环境专业学生的核科技知识教育
核能的开发与应用为工农业生产及人类生活带来重大的影响。迄今为止，核能仍然使相当多的人感到恐惧．不过人们在注意到核能的发展有可能威胁环境和人类健康的同时，也发现了在过去被忽略的重要事实：即核技术也可以在拯救地球、改善环境的过程中起到广泛的积极作用．核能的和平利用为时较晚，但它一经被利用，即形成一种势不可当的局面。历史已经证实，正确地应用核技术不但不会对于环境和人类健康产生危害，而且能在这诸多方面得到巨大的收益。因而，将核技术运用于环境保护，给子孙后代造福，对当代的环境工作者来说，是具有很大现实意义而且是大有可为的。
核技术在环境科学中的应用现状
人们对于放射性污染的影响评价与治理去污技术早在环境科学为广大民众所接受之前就已经积累了丰富的经验。其中核废物的处理与处置技术在我国60年代初就已经形成了完整的体系．尤其是在中、低水平放射性固体废物的处置与处理技术，更为近年兴起的工业与危险废物的处理和处置提供了很好的借鉴．除此以外，在环境科学与工程的某些领域中，核技术也早已得到广泛的应用。典型的核技术利用之一就是放射性同位素的应用。目前在环境科学领域中已采用和具有良好应用前途的的核技术主要包括示踪技术、核素分析、辐照技术与同位素测量技术。
辐照技术的应用
辐照技术是利用射线与物质间的作用，电离和激发产生的活化原子与活化分子，使之与物质发生一系列物理、化学、与生物化学变化，导致物质的降解、聚合、交联、并发生改性。这样一来，就为采用常规处理方法难以去除的某些污染物提供了新的净化途径。例如：用辐照法处理生活污水和工业废水、用γ射线辐照处理固体废物以及用电子束处理废气等，均很有实用前途。
示踪技术的应用
对于环境工程、农业环境保护和环境化学来说，同位素示踪技术具有突出的优点。
将标记化合物或示踪剂加入所研究的体系中，借助于对同位素的测定技术，即可发现这种物质随同类物质所进行的运动和变化规律。由于同位素的特殊辐射性能，往往无需分离即可达到极高的测定灵敏度和准确度。该法早已被广泛应用于研究污染物在土壤、地表水、地下水中的迁移行为。另外，对于污染物在生物链中转移规律的研究、污染物处理的机理研究中，也经常应用示踪技术。利用示踪方法对关键核素的迁移与转化所开展的研究，已经在核废物的处理、处置中占有极重要的地位。我国多年来在核环境方面发表了大量的研究成果。利用测定样品中示踪同位素在不同条件下的含量差别，可以推断环境基质在自然界中曾经发生的过程。例如，利用同位素作为准确的时标，通过海水中的铀系不平衡研究，可以推断与预测一系列的海洋环境的变迁过程。在环境水文地质方面，利用14C、氚、以及若干稳定性同位素示踪技术，对地表水和地下水的研究，则早已积累了系统的经验。在农业环境保护中应用放射性核素示踪技术，也有较长的历史。例如，利用标记技术能够全方位跟踪农药和化学污染物在生态系统中的施加、吸收、降解、转移与积累等过程。由于示踪技术能够揭示原子、分子运动规律以及其它方法难以发现的现象，在高科技领域里发挥了重要的作用。例如，在环境化学领域里，可以用来识别反应的中间产物，在研究生物机体的新陈代谢过程时，示踪法不仅能定量地测定代谢物质的转移与变化规律，而且可以确定代谢物质在各个器官中的定量分布，是生态研究极为有力的武器。
由于用人工方式可以得到具有极高放射性比度的示踪剂。因而大大提高了放射性测定的灵敏度与xx度。这个特点使得示踪技术在环境领域中仍在继续扩大它的应用范围。
核分析技术的应用
核分析技术包括活化分析、质谱分析、X—射线分析、俄歇电子能谱分析以及核磁共振分析等一系列技术。其中{zj1}核技术特色的是活化分析。该法又分为带电粒子活化、γ—射线活化和热中子活化三种，其中以热中子活化技术最为常用。该法的特点是灵敏度极高，在通常的研究型反应堆照射条件下，可以比其它分析方法高2～5个数量级。此外，辐照后引入的杂质对分析结果没有影响，并可进行多个元素的同时测定。由于H、C、N不能被热中子活化，而氧、氟等元素的活化产物是寿命极短的同位素；Si、Pb、S、p、Ca等的活化产物是β放射体，不会干扰通常所用的γ—射线能谱分析。活化分析的这些特点，在环境研究中都很重要。例如，对于长距离大气输送问题，极区大气颗粒的化学，以及某些特殊情况下的环境背景值测定，当要求具有十分高的灵敏度与准确度时，与此法相比，使用其它方法是难以满足要求的。活化分析技术对于固体环境样品，如大气尘埃、气溶胶、植物样品、土壤悬浮物等的痕量元素分析也具有明显的优越性。
核监测技术的应用
八十年代以后，由于在环境管理、环境质量评价、环境影响评价与污染趋势预测等方面的研究发展,
往往需要能真实反应客观情况的数学模型。在提出模型之后，还要求对其可靠性进行验证。而氚、１4C、18O等环境同位素测量技术在准确度与xx度方面的提高，对模型的验证提供了极大的方便．稳定同位素测定技术，还进一步开拓了核测量技术在环境科学中的应用范围。例如，根据不同来源的硝酸盐中的15N同位素比的差别，可以有效地判断该种污染物是来自化肥，还是来自城市污水或土壤中的矿物质；同样，由于深层水与地表水中18O的同位素丰度不同，根据水中18O的测定就可以确定二者的年龄和其间的补给关系等等。在大环境研究中的同位素测年技术，更是其它技术无法替代的。由于14C 的放射性强度是时间的函数。人们可以简单地利用14C
的半衰期和放射性比度作为地下水龄的{wy}依据。例如，通过对石河子地区地下水与其来源新疆阿尔泰山的雪水中14C含量测定结果指出，由阿尔泰山雪水转化为石河子地区的地下水，要花去近两千年的时间。这就为估计该地区的地下水的可利用量限度及预测超量使用地下水的后果提出了有效控制与管理的重要依据。对某些应用核能的地区，或核设施附近地区来说，若干放射性核素在环境中的浓度直接反映环境质量．例如，氡在环境中的迁移问题就一直为各国环境学者所重视．
除去在环境科学方面的直接应用以外，核监测技术在水文学、地质学、气象学、以及在农业、生物学方面的应用，均与环境科学和环境工程有紧密的联系。
环境科学中核技术应用的必要性
当前各高等学校环境保护专业均未将环境放射性作为正式教学内容，实际上是一种疏漏。这不仅是由于由于核技术对于环境保护事业能够起到别种技术所不能替代的作用，更重要的原因是，环境放射性自身的在环境科学与工程中的重要性。在过去的数十年中，核设施导致的环境问题一直由核科技人员完成。由于主要着眼于生产与应用的需要，在环境效果上是存在不少疏漏的。例如，我国各类核企业的平均污染水平较为严重；放射性废水贮存和排放的安全性较低；由于不合理运行，应该是可回取的放射性废物贮存设施事实上变成无法回取的{yj}性处置库等等。近年环境科学与工程学向核工业领域的渗透，明显改善了我国核环境的面貌。但同样重要的是，环境工作者也逐渐发现，为保护高质量的生存环境，他们也必须涉足核领域之中。
比如，地下建筑中的氡气浓度早已是对于通风设计的重要指标；建筑材料中的放射性水平已经是产品能否投产的重要判据；对于电子工业、冶金工业和矿山排放的废物和废水，放射性比度也经常是需要考察的指标。总之，环境放射性已经不仅专业核技术人员需要考虑的因素。在很多情况下，对于环境放射性缺乏理解，已经成为环境保护者工作中的障碍。随着更多核电站的建设与投入运行，经济发展所导致的对于核环境要求的提高，环境人员将进一步感到掌握核科技知识的必要性与迫切性。
发展核环境科学的前景与人才需求问题
在环境科学中推广核科学技术的前景，主要取决于设备基础与人才问题。
核技术的发展在我国已有四十多年的历史，早在六十年代我国就形成了相当完整的核工业体系，其技术装备与科研力量也相当雄厚。核工业系统历来重视环境保护工作，开发了大量的环保技术，并取得许多值得推广的经验。在不少地区保留了原有的放射性防疫站的设备和人员，将是重新推广核技术的良好基础。对核技术应用所必须的特殊设备，例如中子活化分析技术要求使用的核反应堆，加速器或中子源作为辐射源。在我国目前情况下，的确尚难以普遍应用。不过在近年来，国际上发表了大量用活化方法进行环境样品测定的研究，其中相当部分是采用中子源和小型加速器完成的，这可能是为提高活化分析普及应用所进行努力的结果。总而言之，对于推广核技术而言，我国已有的设备和体制基础还是较好的。
为了进一步在环境领域中提高核技术应用的深度和广度，除需要改变旧有的观念以外，当前面临的主要问题是人员问题。由于核技术的应用涉及到开放性放射性物质的操作，除去提高了对于实验室规格和设备的要求以外，也提高了对于研究人员和分析人员素质的要求，培养同时精通环境科学，核科学，尤其是放射化学、放射化工知识的人才是一个重要而艰巨的任务。
不能不指出，当前核科技人才需求所面临的局势相对严酷。相当多的前核研究单位与核技术人员转入了环境部门。这对于推进核技术在环境保护工作中的应用，是一个十分有利的因素。但多年以来我国对于核专业人员培训的削减，已经对于今后的发展形成了明显障碍。
在六十年代初期，为适应当时大力发展“两弹一星”，大量重点高等学校中设置了核物理与核化学专业。在这个时期中由这些专业培养出的学生在我国核工业与核军事力量的建设中作出了杰出的贡献，并起到了主力军的作用。自80年xx始，我国核体系发展布局的变化，导致严重的核技术人员过剩，大量原有核科学技术人员转入其他领域。在高校中原有的核科学技术专业也由于缺乏研究课题，研究经费与生员相继下马。作为代表，在下表中列出了七个原有核技术人才培养重点大学中的现状。（表格略去）
由上表中的情况可以看出，原有比较完整的核科技教育体系已经被大幅度削弱。尤其是在放射化学、化工方面，除去北京大学的技术物理系基本保持了原有核科技教学体系以外，所有重点院校中的放射化工专业几乎全部撤消。在这种形势下，无论是环境放射化学的发展或是核技术在环境科学中应用的推广，都将是相当困难的。尤其应该指出的是，以前培养的核科技教学人员目前大部分转行，而且已经面临退休年龄，如果不抓紧新一代的培训工作，核工业与科技的人才断档将是难以避免的。无论是环境专业的需要，还是原子能事业自身发展的需要，都要求尽快尽快对于培养足够数量核高质量的核科技人员问题给予充分的重视。
在环境专业中开设核技术应用教育的体会
笔者曾以在环境科学研究工作中推广核技术为目的，从95年开始，在清华大学环境科学与工程系为研究生开设了名为“核技术在环境科学中应用”的课程，该课程为48课内学时加16学时实验课，已经试讲了多次。为阐明前面所总结的核技术应用的四个方面的理论和实际应用问题，该课程包括了下列内容：
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放射性核素应用物理基础
2
放射性核素的化学行为
3
示踪剂与示踪技术
4
放射性核素的测量
5
稳定同位素的性质与测量技术
6
同位素示踪剂的制备方法
7
同位素技术在环境水文地质中的应用
8
核技术在环境化学与环境分析中的应用
9
核技术在其它环境领域中的应用
10
同位素实验室防护与安全技术
应该说，由于课程的讲述着重于实际的应用，并有意识地结合学生的论文工作，在启发学生利用核技术解决课题中其他技术难以奏效的问题方面，起了一定的作用。但与预期的效果相比，则有明显的距离。影响课程效果的原因主要是：
1．由于本科教育中没有设置有关基础课程，研究生课程的学时有限。在学生缺乏核物理、放射化学-化工的基本理论和实践知识的条件下，难以让学生学生对课程中大部分内容达到深入的理解。按照过去的教学计划，有关的基础课程大约需要至少400-500学时，而研究生课程一般不超过48学时。在这样短的时间中引入大量对于学生基本上全新的概念，学生难于消化。
2．放射性操作，尤其是放射化学与示踪技术应用中的操作均涉及开放性放射物质，需要经过严格的培训才能保证人员防护和实验室的安全要求。由于缺乏对于放射性的基本认识，尤其是感性认识和实际操作经验，在短时间内难以达到放射性操作人员的基本标准。学生对于接触放射性普遍存在畏惧心理，不少学生采取尽量回避的态度，连安排的实验课也不愿参加，更不待说主动利用核技术作为科研的工具。
3．由于在环境科学和环境工程专业设置的课程中没有将环境放射性与核技术作为应有的知识范畴，基本上忽略了放射性及其在环境中行为的内容，大部分学生认为放射性与环境科学技术是xx无关的范畴，从而降低了对该课程学习的积极性。
要解决上述问题，必须在高校有关环境保护专业的本科阶段增加有关核及其应用知识的基础课程，将核科学知识与核技术应用作为环保培训的常规内容。随着核电的开发与核能的和平利用,
公众的核环境意识将会更加浓厚。不仅要求环保人员具备一定的核环境知识。在环保机构也需要配备必要的核科学技术人员。我们呼吁有关部门考虑在高等学校的环保专业增设有关课程,
并建立必要的教学和实验条件。对于核技术在环境科学中应用的系统讲授，需要学生对环境科学与工程有清楚的概念、对污染治理技术与工程的要求和科研动向有比较充实的基础，才能达到较为深入的理解。因此，该课程以作为研究生课程讲授为宜。我国以往所编写有关核能利用的教材, 大都针对核工业的主要体系,
即燃料循环与反应堆为主体，不xx适用于环保人员的培训。目前尚未见到有关这方面的正式出版物，应尽快组织人员编写。
笔者认为，在为环境专业编写的教材应以实用为目的。除去应包括必要的核物理与核化学的基本理论之外,
应该着重从实用性强、可操作性较强的方式介绍有关示踪、辐照以及核素量测的基本原理、技术以及这些技术在各个环境领域中的具体应用方法，争取让读者在培训后可以直接进入实用阶段。对于内容的选取，则还应该考虑我国的现实条件。例如，各种气体计数管与定标器的探测系统在国外已经基本淘汰，我国的重点放射性实验室核测量仪器与核测量技术也已经更新，但此类老设备在我国不少高校和地方性实验室仍在使用。而且由于缺乏资金短时间内尚无法用先进的半导体探测器替代。在编写教材时，则应充分考虑对于新老技术的兼顾。
除此以外，在学生中大力提倡为环境事业作出贡献的敬业精神是十分必要的。生员不足是各校中所有涉及放射性物质的专业所面临的普遍问题。学生对于放射性的回避态度一方面来自于对于核能知识的贫乏，另一方面也是缺乏为科学献身精神的一种反映。对于前者，可以通过专业教育逐步打消不必要的顾虑；对于后者，还需要通过各方面的配合，从端正学生的人生观与科学态度着手。
在环境领域发展核技术的应用，除去可以解决有关环境科研中的许多技术难点以外，核测试技术的引入，还将导致环保设备与核测试仪器的结合，从而进一步促进环保产业的发展。相信在不久的将来，人们将会看到“核环保仪器”产业的出现。核事业与环保事业的有机结合，也将进一步发挥原有核技术人员的作用，使我国的环保事业得到更充实的发展。
