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大气放射性大气中某些物质的原子核能发生衰变，放出我们肉眼看不见也感觉不到的射线，只能用专门的仪器才能探测到的射线。大气中物质的这种性质叫大气放射性。
中文名：大气放射性
原 理：原子核能发生衰变
大气放射性物质
存在于大气中的含有一种或多种放射性核素的物质。这些放射性核素通过放出射线以一定速度衰变为另一种核素，其衰变速度用半衰期表示。
大气放射性物质的来源有三个：
- 由地面天然放射性矿物释放出来；
- 由宇宙射线轰击大气中某些组分而形成；
- 由人类活动（如核试验、原子能工业等）而产生。对流层的天然放射性核素，大部分由第一个来源产生的。
大气放射性监测
重要性
大气中放射性核素的监测，是常规监测以及核事故情况下放射性监测的一个重要手段，在大气放射性核素监测中，获得连续性具有代表意义的样品，是取得准确数据和可靠结论的前提与基础。我国在以往的空气放射性核素监测工作中多针对特定场所、设施，环境大气放射性气溶胶监测工作开展较少，连续不间断监测更未见报道，所用采样器的流量(指单位时间内采样体积)一般不超过100m3 /h。 [1]
采样式监测方法
环境监测网络由分布在不同位置处的大量辐射监测站组成，辐射监测站的性能指标直接决定了监测网络的探测性能。由于大气放射性分布范围很广，而且浓度很低，为了实现低本底测量，辐射监测站所使用的探测系统往往采用抽样富集测量方式，如放射性气溶胶监测中的滤纸过滤方式和裂变气体监测中的变压吸附方式。
大气放射性核素监测的两种重要设备，分别是用过滤法捕集大气气溶胶的超大流量气溶胶采样器，和用吸附法富集大气中氙的大气氙取样器。我所研制的超大流量气溶胶采样器，采样流量为500～800m3/h，滤材收集效率>80%（0.2μm），采样器总效率>60%（10μm），对134Cs的最小可探测浓度（MDC）m3；大气氙取样器的取样流量>9 m3/h，氙获取量>5ml/24h，对133Xe的MDC<0.25mBq/m3，性能指标不低于禁核试条约组织（CTBTO）的国际监测系统（IMS）的技术要求。福岛核事故后，我们在西安进行了为期3个月的大气取样分析，监测到了131I、134Cs、137Cs、133Xe等核素的浓度变化情况，发现其浓度异常偏高，初步判断来自于福岛核事故的泄漏。 [2]
非采样式监测方法
与富集测量方式不同，研究者利用蒙特卡罗( MC) 方法和理论模型建立一种非采样式大气放射性测量方法，将未屏蔽闪烁体探测器竖立在空气中直接朝向空气进行测量，并评估了这种测量方法的可行性与探测下限。
通过研究结合MC 方法和理论模型，计算了LaBr3闪烁体探测器竖立在放射性空气中时的响应情况，并最终给出了探测器的测量能谱和放射性浓度探测下限。
将探测器直接对着空气测量是可以鉴别核素的，而且这种探测方式相比抽样富集测量方式具有一定优势; 由于探测器所测量的空气范围非常大，这种测量方式实际上已经达到了富集的目的，所以探测器的探测下限可以很低。但该测量方式存在两个不足:由于没有铅屏蔽，探测下限易受环境本底变化的影响; 在封闭空间中该测量方式的探测下限会相应增加。计算过程表明，探测器的本底计数直接决定了探测器的探测下限，因此NaI 闪烁体更加适合于低本底测量，而LaBr3闪烁体更加适合于多核素识别。 [3]
大气放射性本底测量
大气放射性本底水平成因
大气中天然放射性本底水平的成因主要包括宇宙射线产生的泰然放射性核素、Rn-222与Rn-220及其子体(Bi-214, Pb-214等)。其中宇宙射线产生的天然放射性核素浓度与宇宙射线强度直接相关，太阳活动极大、极小性变化将直接导致宇宙射线强度和能谱变化，使核素浓度浮动25%;季度和日气象影响通常小于5%;气象条件中降水可显著降低天然辐射本底;短寿命核素浓度随纬度和高度变化较为明显，较长寿命和长寿命核素随时间变化较为明显。铀、镭、针是空气中原生天然放射性核素构成的一方面，其浓度取决于土壤中放射性核素浓度以及土壤再悬浮因子;氧及其短寿命子体是构成另一方面，空气中氧主要源于土壤和岩石中的镭，海水、地下水、天然气、火山气等也有小份额贡献，氧在地层中漂移和逸出率与地层结构、含水量和气象条件等许多因素相关。从美国资料显示，空气中氧浓度最大值常出现在晚夏或秋季，最小或较小值期为春季，浮动幅度最大可达4倍;太阳上升则浓度下降，太阳西落则浓度上升，日变化幅度2-v 5倍，年平均浓度变化很小;氧浓度随距地表相对高度增加而减小，氧浓度减小1/2的高度约700m。
测量方案
放射性物质空间分布包括两个属性即辐射属性和几何属性，前者用辐射粒子成分及浓度、辐射剂量率、等剂量率线及热线，后者包括放射性烟羽(云团)的几何尺寸、头尾部及热线位置、移动速度和方向，进行数学描述时还包括到达时间。实测辐射数据与空间点的经纬度是相互对应的。通过测量空中辐射强度变化来标定放射性云团的三维边界，各边界两端间放射性呈现由弱到强、再由强到弱的分布趋势，弥散方向上剂量率最强点的连线即为热线。在核电厂邻近地区固定地点，放射性烟羽所引起的辐射水平(简称烟羽辐射)是随当时、当地的气象条件(风向、风速及大气稳定度)而变化的。对空中辐射本底测量，还应区分不同高度层，不同气象条件分别进行。
(1) 1000m以上，中型运输机携带高灵敏度辐射测量系统(探测器规模8--10探头，灵敏体积共计70L--86.4L)开展测量;
(2) SOOm-}-1000m，直升机携带高灵敏度探测系统(探头配备4个一8个标准辐射探头，总灵敏体积共计34.56L--70L)，对地面或厂区空中环境进行精确测量。必要时，巡测高度还可向下延伸至SOm近地面。
(3) SOOm以下近地空中辐射污染，配置近地飞艇测量系统(探测器使用1个快速辐射探头，必要时携带CCD摄像机进行。 通常在核应急情况下进行大气本底放射性测量时，用于航空辐射测量的近地飞艇系统应部署在80km以内应急计划区;中型运输机航空辐射测量系统通常部署在核电厂下风向大范围扩散区;直升机航空辐射测量系统的部署运用应介于二者之间，具有更大的灵活性。
大气放射性本底测量技术特点
空中大气放射性本底测量技术主要依托高灵敏度航空辐射监测仪器和航空谱仪完成。航空辐射监测主要特点是快速高效性和大范围广域性，与其他监测方法显著区别在于使用高速机动的飞行平台。相对地面测量手段，其应用优势具体体现在如下方面:
（1）测量速度快，便于大面积辐射监测。由于飞行平台比车载平台更具速度和机动优势，只要仪器响应时间与飞行速度合理匹配、输出结果位置差满足规定要求，就能迅速到达规定空域并即时开展辐射航测，并了通过数传系统实时地将测量结果传到地面指挥中心。
（2）灵活机动，受复杂地理条件限制很小。使用飞行平台航测，制约因素主要来自降水、强对流等气象条件，可完全避开恶劣路况、水域隔阻等复杂地形影响。在强地震、泥石流等造成的道路严重堵塞中断、桥梁倒塌、难以通行时，辐射航测将可能成为唯一有效的监测手段。[4]
循环模式
地壳中含有、铀-235和钍-232，它们衰变后产生放射性惰性气体,即半衰期3.8天的镭射气（氡-222）和半衰期55秒的钍射气（氡-220）。这些射气由地面扩散进入大气，并在大气中进行衰变，产物一般为重金属核素，如铅-210和钋-210。后者立即为气溶胶微粒吸附，并通过降水或其他过程回到地面。据计算，雨水和干沉降物中的天然放射性约为Pb（1.5～8.9）×10贝可/年和Po（0.74～1.4）×10贝可/年（贝可是放射性强度的单位，1贝可（Bq）=1次蜕变/秒）。 它们在大气中的滞留期和一般气溶胶粒子相同，约为10～25天。这种放射性物质已用作研究全球和平流层大气环流的示踪剂。宇宙射线与大气中的气态组分（氮、氧和氩等）在平流层下部和对流层中进行核反应时，生成一些放射性核素（见表），短寿命的放射性核素在平流层的浓度，与其衰变平衡有关，而长寿命的会在对流层中被混合稀释。天然放射性核素的循环,除可用作大气运动的示踪剂外，碳-14和有机物的结合,构成了地质年龄测定法的基础。
核试验和核反应堆,将大量放射性核素引入大气,并进入平流层。氪-85是裂变产物废物处理的副产物,它已成为全球性污染物，自20世纪50年代以来，在大气中的含量不断平稳地上升。 锶-90是裂变产物中最危险的一种，它能进入骨骼，半衰期约为28年。裂变产物的细粒子进入平流层，滞留时间可达几年。它们一旦进入对流层,只要30天的功夫,就能通过沉降而达到地球表面。裂变产物在平流层分布的研究工作，为大气环流提供了重要的信息。核爆炸时，由于中子反应，还会释放出大量的碳-14、氢-3和铁-55。据计算，由核试验引入大气的大量的碳-14和氢-3,可以利用它们的示踪，测定二氧化碳和水在大气圈和水圈中的滞留时间。
影响
（1）放射性对生物的危害是十分严重的。放射性损伤有急性损伤和慢性损伤。如果人在短时间内受到大剂量的X射线、γ射线和中子的全身照射，就会产生急性损伤。轻者有脱毛、感染等症状。当剂量更大时，出现腹泻、呕吐等肠胃损伤。在极高的剂量照射下，发生中枢神经损伤至直死亡。中枢神经症状主要有无力、怠倦、无欲、虚脱、昏睡等，严重时全身肌肉震颤而引起癫痫样痉挛。细胞分裂旺盛的小肠对电离辐射的敏感性很高，如果受到照射，上皮细胞分裂受到抑制，很快会引起淋巴组织破坏。
（2）放射能引起淋巴细胞染色体的变化。在染色体异常中，用双着丝粒体和着丝立体环估计放射剂量。放射照射后的慢性损伤会导致人群白血病和各种癌症的发病率增加。
（3）放射性元素的原子核在衰变过程放出α、β、γ射线的现象，俗称放射性。由放射性物质所造成的污染，叫放射性污染。放射性污染的来源有：原子能工业排放的放射性废物，核武器试验的沉降物以及医疗、科研排出的含有放射性物质的废水、废气、废渣等。
（4）环境中的放射性物质可以由多种途径进入人体，他们发出的射线会破坏机体内的大分子结构，甚至直接破坏细胞和组织结构，给人体造成损伤。高强度辐射会灼伤皮肤，引发白血病和各种癌症，破坏人的生殖技能，严重的能在短期内致死。少量累积照射会引起慢性放射病，使造血器官、心血管系统、内分泌系统和神经系统等受到损害，发病过程往往延续几十年。
大气放射性污染现状
截止到2013 年，我国已探明储量的铀矿分布于23 个省区，其中大部分分布在湘、赣、粤地区。总体而言，我国已探测到的铀矿床分布分散，规模偏小，多以中型和小型矿床为主，品味较低，矿石的处理量大，“三废”的产生率高。在铀矿的开采过程中，如凿岩、爆破、装矿、放矿、出渣、掘进等工序将产生大量的氡及其子体、放射性气溶胶和铀矿尘等放射性有害物质。铀矿通风尾气的排放影响矿山周边环境，危害公众身体健康。其中，氡所致的剂量占了通风尾气总剂量的90%。在铀矿区周围500m 范围内大气中的氡浓度最高可达150Bq /m3，特别是露天开采爆破时，氡浓度可达5 × 102Bq /m3。
我国铀矿冶产生的尾矿、废石量非常大，在铀矿冶初期，每生产1t 铀金属，约产生1200 t 尾矿，1200t － 5000t 废石。我国废石场和尾矿库等固体废物堆存场地约180 处，约有92． 4%的尾矿、82%的废石分布在湘、赣、粤地区。铀矿废渣石中放射性核素含量高，含有铀系的一系列衰变子体，几乎99%以上的230Th 及226Ra 等放射性核素都集中在尾矿中，它们将长期衰变释放氡及子体，构成长久辐射潜在危害。铀尾矿、废石内的226Ra，衰变成惰性气体222 Rn，经堆场表面进入环境大气。尾矿场的氡析出率多为2 － 16 Bq /m2·s，废石场的氡析出率为0． 8 － 2． 8 Bq /m2·s。在铀矿冶的生产期、退役期以及退役治理期，尾矿和废石场析出的氡都是最主要的辐射源，吸入含氡空气是公众所受内照射危害的主要途径。另外，铀尾矿、废石的γ 贯穿辐射剂量率为天然辐射本地的4 － 400 倍，对公众的集体剂量的贡献占铀矿冶的80%。 [5]
视频
放射性元素的衰变