人類活動(dòng)釋放到環(huán)境中的放射性核素以及環(huán)境中存在的天然放射性核素在環(huán)境中的遷移、擴(kuò)散、轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化過程中所經(jīng)歷的物理化學(xué)和生物化學(xué)過程直接或間接地影響到其對(duì)人群所造成的劑量。這是人們最為關(guān)心的問題之一。隨著人們生活水平的提高和環(huán)境意識(shí)的提升,人們對(duì)環(huán)境中的放射性核素也日益關(guān)注,由此衍生出環(huán)境放射化學(xué)這一交叉學(xué)科。從環(huán)境放射化學(xué)的研究?jī)?nèi)容看,環(huán)境放射化學(xué)目前主要關(guān)注以下幾個(gè)方面的問題:
(1)環(huán)境放射性研究:研究環(huán)境中存在的放射性核素的遷移、擴(kuò)散、轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化、吸附、脫附(解吸)、載帶、富集、種態(tài)變化規(guī)律及其影響因素;
(2)核設(shè)施周圍環(huán)境中重要核素的遷移、擴(kuò)散、轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化、載帶、吸附、脫附(解吸)、富集、種態(tài)變化規(guī)律及其影響因素;
(3)環(huán)境污染物變化規(guī)律研究:用放射化學(xué)手段研究典型污物在環(huán)境中的遷移、擴(kuò)散、轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化、吸附、脫附(解吸)、載帶、富集、種態(tài)變化規(guī)律及其影響因素;
(4)新型材料安全性研究:用放射化學(xué)手段研究納米材料等在環(huán)境中的遷移、擴(kuò)散、轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化、吸附、脫附(解吸)、載帶、富集、種態(tài)變化規(guī)律及其影響因素。
由于放射化學(xué)所研究的對(duì)象是放射性物質(zhì),因此這一學(xué)科具有以下特點(diǎn):首先,放射化學(xué)所研究的物質(zhì)都具有放射性。從居里夫人創(chuàng)立放射化學(xué)研究方法開始,在放射化學(xué)研究中就一直利用放射性測(cè)量技術(shù),隨時(shí)跟蹤放射性物質(zhì)的去向并測(cè)定其含量。這種技術(shù)使研究方法大為簡(jiǎn)化,而且大大提高了靈敏度。例如在合成新元素的研究領(lǐng)域中,特定衰變條件下,可以鑒別出幾個(gè)原子,甚至僅僅單個(gè)原子。
另一方面,研究工作者必須考慮輻射防護(hù)的問題。放射性活度較大的操作必須使用特殊的設(shè)備,且嚴(yán)格遵守放射性操作規(guī)定。顯然,這一點(diǎn)給放射化學(xué)工作帶來了不便。此外,在有些實(shí)驗(yàn)中,如在后處理的強(qiáng)放射性體系中以及在常量的超鈾元素研究中,還必須注意放射性對(duì)體系本身所帶來的輻射化學(xué)效應(yīng)。
不恒定性是放射化學(xué)的另一個(gè)特點(diǎn),放射性核素總是或快或慢地進(jìn)行著衰變,即由一種物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N物質(zhì)或更多種物質(zhì),這使研究體系的組成不斷地發(fā)生變化。對(duì)于壽命很短的核素,就有一個(gè)快速處理的問題,否則就會(huì)因喪失時(shí)機(jī)而失掉大部分或全部研究對(duì)象。因此在放射化學(xué)中,對(duì)分離、分析和純化技術(shù)往往有一些特殊的要求。
此外,放射性核素的濃度和量通常都比較低,這使放射化學(xué)具有一些特殊的規(guī)律性。例如,用放射性锝標(biāo)記的藥物進(jìn)行心肌顯像診斷,锝的用量只有約1~2 ng。當(dāng)物質(zhì)處于低濃度狀態(tài)時(shí),其化學(xué)行為與其處于常量時(shí)可能不盡相同。早期钚和超钚元素是由加速器制備的,獲得的量極微。隨著放射性物質(zhì)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,在核燃料后處理工廠的工藝流程中,這些元素的濃度可達(dá)到常量水平。與此同時(shí),其他學(xué)科所研究的對(duì)象,其濃度或量的下限也日趨極微量的水平。因此,放射化學(xué)的低濃度和微量的特征已不如幾十年前那么突出了。(中國科學(xué)院高能物理研究所 趙宇亮 張智勇 柴之芳)
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