土壤中放射性物質(zhì)與土壤環(huán)境質(zhì)量(48張)課件

1、章土壤中放射性物質(zhì)與土壤環(huán)境質(zhì)量放射性污染 放射性污染：是指由于人類(lèi)活動(dòng)造成物料、人體、場(chǎng)所、環(huán)境介質(zhì)表面或者內(nèi)部出現(xiàn)超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的放射性物質(zhì)或者射線。中華人民共和國(guó)放射性污染防治法 天然放射性元素中，一個(gè)放射核常常放射出粒子或粒子，而射線往往是伴隨粒子或粒子射出的。環(huán)境中放射性核素的危害 在生物循環(huán)中對(duì)動(dòng)物和人體有威脅的主要是長(zhǎng)壽命的90Sr和137Cs兩種放射性核素，它們的半衰期分別為28年和30年， 90Sr衰變時(shí)發(fā)出射線，而137Cs 在衰變時(shí)則發(fā)射的是射線。 90Sr與生物必需元素鈣處于同一族，產(chǎn)生危害的主要原因有：半衰期長(zhǎng)、核裂變時(shí)產(chǎn)額高，通常占原子彈爆炸時(shí)產(chǎn)生的裂變產(chǎn)物的10%-

2、20%、化學(xué)性質(zhì)與鈣相似，容易參加生物循環(huán)、進(jìn)入動(dòng)物和人體后，積聚在骨骼中，其射線能夠?qū)ι矬w產(chǎn)生嚴(yán)重的損傷作用 137Cs是另外一個(gè)具有毒性的長(zhǎng)壽命放射性核素，由于它的化學(xué)性質(zhì)和鉀相似，所以落在土壤、水體、植物上的137Cs可以和鉀一起參加生物循環(huán)，并最后進(jìn)入人體。一旦進(jìn)入動(dòng)物和人體后，很容易被吸收，并廣泛分布在肌肉中。環(huán)境中放射性核素的來(lái)源及性質(zhì)環(huán)境中放射性核素的來(lái)源分為天然和人工兩種來(lái)源，天然的放射性核素有40K、232Th、235U、238U、3H、14C；人工的放射性核素（主要是裂變產(chǎn)物）主要來(lái)源于核電站和核武器制造與試驗(yàn)及放射性同位素的應(yīng)用 1 核試驗(yàn) 分為大氣層核試驗(yàn)和地下核試驗(yàn)

3、兩種。 大氣層核試驗(yàn)產(chǎn)生的放射性落下灰是迄今土壤環(huán)境的主要放射性污染源。放射性落下灰的沉降可分為3種情況：(1)局地性沉降：顆粒較大的粒子因重力作用而沉降于爆心周?chē)鷰装俟锏姆秶鷥?nèi)。(2)對(duì)流層沉降：較小的粒子則在高空存留較長(zhǎng)時(shí)間降落到大面積的地面上，其中進(jìn)入對(duì)流層的較小顆粒主要在同一半球同一緯度繞地球沉降。沉降時(shí)間一般在爆炸后20d-30d，在爆心的同一緯度附近造成帶狀污染。(3)全球沉降或平流層沉降：百萬(wàn)T級(jí)或以上的大型核爆炸，產(chǎn)生的放射性物質(zhì)帶人平流層，然后再返回地面，造成世界范圍的沉降，平均需0.5a-3a年。我國(guó)第一顆原子彈 第一次氫彈試驗(yàn)成功 前蘇聯(lián)第一顆原子彈 2、核武器制造、核

4、能生產(chǎn)和核事故 軍事放射性物質(zhì)生產(chǎn)和核武器制造可能導(dǎo)致放射性核素的常規(guī)和事故釋放，造成局地和區(qū)域性環(huán)境污染。 核能生產(chǎn)涉及整個(gè)核燃料循環(huán)，其中包括的主要環(huán)節(jié)有鈾礦開(kāi)采和水冶、235U的濃縮、燃料元件制造、核反應(yīng)堆發(fā)電、乏燃料貯存或后處理及放射性廢物的貯存和處置，放射性物質(zhì)在整個(gè)核燃料循環(huán)的各個(gè)環(huán)節(jié)間循環(huán)。 核事故主要有民用核反應(yīng)堆事故、軍用核設(shè)施、核武器運(yùn)輸、衛(wèi)星重返和輻射源丟失等。這些生產(chǎn)過(guò)程和核事故都有可能釋放放射性污染物質(zhì)，成為重要污染源。兩次嚴(yán)重人為核事故： 1979年美國(guó)三里島核電站二回路故障，造成失水，無(wú)法導(dǎo)出余熱，部分燃料棒熔化、破損，放射性泄漏，但對(duì)環(huán)境影響不大。 1986年切

5、爾諾貝利核電站嚴(yán)重事故，也是人為造成的。停堆進(jìn)行電機(jī)性能試驗(yàn)，切斷安全保護(hù)系統(tǒng)，將堆內(nèi)大部分控制棒迅速拔出，剩下8根時(shí)，反應(yīng)堆功率失控，被切斷的安全保護(hù)系統(tǒng)無(wú)法動(dòng)作，引起爆炸與燃燒，堆芯熔化，放射性嚴(yán)重泄漏，大范圍污染環(huán)境和大量人員死傷（31人死亡、203人放射病、400萬(wàn)人低劑量輻射）。切爾諾貝利核電站事故后幾天英國(guó)牛奶和葉菜中典型放射性核素比活度放射性核素南部北部牛奶（Bq/L）蔬菜（Bg/kg）牛奶（Bq/L）蔬菜（Bg/kg）131I50100400200134Cs410400100137Cs25200503、放射性同位素的生產(chǎn)和應(yīng)用 放射性同位索的生產(chǎn)及其在工業(yè)、醫(yī)療、教學(xué)、研究等日

6、益廣泛的應(yīng)用和相關(guān)的廢物處置，也會(huì)對(duì)公眾造成一定劑量的照射。4、礦物的開(kāi)采、冶煉和應(yīng)用 除作為核燃料原料的含鈾礦物以外，煤、石油、泥炭、天然氣、地?zé)崴?或蒸汽)和某些礦砂中的含量也比較高，其開(kāi)采、冶煉和應(yīng)用一定程度上也會(huì)釋放放射性廢物到環(huán)境中去，給土壤環(huán)境帶來(lái)一定的污染。影響放射性物質(zhì)在土壤環(huán)境中的積累和遷移的因素1、氣候與地形 年降雨量是影響土壤放射性污染的重要因素，潮濕地帶土壤的pH值往往較低；其次，水對(duì)許多放射性離子有一定的溶解作用，使之隨水的滲流而向土壤深層遷移；含水量對(duì)土壤中微生物、細(xì)菌的活動(dòng)和有機(jī)物的分解、合成也有明顯影響，從而間接影響核素的吸附行為。地形對(duì)土壤放射性污染水平有影響

7、，在山坡地區(qū)，污染程度較高的表層土壤流失嚴(yán)重，土壤中核素的污染水平遠(yuǎn)比平原地區(qū)低。2、放射性核素的形態(tài)和性質(zhì) 放射性核素半衰期長(zhǎng)的對(duì)環(huán)境影響大，短的影響相對(duì)??； 核素在土壤中的存在形態(tài)對(duì)交換吸附也有很大的影響，通常溶解態(tài)的陽(yáng)離子易被吸著，其在土壤中的遷移能力較??；難溶態(tài)的氧化物或沉淀物不被粘粒礦物吸著，可隨水流在土壤縫隙中遷移。 以不同氧化價(jià)態(tài)存在于土壤中的放射性核素，植物的吸收能力也不同。 一般情況下，放射性核素的粒徑愈小，愈易溶解和被作物吸收；比活度愈高，也愈易于溶解。3、土壤的性質(zhì)及土地的利用方式 不同種類(lèi)的土壤對(duì)放射性物質(zhì)的吸附能力有明顯的差異。例如，中國(guó)東北地區(qū)的土壤對(duì)90Sr的吸附

8、能力依次為：黑土粘粒白漿土粘粒暗棕色森林土粘粒。土壤顆粒粒徑愈小，其有效比表面積愈大，吸附能力也愈強(qiáng)。 土壤中的粘土礦物是土壤吸附或固定137Cs的主要原因，但土壤中的有機(jī)質(zhì)對(duì)137Cs吸附或固定的影響也非常重要。 土壤中的有機(jī)質(zhì)能吸附或固定土壤中的有機(jī)質(zhì)能吸附或固定137Cs的主要原因在于它能提供大量的交換性陽(yáng)離子而土壤中的陽(yáng)離子交換量增大時(shí)，能增加土壤對(duì)放射性核素的吸附或固定。 土壤中有機(jī)物質(zhì)的施用能大大減少作物對(duì)核爆炸副產(chǎn)物(Sr，Cs，Ce和Ru)的吸收。這一方面可減少放射性核素通過(guò)食物鏈對(duì)人類(lèi)和動(dòng)物造成的危害，另一方面可為， 137Cs作為土壤侵蝕和沉積示蹤劑提供理論依據(jù)。 土壤的p

9、H值對(duì)土壤膠體的生成、放射性核素的水解和離子交換反應(yīng)都有明顯的影響，從而影響到土壤對(duì)核素的吸附。土壤的pH值一般為4-10，除放射性Sr、Cs和Ra外，錒系元素、稀土元素和大多數(shù)感生放射性核素(如54Mn、60Co等)均易水解，從而影響其被土壤吸著的能力。例如，60Co在酸性條件下以Co2+離子狀態(tài)存在于土壤中，極易被吸附，但中性條件下即發(fā)生水解反應(yīng)，生成Co0H+和Co(0H)2，吸附能力明顯下降。 土壤中天然的無(wú)機(jī)和有機(jī)配位體，可與放射性核發(fā)生絡(luò)合或整合反應(yīng)，從而影響土壤對(duì)核素的吸附能力。 土壤中含有的多種常量及微量元素，可形成放射性核素的天然載體，對(duì)其在土壤顆粒表面上的吸附具有某種競(jìng)爭(zhēng)及

10、稀釋作用，從而減小其吸附量。例如，土壤中Ca2+含量增高，可明顯降低其對(duì)90Sr的吸附，在有機(jī)質(zhì)含量高的土壤中，這一作用尤為明顯，其原因是有機(jī)質(zhì)能優(yōu)先吸附Ca2+ 。 4、植物種類(lèi) 不同種的植物對(duì)土壤中放射性核素的吸收能力是不同的。例如，豆科植物對(duì)90Sr的吸收能力比禾本科植物強(qiáng)，但蓼科和葫蘆科植物對(duì)90Sr的吸收能力比豆科植物強(qiáng)得多；植物和谷類(lèi)對(duì)137Cs的吸收為：萵苣屬、甘藍(lán)胡蘿卜、馬鈴薯谷類(lèi)、蔥屬，水果：草莓屬蘋(píng)果；對(duì)90Sr的吸收順序?yàn)椋喝n苣屬、甘藍(lán)胡蘿卜、 蔥屬谷類(lèi)馬鈴薯。 另外，同種植物不同的器官對(duì)放射性核素的積累是不同的。例如，芝麻莖內(nèi)90Sr含量比葉子高，并且90Sr大量集中在

11、老葉中。 137Cs在水稻各器官中的比活度大小順序?yàn)槿~莖根穗。放射性核素不同污染時(shí)期在植物器官中的分布也不同，例如，137Cs在根和葉中的分布隨污染葉位的上升而減少，在莖和穗中的分布隨污染葉位的上升而增加。5、肥料、化學(xué)添加劑和人類(lèi)的耕種 肥料和化學(xué)添加劑的施用可影響土壤中穩(wěn)定元素的濃度及其酸堿度。例如，銨基鐵(III)、六氯鐵酸鹽的應(yīng)用對(duì)減少放射性核素從土壤向植物中轉(zhuǎn)移有明顯效果。人類(lèi)在土地上的耕翻和種植作物的不同也有影響。 研究施用石灰、褐煤和鉀肥等對(duì)減少137Cs在水稻植株中積累的影響。結(jié)果表明，施用相當(dāng)干土壤陽(yáng)離子代換量1/20的鉀鹽，使水稻對(duì)137Cs的積累比對(duì)照組減少32以上，隨時(shí)

12、間變化，這種效應(yīng)更加顯著。在第2茬水稻試驗(yàn)中(137Cs污染后57d)施鉀鹽處理組水稻中137Cs的積累比對(duì)照組減少76以上，分析結(jié)果表明，施用鉀鹽后，土壤中代換性137Cs的含量比對(duì)照組低得多，差異十分顯著。99以上的137Cs被土壤固定，難以被水稻吸收。本試驗(yàn)的兩組施用量相比，低量組比高量組效果更好。放射性污染土壤的管理 1、土壤改良劑：通過(guò)降低土壤溶液中核素的濃度，而降低植物吸收。主要的改良劑 有沸石等沸石對(duì)草本植物中放射性銫提取的影響（mg/kg，DW）沸石（%）壤土泥炭土第一次收獲第二次收獲第一次收獲第二次收獲07.324.96307.0427.0103.692.008.4119.1

13、 施用石灰可以提高土壤中pH和增加鈣離子濃度，從而改變土壤溶液的化學(xué)組成。有研究表明：施用石灰可以降低菠菜和綠豆對(duì)鍶和銫的吸收。 2、化學(xué)肥料：主要是通過(guò)改變土壤溶液（固-液相交換）和植物吸收過(guò)程來(lái)影響植物對(duì)核素的吸收。 灰化土土壤中，鉀肥施用可使植物對(duì)銫的吸收降低3-4倍 。 3、菌根：土壤中微生物對(duì)環(huán)境中放射性核素的活化與固定起著關(guān)鍵作用。菌根對(duì)植物吸收放射性物質(zhì)有影響從枝狀對(duì)積累137Cs的影響菌根8周收獲16周收獲地上部分累積（Bq/植物）生物濃度比地上部分累積（Bq/植物）生物濃度比NM6915.95485.9G.mosseae137717.3100113.2G.intraradic

14、es175116.67959.5生物濃度比（Bq/g植物組織）/（ Bq/g土壤）植物對(duì)放射性核素的吸收 植物吸收放射性核素的主要途徑包括大氣的干/濕沉降，土壤顆粒在植物體表面的黏附和植物根系的吸收 根外吸收：大氣沉降發(fā)生在核武器或核電站爆炸之后較短的時(shí)間內(nèi)，沉降在植物表面的放射性核素可以直接轉(zhuǎn)移到放牧的動(dòng)物體內(nèi)，也可以被植物葉片吸收而轉(zhuǎn)移到植物體內(nèi)的其它部分 沉降在植物表面的放射性核素也可以通過(guò)雨水和風(fēng)的作用、植物生長(zhǎng)（稀釋作用）、組織衰老、葉片凋落或動(dòng)物吞食而降低，這些過(guò)程稱為植物表面放射性核素的風(fēng)化作用。 風(fēng)化作用和放射性核素衰變決定了植物表面放射性核素的實(shí)際消失量。實(shí)際消失量的動(dòng)態(tài)規(guī)律

15、已被廣泛用來(lái)研究核事故發(fā)生時(shí)的放射性污染與評(píng)價(jià)，動(dòng)態(tài)規(guī)律用如下方程來(lái)表達(dá) 式中A（t）為時(shí)間t 時(shí)，植物表面放射性濃度（Bq/kg或 Bq/m2 ）；D為沉降速率 （Bq/m2 t）； B（t）為時(shí)間t時(shí)植物的生物量（ kg/m2 ）；為吸收速率（ m2/kg ），e為有效消失速率常數(shù) （/t）。有效消失速率常數(shù)是消失速率常數(shù)的總和，包括風(fēng)化作用和物理衰變轉(zhuǎn)移系數(shù) 估計(jì)植物從土壤中吸收放射性核素的比例用轉(zhuǎn)移系數(shù)（TF）來(lái)表示TF=中華人民共和國(guó)主席令（第六號(hào)） 中華人民共和國(guó)放射性污染防治法已由中華人民共和國(guó)第十屆全國(guó)人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)第三次會(huì)議于年月日通過(guò)，現(xiàn)予公布，自年月日起施行。 年

16、月日 1、想要體面生活，又覺(jué)得打拼辛苦；想要健康身體，又無(wú)法堅(jiān)持運(yùn)動(dòng)。人最失敗的，莫過(guò)于對(duì)自己不負(fù)責(zé)任，連答應(yīng)自己的事都辦不到，又何必抱怨這個(gè)世界都和你作對(duì)？人生的道理很簡(jiǎn)單，你想要什么，就去付出足夠的努力。2、時(shí)間是最公平的，活一天就擁有24小時(shí)，差別只是珍惜。你若不相信努力和時(shí)光，時(shí)光一定第一個(gè)辜負(fù)你。有夢(mèng)想就立刻行動(dòng)，因?yàn)楝F(xiàn)在過(guò)的每一天，都是余生中最年輕的一天。3、無(wú)論正在經(jīng)歷什么，都請(qǐng)不要輕言放棄，因?yàn)閺膩?lái)沒(méi)有一種堅(jiān)持會(huì)被辜負(fù)。誰(shuí)的人生不是荊棘前行，生活從來(lái)不會(huì)一蹴而就，也不會(huì)永遠(yuǎn)安穩(wěn)，只要努力，就能做獨(dú)一無(wú)二平凡可貴的自己。4、努力本就是年輕人應(yīng)有的狀態(tài)，是件充實(shí)且美好的事，可一旦有

17、了表演的成分，就會(huì)顯得廉價(jià)，努力，不該是為了朋友圈多獲得幾個(gè)贊，不該是每次長(zhǎng)篇贅述后的自我感動(dòng)，它是一件平凡而自然而然的事，最佳的努力不過(guò)是：但行好事，莫問(wèn)前程。愿努力，成就更好的你！5、付出努力卻沒(méi)能實(shí)現(xiàn)的夢(mèng)想，愛(ài)了很久卻沒(méi)能在一起的人，活得用力卻平淡寂寞的青春，遺憾是每一次小的挫折，它磨去最初柔軟的心智、讓我們懂得累積時(shí)間的力量；那些孤獨(dú)沉寂的時(shí)光，讓我們學(xué)會(huì)守候內(nèi)心的平和與堅(jiān)定。那些脆弱的不完美，都會(huì)在努力和堅(jiān)持下，改變模樣。6、人生中總會(huì)有一段艱難的路，需要自己獨(dú)自走完，沒(méi)人幫助，沒(méi)人陪伴，不必畏懼，昂頭走過(guò)去就是了，經(jīng)歷所有的挫折與磨難，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，自己遠(yuǎn)比想象中要強(qiáng)大得多。多走彎路，

18、才會(huì)找到捷徑，經(jīng)歷也是人生，修煉一顆強(qiáng)大的內(nèi)心，做更好的自己！7、“一定要成功”這種內(nèi)在的推動(dòng)力是我們生命中最神奇最有趣的東西。一個(gè)人要做成大事，絕不能缺少這種力量，因?yàn)檫@種力量能夠驅(qū)動(dòng)人不停地提高自己的能力。一個(gè)人只有先在心里肯定自己，相信自己，才能成就自己！8、人生的旅途中，最清晰的腳印，往往印在最泥濘的路上，所以，別畏懼暫時(shí)的困頓，即使無(wú)人鼓掌，也要全情投入，優(yōu)雅堅(jiān)持。真正改變命運(yùn)的，并不是等來(lái)的機(jī)遇，而是我們的態(tài)度。9、這世上沒(méi)有所謂的天才，也沒(méi)有不勞而獲的回報(bào)，你所看到的每個(gè)光鮮人物，其背后都付出了令人震驚的努力。請(qǐng)相信，你的潛力還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有爆發(fā)出來(lái)，不要給自己的人生設(shè)限，你自以為的極限，只是別人的起點(diǎn)。寫(xiě)給渴望突破瓶頸、實(shí)現(xiàn)快速跨越的你。10、生活中，有人給予幫助，那是幸運(yùn)，沒(méi)人給予幫助，那是命運(yùn)。我們要學(xué)會(huì)在幸運(yùn)青睞自己的時(shí)候?qū)W會(huì)感恩，在命運(yùn)磨練自己的時(shí)候?qū)W會(huì)堅(jiān)韌。這既是對(duì)自己的尊重，也是對(duì)自己的負(fù)責(zé)。11、失敗不可怕，可怕的是從來(lái)沒(méi)有努力過(guò)，還怡然自得地安慰自己，連一點(diǎn)點(diǎn)的