.1.3 放射性衰變速率方程及放射性活度 3.1.4 輻射量及其單位 3.1.5 環(huán)境放射性的來(lái)源3.2 放射性固體廢物 3.2.1 分類 3.2.2 主要類型3.3 核輻射對(duì)人體的損害 3.3.1 輻射損害的類型 3.3.2 影響輻射損害的因素 3.3.3 輻射損害的生化機(jī)制重金屬是具有潛在危害的重要污染物。重金屬污染的威脅在于它不能被微生物分解，相反，微生物可以富集重金屬，并且能將某些重金屬轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的金屬-有機(jī)

3、化合物。自從20世紀(jì)50年代在日本出現(xiàn)水俁病和骨痛病，并且查明是由于汞污染和鎘污染所引起的以后，重金屬的環(huán)境污染問(wèn)題受到人們的極大關(guān)注。重金屬元素在環(huán)境污染領(lǐng)域中的概念和范圍不是很嚴(yán)格。一般是指對(duì)生物有顯著毒性的元素，如Hg、Cd、Pb、Cr、Zn、Cu、Co、Ni、Sn、Ba、Sb等，從毒性的角度考慮通常把As、Be、Li、Se、B、Al等也包括在內(nèi)。目前最引人注意的是Hg、As、Cd、Pb、Cr等。汞在自然界的豐度不大，但是分布很廣。地球巖石圈內(nèi)的汞濃度是0.03g/g；森林土壤中約0.0290.10g/g，耕作土壤中約0.030.07g/g，粘質(zhì)土壤中約0.0300.034g/g；河水中

4、濃度約為1.0g/L，海水中約為0.3g/L，雨水中約為0.2g/L，某些泉水中可達(dá)到80g/L以上；大氣中汞的本底為0.5510-3g/m3。19世紀(jì)以來(lái)，隨著工業(yè)的發(fā)展，汞的用途越來(lái)越廣，生產(chǎn)量急劇增加，從而使大量汞由于人類活動(dòng)而進(jìn)入環(huán)境。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全世界每年開(kāi)采應(yīng)用的汞量約在1104t以上，其中絕大部分最終以三廢的形式進(jìn)入環(huán)境。根據(jù)計(jì)算，在氯堿工業(yè)中每生產(chǎn)1t氯，要流失100200g汞；生產(chǎn)1t乙醛，需要用100300g汞，以損耗5%計(jì)，年產(chǎn)10104t乙醛就有5001500kg汞排入環(huán)境。與其他金屬相比，汞的重要特點(diǎn)是能以零價(jià)形態(tài)存在于大氣、土壤和天然水中，這是因?yàn)楣哂泻芨叩碾婋x

5、勢(shì)，故轉(zhuǎn)化為離子的傾向小于其他金屬。汞的任何形態(tài)都具有揮發(fā)性，無(wú)論是可溶或不可溶的汞化合物，都有一部分汞揮發(fā)到大氣中去。揮發(fā)程度與化合物的形態(tài)及在水中的溶解度、表面吸附、大氣的相對(duì)濕度（RH）等因素密切相關(guān)。 有機(jī)汞的揮發(fā)性大于無(wú)機(jī)汞，有機(jī)汞中又以甲基汞和苯基汞的揮發(fā)性最大。 無(wú)機(jī)汞中以碘化汞揮發(fā)性最大，硫化汞最小。 另外，在潮濕空氣中汞的揮發(fā)性比干空氣中大得多。由于汞化合物的高度揮發(fā)性，可以通過(guò)土壤和植物的蒸騰作用而釋放到大氣中去。 空氣中的汞就是由汞的化合物揮發(fā)產(chǎn)生的，并且大部分吸附在顆粒物上。氣相汞的最后歸趨是進(jìn)入土壤和海底沉積物。 在天然水體中，汞主要與水中存在的懸浮微粒相結(jié)合，最后沉

6、降進(jìn)入水底沉積物。 在土壤中由于假單細(xì)胞菌屬的某種菌種可以將Hg（II）還原為Hg（0），所以這一過(guò)程被認(rèn)為是汞從土壤中揮發(fā)的基礎(chǔ)。有機(jī)汞化合物曾作為一種農(nóng)藥，特別是作為一種殺真菌劑而獲得廣泛應(yīng)用；這類化合物包括芳基汞（如二硫代二甲氨基甲酸苯基汞，在造紙工業(yè)中用作殺黏菌劑和紙張霉菌抑制劑）和烷基汞制劑（如氯化乙基汞，用作種子殺真菌劑等）。無(wú)機(jī)汞化合物在生物體內(nèi)一般容易排泄。當(dāng)汞與生物體內(nèi)的高分子結(jié)合，形成穩(wěn)定的有機(jī)汞配合物，就很難排出體外，其中半胱氨酸和白蛋白與甲基汞和汞的配合物相當(dāng)穩(wěn)定。如果存在親和力更強(qiáng)或者濃度很大的配位體，重金屬難溶鹽就會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)化。河流中懸浮物和和沉積物中的汞，進(jìn)入海洋后

7、會(huì)發(fā)生解吸，使河口沉積物中汞含量顯著減少，而向水體中轉(zhuǎn)移。水合鈷胺素（H2OCoB12）被輔酶FADH2還原，使其中鈷由三價(jià)降為一價(jià)，然后輔酶甲基四氫葉酸（THFA-CH3）將正離子CH3+轉(zhuǎn)移給鈷，并從鈷取得兩個(gè)電子，以CH3-與鈷結(jié)合，完成了甲基鈷胺素的再生，使汞的甲基化能夠繼續(xù)進(jìn)行。循環(huán)反應(yīng)過(guò)程如下：汞的甲基化產(chǎn)物有一甲基汞和二甲基汞。用甲基鈷胺素進(jìn)行非生物模擬試驗(yàn)證明，一甲基汞的形成速率要比二甲基汞的形成速率大6000倍。但是在H2S存在下，則容易轉(zhuǎn)化為二甲基汞：甲基汞因?yàn)槁然餄舛群蚿H值不同而形成氯化甲基汞或氫氧化甲基汞：在中性和酸性條件下，氯化甲基汞是主要形態(tài)；在pH=8，氯離子

8、濃度低于400mg/L時(shí)，則氫氧化甲基汞占優(yōu)勢(shì)；在pH=8，氯離子濃度低于18000mg/L時(shí)（正常海水），氯化甲基汞約占98%，氫氧化甲基汞占2%，CH3Hg+可忽略不計(jì)。CH3HgClH2S(CH3Hg)2SHCl22+(CH3Hg)2SHgS(CH3)2Hg+CH3Hg+Cl-CH3HgClCH3HgClCl-+ H2OH+CH3HgOH在烷基汞中，只有甲基汞、乙基汞和丙基汞是水俁病的致病性物質(zhì)，它們的存在形態(tài)主要是烷基汞氯化物，其次是溴化物和碘化物，一般以CH3HgX表示。C4以上的烷基汞不是水俁病的致病物質(zhì)，也沒(méi)有直接的毒性。汞的甲基化既可在厭氧條件下發(fā)生，也可在好氧條件下發(fā)生。 在

9、厭氧條件下，主要轉(zhuǎn)化為二甲基汞。二甲基汞難溶于水，有揮發(fā)性，易散逸到大氣中。但二甲基汞容易被光解為甲烷、乙烷和汞，所以大氣中二甲基汞存在量很少。 在好氧條件下，主要轉(zhuǎn)化為甲基汞。 在弱酸性水體（pH45）中，二甲基汞也可以轉(zhuǎn)化為甲基汞。甲基汞為水溶性物質(zhì)，易被生物吸收而進(jìn)入食物鏈。湖底沉積物中甲基汞可被某些細(xì)菌降解而轉(zhuǎn)化為甲烷和汞，也可將Hg2+還原為金屬汞。這些細(xì)菌經(jīng)鑒定為假單細(xì)胞菌屬。日本分離得到的K62假單胞菌是典型的抗汞菌。我國(guó)吉林醫(yī)學(xué)院等單位從第二松花江底泥中也分離出來(lái)三株可使甲基汞脫甲基化的細(xì)菌，其清除氯化甲基汞的效率較高，對(duì)1mg/L和5mg/L的CH3HgCl的清除率接近100

10、%。+H+CH3Hg+H2HgCH4+Hg2H+HgCl2HCl2汞在環(huán)境中循環(huán)如下：甲基汞能與許多有機(jī)配位體基團(tuán)結(jié)合，如-COOH、-NH2、-SH、-OH等。例如在蛋氨酸CH3SCH2CH2CH(NH2)COOH分子結(jié)構(gòu)中，就有三個(gè)潛在的鍵聯(lián)點(diǎn)：硫醚基、氨基和羧基。在pH2時(shí)，CH3Hg+將鍵合在羧基上；當(dāng)pH8時(shí)，則鍵合在氨基上。CH3Hg+除能被束縛到堿基上外，還能直接鍵合到核糖上去。所以甲基汞非常容易和蛋白質(zhì)、氨基酸類物質(zhì)起作用。由于烷基汞具有高脂溶性，且在生物體內(nèi)分解速度緩慢（分解半衰期約為70d），因此烷基汞比可溶性無(wú)機(jī)汞化合物的毒性大10100倍。水生生物富集烷基汞比富集非烷基

11、汞的能力大很多。一般魚類對(duì)氯化甲基汞的濃縮系數(shù)是3000，貝殼類為100105。在日本水俁灣的魚肉中，汞的含量達(dá)8.72.1g/g。消除汞最活躍的人體部位是腎、肝、毛發(fā)等，一個(gè)健康的人，每天從尿中可排出約1020g/g的汞。 根據(jù)對(duì)日本水俁病的研究，中毒者發(fā)病時(shí)發(fā)汞含量為2001000g/g，最低值為50g/g；血汞為0.22.0g/mL；紅細(xì)胞中為0.4g/g。因此，可以把發(fā)汞50g/g、血汞0.2g/mL、紅細(xì)胞中汞0.4g/g看成是對(duì)甲基汞最敏感的人中毒的閾值。Binke（1987年）曾以此為根據(jù)研究了人體每天最大攝汞量，并確立了下列關(guān)系式：式中：y 紅細(xì)胞中汞的濃度g/g；x 汞的攝入

12、量mg/d。日本的小島后來(lái)又提出一個(gè)以發(fā)汞為依據(jù)的經(jīng)驗(yàn)公式：式中：y 發(fā)汞濃度g/g。將前面的閾值代入這兩個(gè)式子中，可以推出x均為0.3，因此可以把0.3mg/d作為人體攝入甲基汞中毒的閾值。若按安全系數(shù)為10，則0.03mg/(人d)，或0.5g/(dkg體重) ，可以認(rèn)為是人體對(duì)甲基汞的最大耐受量。003. 04 . 1xy66. 1150 xy表面活性劑表面活性劑是分子中同時(shí)具有親水性基團(tuán)和疏水性基團(tuán)的物質(zhì)。能顯著改變液體的表面張力或兩相間界面的張力，具有良好的乳化或破乳，潤(rùn)濕、滲透或反潤(rùn)濕，分散或凝聚，起泡、穩(wěn)泡和增加溶解性等作用。表面活性劑的疏水基團(tuán)主要是含C-H鍵的直鏈烷基、支鏈烷

13、基、烷基苯基以及烷基萘基等，性能差別較小，而親水基團(tuán)部分差別較大。表面活性劑按親水基團(tuán)結(jié)構(gòu)和類型可分為四種：（1）陰離子表面活性劑：溶于水時(shí)，與憎水基團(tuán)相連的親水基是陰離子，包括羧酸鹽：肥皂RCOONa磺酸鹽：烷基苯磺酸鈉RSO3Na硫酸酯鹽：硫酸月桂酯鈉C12H25OSO3Na 磷酸酯鹽：烷基磷酸鈉RO-P=OONaONa（2）陽(yáng)離子表面活性劑：溶于水時(shí)，與憎水基相連的親水基是陽(yáng)離子，主要類型是有機(jī)胺的衍生物，常用的是季胺鹽。陽(yáng)離子表面活性劑的水溶液具有很強(qiáng)的殺菌能力，因此常用做消毒滅菌劑。（3）兩性表面活性劑：指由陰、陽(yáng)兩種離子組成的表面活性劑，分子結(jié)構(gòu)和氨基酸相似，在分子內(nèi)部易形成內(nèi)鹽，

14、在水溶液中的性質(zhì)隨溶液酸度值變化。（4）非離子表面活性劑：親水基為醚基和羥基，包括脂肪醇聚氧乙烯醚：R-O-(C2H4O)n-H 脂肪酸聚氧乙烯酯：RCOO-(CH2CH2O)n-H 烷基苯酚聚氧乙烯醚：RO-(C2H4O)n-H 聚氧乙烯烷基胺：N(C2H4O)n-HRR 聚氧乙烯烷基酰胺：RCONH-(C2H4O)n-H 多醇表面活性劑：C11H23COOCH2-CHCH2OCH2CHCH2OHOHOH 表面活性劑的性質(zhì)依賴于分子中親水基團(tuán)的性質(zhì)及在分子中的相對(duì)位置，分子中疏水基團(tuán)的性質(zhì)等對(duì)其化學(xué)性質(zhì)也有明顯影響。 一般情況下，親水基團(tuán)在分子中間的比在末端的潤(rùn)濕性強(qiáng)能強(qiáng)，親水基團(tuán)在分子末端

15、的比在中間的去污能力好。 表面活性劑分子較小的，其潤(rùn)濕性、滲透作用比較好；分子較大的，其洗滌作用、分散作用等較為優(yōu)良。 不同品種的表面活性劑中大致以分子量較大的洗滌能力較好。 如果表面活性劑的種類相同，分子大小相同，則具有支鏈結(jié)構(gòu)的表面活性劑有較好的潤(rùn)濕、滲透性能。 具有不同疏水性基團(tuán)的表面活性劑分子其親油能力也有差別，大致順序?yàn)椋褐咀逋闊N環(huán)烷烴脂肪族烯烴脂肪族芳烴芳香烴帶弱親水基團(tuán)的烴基。 疏水基中帶弱親水基團(tuán)的表面活性劑，起泡能力弱。利用該特點(diǎn)可改善工業(yè)生產(chǎn)中由于泡沫而帶來(lái)的工藝上的難度。表面活性劑的親水性（HLB）表示為：HLB=親水基的親水性/疏水基的疏水性實(shí)驗(yàn)測(cè)定過(guò)程較為煩雜，可利

16、用Davies的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：值）（疏水基團(tuán)值親水基團(tuán)的HLBHLBHLB)(7由于表面活性劑具有顯著改變液體和固體表面的各種性質(zhì)的能力，被廣泛用于纖維、造紙、塑料、日用化工、醫(yī)藥、金屬加工、選礦、石油、煤炭等各行各業(yè)，僅合成洗滌劑一項(xiàng)，年產(chǎn)量已超過(guò)1.30106t。主要以廢水形式進(jìn)入水體，是造成水污染的最普遍最大量的污染物之一。由于含有很強(qiáng)的親水基團(tuán)，不僅本身親水，也使其它不溶于水的物質(zhì)進(jìn)入水體，并可長(zhǎng)期分散于水中，隨水流遷移，只有當(dāng)與水體懸浮物結(jié)合凝聚時(shí)才沉入水底。（1）陰離子表面活性劑： Swisher研究烷基苯磺酸鈉（ABS）的微生物降解順序?yàn)橹辨溚闊N端基有支鏈取代的三甲基的。 對(duì)于直

17、鏈烷基苯磺酸鈉（LAS），鏈長(zhǎng)為C6C12烷基的烷基鏈短的降解速度快。 對(duì)于苯基在末端而磺酸基位置在對(duì)位的降解速度也較快，即使有甲基側(cè)鏈存在也是如此。（2）非離子表面活性劑： Bars等將其分為很硬、硬、軟、很軟四類。 帶有支鏈和直鏈的烷基酚乙氧基化合物屬于很硬和硬兩類，而仲醇乙氧基化合物和伯醇乙氧基化合物則屬于軟和很軟兩類。 生物降解試驗(yàn)表明直鏈伯、仲醇乙氧基化合物在活性污泥中的微生物作用下能有效地進(jìn)行代謝。（3）陽(yáng)離子和兩性表面活性劑： 由于陽(yáng)離子表面活性劑具有殺菌能力，所以在研究這類表面活性劑的微生物降解時(shí)必須注意負(fù)荷量和微生物的馴化。 Fenger等根據(jù)德國(guó)法定的活性污泥法，研究了十四

18、烷基二甲基芐基氯化銨（TDBA）的降解性與負(fù)荷量、溶解氧的濃度、溫度的影響，并比較了馴化與未馴化的情況。結(jié)果表明馴化后的平均降解率為73%，TDBA對(duì)未馴化污泥中的微生物的生長(zhǎng)抑制作用很大，降解率很低，而對(duì)馴化的污泥的擬制較小。除季胺類表面活性劑對(duì)微生物降解有明顯影響外，其他胺類表面活性劑未發(fā)現(xiàn)有明顯影響。（1）甲基氧化 主要是疏水基團(tuán)末端的甲基氧化為羧基（2）氧化 分子中的羧酸在HSCoA作用下被氧化，使末端第二個(gè)碳鍵斷裂RCH2CH2CH3RCH2CH2CH2OHRCH2CH2CHORCH2CH2COOH RCH2(CH2)2CH2COOHHSCoA(輔酶A)RCH2(CH2)2CH2C-

19、SCoAOH2ORCH2CH2CH=CH-C-SCoAOH2H2ORCH2CH2CH-CH2-C-SCoAOOHORCH2CH2CH-CH2-C-SCoAO2HHSCoARCH2CH2C-SCoAOCH3-C-SCoAO+（3）芳香化合物的氧化 該過(guò)程一般是苯酚、水楊酸等化合物的開(kāi)環(huán)反應(yīng)。機(jī)理是首先生成兒茶酚，然后在兩個(gè)羥基中間開(kāi)鏈，經(jīng)過(guò)二羧酸，最后降解消失（4）脫磺化過(guò)程 無(wú)論是ABS（烷基苯磺酸鈉）還是LAS（直鏈烷基苯磺酸鹽），都可以在烷基鏈氧化過(guò)程中伴隨著脫磺酸基的反應(yīng)過(guò)程COOHOHOHOHOHOOOOOHOOOOOHOHO2O2C-C-CC-C-CSO3Na氧化，氧化-SO3NaC

20、OOHCH2COOH或 （1）使水的感觀狀態(tài)發(fā)生變化，顯著特征是大量泡沫，造成水體DO與空氣中氧氣的交換量減小。研究報(bào)道，水體中洗滌劑濃度在0.71mg/L時(shí)就可能出現(xiàn)持久性泡沫。（2）造成水體富營(yíng)養(yǎng)化。洗滌劑中含有大量的聚磷酸鹽作為增凈劑，可以向水體中引入大量的磷。估計(jì)在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，天然水體中總磷含量的16%35%來(lái)自合成洗滌劑。（3）促進(jìn)水體中石油和多氯聯(lián)苯等不溶性有機(jī)物的乳化、分散，增加廢水處理的困難。（4）陽(yáng)離子表面活性劑具有一定的殺菌能力，在濃度高時(shí)可能破壞水體微生物的群落。（5）某些表面活性劑中的化學(xué)物質(zhì)具有毒性，如烷基二甲基芐基氯化銨對(duì)鼷鼠一次經(jīng)口致死量為340mg，人經(jīng)24小

21、時(shí)后和7天后的致死量分別為640mg和550mg。經(jīng)兩年的慢性中毒試驗(yàn)表明，即使飲料中僅有0.063%的烷基二甲基芐基氯化銨也能抑制發(fā)育；當(dāng)其濃度為0.5%時(shí)出現(xiàn)食欲不振，并且有死亡現(xiàn)象發(fā)生。（6）洗滌劑對(duì)油性物質(zhì)有很強(qiáng)的溶解能力，能使魚的味覺(jué)器官遭到破壞，使魚類喪失避開(kāi)毒物和覓食的能力。水中洗滌劑的濃度超過(guò)10mg/L時(shí)，魚類就難以生存。核素的常用符號(hào)為 ，X是化學(xué)符號(hào)，左上角A是原子質(zhì)量數(shù)，左下角Z是原子序數(shù)。具有相同原子序數(shù)、不同質(zhì)量數(shù)的核素稱為同位素同位素。就穩(wěn)定性而言，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)一直保持不變的核素稱為穩(wěn)定核素穩(wěn)定核素，具有自發(fā)地放出帶電或不帶電粒子的性質(zhì)的稱為放射性核素放射性核素

22、。天然存在的放射性核素約有30多種，包括3H、235U、226Ra等。人工制造的放射性核素已有1600種，包括60Co、137Cs等。核素中絕大多數(shù)是放射性核素。放射性核素自發(fā)地改變核結(jié)構(gòu)形成另一種核素的過(guò)程稱為核衰變核衰變。由于過(guò)程中總伴隨帶電或不帶電粒子的放出，又稱為放射性衰變。每種放射性核素衰變都有其自身特有的方式（如特有的衰變速率常數(shù)），并且不受外界條件（溫度、壓力、外加試劑、電磁場(chǎng)等）的影響，是放射性核素的特征性質(zhì)。放射性衰變按其放出的粒子性質(zhì)，分為 衰變衰變（放出帶2個(gè)單位正電荷的氦核）、 衰變衰變（一個(gè)中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子并釋放電子和中微子）、 衰變衰變（一個(gè)中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子并釋放正電子

23、和中微子）、電子俘獲電子俘獲（俘獲核外繞行的電子使核內(nèi)一個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶樱?衰變衰變（核素從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷并釋放短波電磁輻射光子）等多種類型。XAZ各種放射性核素在衰變時(shí)都遵循一級(jí)反應(yīng)，核衰變隨時(shí)間的變化服從指數(shù)規(guī)律。，式中：N t瞬時(shí)未衰變的核數(shù)；dN dt時(shí)間間隔內(nèi)衰變的核數(shù)； 核衰變速率，放射性活度A（單位Becquerel，符號(hào)Bq），時(shí)間函數(shù)符合指數(shù)律 ，與核素的質(zhì)量成正比； l 衰變常數(shù)，與外界條件無(wú)關(guān)，由核本身特征決定，可用于放射性核素的鑒定，值的大小可用來(lái)比較各種核素衰變的快慢，以半衰期表達(dá)：NdtdNlteNNl0dtdNteAAl0ll693. 02ln21T3.1.

24、4.1 照射量與照射量率照射量照射量（x）指或X射線在單位質(zhì)量空氣中引起的所有電子被完全阻留在此空氣中時(shí)，產(chǎn)生的電子或正離子的總電荷量。（由于現(xiàn)有測(cè)量技術(shù)的限制）照射量適用于能量幾千電子伏特至三百萬(wàn)電子伏特范圍的的或X射線及空氣介質(zhì)。法定單位是庫(kù)侖/千克空氣（C/kg），暫時(shí)并用的單位是倫琴，簡(jiǎn)稱倫（R）。 照射量率照射量率（x）是單位時(shí)間內(nèi)的照射量，單位是C/(kgs)、R/s等。3.1.4.2 吸收劑量與吸收劑量率吸收劑量吸收劑量（D）指單位質(zhì)量物質(zhì)所吸收的輻射能量?？捎糜谌魏晤愋偷妮椛?，反映被照射介質(zhì)吸收輻射能量的程度，法定單位是焦耳/千克（J/kg），專稱Gray，符號(hào)Gy；暫時(shí)并用的

25、專用單位是拉德，符號(hào)是Rad。，吸收劑量率吸收劑量率（D）是單位時(shí)間內(nèi)單位質(zhì)量物質(zhì)吸收的輻射劑量，單位是Gy/s、Rad/s。kgCR/1058. 214kgJGy/11GyRad21013.1.4.3 劑量當(dāng)量與劑量當(dāng)量率輻射對(duì)生物的危害除與機(jī)體組織的吸收劑量有關(guān)外，還與輻射類型和照射方式有關(guān)，為了統(tǒng)一表示各種輻射對(duì)生物的危害效應(yīng)，需要進(jìn)行修正，這一度量稱為劑量當(dāng)量劑量當(dāng)量：式中：H 機(jī)體組織某點(diǎn)處的劑量當(dāng)量；D 該點(diǎn)處的吸收劑量；Q 該點(diǎn)處的輻射品質(zhì)因素（表示在吸收劑量相同時(shí)各種輻射的相對(duì)危害程度）；N 其他修正因素的乘積（如吸收劑量在時(shí)空分布方面不均勻性的修正因數(shù)，吸收劑量分次給予時(shí)的修

26、正因數(shù)等，現(xiàn)多取N=1）。Q 和N是無(wú)量綱的，為了與吸收劑量區(qū)別，劑量當(dāng)量的法定單位定為Sievert，簡(jiǎn)稱希，符號(hào)為Sv；暫時(shí)并用的專用單位是Rem：，DQNH kgJSv/11Svm01. 0Re1環(huán)境中的放射性來(lái)源于天然和人工輻射。天然輻射來(lái)自地球外層空間的宇宙射線和地球天然存在的放射性核素輻射。從外層空間首先進(jìn)入地球大氣上層的宇宙射線主要是質(zhì)子、粒子等混雜的高能粒子流，稱為初級(jí)宇宙輻射初級(jí)宇宙輻射。在初級(jí)宇宙射線穿透大氣的過(guò)程中與大氣相互作用，產(chǎn)生的混雜、能量較低的次級(jí)粒子和電磁波，稱為次級(jí)宇宙射線次級(jí)宇宙射線。在距地面15km以下大氣中，初級(jí)宇宙射線大部分都轉(zhuǎn)變?yōu)榇渭?jí)宇宙射線。地球上

27、天然放射性核素可分為兩類。一類主要是由初級(jí)宇宙射線與大氣某些物質(zhì)相互作用產(chǎn)生的放射性核素，另一類則是地球形成時(shí)本來(lái)就有的放射性核素。中等質(zhì)量的核素（如40K）只經(jīng)一級(jí)衰變就形成穩(wěn)定核素的產(chǎn)物，而原子序數(shù)大于83的重核素需要通過(guò)多級(jí)衰變組成的放射性衰變系列才能形成穩(wěn)定核素的產(chǎn)物。天然重核素通常分別屬于238U、232Th和235U三個(gè)放射性衰變系列。天然放射性核素廣泛分布于地球各圈層之中，由其和宇宙射線造成的地球上環(huán)境的輻射水平稱為天然輻射本底天然輻射本底，簡(jiǎn)稱天然本底。人體受到的天然輻射主要是本底在體外的外照射，其次是吸入人體內(nèi)和體內(nèi)本身就有的天然放射性核素的內(nèi)照射。一般地區(qū)，天然本底內(nèi)外照射

28、每年給予人的平均劑量估計(jì)約為1.110-3Sv。人工輻射的來(lái)源主要有以診斷醫(yī)療為目的所使用的輻射源設(shè)備和放射性藥劑、核武器試驗(yàn)、核工業(yè)及研究單位排放的三廢，以及帶有輻射的消費(fèi)品等。一般每人每年從環(huán)境輻射受到的總劑量約為210-3Sv，其中天然本底輻射占50%以上。在人工輻射中，大部分來(lái)自醫(yī)療輻射。人工輻射所造成的危害稱為放射性污染放射性污染。根據(jù)國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）建議，放射性固體廢物分為四類：第一類 X0.2R/h的低水平放射性廢物，不必采用特殊防護(hù)。主要是及放射體，所含放射性可忽略不計(jì)。第二類 0.2R/h2R/h的高水平放射性廢物，需要特殊防護(hù)裝置。主要是及放射體，所含放射性可忽略

29、不計(jì)。第四類 放射性要求不存在超臨界問(wèn)題，主要為放射體。放射性固體廢物大多數(shù)來(lái)自核工業(yè)，具有代表性的核工業(yè)是核發(fā)電站壓水反應(yīng)堆及其前、后處理系統(tǒng)。代表性核工業(yè)中放射性固體廢物的主要類型有：（1）廢礦石和尾礦 鈾礦品位很低，目前采礦石中鈾含量一般在0.1%左右，在鈾礦的開(kāi)采、選礦和加工過(guò)程中，廢礦石及廢石的數(shù)量很大。通常在鈾礦石的加工過(guò)程中，尾礦量與原礦石量大致相等。與廢礦石相比，尾礦放射性較大，保留著原礦石7080%的放射性。（2）核工業(yè)過(guò)程中放射性沾污的固體廢物 包括廢棄的離子交換樹(shù)脂、過(guò)濾材料、保溫材料、包裝材料、勞保用具、設(shè)備、儀表、管道和工具等。所呈現(xiàn)的放射性由過(guò)程中的具體情況而定。（

30、3）放射性固化體 絕大多數(shù)來(lái)自反應(yīng)堆相應(yīng)放射性廢物處理的過(guò)程，尤其是廢燃料元件后處理的過(guò)程。所謂放射性固化體是指將濃縮的放射性廢液，以及經(jīng)焚燒或壓縮減容后的放射性固體廢物，引入惰性的固體基材中，制成適于臨時(shí)貯存和最終處置的固化物。在前處理過(guò)程中放射性固體廢物所含的放射性核素一般均為238U及其天然衰變產(chǎn)物，廢礦石中主要是238U，尾礦中主要是226Ra。此外，在燃料元件制備過(guò)程中的廢物含有相當(dāng)量的235U。反應(yīng)堆運(yùn)行產(chǎn)生的放射性固體廢物中，主要放射性物質(zhì)是裂變產(chǎn)物，其次是活化產(chǎn)物。反應(yīng)堆燃料元件內(nèi)235U的自發(fā)核裂變反應(yīng)有許多途徑，裂變產(chǎn)物約有200多種放射性核素，主要是90Sr、137Cs、

31、99Tc、103Ru、114Ce等。裂變產(chǎn)物幾乎都留在燃料元件包殼內(nèi)，但是有少量通過(guò)包殼細(xì)微裂紋泄露至反應(yīng)堆一回路水中。反應(yīng)堆中一回路水及其攜帶的雜質(zhì)、水中堆構(gòu)件腐蝕產(chǎn)物，在燃料裂變中釋放出來(lái)的中子輻照下發(fā)生核反應(yīng)，形成一系列放射性核素的活化產(chǎn)物，主要是28Cr、51Cr、55Fe、56Mn、60Co等。裂變產(chǎn)物和活化產(chǎn)物在一回路水的凈化過(guò)程中被帶出堆外，有相當(dāng)部分最終轉(zhuǎn)入放射性固體廢物之中。從反應(yīng)堆取出的廢燃料元件含有大量的裂變產(chǎn)物，通過(guò)廢元件后處理過(guò)程，其中一部分進(jìn)入固體廢物，成為其放射性的主要來(lái)源。另外，活化產(chǎn)物是后處理過(guò)程中放射性固體廢物的重要部分。輻射對(duì)人體的損害可以分為軀體效應(yīng)和遺

32、傳效應(yīng)兩類，還可分為隨機(jī)與非隨機(jī)兩類。 軀體效應(yīng)軀體效應(yīng)指輻射所導(dǎo)致的顯現(xiàn)在受輻照者自身的損害，如輻射致癌、放射病等。根據(jù)發(fā)生的時(shí)間分為急性和晚發(fā)效應(yīng)。 急性效應(yīng)急性效應(yīng)是一次或在短期內(nèi)接受大劑量輻照所引起的損害。這種效應(yīng)發(fā)生在重大的核事故、核爆炸時(shí)距爆心投影點(diǎn)較近且無(wú)屏障，或者違章操作大型輻射源等特殊情況中。全身急性輻照劑量達(dá)到6Gy時(shí)放射病癥狀嚴(yán)重，死亡率高。輻照劑量在1Gy以下時(shí)，對(duì)人體沒(méi)有很明顯的影響。 晚發(fā)效應(yīng)晚發(fā)效應(yīng)是受輻照后經(jīng)過(guò)數(shù)月、數(shù)年甚至更長(zhǎng)時(shí)間在出現(xiàn)的損害。急性放射病恢復(fù)后若干時(shí)間，小劑量長(zhǎng)期輻照或低于容許水平劑量長(zhǎng)期輻照，都有可能產(chǎn)生晚發(fā)效應(yīng)。 遺傳效應(yīng)遺傳效應(yīng)指出現(xiàn)在受

33、輻照者后代身上的輻射損害效應(yīng)。主要是因?yàn)楸惠椪照唧w內(nèi)生殖細(xì)胞受到輻照損傷，發(fā)生基因突變或染色體畸變，這種變化可能傳給后代而產(chǎn)生某種程度異常的后代或致死性疾病。 輻射損害發(fā)生率與劑量大小有關(guān)，嚴(yán)重程度與劑量無(wú)關(guān)，可能不存在劑量閾值的生物效應(yīng)稱隨機(jī)效應(yīng)隨機(jī)效應(yīng)，包含致癌等某些軀體效應(yīng)和輻射防護(hù)中涉及劑量范圍內(nèi)的遺傳效應(yīng)。 非隨機(jī)效應(yīng)非隨機(jī)效應(yīng)指輻射損害的嚴(yán)重程度隨劑量變化，存在劑量閾值的生物效應(yīng)，如眼晶體渾濁、白內(nèi)障、皮膚良性損傷、脫毛、造血障礙、心肌退化、生育力損害等軀體效應(yīng)。（1）輻射的類型 在相同吸收劑量（D）下，射線、中子流的品質(zhì)系數(shù)（Q）大于1， 而、和X射線的Q值等于1，所以前者對(duì)人體的損害大于后者。（2）輻射的劑量 輻射的非隨機(jī)性效應(yīng)只在劑量超過(guò)一定閾值時(shí)發(fā)生，其嚴(yán)重程度隨劑量增加而加大。小劑量與隨機(jī)性效應(yīng)的關(guān)系迄今沒(méi)有定論。劑量率對(duì)輻射損害效應(yīng)也有影響。在總劑量相同條件下，多次分散輻射的損害效應(yīng)低于一次集中輻照的結(jié)果。（3）照射的方式與部位 輻照的方式有外照射和內(nèi)照射兩種，對(duì)人體損害有不同的影響。 射線穿透能力弱，外照射沒(méi)有威脅，但是內(nèi)照射危害性 。如吸入氡氣，其放出的射線將損害肺臟黏膜。 射線穿透能力強(qiáng)，