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北京四中网校理科综合学习辅导：放射性

http://www.sina.com.cn 2004/11/18 18:58 北京四中网校

　　原子核自发地放射出α、β、γ等各种射线的现象，称为放射性。

　　放射性是1896年法国物理学家贝壳勒尔(H.Becquerel)发现的。他发现铀盐能放射出穿透力很强的，并能使照相底片感光的一种不可见的射线。经过研究表明，它是由三种成份组成的。

　　一种是高速运动的氦原子核的粒子束，称位α射线，它的电离作用大，贯穿本领小。

　　另一种是高速运动的粒子束，称为β射线，它的电离作用较小，贯穿本领大。

　　第三种是波长很短的电磁波，称为γ射线。它的电离作用小，贯穿本领大。

　　以上三种射线，由于它们的电离作用贯穿本领，在工业、农业、医学和科学研究重要的应用。

　　现在知道，许多天然和人工制造的核素都能自发地放射出射线。除了上述3种射线外，还有正电子、质子、中子和中微子等其它粒子。能放射各种射线的核素，称为放射性核素。发射放射性是核素一种固有的特性，不受加温、、加压或加磁场的影响，是由原子核内部的变化引起的，与核外电子状态的改变关系很小。对放射形的研究可以深入了解原子核内部的结构。

　　天然放射性物质

　　天然放射性物质在自然界中分布很广，它存在于矿石、土壤、天然水、大气及动植物的所有组织中，特别是鱼贝类等水产品对某些放射性核有很强的富集作用，使得食品中放射核素的含量可能显著地超过周围环境中存在的该核素比放射性。放射性物质的污染主要是通过水及土壤，污染农作物、水产品、饲料等，经过生物圈进入食品，并且可通过食物链转移。与人体卫生学意义较大的天然放射性核素主要为40K、226Ra。另外，210PO、131I、90Sr、89Sr、137Cs等也是污染食品的重要的放射性核素。食品中重要的天然放射性核素：40K在自然界分布较多，是通过食品进入人体最多的天然放射性核素，主要贮存于软组织中，骨含量只有软组织四分之一。226Ra在动植物组织中含量略有差别，植物比动物含量略偏高。主要通过食品进入人体，以蔬菜类和谷类为主，约80～85%沉积于骨中。 

　　放射性污染来源及分类

　　1)、核武器试验的沉降物(在大气层进行核试验的情况下，核弹爆炸的瞬间，由炽热蒸汽和气体形成大球(即蘑菇云)携带着弹壳、碎片、地面物和放射性烟云上升，随着与空气的混合，辐射热逐渐损失，温度渐趋降低，于是气态物凝聚成微粒或附着在其它的尘粒上，最后沉降到地面。

　　2)、核燃料循环的“三废”排放原子能工业的中心问题是核燃料的产生、使用与回收、核燃料循环的各个阶段均会产生“三废”，能对周围环境带来一定程度的污染。

　　3)、医疗照射引起的放射性污染目前，由于辐射在医学上的广泛应用，已使医用射线源成为主要的环境人工污染源。

　　4)、其它各方面来源的放射性污染其它辐射污染来源可归纳为两类：一工业、医疗、军队、核舰艇，或研究用的放射源，因运输事故、遗失、偷窃、误用，以及废物处理等失去控制而对居民造成大剂量照射或污染环境；二是一般居民消费用品，包括含有天然或人工放射性核素的产品，如放射性发光表盘、夜光表以及彩色电视机产生的照射，虽对环境造成的污染很低，但也有研究的必要。

　　放射性对人体的危害

　　在大剂量的照射下，放射性对人体和动物存在着某种损害作用。如在400rad的照射下，受照射的人有5%死亡；若照射650rad，则人100%死亡。照射剂量在150rad以下，死亡率为零，但并非无损害作用，住往需经20年以后，一些症状才会表现出来。放射性也能损伤遗传物质，主要在于引起基因突变和染色体畸变，使一代甚至几代受害。

　　放射性“三废”处理

　　放射性废物中的放射性物质，采用一般的物理、化学及生物学的方法都不能将其消灭或破坏，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，所以放射性废物与其它废物相比在处理和处置上有许多不同之处。

　　1).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。

　　2).放射性废气的处理

　　(1)铀矿开采过程中所产生废气、粉尘，一般可通过改善操作条件和通风系统得到解决。

　　(2)实验室废气，通常是进行预过滤，然后通过高效过滤后再排出。

　　(3)燃料后处理过程的废气，大部分是放射性碘和一些惰性气体。

　　3)、放射性固体废物的处理和处置

　　放射性固体废物主要是被放射性物质污染而不能再用的各种物体

　　(1)焚烧

　　(2)压缩

　　(3)去污

　　(4)包装

　　放射性同位素应用

　　工业同位素示踪

　　放射性同位素的探测灵敏度极高，这是常规的化学分析无法比拟的。利用微量同位素动态追踪物质的运动规律是放射性示踪不可替代的优势。目前，这一技术已广泛用于石油、

化工、冶金、水利水文等部门，并取得显著的经济效益。

　　同位素电池

　　放射性同位素在进行核衰变时释放的能量，可以用作制造特种电源——同位素电池。这种电池是目前人类进行深空探索唯一可用的

能源。空间同位素电池(如钚-238电池)的特点是：不需对太阳定向，小巧紧凑，使用寿命长。

　　同位素监控仪表

　　放射性同位素放出的射线作为一种信息源可取得工业过程中的非电参数和其他信息。根据这一原理制作的各种同位素监控仪表，如料位计、密度计、测厚仪、核子秤、水分计、γ射线探伤机和离子感烟火灾报警器等可用来监控生产流程，实现无损检测，以及探知火情等。

　　辐射加工方面

　　辐射加工是利用电离辐射作为一种先进的手段对物质和材料进行加工处理的一门技术。这种加工方式目前已在交联线缆、热缩材料、橡胶硫化、泡沫塑料、表面固化、中子嬗变掺杂单晶硅、医疗用品消毒、食品辐照保藏以及废水、废气处理等领域取得显著成效，形成产业规模。

　　辐射育种

　　辐射育种，是利用γ射线等射线诱发作物基因突变，获得有价值的新突变体，从而育成优良品种。我国辐射突变育种的成就突出育成的新品种占世界总数的四分之一。特别是根、棉、油等作物的推广，取得了显著的增产效果。

　　示踪技术方面

　　同位素示踪在农业中的应用主要是从事肥料与农药的效用和机理、有害物质的分解与残留探测、畜牧兽医研究以及农用水利方面检查测定堤坝、水库的泄漏等。另外还可以用于生物固氮、家畜疾病诊断及其妊娠预测等方面的研究。

　　昆虫辐射不育

　　昆虫受到电离辐射照射可使昆虫丧失生殖能力，从而降低害虫的数量，进一步达到防治甚至根除害虫的目的。昆虫辐射不育是一种先进的生物防治方法，不存在农药的环境污染问题。国外使用该技术在大面积根除地中海果蝇以及抑制非洲彩蝇方面取得了重大成果。而我国用此法对玉米螟、小菜蛾、柑桔大实蝇等害虫的辐射不育研究，也取得了较好的防治效果。

　　食品辐照保藏

　　食品辐照保藏，就是利用电离辐射对食品进行照射，以抑制发芽、杀虫灭菌、延长货架期和检疫处理等，从而达到保存食品的目的。经辐照彻底灭菌的食品是宇航员和特种病人最为理想的食品。目前，国外食品辐照已作为预防食源性疾病和开展国际农产品检疫的一种有效手段。

　　核医学诊断与癌症放射性治疗

　　核医学诊断是根据放射性示踪原理对患者进行疾病检查的一种诊断方式。在临床上可分为体内诊断和体外诊断。体内诊断是将放射性药物引入体内，用仪器进行脏器显像或功能测定。体外诊断是采用放射免疫分析方法，在体外对患者体液中生物活性物质进行微量分析。我国每年约有数千万人次进行这种核医学诊断。

　　电离辐射具有杀灭癌细胞的能力。目前，放射治疗是癌症治疗三大有效手段之一，70%以上癌症患者都需要采用放射治疗。放射治疗可分为外部远距离照射、腔内后装近程照射、间质短程照射和内介入照射等。

　　体内放射性药物治疗是近来颇受医学界关注的临床手段。单克隆抗体与放射性核素结合生成的导向药物(“生物导弹”)，可能为恶性肿瘤的内照射治疗提供一种新的有效途径。

　　放射性同位素在生物学中的应用

　　研究生物学的很多问题都要用到放射性同位素。如DNA分子的半保留复制：将亲代DNA分子用15N(14N的同位素)标记，然后转入14N培养基中培养，根据产生的子代DNA分子中含N情况总结出DNA分子的复制特点——半保留式复制。再如研究光合作用及呼吸作用中产物的来源也要用到同位素示踪技术，这些都涉及到生物与化学、物理相综合的知识。

　　生物学中人工诱变育种也离不开物理、化学，因为所采用的诱变因素即是物理因素(射线、激光)和化学因素(如秋水仙素、硫酸二乙酯、乙烯亚胺、羟胺等化学药剂)。合理利用上述因素(尤其是掌握好射线、激光的剂量，使生物不至于致死又能诱发部分个体产生基因突变，从而培育出新品种(如青霉素高产菌株就是这样产生的)。这样生物、物理、化学又结合在了一起。

　　另外利用放射性，可测定出古代生物体的死亡时间。原理是：宇宙射线中的中子会和大气中的14N发生反应，产生放射性同位素14C，其半衰期为5730年。当植物活着时由于光合作用和呼吸作用的结果，因此植物和动物体内的比例与大气中基本一致。而当生物死亡，气体交换停止，体内14C的含量由于不断衰变而减少，每过一个半衰期就有一半数目的放射性原子发生衰变。自然界中的14C浓度基本保持不变，因此只要用仪器测定古代生物体内14C的强度，就可以计算出生物体死亡至今的时间，上述内容又将生物与物理综合在了一起。生物体死亡后，14C发生放射性衰变，因而生物体中14C的含量逐渐减少，而12C、13C则不会衰变，这样14C与12C的比值就发生改变。例如一生物遗骸的化石中含12C为A克，按同位素比值计算14C含量应为B克，但实测得14C只有1B/16克，这样便可推断此古物已死去4×5 730=22 920年。由于14C的原始含量极低，且半衰期又不很长，所以用此法只能测到5～6万年内的出土文物。对于年代更为久远的古物，如周口店的北京猿人遗物，由于14C含量极微，则无法测量出14C的含量。

　　例利用g射线辐射种子，可以使其发生变异，培养新品种。

　　(1)这是利用g射线的哪种作用？

　　(A)电离作用 (B)贯穿作用 (C)物理化学作用 (D)加热作用

　　(2)其变异的机理是( )

　　(A)基因重组 (B)基因突变 (C)基因互换 (D)染色体变异

　　(3)在医疗卫生上，用放射性60Co放出的g射线治疗肿瘤，其原理是利用了g射线的( )。

　　(A)电离作用，使肿瘤细胞转化 (B)贯穿本领，导致基本突变

　　(C)高能量，杀死肿瘤细胞 (D)热作用，减轻病人痛苦

　　[综合点]此题为物理和生物知识相综合的测试题。

　　[分析]所谓诱变育种就是利用物理因素(射线、激光)或化学因素处理生物，使它产生基因突变，从而得到新品种。

　　[解答](1)C (2)B (3)C。

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