《环境物理学》PPT课件.ppt

第三章 电磁辐射污染及其防治第一节 概述,一、电磁环境和电磁辐射污染1、电磁环境：是指某个存在电磁辐射的空间范围。2、电磁辐射污染：是指人类使用产生电磁辐射的器具而泄漏的电磁能量流传播到室内外空间中，其量超过环境本底值，且其性质、频率、强度和持续时间等综合影响引起周围受辐射影响人群的不适感，并使健康和生态环境受到损害。,二、电磁辐射污染源,1、电磁辐射污染源的种类：自然电磁场源：表41自然电磁场源分类 人工电磁场源：表42人工电磁场源分类2、电磁辐射体与电磁辐射的产生 电力系统工业设备、电气化铁道系统、广播电视和微波发射系统、电加热设备等均能产生电磁辐射。,三、电磁辐射污染的危害,1、电磁辐射对人体健康、生态环境以及装置和设备都能产生影响和危害。2、影响电磁辐射对人体健康危害的因素与辐射源、周围环境及受体差异有关。表44 微波对生物作用的主要效应 表45 某单位受检人员症状百分比与场强关系统计,第二节 电磁辐射基础,一、电场与磁场1、电场（E）2、磁场（H）,二、电磁场与电磁辐射,1、电磁场以一定速度在空间传播，在其传播过程中不断向周围空间辐射能量，此能量称为电磁辐射，亦称电磁波。2、基本物理量 电磁波在空气中以光速（c2.993108 m/s）传播。电磁波的频率很高，通常用kHz、MHz或103 MHz 作单位。波长是电磁波在一个周期的时间内所经过的距离，其单位有（埃）、m（微米）或m等。1m=103 mm=106m=1010,2、场区分类及其特点近区场：以场源为零点或中心，在1/6 波长范围之内的区域。由于近区场的作用方式为电磁感应，故又称为感应场。感应场内的电磁能量随着与场源距离的增大而较快衰减。近区场的特性,b.远区场：以场源为零点或中心，在1/6 波长范围之外的区域。由于该区域内的电磁波以辐射状态出现，又称为辐射场。远区场电磁辐射强度随距离衰减比近区场缓慢。远区场的特性,2、电磁场的能量a.辐射能与波源的结构和频率密切相关。b.辐射能的平均辐射功率与振荡电流频率的四次方成正比；如恒定电磁场频率为零，不存在辐射；低频场变化缓慢，频率很低，辐射也很弱。c.对实用的辐射系统来说，波源的最低频率在105Hz以上，低频场才会产生有效辐射。,3、电磁波谱无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和射线等都是电磁波。图44 电磁波谱图,三、射频电磁场,1、一般交流电的频率在50Hz左右，当交流电的频率达到105Hz以上时，其周围就形成了高频率电场和磁场，即射频电磁场，通常将每秒钟振荡十万次以上的交流电称为高频电流，因此射频电磁场也称为高频电磁场。2、射频电磁场是非电离辐射，其电子能量在1.2 106 4104 eV,没有电离作用。,3、按频率划分不同的频段，见表46。4、应用：低高频段（30 kHz 30 MHz）应用的对象为无线电广播；甚高频段（30 300 MHz）应用的对象为电视；特高极高频段（300 3000103 MHz）应用对象为微波技术。,四、电磁辐射的量度单位,1、电场强度 E电场强度 E 单位：V/m,mV/m,V/m在表示电场干扰大小时，常用 dB 来衡量；在微波领域，电磁场的强弱常用功率密度来表示，如W/cm2、mW/cm2和W/cm2。,2、磁场强度H磁场强度H单位：A/m、mA/m、A/m射频电磁场的频段不同，其测量采用的单位也有所不同：高频（100 kHz30 MHz）与甚高频（30 MHz300 MHz）的电场强度用V/m,mV/m,V/m或分贝表示；特高频（300 MHz）是以功率密度量度，其单位为W/cm2、mW/cm2和W/cm2。,第三节 电磁辐射防护标准,一、电磁辐射评价标准1、我国电磁辐射标准 三类标准：作业场所电磁辐射安全卫生标准 电磁辐射环境安全卫生标准 干扰控制标准（1）电磁辐射防护规定（GB8702-88）表47 职业照射导出限值 表48 公众照射导出限值,（2）环境电磁波卫生标准（GB9174388）适用于一切人群经常居住和活动场所的环境电磁辐射，不包括职业辐射和射频、微波治疗需要的辐射。级标准安全区：指老弱病残孕婴儿公众在此区环境中场区居住生活，不受电磁辐射影响的区域；级中间区：长期居住生活在此区，有可能对易感人群引起某些不良反应或影响，故必须加以限制。表49环境电磁波卫生标准（GB9174388）,（3）作业场所微波辐射安全卫生标准（GB1043689）规定了作业场所微波辐射安全卫生标准及测试方法，适用于接触微波辐射的各类作业（除居民所受环境辐射及接受微波诊断或治疗的辐射外）。表410作业场所微波辐射安全卫生标准（GB1043689）,（4）作业场所超短波辐射卫生标准（GB1043789）规定了作业场所超高频辐射（30 300 MHz）的容许限值及测试方法，分为连续波和脉冲波，暴露时间分为二级。表411作业场所超短波（30 300 MHz）辐射卫生标准（GB1043789）,（5）作业场所工频电场卫生标准（GB162031996）规定了作业场所工频电场8小时最高容许量为5 kV/m。因工作需要必须进入超过最高容许量的地点或延长接触时间时，应采取有效防护措施。带电作业人员应该在“全封闭式”的屏蔽装置中操作，或应穿包括面部的屏蔽服。,（6）工业企业设计卫生标准（GBZ12002）主要内容包括两个方面：防非电离辐射（射频辐射）工频超高压电场的防护（7）国家军用标准 表415 水面舰艇磁场对人体作用安全限值（GJB277996）,2、国际电磁辐射标准简介,（1）工频电场卫生标准（2）工频磁场卫生标准（3）射频电磁辐射标准（4）无线通信标准 人们在无线通信环境中工作和生活受到长时间辐射，即使场强不高，也有可能引起人体的慢性危害，产生慢性累积效应。（5）磁场标准,二、电磁辐射评价测量范围,表420 电磁辐射防护评价测量范围,第四节 电磁辐射污染防治技术,一、电磁辐射防护基本原则1、电磁辐射防护基本原则：（1）主动防护与治理，即抑制电磁辐射源，包括所有电子设备以及电子系统。（2）被动防护与治理，即从被辐射方着手进行防护。2、电磁辐射防护的形式：（1）在泄漏和辐射源层面采取防护措施。（2）在作业人员层面（包括其工作环境）所采取的防护措施。,二、电磁辐射防治的基本方法,1、屏蔽 屏蔽是指采取一切可能的措施将电磁辐射的作用与影响限定在一个特定的区域内。A.屏蔽的分类：按照屏蔽的方法来分：主动场屏蔽 被动场屏蔽 按照屏蔽的内容来分：电磁屏蔽 静电屏蔽 磁屏蔽,B.电磁场屏蔽机理（1）电磁场屏蔽主要是依靠屏蔽体的反射和吸收起作用。a.吸收：电损耗、磁损耗及介质损耗等共同组成了屏蔽体的吸收作用。b.反射：主要利用介质（空气）与金属的波阻抗不一致而产生反射作用。c.电磁波在屏蔽体表面及屏蔽体内的吸收与反射（2）电磁干扰过程必须具备三要素：电磁干扰源、电磁敏感设备、传播途径。,（3）电磁场屏蔽措施主要是从电磁干扰源及传播途径两方面来防治电磁辐射：一方面抑制屏蔽室内电磁波外泄即抑制电磁干扰源；另一方面阻断电磁波的传播途径以防止外部电磁波进入室内。（4）三种电磁屏蔽作用：静电屏蔽：一般材料是铜网，高压带电工作人员的带电作业服。磁屏蔽：材料是有较高磁导率的磁性材料，防磁功能手表。对高频、微波电磁场的屏蔽：导体壳。,C.电磁屏蔽室的设计（1）电磁屏蔽室按结构可分为两类：板型屏蔽室：由若干块金属薄板制成，对于毫米波段，只能采用这类屏蔽室。网型屏蔽室：由若干块金属网或板拉网等嵌在金属骨架上装配或焊接制成。,（2）影响电磁屏蔽室屏蔽效果的因素：a.孔洞及缝隙 b.屏蔽材料 c.空腔谐振 d.混合屏蔽及天线效应 e.辐射源的距离 f.辐射频率等。,（3）电磁屏蔽室结构设计一般要求：屏蔽材料的选择：必须选用导电性和透磁性高的材料，如铜、铝、铁、复合材料等。屏蔽结构的设计：要尽量减少不必要的孔洞及缝隙以及尖端突出物；有门、通风孔、照明孔等配套设施；孔洞和缝隙等要电磁屏蔽等。屏蔽厚度的选择：接地良好时，屏蔽效应随屏蔽厚度的增加而增高；当屏蔽厚度达到1 mm 以上时，其屏蔽效率的差别不显著。屏蔽网孔大小（目数）及间距的确定：屏蔽网孔大小（目数）一些常用设备主要不见的屏蔽间距,2、接地技术（1）接地抑制电磁辐射的机理 射频接地：是将场源屏蔽体或屏蔽体部件内感应电流加以迅速的引流以形成等电势分布，避免屏蔽体产生二次辐射所采取的措施。高频接地：是将设备屏蔽体和大地之间，或者与大地上可以看做公共点的某些构件之间，采用低电阻导体连接起来，形成电流通路，使屏蔽系统与大地之间形成一个等电势分布。,（2）接地系统的设计与实施接地系统包括接地线、接地极。射频接地系统的设计与实施：a.接地线：屏蔽体的接地系统表面积要足够大，以宽为10 cm的铜带为宜。b.接地极：有以下几种型式：埋置接地铜板 埋置接地格网铜板 埋置嵌入接地棒,采用多根单一接地极（棒状）或多片单一接地极（板状）时，棒与棒之间或板与板之间存在着互相屏蔽效应，所以各个单一接地体间距要大，以35 m 间距为宜。c.一点接地与多点接地 射频设备本身最好选择实行单点接地；对于射频场源实行屏蔽，屏蔽体可实行多点接地。d.接地线要尽可能短；接地应当避开1/4 波长的奇数倍；接地极要有足够的厚度，以便于维持一定的机械强度和耐腐蚀性。,（3）接地效果表421 中波段接地与不接地状态下的屏蔽效果比较表422 短波段接地与不接地状态下的屏蔽效果比较,3、滤波（1）滤波的机理：在电磁波的所有频谱中分离出一定频率范围内的有用波段。线路滤波的作用是保证有用信号通过的同时阻截无用信号通过。,（2）滤波器 滤波器是一种具有分离频带作用的无源选择性网络，所谓选择性就是它具有能够从输入端（或输出端）电流的所有频谱中分离出一定频率范围内有用电流的能力。电源网络的所有引入线在屏蔽室入口处必须装设滤波器。若导线分别引入屏蔽室，则要求对每根导线都必须进行单独滤波。,（3）滤波器的设计要点 滤波器是由电阻、电容和电感组成的一种网络器件。a.确定截止频率：要得到更大的衰减常数，截止频率要取低一些；b.确定阻抗：c.确定阻频带宽：d.确定线圈Q值：e.考虑线路与结构、屏蔽及接地形式等。（4）滤波器的安装准则,4、其他措施（1）采用电磁辐射阻波抑制器，通过反作用场的作用，在一定程度上抑制无用的电磁辐射；（2）新产品和新设备的设计制造时，尽可能使用低辐射产品；（3）从规划着手，对电磁辐射设备进行合理安排和布局，并采用机械化或自动化作业；（4）加强个体防护和安排适当的饮食。,三、电磁辐射防治技术,1、高频设备的电磁辐射防护 电磁屏蔽 接地技术 滤波等,2、广播、电视发射台的电磁辐射防护建设前进行电磁辐射环境影响评价，实现预防性卫生监督，提出包括防护带要求等预防性防护措施。已建成的发射台的防护措施：a.降低辐射强度；b.加强绿化；c.调整住房用途；d.选用合适的建筑材料。,3、微波设备的电磁辐射防护（1）减少辐射源的直接辐射，降低或杜绝微波泄漏；（2）屏蔽辐射源：反射微波辐射的屏蔽 吸收微波辐射的屏蔽（3）屏蔽辐射源附近的工作地点，加大工作点与辐射源的距离；（4）采用个人防护用品及其他有效安全措施等：穿微波防护服 戴防护面具 戴防护眼镜,4、静电防治（1）防止或减少静电的产生；（2）各种油料的防静电措施；（3）加速静电释放；（4）防止放电着火。,四、电磁辐射控制应用实例,1、高频感应加热设备的屏蔽防护2、电力机车辐射的抑制技术,第四章 放射性污染及其控制第一节 概述,一、环境中放射性的来源 天然辐射源 人工辐射源,二、辐射的生物效应及其危害,（一）辐射的生物效应 图51 辐射生物反应的演变过程1、辐射对细胞的作用辐射对细胞的作用的影响因素：（1）与辐射有关的物理因素：辐射类型：外照射时：；内照射时：。,吸收剂量与剂量率：吸收剂量相同时，剂量率越大，生物效应越显著。照射方式：照射分次越多，各次照射间隔时间越长，生物效应就越小。辐射损伤与受照部位及受照面积密切相关，各部位器官对辐射的敏感性不同，不同器官受损后对人体带来的影响也不尽相同。,（2）与机体有关的生物因素：主要是指生物体对辐射的敏感性：种系的演化程度越高，机体结构越复杂，其对辐射的敏感性越高。一般幼年和老年期对辐射的敏感性比成年时高。一般人体内繁殖能力越强，代谢越活跃，分化程度越低的细胞对辐射越敏感。表51 生物死亡50的吸收剂量值,2、辐射的生物效应（1）躯体效应：急性的躯体效应 辐射的远期效应（2）遗传效应：生殖细胞损伤、基因突变,（二）辐射对人体的危害,1、急性放射病全身性辐射损伤：骨髓型放射病、肠型放射病、脑型放射病局部性辐射损伤：红斑、水泡、皮肤溃疡等病变。2、远期影响慢性放射病：白血病、恶性肿瘤、白内障、生长发育迟缓、生育力降低；先天畸形、流产、死产等遗传效应。属于随机效应。长期小剂量照射：潜伏期较长，发生概率很低。既有随机效应，也有确定性效应。表52 来自天然和人工辐射源辐射的机体剂量,谨防身边的放射病危害,不久前，在哈医大一院住院达3个月的崔某因医治无效死亡，在崔某的死亡诊断书上写着：“放射病，骨髓型极其重度。”她是哈尔滨市“713”辐射事件的第一名死亡者。经初步调查，崔某的孙女把一个类似“轴承”的金属棒捡回家，致使100多名附近居民受到辐射，放射源名为铱-192，主要用于焊接等领域，是一种工业探伤用的放射源。,新华社北京4月26日电（记者秦杰、沈路涛）多年来我国放射源丢失、被盗事故时有发生，最近几个月全国又连续发生了起放射源被盗事故。为此，国家环保总局、公安部、卫生部联合在全国范围内开展“清查放射源，让百姓放心”专项行动，预防因放射性使用不当产生放射性污染事故。据环保总局提供的不完全统计，我国年到现在共发生各类辐射事故多起，平均每年发生事故余起。其中起致死性辐射事故造成人死亡。随着我国核技术利用事业的发展，放射源的数量急剧增加。年的调查表明，全国有用源单位多家，放射源总数余枚，其中有约的放射源未在卫生部门办理许可登记，待处理的废弃放射源超过枚。但据专家估计，全国放射源总数应在万枚以上，目前有一定比例的放射源没有得到有效控制。,对核试验的控诉 93年世界新闻摄影获奖作品,保罗 洛 美,第二节 辐射剂量学基础,一、辐射剂量学的基本量和单位（一）放射性活度（A）表示在单位时间内放射性原子核所发生的核转变数，单位为Bq（贝可）。1 Bq表示每秒钟发生一次核衰变。1Ci(居里)=3.71010 Bq,（二）照射量1、照射量（X）：表示射线或X射线在空气中产生电离能力大小的辐射量。定义为：式中：X 照射量，C/kg。dQ 射线在质量为dm 的空气中释放出来的全部电子被空气完全阻止时，在空气中产生的一种符号离子的总电荷的绝对值，C。dm 受照空气的质量，kg。,2、照射量率式中，照射量率，C/(kgs)；dX 时间间隔dt照射量的增量，C/kg；dt 时间间隔，s。,（三）吸收剂量1、吸收剂量（D）：单位质量受照物质中所吸收的平均辐射能量。式中，D 吸收剂量，Gy（戈瑞）；电离辐射授予质量为dm 的物质的平均能量，J；dm 受照空气的质量，kg。2、吸收剂量率：单位时间内的吸收剂量，单位为Gy/s。,（四）剂量当量组织内某一点的剂量当量为：H=DQN 式中，H 剂量当量，Sv；Q 品质因素，用以计量剂量的微观分布对危害的影响；D 在该点所接受的吸收剂量，Gy；N 其他修正系数，目前规定N1。,（五）有效剂量当量HE 式中，HE 有效剂量当量，Sv；HT 器官或组织T所接受的剂量当量，Sv；WT 该器官的相对危险度系数。,（六）集体剂量当量和集体有效剂量1、集体剂量当量ST：式中，ST 集体剂量当量，人Sv；人群组中每个人的器官或组织 T 平均所受到的剂量当量，Sv；第i 人群组的人数。,2、集体有效剂量 式中，S 集体有效剂量，人Sv；第i 人群组接受的平均有效剂量，人Sv；第i 人群组的人数。,（七）待积剂量当量H50,T：是指单次摄入某种放射性核素后，在50年期间该组织或器官所接受的总剂量当量，即 H50,TUSSEE(ST)式中，H50,T 待积剂量当量，Sv；US 源器官S 摄入某种放射性核素后50年内发生的总衰变数；SEE(ST)源器官中的放射性粒子传输给单位质量靶器官的有效能量，(ST)表示由源器官S传输给靶器官T。,二、与辐射防护有关的量和概念,（一）与辐射防护有关的概念1、危险度和危害（1）危险度ri：是指某个组织或器官接受单位剂量照射后引起第i种有害效应的概率。规定全身均匀受照时的危险度为102/Sv。表53 几种对辐射敏感器官的危险度,（2）危害：是指有害效应的发生频数与效应的严重程度的乘积，即 式中，G 危害；hi 第i 组人群接受的平均剂量当量，Sv；ri 该组发生有害效应的频数；gi 严重程度，对可治愈的癌症，gi 0；对致死癌症，gi 1。,2、关键人群组 在某一给定实践所涉及的各受照人群组中，预期将受到最大辐射照射的人群组称为关键人群组，简称关键组。3、关键照射途径：指某种辐射实践对人产生照射剂量的各种途径（如食入、吸入和外照射等），其中某一种照射途径比其他途径有更重要的意义。,4、关键核素：某种辐射实践可能向环境中释放几种放射性核素，对受照人体或人体若干个器官或组织而言，其中一种核素比其他核素有更重要的意义时，称该核素为关键核素。,（二）剂量与效应的关系,1、随机性效应随机性效应是指发生概率与剂量大小有关的效应。随机性效应发生概率极低。辐射防护中把随机性效应与剂量的关系简化地假设为“线性”、“无阈”。“线性”：是指随机性效应的发生概率与所受剂量之间呈线性关系。“无阈”意味着任何微小的剂量都可能诱发随机性效应。,2、确定性效应确定性效应是一种有“阈值”的效应。受照剂量大于阈值，就会发生确定性效应。确定性效应的剂量阈值是相当大的，只有在大的放射性事故下才有可能发生。,（三）剂量限制体系,1、发辐射防护原则：（1）辐射实践正当性：在施行伴有发生照射的任何实践之前，必须经过正当性判断，确认这种实践具有正当的理由，获得的利益大于代价（包括健康损害和非健康损害的代价）。（2）辐射防护最优化：应该避免一切不必要的照射，在考虑到经济和社会因素的条件下，所有辐照都应保持在可合理达到的尽量低的水平。（3）个人剂量当量的限值：用剂量当量限值对个人所受的照射加以限制。,2、基本限值个人受到由可控制的源和实践产生的辐射照射（包括内外照射），不得超过有关权威标准中规定的剂量当量限值。剂量当量限值不包括医疗照射和天然本底照射。（1）职业照射：（2）公众照射：,3、导出限值根据基本限值，通过一定的模式导出一个供辐射监测结果比较用的限值，称为导出限值。DAC=ALI/V式中，DAC导出空气浓度，Bq/m3，可用于评价工作场所空气污染状况时的参考；ALI年摄入量限值，Bq/a；V标准人在一年工作时间内吸入的空气体积，m3/a。,4、管理限值 为了管理目的，主管部门或企业负责人可以根据最优化原则，对辐射防护有关的任何量制定管理限值，但它们必须严于基本限值或导出限值。,第三节 放射性废物与防护标准,一、放射性废物及处理途径1、放射性废物：是含有放射性核素或被放射性核素所污染，其浓度或比活度大于审管部门确定的清洁解控水平，预期不会再被利用的废弃物。2、放射性废物处理基本途径：是将气载和液体放射性废物作必要的浓缩及固化处理后，在与环境隔绝的条件下长期安全地存放。,二、放射性废物的来源和分类,（一）放射性废物的来源和特点1、放射性废物的来源按使用方法分类：核设施、伴生矿、核技术应用。图52 核设施产生的放射性废物图53 伴生矿产生的放射性废物图54 核技术应用产生的放射性废物,2、放射性废物的特点（1）长期危害性：只能利用自然衰变的方法使之消失。（2）处理难度大：必须采取复杂的屏蔽和封闭措施，并应采取远距离操作及通风冷却措施。（3）处理技术复杂：,（二）放射性废物的分类,1、国家分类标准：放射性废物分类标准（GB91331995）按比活度和半衰期分为：高放长寿命中放长寿命低放长寿命 寿命的长短按半衰期30年为限中放短寿命低放短寿命 表54 我国放射性废物分类标准,2、其他分类方法按放射性核素半衰期长短分为：长半衰期（大于100天）；中半衰期（10100天）；短半衰期（小于10天）。任何一种放射性核素，当其经过10倍半衰期之后，其放射性强度将低于原来强度的1/1000。对短半衰期废水，采用贮存法是一种简单而又经济的处理措施。,（三）放射性废物的处理原则,1、九条基本原则：保护人类健康；保护环境；超越国界的保护；保护后代；给后代的负担；国家法律框架；控制放射性废物产生；放射性废物产生和管理间的相依性；设施安全。,2、我国放射性废物管理的40字方针：减少产生、分类搜集、净化浓缩、减容固化、严格包装、安全运输、就地暂存、集中处置、控制排放、加强监测。,第 二 节 固体废物,（一）概述1、固体废物的概念 固体废物是指在人类生产和生活等过程中被丢弃的暂时没有利用价值的固体或泥状物。,三、环境放射性防护标准,放射性工作卫生防护暂行规定放射性同位素工作卫生防护管理办法放射防护规定核电站基本建设环境保护管理办法辐射防护规定放射性同位素与射线装置放射防护条例中华人民共和国放射性污染防治法,四、辐射防护一般措施,1、外辐射的防护：距离防护 时间防护 屏蔽防护2、内照射的防护：防止呼吸道吸收 防止胃肠道吸收 防止由伤口吸收,第四节 放射性废物处理技术,一、放射性固体废物处理技术放射性固体废物包括湿固体和干固体两大类。（一）固化技术固化是在放射性废物中添加固化剂，使其转变为不易向环境扩散的固体的过程。固化产物是结构完整的整块密实固体。,1、固化的一般要求：（1）低浸出率：浸出率为确定固化产品中放射性核素在水或其他溶液中析出情况的指标。低浸出率使放射性污染的扩散减至最小，固化体可长时间存放在地下处置库或水中。（2）高热导率：使得整个固化体内因内部温度过高而损坏的可能性减至最小，因而容许固化高浓度的放射性废物。,（3）高耐辐射性：保证固化体不致由于放射性废物产生的辐射而损坏。（4）高生化稳定性和耐腐蚀性：保证了固化体不致由于周围环境介质的腐蚀或本身所含有的化学物质的腐蚀而损坏。（5）高机械强度：保证固化体在装卸、运输、处置期间的结构完整性，而不致出现破裂或粉碎。（6）高减容比：是鉴别固化方法和衡量最终处置成本的一项重要指标。,2、常用固化方法 表58 几种主要固化方法的比较（1）水泥固化：水泥固化原理：是基于水泥的水合和水硬胶凝作用而进行的方法。适用于中、低放废水浓缩物的固化。,水泥固化方法：a.桶内混合 b.在线混合 c.水力压裂地下水泥固化法 d.大体积浇注水泥固化 e.移动式水泥固化法,水泥固化技术指标：浸出率 废物包容量 机械强度 水灰比,（2）沥青固化：沥青固化原理：在一定的碱度、配料比、温度和搅拌速度下，放射性废液与沥青发生皂化反应，冷却后得含盐量可高达60的均匀混合物。适用于处理低、中放射性蒸发残液、化学沉淀物、焚烧炉灰分等。沥青中不能加入强氧化剂，如硝酸盐及亚硝酸盐，沥青固化温度不应超过180230，否则固化体可能燃烧。,沥青固化方法：a.高温融化蒸发法 b.乳化法 c.化学乳化法沥青固化技术指标：浸出率 辐照稳定性 减容比,（3）塑料固化：是将放射性废物浓缩物掺入有机聚合物而固化的方法。优缺点（4）玻璃固化：适宜于处理高放废液。玻璃固化工艺：一步法【陶瓷（或金属）熔炉法】两步法【煅烧熔融法】,玻璃固化方法：a.间歇式进料玻璃固化法 b.连续式进料玻璃固化法 c.将蒸发、煅烧过程与熔融过程分别在煅烧炉和熔融炉内完成的方法。d.就地玻璃固化玻璃固化技术指标：a.增容比 b.浸出率 c.稳定性,（二）减容技术,1、压缩：减容比（210倍）（1）常规压缩：圆筒式压缩机（2）超级压缩：超级压缩机2、焚烧：减容比（10100倍）（1）干法焚烧（2）湿法焚烧,二、放射性废液处理技术,表510 常用放射性废液处理技术的去污系数（一）絮凝沉淀：（低、中放废液，洗衣、淋浴水），常作为预处理方法。化学絮凝剂：硫酸锰、硫酸钾铝、铝酸钠、硫酸铁、氯化铁、碳酸钠等。（二）蒸发：高、中放废液，不适合处理含易起泡物质和易挥发核素的废水。,（三）膜分离和过滤：1、膜分离技术（1）反渗透：分离0.00010.001 m的物料。（2）电渗析：废水除盐，预处理（3）微滤和超滤：微滤分离0.110 m的物料；超滤分离0.0010.1 m的物料。2、过滤技术 图514 典型过滤器的组成过滤介质砂、活性碳、滤布、玻璃纤维、金属丝和其他各种材料制成。（四）离子交换和吸附：中、低放废水表511 离子交换树脂去除单一放射性核素的效果,三、放射性废气处理技术,（一）放射性粉尘的处理：干式除尘器 湿式除尘器 布袋式除尘器 静电除尘器（二）放射性气溶胶的处理：高效微粒空气过滤器,（三）放射性气体的处理：吸附 活性炭滞留床 液体吸收装置 低温分馏装置 贮存衰变（四）碘同位素的处理：活性炭吸附器（五）废气的排放：放射性废气净化达标后，一般要通过高烟囱（60150 m）稀释扩散排放。,第五节 放射性污染去污技术,一、概述放射性污染：是指沉积在材料、结构物或设备表面的放射性物质。分为机械沾污、物理吸附、化学吸附。（一）去污的定义用化学或物理方法除去沉积在核设施结构、材料或设备内外表面上的放射性物质。去污系数DF 去污率DE,（二）去污的目的去除放射性污染物，降低残留的放射性水平。1、为运行管理和检修的去污2、为退役进行的去污3、为废物治理进行的去污4、为长期监护进行的去污5、为环境整治进行的去污6、为其他目的进行的去污,（三）核设施去污技术的选择原则1、效益方面：辐射安全 去污效率 经济效益 废物的最少化,2、技术方面：腐蚀性的 温和的去污技术有四种基本工艺类型：化学去污 人工和机械去污 电抛光去污 超声去污,二、化学去污技术,是用化学溶剂去除污染部件带有的放射性核素污染物、油漆涂层或氧化膜层，达到去污目的。（一）化学去污的优缺点（二）化学去污常用试剂：水（水蒸气）、无机酸及盐、有机酸及络合剂、碱和含碱盐、氧化剂和还原剂、去垢剂和有机溶剂、缓蚀剂和表面活性剂。,（三）化学去污常用工艺1、浸泡法2、循环冲洗法3、可剥离膜去污法4、泡沫去污法5、化学凝胶去污法,三、机械去污技术,是以物理方法作用于污染表面且达到一定的去污效果。（一）表面清洗法：1、水冲洗2、擦洗和刷洗3、蒸汽清洗4、高压水喷洗,（二）表面去除法1、喷泡沫塑料法2、干冰喷洗法3、喷砂法和喷丸法4、研磨法5、破碎剥离法,四、其他去污新技术,（一）电抛光去污技术（二）超声波去污技术（三）光烧蚀去污技术（四）高温火焰去污技术（五）熔炼去污技术（六）其他新技术：光蚀去污技术、生物去污技术、超临界液体萃取去污技术、电迁移去污技术、气体法去污技术、溶剂洗涤去污技术、爆炸去除技术等。,第六章 热污染及其控制,第一节 概 述一、热环境 又称环境热特性，是指提供给人类生产、生活及生命活动的生存空间的温度环境，它主要是指自然环境、城市环境和建筑环境的热特性。1、热环境的分类：自然热环境 人工热环境,2、热环境中的人为热量来源：（1）各种大功率的电器机械装置在运转过程中，以副作用的形式向环境中释放的热能；（2）放热的化学反应过程；（3）密集人群释放的辐射能量。,二、热污染,热污染：工农业生产和人类生活中排放出的废热造成的环境热化，损害环境质量，进而又影响人类生产、生活的一种增温效应。发生在城市、工厂、火电站、原子能电站等人口稠密和能源消耗大的地区。1、热污染的类型 水体热污染 大气热污染,2、热污染的成因,（1）直接向环境释放热量（2）改变大气的组成：CO2含量剧增；颗粒物大量增加；对流层水蒸气增多；平流层臭氧减少。（3）改变地表形态：植被破坏；下垫面改变；海洋面受热性质改变。表64热污染的成因 表65 世界主要地区CO2的年人均排放量,3、热污染的防治,制定可行的排放标准，并严格管理。加强对工矿企业的含热废水的及时监测，以限制废热水进入水体。加强能量的利用率，改善冷却方式，使废水达标排放。加强热污染源余热的综合利用。如温水养殖、城市集中供热、温室种植等。,第二节 水体热污染,热污染主要来源热电厂的冷却水，冶金、化工、纺织等工业部门也有大量的废热水产生。直接排入水体后，使水温升高。实验证明，水体温度的微小变化对水生生态系统都有深刻的影响。一、水体热污染的影响1、威胁水生生物生存2、加剧水体富营养化3、引发流行性疾病4、增强温室效应,水体热污染的危害,使水中溶解氧减少。溶解氧是水生生物赖以生存的条件之一，也是水体净化的最重要因素之一。而水中溶解氧的溶解度与温度成反比；此外当温度、有毒物质一定时，如溶解氧下降，有害物质的毒性增强；使水体中重金属和有害物质的毒作用加大。水温升高，生物化学反应加快。重金属具潜在的危险，一些重金属可在微生物的作用下转化为金属有机物，产生更大的毒性，例如汞的甲基化。另外，水温升高，有害物质的毒作用加大，并且富集速度加快影响受害生物的生存。,导致水体富营养化。因N、P等物质的过剩是产生富营养化的主要原因，但温度也是不可忽视的。首先，增温可促进有机物的分解，同时又使溶解氧下降，底泥处于厌氧状态，增强其释放N、P。其次，增温可以使耐温性和温性植物种类如蓝藻、绿藻增加，浮游植物异常增殖。使水生生物繁殖率下降，甚至引起鱼类种群的改变与死亡。水温是鱼类生长繁殖的重要因素，它可以改变体内的代谢速度，还可使鱼类感染疾病的几率增加。热水还能使河面蒸发量加大，失水严重；抬高河床，增加洪水发生次数；引起致病微生物的大量繁殖，对人类健康带来影响。,海洋热污染,二、水体热污染的防治1、减少废热入水2、废热综合利用：区域性供暖3、加强管理,第三节 热岛效应,一、城市热岛效应 在人口稠密、工业集中的城市地区，由人类活动排放的大量热量与其他自然条件共同作用致使城区气温普遍高于周围郊区，称为城市热岛效应。其强度以城区平均气温和郊区平均气温之差表示。北京（9.0）上海（6.8）柏林（13.3）温哥华（11）,二、城市热岛效应的成因,成因：城市下垫面和大气成分的变化以及人为热的释放。城市热岛效应形成模式图,城市热岛效应,城市热岛效应,京津地区热岛分布图,红色区域为热岛效应强烈的地区,1、城市下垫面的变化：城市对太阳辐射的反射率低，热导率高，热容量大，蓄热能力强。同时，下垫面粗糙度增大，阻碍空气流通，风速减小，也不利于热量扩散。下垫面的改变城市是受人类影响最强烈的区域，在一些较发达的城市，城市的地面多为水泥、柏油等覆盖，且建筑物密集。几乎不存在自然状态的下垫面，城市绿地大多是人工绿地，绿地植物或多或少地依赖人工养护。,城市地区下垫面的改变产生以下3方面影响:(一)辐射平衡被改变。地表覆盖物的改变导致地表反射率和反射过程的双重改变，使短波辐射在城市环境中能更充分地被吸收，直接增加了城市可吸收的基础能量。(二)水分平衡被改变。在城市中，除了绿地之外的下垫面基本全部被水泥、沥青覆盖，能够吸收自然降水的下垫面就是面积有限的绿地面积。下垫面固化导致下垫面的蓄水能力严重不足，不能提供充足的水分供给蒸发。这就导致从环境获得的能量将主要用于增加下垫面和空气的温度。,实际观测表明:7月份下午14:00左右，在同样的太阳辐射条件下，水泥地面的温度可达65，而潮湿草地地表的温度在40以下，干燥草地地表的温度在50-55。不同的地表热力特点对空气加热的结果也显著不同。城市地表状态改变所导致的城市地表水分环境与自然状况显著不同，对地表的热力特性有极大地影响，进而使地表对空气的加热也与自然状况显著不同，使得城市的夏季大气环境更加酷热。,(三)局地环流被改变。城市建筑物密集，粗糙度也相应增大，低层大气的水平交换受阻，局地性垂直交换强烈而不稳。局地环流的改变使得城市风速减小，不利于低层热量的扩散，也加重了城市的热效应。因此，在城市规划和建设时应充分考虑局部环流小气候的影响，在注意降低污染的同时，也要考虑如何改善城市热环境。,2、城市下大气成分的变化城市地区能源消耗量大，且以矿物燃料为主，致使城市上空大气组成改变，降低了城市空气的透明度，使其吸收太阳辐射和地表长波辐射的能力增强，造成大气逆辐射增强，加剧了温室效应，从而强化了城市热岛效应。由于大气CO2质量浓度的升高，使热平衡向高温方向偏移，整个生态环境面临更高的环境温度。城市是人为排放CO2集中区域，CO2质量浓度的升高也会对局地的热平衡产生一定影响，使城市的温室效应强于周边地区。,3、人为热的释放人为热是指人类活动以及生物新陈代谢所产生的热量。表610 不同城市人为热排放量（1）在城市中存在形态各异的人为热源。城市热源可分为两类:即生活热源和生产热源。生活热源包括各种生活用能，如烧火做饭、冬季取暖、夏季制冷及家庭轿车等。生产热源则包括了一切形式的生产活动，因为一切的生产活动都需要由能量作为动力，这些能量最终或者被固化到产品中由消费者释放出来，或者在生产的过程中以各种各样的形式排放出去，如热电厂排放的废热水、废水、蒸汽等。,由于城市是人类集中活动的区域，所以人为释热是城市热平衡中不可忽略的重要项目。如北欧不少城市单位面积的人为释热量已经超过该地区所获得的太阳辐射量，随着人们日益重视生活质量，我国城市的人为释热总量和强度均在稳定增长。由于人为释热直接改变了局地的热平衡，所以由人为释热所导致的热岛效应随着城市的发展正变得越来越强。一般意义上，热岛效应多指冬季由于取暖等导致的城市高温，而实际上，随着夏季制冷需求的大幅度增加，夏季的热岛效应也越来越强。,火电厂产生大量的余热,三、城市热岛效应的影响,1、使得城区冬季缩短，霜雪减少，可以降低城区冬季采暖耗能；导致夏季持续高温又会增加城市耗能。2、在夏季加剧城区高温天气，不仅降低人们的工作效率，还会引起中暑和死亡人数的增加。3、可能引起暴雨、飓风和云雾等异常天气现象；形成城市热岛环流，不利于污染物向外迁移扩散，会加剧城市大气污染。,4、可能造成局部地区水灾。5、会导致气候、物候失常。6、加重城市供水紧张，导致火灾频发，为细菌病毒等的孳生蔓延提供温床，甚至威胁到一些生物的生存并破坏整个城市的生态平衡。,四、城市热岛效应的防治,1、增加自然下垫面的比例，大力发展城市绿化，营造各种“城市绿岛”。2、加强工业整治及机动车尾气治理，限制大气污染物的排放，减少对城市大气组成的影响。3、调整能源结构，提高能源利用率，通过发展清洁燃料减少向环境中排放人为热。4、开发新型环保建筑材料。5、控制人口数量等。,第四节 温室效应,一、温室效应与温室气体 温室效应是地球大气层的一种物理特性。引起温室效应的温室气体主要有：CO2（贡献最大者）、CH4、CO、CFCs、O3、水蒸气等。,温室效应的形成,二、温室效应加剧的原因,温室效应是全球性的生态环境问题。1、温室气体排放量增加 图67 温室气体对气温上升的贡献变化 图68 世界热带雨林的破坏情况2、植被破坏，温室气体吸纳量降低,三、温室效应的影响全球变暖,1、冰川消退，海平面上升2、气候带北移，引发生态问题3、加重区域性自然灾害4、危害人类健康,据英国每日邮报报道，加拿大环境学家在北极拍摄到令人震憾的一幕：两只北极熊小心翼翼的站在浮冰之上，进退两难，已然成为全球气候变暖悲剧性的象征。,这张2005年8月24日发布的照片显示的是北极地区正在融化的冰块。,地球溫室效應所形成的南極大峽谷,冰塊全部溶化的南極東部冰川地區露出了迷宮一樣的巨大峽谷。長達45公里的這個迷宮大峽谷是因爲1200萬1400萬年前形成的地下冰川全部融化後失去水分而形成。公開該照片的波士頓大學警告說，如果地球溫室效應持續下去，這樣的環境災難會繼續重演。,自然灾害,海平面上升,冰架坍塌发现南极新物种 温室效应危及南极生态,对南极生物毁灭性影响 科学家们在为发现新物种而感到高兴的同时，也意识到温室效应加剧将对这些物种带来前所未有的危险。科学家们指出，温室效应还会使生活在南极的鲸鱼、海豹和企鹅面临饥荒。由于气候变暖、冰架坍塌、冰山消融，冰层下以浮游生物为食的海藻大量消失，进而危及磷虾等动物的食物来源，再加上