放射活性水中的污染物

放射活性水中的污染物是指在水污染物中放射性物質的放射性水平高於天然本底或者超過規定的衛生標準。放射性污染物主要是各种放射性核素，其放射性與化學狀態無關，每一放射性核素都能放射出一定能量的射線。這些放射性物質濃度超出臨界值，會使水體的物理、化學性質或生物群落組成發生惡化。

基本介紹

• 中文名：放射活性水中的污染物
• 外文名：Radioactive water pollutants
• 學科：環境科學
• 來源：放射性元素
• 危害性：極大

水體中放射性污染物的污染源和分布

水體中放射性污染物的天然來源是由於岩石、土壤以及大氣相互作用而帶入水體的。由於放射性礦物質和岩石的浸析和溶解過程，地面水包含了鈾、鐳、氡等放射性元素。天然江水和大氣的另外一個相互作用的結果是，水中落入了宇宙放射性產物如¹⁴C、¹⁰Be、³H等。

人工放射性污染物主要來源於：①天然鈾礦的開採和選礦、精煉廠、放射性同位素套用時產生的廢水，尤其是原子能工業和原子反應堆設施的廢水、核武器製造和核試驗污染以及各种放射性核廢料等。②對鈾礦的加工中，礦石的化學處理、離子交換沉澱法和萃取法從容液中有選擇地提取鈾，鈾衰變的放射性產物基本上隨著礦石化學處理後的廢液流失夾帶出來。在此只討論環境中主要的放射性污染物代表：鈾的環境污染化學。因為其他的放射性元素如鐳、鉛等是鈾蛻變的產物。對於放射性同位素例如¹³¹I、¹³³I，⁴⁵Ca,⁴⁰K等來說，他們與穩定同位素之間不存在很大物理化學性質差異，而且周期表中同族元素行為之間也有許多相似之處，如⁹⁰Sr、¹⁴⁰Ba^、226Ra、⁴⁵Ca與鈣穩定同位素的行為相近，所以就穩定同位素環境化學行為所得的結果一般可使用與其相應的放射性同位素。

放射性元素U的蛻變

放射性廢水的分類及危害

分類

1.高放廢水：主要來源於核燃料後處理中。由於其放射性強度高，一般直接固化封存。2.中放廢水；3.低放廢水：中放廢水和低放廢水主要來源於放射性核素工作場所和使用的儀器、設備，在使用和廢棄前進行嚴格去污所產生的大量清洗液。而這兩種廢水則首先經過分離濃縮，使得廢物體積大大減小後，再固化封存，以降低儲存費用。處理後的廢水中剩餘的放射性很少，其活度低於允許排放標準時，可以安全排放至環境。我國的標準是廢水中總 α 放射性最高允許排放活度為 1 Bq/L，總 β 放射性最高允許排放活度為 10 Bq/L。

危害

放射性物質對人體的健康危害是很大的。放射性元素通過自身的衰變而放射出 α、β 粒子和 γ量子 (通稱為 α、β 和 γ 射線)。這些元素可以由多種途徑進入人體，它們發出的射線會破壞機體內的大分子結構，甚至直接破壞細胞和組織結構，給人體造成損傷。高強度射線會灼傷皮膚，引發白血病和各種癌症，破壞人的生殖機能，嚴重的能在短期內致死。少量累積照射會引起慢性放射病，使造血器官、心血管系統、內分泌系統和神經系統等受到損害，發病過程往往延續幾十年。此外放射性輻射還有致畸、致突變作用，在妊娠期間受到照射極易使胚胎死亡或形成畸胎。

放射性對人體的危害圖解

水中放射性污染的檢測

檢測的對象與內容

主要測定的放射性核素為：①α 放射性核素，即²³⁹Pu、²²⁶Ra、²²⁴Ra、²²²Rn、²¹⁰Po、²²²Th、²³⁴U 和²³⁵U；②β 放射性核素，即³H、⁹⁰Sr、⁸⁹Sr、¹³⁴Cs、¹³⁷Cs、¹³¹I 和⁶⁰Co。這些核素在環境中出現的可能性較大，其毒性也較大。對放射性核素具體測量的內容有：①放射源強度，半衰期，射線種類及能量；②環境和人體中放射性物質含量、放射性強度、空間照射量或電離輻射劑量。

放射性監測方法

測量水中放射性污染的方法有: 化學提取法、閃爍液體法、直接測量法、蒸發法。

各種方法的比較：化學提取法比較靈敏, 但必需知道側量對象, 操作較麻煩. 閃爍液體法主要是用於側量低能放射性同位素³H和¹⁴C. 值接測量法靈敏度較低, 但可以很快得出拮果, 當濃度較大而同位素的性質已知時, 採用這種方法是適宜的.蒸發法是最先採用的方法, 精確度較差, 不能連續工作和很快得出拮果, 但所需設備簡單, 並可普遍解決問題(揮發性物質除外) , 靈敏度可以在很大範圍內改變, 故目前還是很廣泛的套用。

處理方法

放射性廢水處理的傳統方法

1）絮凝沉澱法

絮凝沉降法依靠絮凝劑使溶液中的溶質、膠體或懸浮物顆粒凝聚為大的絮凝體, 從而實現固液分離。向廢水中投放一定量的絮凝劑( 如硫酸鉀鋁、鋁酸鈉、硫酸鐵、氯化鐵等) , 通過絮凝劑的吸附架橋、電中和等物理化學作用與廢液中微量放射性核素及其他有害元素髮生共沉澱, 或凝聚成細小的可沉澱的顆粒, 並與水中的懸浮物結合為疏鬆絨粒,從而吸附水中的放射性核素。

優缺點：絮凝沉澱的優點是費用低廉，對大多數放射性核素有良好的去除效果，處理設備和技術成熟。缺點是所需設備體積龐大，去除效率低，出水大多不能直接達標排放。

2）離子交換法

離子交換劑與廢水接觸時, 廢水中的放射性離子與離子交換劑上的可交換離子進行交換而轉移到離子交換劑上, 從而使廢水達到淨化的目的。

離子交換樹脂是主要的離子交換劑, 分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂2 種, 屬於有機離子交換劑。此外, 還有無機離子交換劑, 如沸石、磺化煤、矽酸鐵凝膠、磷酸鋯等, 它們大都具有耐輻照、價格低廉的優點。

優缺點：優點是能去除離子態的放射性核素，淨化效率高。缺點是廢水中懸浮固體濃度必須很小，放射性核素必須是可交換的（離子態），非放射性常量雜質離子的競爭吸附，處理成本高。

污水的處理與淨化

3）蒸發濃縮法

蒸法濃縮法的基本原理是進入蒸發器的廢水, 通過蒸汽或電熱器加熱至沸騰, 廢水中的水分便逐漸蒸發成水蒸氣, 經冷卻凝結成水。除氚、碘等極少數元素之外, 廢水中的大多數放射性元素都不具有揮發性, 因此用蒸發濃縮法處理, 能夠使這些元素大都留在殘餘液中而得到濃縮。

優缺點：蒸發濃縮法的優點是去污因數高；缺點是設備和運行費用昂貴，需要複雜的預處理來防腐蝕、泡沫、結垢，有爆炸的潛在危險。一般用來處理少量的中水平和高水平廢水。

4）吸附法

吸附法是用多孔性的固體吸附劑處理放射性廢水, 使其中所含的一種或數種元素吸附在吸附劑的表面上, 從而達到去除的目的。在對放射性廢液的處理中, 常用的吸附劑有活性炭、沸石、高嶺土、膨潤土、黏土等。其中沸石價格低廉, 安全易得, 與其他無機吸附劑相比, 沸石具有較大的吸附能力和較好的淨化效果，併兼有離子交換劑和過濾劑的作用。

放射性廢水處理的最新研究進展

1.膜處理法是藉助選擇性透過的薄膜, 以壓力差、溫度差、電位差等為動力, 對放射性液體混合物實現分離。

膜處理技術是一項新興的分離技術, 它具有物料無相變、能耗低、設備簡單、操作方便和適應性強等特點, 在放射性廢水處理中有更為廣泛的套用前景, 是21 世紀初最有發展前途的高技術之一。對於中、低濃度放射性廢水, 經2級反滲透淨化, 一般都能達到排放標準。目前國內外在放射性廢水處理中採用的膜技術主要有微濾( MF) 、超濾( UF) 、反滲透( RO) 、納濾( NF) 、電滲析( ED) 、膜蒸餾( MD) 等方法。該方法仍處於研究階段，未達到工業套用。

2.生物處理法包括植物修復法和微生物法。植物修復是指利用綠色植物及其根際土著微生物共同作用以清除環境中的污染物的一種新的原位治理技術。從現有的研究成果看，適用於植物修復技術的低放核素主要有¹³⁷Cs，⁹⁰Sr，³H，²³⁸Pu，²³⁹Pu，²⁴⁰Pu，²⁴¹Pu及U 的放射性核素，適用的生物修復技術類型主要有人工濕地技術、根際過濾技術、植物萃取技術、植物固化技術、植物蒸發技術。幾乎水體中所有的鈾都能富集於植物的根部。