核环境监测与评价第4章放射性物质在大气中的行为

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1、第4章放射性物质在大气中的行为1大气颗粒物（PM10）中核素的gama谱2上海应用物理研究所，南华大学空气污染来源反轨迹图3地球上空的大气简介：人为产生的气载污染物一般都排入边界层中。污染物质释入大气后将随风的运动向下风向输运，污染物分布不均匀形成的浓度梯度导致其在水平和铅直方向上扩散，空气流场的切变则导致污染物的弥散。4输运过程中放射性核素将逐渐衰变，其子体逐渐积累。雨雪的清洗→湿沉积；粒径较大(＞20μm)的固体颗粒→沉降；气溶胶与地面附着物碰撞→干沉积；风的作用→沉积物→悬浮→二次污染。5空气中的放射性污染物的危害：空气中的放射性污染对人直接造成外照射；人吸入

2、污染的空气→内照射；沉积到地面上的污染物沉积造成的地面污染→外照射；沉积导致的农作物污染经食物链→内照射。64.1放射性物质在大气中的化学行为7（一）大气的恒定组分大气的恒定组分是指大气中的O2、N2和稀有气体。在近地层大气中这些气体组分的含量几乎可认为是不变的，它们约占大气总量的99.97%。（二)大气的可变组分主要指CO2和H2O（g），这些气体组分受不同地区气候、季节等多种因素的影响而发生变化。正常状况下，H2O(g)约占0-4％，CO2约占0.02%-0.04%。由恒定组分和可变组分所组成的大气称为洁净大气。4.1.1大气的化学组成（三）大气的不定组分大气中

3、的尘埃、硫化物、氮氧化物等是大气中的不定组分，当它们进入大气后，可能造成大气污染。89成云致雨的必要条件主要成分次要成分水汽固体杂质生物体的基本成分维持生物活动的必要物质植物光合作用的原料；对地面保温吸收紫外线，使地球上的生物免遭过量紫外线的伤害成云致雨的必要条件，对地面保温作用大气组成主要作用干洁空气O3N2O2CO2大气各组成成分的作用10大气圈结构大气层又叫大气圈，地球就被这一层很厚的大气层包围着。大气层的成分主要环境空气的成分。大气层的空气密度随高度而减小，越高空气越稀薄。大气层的厚度大约在1000-1400千米以上，但没有明显的界限。整个大气层随高度不同表

4、现出不同的特点，分为对流层、平流层、中间层、暖层和逸散层，再上面就是星际空间了。114.1.2大气中的一般化学过程在一些射线的作用下，大气中会发生一系列的化学反应，其中最重要的是光化学反应。各层的化学反应不近一致。这些射线是太阳辐射、宇宙射线、X射线及闪电引起的放电效应。平流层：热层的主要光反应：12大气中的主要成分是N2和O2，它们可以吸收太阳辐射而引起光致离解，产生氮原子和氧原子，这些原子非常活跃，在不同的气流层中发生一些化学反应。宇宙射线、太阳紫外线和X射线等可引起大气组分电离，这主要发生在60km以上的大气层，生成一些自由基。这些离子也可发生一系列的化学反应

5、。大气层中另一类重要化学反应是由大气中的污染物质造成的，如酸雨、氮氧化物和烃类等。13中间层主要的光化学反应有：平流层主要反应有：对流层有：144.1.3放射性物质在大气中的化学行为大气中的放射性物质可发生一系列的化学变化：氧化反应、光化学反应和同位素交换反应；气溶胶的形成和吸附现象；云雾、雨滴对放射性物质的溶解、吸收等。15放射性气溶胶的形成：液态或固态放射性核素大部分被大气溶胶捕集形成气溶胶。大气气溶胶主要包括微尘、有机碳化物微粒和液态的雾。核爆炸→放射性核素进入对流层顶部→温度降低→放射性气溶胶→环境污染。氡溢出→衰变→子体（钋、铅、铋等）→大气气溶胶→环境污

6、染。核设施、核事故放出的铷、碘、铯、钼、氚、碳等它们中的放射性核素形成气溶胶对环境污染。16化学反应大气中的放射性物质在迁移、扩散过程中，因其化学活性或大气中其它物质的化学活性而发生多种化学反应。其中与O2和CO2的反应是大气中最容易发生的化学反应。如Sr通过一系列的反应可以生成SrCO3，T2可以氧化成T2O等。17此外，大气中发生的化学过程与大气吸收太阳能辐射引起的大气光化学过程有密切关系。大气中的某些放射性气体在太阳光的照射下，也可直接发生光化学反应。主要是因为自由基的生成。同位素交换反应：184.2放射性物质在大气中的输运和弥散4.2.1大气边界层的温度场和

7、风场1、大气边界层的温度场1）干绝热递减率不含水分的干空气团随机运动而绝热上升时，其膨胀、位置升高→其内能降低、温度下降；反之，温度升高。干空气团每绝热升降100m而导致其身温度变化率的负值称为干绝热递减率，以rd表示，其理论值为：0.98K/100m≈1.0K/100m。未饱和湿空气上升时，其温度下降率将小于1.0K/100m。192）大气的气温层结大气边界层气温在铅直方向上的变化情况称为气温层结，其特征可用气温垂直递减率表示：一般取单位高差(100m)上气温变化速率为负值。因此，当气温随高度增高而降低时，r＞0，反之,则小于0,表示气温随高度增高而上升。20