放射性污染物的处理
一、放射性污染物概述
（一）放射性污染物的含义
放射性污染物是指各种放射性核素污染物。由医疗、科研等单位在放射性核素应用时排放的含放射性物质的粉尘、废水和废弃物，放射性物质能放射出穿透力很强、人类感觉器官不能觉察到的射线。这些射线对人体健康的损害与接触放射性物质的剂量有关，与大剂量放射性物质接触时能严重损害人体健康。我国于2007年3月1日起实施的《放射性核素与射线装置安全评定管理办法》明确规定了放射性物质的安全管理。随着放射性物质与仪器在实验应用方面的日益发展，实验室放射性废弃物量迅速增加，因此，控制和防止实验室放射性废弃物污染，是保护实验室人员与环境的一个重要方面。
（二）放射性污染物的危害
在大剂量的照射下，放射性物质对人体和动物存在某种损害作用。如在4Gy的照射下，受照射的人有5%死亡；若照射6.5Gy，则可能发生100%的人员死亡。照射剂量在1.5Gy以下，死亡率为零，但并非无损害作用，往往需经20年以后，一些症状才会表现出来。放射物产生的电离辐射能杀死生物体的细胞，妨碍正常细胞的分裂和再生，并引起细胞内遗传信息的突变。人体受到射线过量照射所引起的疾病称为放射性病，分急性和慢性两种。
急性放射性损伤：照射超过1Gy时可引起急性放射病或局部急性损伤；在剂量低于1Gy时，少数人可出头晕、乏力、食欲下降等轻微症状；剂量在1～10Gy时，出现以造血系统损伤为主症状；剂量在10～50Gy时，出现以消化道症状为主的损伤，若不经治疗，在两周内可100%死亡；50Gy以上主要出现脑损伤症状，可在2日死亡。
慢性放射性损伤：受辐射的人在数年或数十年后，可能出现白血病、恶性肿瘤、白内障、生长发育迟缓、生育能力降低等远期躯体效应；还可能出现胎儿性别比例变化、先天畸形、流产、死产等遗传效应。
二、放射性污染的去污
（一）去污的基本概念
1.去污的定义
去污是用物理、化学或生物的方法去除或降低放射性污染的过程。从广义来说，去污就是把放射性物质从不希望其存在的部位去除或全部去除。去污实际上只是改变了放射性核素存在形式和位置，可用公式（7-1）表示：
公式中，S×C'为被污染的物体；C'为污染的放射性核素；D为去污剂；D×C'为二次废弃物；S为经过去污净化的物体。
从上可以看出，去污并未从根本上消除放射性核素，只是放射性核素存在的位置或方式发生了改变，去污过程会产生二次废弃物。
2.去污的作用和意义
（1）降低放射性水平，减少实验人员受照剂量，保护公众和环境；
（2）便于维修和拆卸活动，降低屏蔽和远距离操作的要求；
（3）降低或消除对探测的干扰影响；
（4）使设备、工具、材料、建筑物和场址有可能再利用；
（5）减少废弃物贮存、运输和处置的费用；
（6）减少需要处置废弃物的体积或使废弃物可以降级处置；
（7）有可能回收易裂变材料；
（8）方便事故处理。
3.去污方法选择原则
放射性污染物可能是离子、分子态、颗粒物或胶体。污染核素的载体可能是垢物、氧化膜层、油漆或涂料。放射性污染的形成机制可以分为：①沉积和附着作用；②吸附和离子交换作用；③表面静电作用；④扩散渗透作用。根据放射性污染的形成机制，去污方法的选择要重视安全性、经济性和可实现性，应优选①去污效率高，能够快速有效地去除放射性物质；②安全可靠，没有或者有少量有害物释入环境，无燃爆危险；③不会因腐蚀而导致泄露；④产生二次废弃物少，二次废弃物易于处理与处置；⑤适合实验室情况和条件；⑥设备易得，操作简便；⑦成本较低。理想的去污工艺，应有最大的去污因子、最少的二次废弃物、最少的受照剂量和环境影响。
（二）放射性污染的去污方法
放射性污染的去污方法主要有机械—物理法、化学法、电化学法、熔炼法、生物法。在实际操作过程中这些方法又可以交叉、复合使用。
1.机械—物理法
机械法是利用擦、刷、磨、刮、削、刨、共振等作用去除物体表面的锈斑污垢或表面涂层、氧化膜。主要包括吸尘、冲洗（水洗、去污剂洗涤）、机械擦拭、高压射流、超声去污、激光去污和等离子体去污等。
（1）高压射流去污。高压射流是指利用射流的打击、冲蚀、剥离、切除等作用来除垢、除锈斑从而清洗去除污染的放射性核素。高压射流特别适合于难以实现擦洗的物体或擦洗工作量太大的物体表面的去污。对水磨石地板、油漆地面、塑料地面的去污效果较差。为了提高去污率，在高压水中加入化学试剂，还有用高压喷射蒸汽，或喷射砂、干砂、氧化铝、锆氧砂、微钢珠、塑料珠、干冰等磨料。
（2）超声去污。超声去污是利用超声的空化效应、加速度效应、声流效应对清洗液和污垢的直接和间接作用，使污垢层分散、乳化、剥离，而达到去污目的。超声去污的主要作用是空化效应。超声波空化气泡瞬时破裂，会产生上千个大气压的冲击力，破坏污染物，并使他们分散在清洗液中，去污效果很好。适用于阀芯、阀杆、泵、过滤器花板、切割工具等小工件和仪表杆的去污。去污效果好、效率高、二次废弃物少、可远距离操作。
2.化学法
化学法是利用化学试剂溶解除去放射性污染物。化学法基于溶解、氧化、任系、配合（络合、螯合）、钝化、缓蚀、表面湿润等化学作用，除去带有放射性核素的污垢物、油漆涂层、氧化膜层，保护基体材料。常用的化学去污方法有：
（1）化学凝胶去污法。将化学凝胶用作去污剂的载体，喷涂在待去污物体的表面上，使去污剂与污染表面维持较长时间的接触。作用一定时间后，用水漂洗或通过喷淋除去凝物，物体表面得到去污。此法优点是二次废弃物量较少。
（2）泡沫去污法。泡沫去污法是将去污剂和湿润剂加压喷涂在待去污的物体的表面，形成泡沫层，使去污剂与污染表面维持较长时间的接触。经过一定时间后，用水漂洗或喷淋，除去泡沫使表面去污。
（3）可剥离膜去污法。利用由化学去污剂和成膜剂做成的具有多种官能团的高分子膜进行去污。因为加入各种络合剂、乳化剂、浸润剂，可剥离膜有较强的去污能力和成膜性能，成膜前它是一种高分子溶液或水性分散乳液，用喷雾法或涂刷法将其施加于待去污物体的表面，干燥后成膜。成膜过程中高分子链上的官能团以及其中的络合剂与污染核素发生作用，污染核素萃取进入膜中，剥掉涂膜便达到去污目的。
（4）超临界萃取去污法。超临界萃取去污是用超临界流体萃取核素。超临界流体是处于临界温度和临界压力以上的流体，它兼有气、液双重特性，既有气体的高扩散性、低黏性、可压缩性和渗透性，又有与液体相近的密度和溶解能力。(https://www.daowen.com)
3.电化学去污
电化学去污是利用电解或电抛光技术，在电回路中的直流电作用下发生阳极溶解除去金属表面的薄膜层，这相当于电镀的相反过程。污染物作为阳极，电解槽作为阴极，通过高密度电流（100-2000）A/m2不断更新电解液，不仅除去金属表面污染物，还使得其表面变得光滑。电化学去污也可在充满电解液的管道内，用一移动电极进行抛光。电化学去污方式有：①浴式浸泡法适于小件物品；②电解隔离法适用于局部区域（如部分工具或部件）或很大的表面；③电解液抽吸法适用于反应堆主回路部件（如蒸汽发生器管头、管道）或其他与安全有关的部件。
4.生物去污法
除细胞壁和细胞膜的吸附作用、沉积作用、离子交换作用、诱捕作用外，微生物的去污净化功能还可能因为具有：①甲基化作用；②脱羟作用；③氧化还原作用；④催化作用；⑤降解作用；⑥有些细菌能产生H2S，有些细菌能产生HP
，对溶解度小和容易形成硫化物、磷酸盐沉淀的元素就容易被沉淀下来；⑦有些微生物能吞噬顺磁性或铁磁性元素的硫化物或磷酸盐，因此通过微生物可用强磁性分离器达到分离和浓缩。生物去污法选择性强，适用于大体积、低浓度的放射性、重金属和有机污染物的去污。
（三）人体的放射性污染去污
人体污染是体表污染放射性核素或放射性核素通过吸入、食入进入体内，或者通过伤口、皮肤进入体内。较多发生的是因与放射性物质接触而造成的体表污染，而主要危害则是放射性核素进入体内。
人体的放射性污染主要的去污方法为擦洗、刷洗、冲洗等。去污考虑因素：①具有高的去污效果；②对皮肤刺激小，对机体无伤害；③不促进体表对放射性核素的吸收；④去污剂温度以40℃为宜；⑤去污次数不宜过多，以免损伤皮肤粘膜。体表污染核素不明了，又难以去除时，可用6.5%高锰酸钾水溶液或0.4ml/L硫酸溶液刷洗3～5分钟，再用10%～20%盐酸羟胺刷洗2～3分钟，一般均可除去污染。
服用促排剂对消除或降低放射性核素的体内污染有一定效果，理想的放射性核素促排剂应符合以下条件：①在人体的pH环境中能形成配合物；②形成的配合物稳定性高；③毒性低；④不参与人体代谢过程，也不发生任何变化；⑤易经肠胃吸收且通过细胞膜。如DT-PA（乙二烯三胺五乙酸）是效果好、用途广的配合剂。碘化钾是碘体内污染时最有效的促排药物。
三、放射性污染物的处理
采用一般的物理、化学及生物学的方法都不能将放射性废弃物中的放射性物质消灭或破坏，只有通过放射性核素的自身衰变才能使放射性衰减到一定的水平。而许多放射性元素的半衰期十分长，并且衰变的产物又是新的放射性元素，所以放射性废弃物与其他废弃物相比在处理和处置上有许多不同之处。
（一）放射性废水的处理
放射性废水的处理方法主要有稀释排放法、放置衰变法、混凝沉降法、离子变换法、蒸发法、沥青固化法、水泥固化法、塑料固化法以及玻璃固化法等。
（二）放射性废气的处理
1.实验过程中所产生废气、粉尘，一般可通过改善操作条件和通风系统得到解决。
2.实验室放射性废气，通常是进行预过滤，然后通过高效过滤后再排出。
3.燃烧后处理过程的废气，大部分是放射性碘和一些惰性气体。
（三）放射性固体废弃物的处理和处置
放射性固体废弃物主要是被放射性物质污染而不能再用的各种物体。处理方法主要有：
1.物理法
（1）吸尘法：用真空吸尘器吸除降落在物件表面上的污染物。此法简单易行，但对固定性的放射性污染去除效果较差。
（2）机械擦拭法：利用特殊设计的设备对不复杂污染面进行远距离擦拭或打磨，并配备排气净化系统除去擦拭过程中产生的气溶胶。
（3）高压喷射法：利用高压喷头射出水或者蒸汽，用机械力破坏污染层，压力可高达1000kg/cm2。也可在水或压缩空气中加入氧化铝、碳化硅、钢、玻璃等磨料，用磨料冲刷受污染表面，达到去污的目的。但这些磨料不但会损伤设备表面，而且会造成二次污染。
（4）超声法：该法利用18～100kHz机械振动在固液交界面产生空化作用达到去污的目的但受容器尺寸的限制。
2.化学法
化学法去污就是利用化学清洗剂溶解带有放射性核素的污腻物、油漆涂层或剥离氧化膜层，从而达到去污的目的。所用化学药品包括无机酸类、有机酸类、氧化还原类、螯合剂类、碱类、表面活性剂以及溶剂、缓蚀剂、促进剂等。去污效果与去污剂种类、浓度、湿度、搅拌情况等很多因素有关。一般多种清洗剂交替去污比单一清洗剂连续重复使用效果好。更换去污剂时，漂洗不可少，以防止试剂相互干扰。
3.电化学法
电化学法是将去污部件作阳极，电解槽作阴极，在电流作用下污染表面层均匀溶解。此方法去污效率高，电解液可重复使用，二次废弃物量少，可用于结构复杂部件去污，可远距离操作，在1000～2000A电流下可使部件表面光滑均匀，但费用大，需严格控制操作，不能对非金属部件去污。
4.物理—化学联用法
该法利用化学药剂的溶解作用加之机械力去除放射性污染物，相对单一的方法效果要好得多。
5.微生物清除法
微生物清除技术是一种把自然存在的生物损害性行为转变为有用活动的方法。Tbiobacilli是所知能使混凝土受到“微生物作用裂解”的三种细菌中的一种，在其生存过程中会制造一种腐蚀性副产品——硫酸，在侵蚀混凝土表面的同时能松弛污染层。该方法的缺点是速度较慢，但对某些目前还不能处理的放射性污染，微生物清除法还是一个很好的选择。
6.焚烧处理
焚烧是目前国际上广泛采用的处理可燃放射性废弃物的有效方法之一。针对被放射性污染的纤维类物质、塑料、橡胶类物质、有机离子交换树脂、废有机溶剂等可燃性的废弃物，可采用焚烧进行处理，以达到大大减容的目的，最后再对焚烧后所得的焚灰进行水泥固化，以便进行最终处置。焚烧虽然有很好的减容效果，但只能用于可燃的核废弃物处理，并且费用较昂贵。
7.压缩处理
压缩处理是将可压缩的放射性固体废弃物装进金属或非金属容器并用压缩机紧压，使其体积显著缩小，便于运输和贮存。废纸、破硬纸壳等可缩小到1/3～1/7。玻璃器皿先行破碎，金属物件则先行切割，然后装进容器压缩，也可以缩小体积。这种方法虽然可以将受放射性污染的设施一并处理，减少向环境的转移，但后续处理较麻烦，处理成本相对较大。
8.掩埋处理
掩埋处理时选择埋藏地点的原则是：对环境的影响在容许范围以内；能经常监督；该地区不得进行生产活动；埋藏在地沟或槽穴内能用土壤或混凝土覆盖等。场地的地质条件须符合：①埋藏处没有地表水；②埋藏地的地下水不通往地表水；③预先测得放射性在土壤内的滞留时间为数百年，其水文系统简单并有可靠的预定滞留期；④埋藏地应高于最高地下水位数米。