环环 境境 保保 护护 概概 论论 生 物 与 环 境 工 程 学 院 浙 江 省 精 品 课 程 第九章 其他物理污染与防治 1 本章主要内容 9.1 放射性污染与防治 9.2 电磁辐射污染及防治 9.3 热污染及防治 9.4 光污染及防治 2 放射性元素的原子核在衰变过程放出、射线的现象 ，俗称放射性。 放射性污染是指因人类的生产、生活等活动排放的放射 性物质，使环境中的放射性水平高于天然本底或放射环境标 准，从而危害人体健康的现象。 9.1.1 放射性污染 9.1 放射性污染与防治 3 放射性污染事故： （1）核设施泄露（1986年前苏联切尔诺贝利核电站爆炸）； 据白俄罗斯政府1997年公布的资料，切尔诺贝利核事故所泄漏的放射性粉尘 有70飘落在白俄罗斯境内。在事故发生初期，白俄罗斯大部分公民都受到了不 同程度的核辐射，大约6000km2的土地无法使用，400多个居民点成为无人区，政 府不得不关闭了600多所学校、300多个企业和54个大型农业联合体。 到目前为止，还有200多万人生活在核污染区。白俄罗斯政府预计，核事故 给白俄罗斯的直接经济损失在2350亿美元以上，相当于白俄罗斯32个财政年的总 和，政府为了消除危害，每年拨款要占整个国家预算的2025%。 核事故严重影响了人们健康，尤其是对儿童的健康。白俄罗斯儿童甲状腺癌 、白血病的数量迅速增加，新生儿生理残疾者剧增。白俄罗斯儿童甲状腺癌的比 率，在发生核事故前为1:200万，与其他国家相差无几。但到1994年为1:1万，上 升了200倍，某些地区甚至高达1:1000，上升了2000倍。1997年，白俄罗斯卫生 部门对距切尔诺贝利约400km处的一所学校的数百名学生进行体检。几乎没有一 个是健康的，都患有不同程度的慢性疾病。 椐专家估计，完全消除事故影响需要800年的时间，将经过整整40代人。 4 放射性污染事故： （2）核弹爆炸（1945年日本广岛和长崎）； （3）其他放射性物质扩散。 5 表9-1 高辐射剂量对人体的影响 剂量（雷姆）影 响 100000 10000 1000 700 200 100 几分钟死亡 几小时死亡 几天内死亡 几个月内90%死亡，10% 幸免 几个月内10%死亡，90% 幸免 没有人在短期死亡，但是 大大增加了患癌症和其他 缩短寿命的机会，女子不 育，男子在23年也不育 6 （一）天然辐照源 天然辐照源是自然界中天然存在的辐射源，人类从诞生起一直 就生活在这种天然的辐射之中，并已适应了这种辐射。 天然辐射源主要来自于： 地球上的天然放射源，主要的有铀（235U）、钍（232Th）核素 以及钾（40K），碳（14C）和氚（3H）等； 宇宙间高能粒子构成的宇宙射线，以及在这些粒子进人大气层 后与大气中的氧、氮原子核碰撞产生的次级宇宙线。 天然放射性物质在自然界中的分布很广，存在于矿石、土壤、 天然水、大气和动植物的组织中。 一般认为，天然辐射基本不会影响人体的安全。 9.1.2 放射性污染的来源 7 (二) 人工辐射源 20世纪40年代核军事工业逐渐建立和发展起来，50年代后核能逐 渐被利用到动力工业中。近几十年来随着科学技术的发展，放射性物 质被更广泛地应用于各行各业和人们的日常生活中，因而构成了放射 污染的人工污染源。 （1）核爆炸的沉淀物。 核试验，使地球表面明显地增加了人工放射性物质。核爆炸时会 产生大量的放射性裂变产物，随同高温气流被带到不同的高度，大部 分在爆点的附近地区沉降下来，较小的粒子能进入对流层甚至平流层 ，绕地球运行，经数天，数月或数年缓慢地沉降到地面，因此，核试 验的污染带有全球性。且为放射性环境污染的主要来源。 8 （2）核工业过程的排放物。 核能应用于动力工业，构成了核工业的主体。核工业的废水、 废气、废渣的排放是造成环境放射性污染的一个重要原因。核燃料 的生产、使用及回收形成了核燃料的循环，在这个循环过程中的每 一个环节都会排放种类、数量不同的放射性污染物，对环境造成程 度不同的污染。 核动力工业中如核电站的建立和运转，可产生放射性裂变产物 。目前，全世界核电站已达443座。从一座核电站排放出的放射性 物质，虽然其极微量的浓度几乎检不出来，但核电站的温排水排放 量很大，经过水生生物的生物链，被成千上万倍地浓缩，成为放射 性物质污染的一个来源。 9 （3）医疗照射的射线 随着现代医学的发展，辐射作为诊断、治疗的手段越来越广 泛应用，且医用辐照设备增多，诊治范围扩大。辐照方式除外照 射方式外，还发展了内照射方式，如诊治肺癌等疾病就采用内照 射方式，使射线集中照射病灶。但同时这也增加下操作人员和病 人受到的辐照，因此医用射线已成为环境中的重要人工污染源。 （4）其他方面的污染源。 某些用于控制、分析、测试的设备使用了放射性物质，对职 业操作人员会产生辐射危害。如某些生活消费品中使用了放射性 物质，如夜光表、彩色电视机等；某些建筑材料，如含铀、镭量 高的花岗岩和钢渣砖等，它们的使用也会增加室内的辐照强度。 10 放射性对人体的危害 （一（一 ）进入人体途径）进入人体途径 呼吸道人体肺，血液全身呼吸道人体肺，血液全身 消化道人体肝脏，血液，全身消化道人体肝脏，血液，全身 皮肤或粘膜人体可溶性物质易被皮肤吸收（伤口的吸收率更较皮肤或粘膜人体可溶性物质易被皮肤吸收（伤口的吸收率更较 高）高） 11 （二）危害 1.损伤机理 1）、高速带电粒子属直接电离粒子。 2）射线等不带电的粒子为间接带电粒子。 统称为电离辐射：引起生物组织内原子、分子电离，破坏组织中的 大分子结构。 2.影响因素射线性质剂量、次数、时间、部位、方式。（致死剂量、 半致死剂量） 3.损伤方式急性、慢性（远期效应、躯体效 应、遗传效应）。 12 急性损伤 当人体遇到核爆炸、核事故时，一次或短期内受到大剂量的射线照射， 体内的各组织、器官和系统将会遭受严重的伤害，轻者出现病症，重者造成 死亡。 急性照射时的机体效应 受照射剂量/Gy 急 性 效 应 00.25 无可检出的临床效应 0.5 血相发生轻度变化、食欲减退 1 疲劳、恶心、呕吐 1.25 血相发生显著变化、将有20%25%的被照射者发生呕吐等急性放射性病症状 2 24h内出现恶心、呕吐，经过大约一周的潜伏期，出现毛发脱落、全身虚弱的病症 4(半死剂量) 数小时内出现恶心、呕吐，两周内毛发脱落，体温上升，三周后出现紫斑、咽喉感 染、极度虚弱的病症，50%的人四周后死亡，存活者半年后可逐渐康复 5(致死剂量) 12h内即出现严重的恶心，呕吐的症状，一周后出现咽喉炎、体温增高、迅速消瘦 等症状，第二周就会死亡 13 远程效应 远程效应指人体遭受急性照射后经过若干时间或长期遭受低剂量的照 射，数年后才表现出的躯体效应或遗传效应的现象。常见的躯体效应有白 血病、白内障及各种癌症，常见的遗传效应有基因突变和染色体畸变，在 第一代表现为流产、死胎、畸型和智力不全等，在以下几代可能出现变异 、变性和不孕等。 慢性损伤 若放射源长期对人体产生辐射，将会引发各种慢性损伤。放射性物质进 入环境后，不仅会对人体产生外辐射，还将通过物质的循环(如呼吸、饮水 及食物链)进入人体内产生内辐射。内辐射的危害程度因放射性物质的种类 及其在体内的积蓄量、分布于各组织器官的不同而有所不同。主要危害为白 血球减少、白血病及其他恶性肿瘤等。 14 9.1.3 放射性污染的防治 由各种辐射污染源产生的放射性废物，按其物理形 态可分为放射性废气、放射性废水（液）和放射性固体 废物。但不同场合、不同设备所产生的这些放射性废物 ，其放射性水平各不相同。依据1977年国际原子能机构 的建议，可将放射性废物作如表9-2所示分类。在处理 这些放射性废物时，针对不同情况可按比放射性进行分 类处理。 15 表9-2国际原子能机构建议的放射性废物分类标准 废物 相态 类别 比放射性（A） （3.71010Bq/m3 ） 废物表面剂量（D） 2.5810-4C/（kgh） 备注 液 体 1 2 3 4 5 A10-6 10-6短波 中波长波， 微波对人体作用最强的主要原因： 高频率引起机体内分子振荡激烈，摩擦作用强，热效应大。 电磁辐射可能造成的危害有： 引燃引爆。如可使金属器件之间互相碰撞而打火，从而引起火药 、可燃油类或气体燃烧或爆炸； 干扰信号。电磁辐射可直接干扰和影响电子设备、仪器仪表的正 常工作，使信息失误，控制失灵，如会引起飞机、导弹或人造卫星的失 控，干扰医疗仪器设备的正常工作。 9.2.1 电磁辐射污染 23 （一）天然源 天然电磁辐射污染： （1）大气中由于电荷的积累而产生的放电现象； （2）来自太阳辐射和宇宙的电磁场源。 （二）人为源 人为源指人工制造的各种系统、电气和电子设备产生的电磁辐射。 （1）工频场源：大功率输电线路产生的电磁污染，如大功率电机、变压器、输电线路等 产生的电磁场，也包括放电型污染源如静电除尘器等， 这些设备产生的电磁场，不是以电磁波形式向外辐射，主要是对近场区产生电磁干 扰。 （2）射频场源：无线电、电视和各种射频设备在工作过程中所产生的电磁辐射和电磁感 应。 这些人工辐射源频率范围宽，影响区域大，对近场工作人员危害也较大，因此已成 为电磁污染环境的主要因素。 9.2.2电磁污染的来源 24 表9-5 常见的人工电磁辐射污染源分类 分类设备名称污染来源与部件 放 电 所 致 污 染 源 电晕放电 电力线（送配电线）、静电除尘 器 由于高电压、大电流而引起静电感应 、电磁感应、大地漏泄电流所造成 辉光放电放电管 白光灯、高压水银灯及其它放电管 弧光放电开关、电气铁道、放电管点火系统、发电机、整流装置 火花放电 电气设备、发动机、冷藏车、汽 车 整流器、发电机、放电管、点火系统 工频辐射场源 大功率输电线 、电气设备、电气 铁道 污染来自高电压、大电流的电力线 场电气设备 射频辐射场源 无线电发 射机、雷达 广播、电视与通风设备 的振荡与发 射系统 高频加热设备 、热合机、微波干 燥机 工业用射频利用设备的工作电路与振 荡系统 理疗机、治疗机 医学用射频利用设备的工作电路与振 荡系统 25 9.2.3 电磁辐射污染的防治 首先，要加强宏观管理，制定设备的辐射标准并进行严格控制。国 家颁布有中华人民共和国环境电磁波卫生标准（GB9175-88）与 电磁辐射防护规定（GB8702-88），规定了电磁辐射的安全标准。要 合理工业布局，使电磁污染源远离居民稠密区，在集中使用大型电磁辐 射发射设备或高频设备的周围，按环境保护和城市规划要求规定的规划 限制区域内不得修建居民住房和幼儿园等敏感建筑。 其次，要从产品设计和使用着手，合理设计使用各种电气、电子设 备，努力减少设备的电磁漏场及电磁漏能，对各类高频与微波设备在使 用过程中不得随意拆开，从根本上减少放射性污染物的排量。 第三，对已经进入到环境中的电磁辐射，要采取一定的技术防护手 段，以减少对人及环境的危害。 26 （1）屏蔽防护。 电磁屏蔽是使用某种能抑制电磁辐射扩散的材料，将电磁场源与其环境隔离开 来，使辐射能被限制在某一范围内，达到防止电磁污染的目的，这种技术手段称为 屏蔽防护。 主动场屏蔽（有源场屏蔽）。将电磁场的作用限定在某一范围内，使其不对此范 围以外的生物机体或仪器设备产生影响的方法称为主动场屏蔽。 被动场屏蔽（无源场屏蔽）。 （2）吸收防护。 吸收法是利用电磁匹配、谐振的原理，采用对电磁辐射能量具有吸收作用的材 料，将电磁能量进行衰减，并吸收转化为热能。吸收防护是减少微波辐射危害的一 项积极有效的措施，可在场源附近将辐射能大幅度降低，多用于近场区的防护上。 常用的吸收材料有以下两类。 谐振型吸收材料。 匹配型吸收材料。 防治措施 27 （3）个人防护。 电磁波对人体的影响，与发射功率成正比，而与距离的平方成反比