核环境学基础VIP免费

第五章放射性物质在地面水体中的行为地面水体包括海洋、江河、湖泊、沼泽等水域，它们与地下水一起构成地球上的天然水系统。天然水一方面经由蒸发、凝结、降水、渗透和径流等多种途径，在空中、地面和地下形成复杂的水循环；另一方面又与周围的空气、土壤、生物、岩石等环境物质有着广泛而频繁的接触，并与之发生反应。因此天然水中往往溶解、夹带着各种环境物质。此外，天然水体中还生长着各种水生生物，从而形成复杂而庞大的体系。生态学将水、水中悬浮物、溶解物质、底质和水生生物视为一个完整的整体，即“水生态系统”。放射性废水的排放是地面水体放射性污染的主要来源。此外，大气中气载放射性物质的沉积、污染地面上的径流也在一定程度上导致水体的污染。放射性物质进入水体后，将伴随其中各种物理、化学及生物过程发生一系列复杂的变化。地面水的污染可经由饮水途径对人造成内照射；水生生物的污染及用污染水灌溉农田导致农作物的污染则使放射性物质经由生物链途径对人造成内照射。在某些特定条件下，水还可能对人造成浸没外照射、水体底质会对人造成直接外照射。放射性物质在地面水体中的化学行为地面水体的分类和组成降水地面水地下水放射性物质在地面水体中的化学行为放射性物质在地面水体中的化学形态放射性物质在地面水体中的化学行为放射性物质在地面水体中的化学反应氧化还原反应络合反应吸附放射性物质在地面水体中的输运、弥散和迁移放射性物质在地面水中的输运、弥散和迁移行为涉及水力学、水文学、化学及生物学等多种因素，其中包括水的流速、深度，水底类型和坡度，水体构型，水温，潮汐因素，风力，核素本身的物理、化学性质，水生物的种类和分布特点等。江河、湖泊、海洋等各类水体中污染物的输运、弥散机制是相似的，但因水体大小、形状、边界条件及水力学性质各不相同，不可能采用单一的模式作概括性描述，只能根据各类水体的具体条件，对基本弥散方程作相对合理的简化与假设，从而得出各种适合不同水体条件的污染物的浓度计算公式。放射性物质在河流中的输运和弥散输运弥散的机制(1)分子扩散(2)湍流扩散(3)剪切流弥散(4)对流扩散输运弥散的机制输运弥散的基本方程污染物在河流中的弥散混合过程包括随水流运动的平流输运及在水流、河宽及水深三个方向上的扩散，根据浓度梯度扩散理论及质量平衡原理，污染物在流动水体中的浓度分布同样可采用与大气湍流扩散相似的连续性方程描述。输运弥散的机制污染物在河流中的输运与弥散过程废水经由排放口释入河流中以后，污染物随即在河水中输运和弥散，在通常是宽浅河流中，污染物在随水流向下游方向输运的过程中，一般先在水深方向上混合均匀，垂直混合的快慢和河流与废水之间流速及密度的差异、排放口的形式有关。在无浮力效应及非射流排放的情况下，达到垂直混合均匀所需的距离与水深成正比，一般为排放口处水深的几十倍到100倍。污染物在水深方向上弥散混合的同时，在河宽方向上也逐渐与河水混合，在宽浅河流中，达到横向混合均匀所需的距离比垂直混合距离长得多，横向混合均匀后河流断面上各点处污染物浓度即完全均匀分布。输运弥散的机制连续点源的弥散模式污染物若以恒定的排放速率排入均匀平稳流场的河流中，可按连续点源排放的污染物在平稳弥散状态介质中的混合模式估算河水中污染物浓度的分布。这种条件下，排放开始后不久，水中各点处污染物浓度分布将保持恒定，则横向混合均匀前：在横向混合均匀前的混合过程中，由于垂向混合距离很短，计算中一般假设该河段中污染物在水深方向上已与河水混合均匀。污染物只是在河宽与水流方向上弥散，而且，在河水流速不太小的情况下，沿水流方向的平流输运对弥散过程所起的作用远大于同一方向上湍流扩散的影响，则22()yCCuKxy宽河流：窄河流：横向混合均匀后：连续点源二维稳态弥散的条件下，河宽方向水中污染物浓度近似地呈正态分布。随着输运距离x的增大，横向浓度分布逐渐趋向均匀，当某一断面上最大浓度与最小浓度相差不到5%时，即可认为已达到混合均匀，在完全混合距离以下，即称为完全混合河段，则完全混合...