楊金輝, 王清良, 周書(shū)葵, 王勁松, 易靈芝,*,方非榮, 劉 莉, 潘小康, 張曉燕, 王 亮

(南華大學(xué)a.城市建設(shè)學(xué)院;b.科技處;c.規(guī)劃處,湖南衡陽(yáng)421001)

鈾礦山及周邊環(huán)境放射性污染現(xiàn)狀調(diào)查及治理對(duì)策

楊金輝a, 王清良b, 周書(shū)葵a, 王勁松a, 易靈芝a,*,方非榮c, 劉 莉a, 潘小康a, 張曉燕a, 王 亮a

(南華大學(xué)a.城市建設(shè)學(xué)院;b.科技處;c.規(guī)劃處,湖南衡陽(yáng)421001)

選擇湖南省內(nèi)具有代表性的A,B,C三處鈾礦冶設(shè)施,深入調(diào)查了設(shè)施本身及周邊環(huán)境的放射性污染現(xiàn)狀.調(diào)查內(nèi)容主要包括鈾礦山及其周邊鄰近區(qū)域內(nèi)介質(zhì)中的空氣氡濃度、γ輻射空氣吸附劑量、鈾礦區(qū)水(泉水)和土壤中放射性核素含量.調(diào)查結(jié)果顯示,C礦區(qū)的個(gè)人劑量值明顯低于退役治理行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),表明C鈾礦區(qū)退役治理效果較好,而A礦區(qū)和B礦區(qū)的個(gè)人劑量值均略高于退役治理行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),有待進(jìn)一步治理.根據(jù)調(diào)查結(jié)果提出了具體的、有針對(duì)性的治理措施和建議.表2,參8.

鈾礦山;放射性污染調(diào)查;對(duì)策

鈾是重要的核燃料和戰(zhàn)略資源,核電能源的廣泛使用已成為當(dāng)今世界的一種趨勢(shì)[1].湖南省鈾礦資源豐富,作為我國(guó)最早、最大的鈾礦冶基地,為我國(guó)核工業(yè)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)[2].但隨著對(duì)鈾礦的開(kāi)采和加工,已導(dǎo)致了一系列的環(huán)境污染問(wèn)題.由于在鈾礦的開(kāi)采過(guò)程中,原本深埋在地下的大量帶放射性的鈾礦石被?挖掘出并放置地面上,在冶煉的過(guò)程中,大量的低品位的鈾礦石和礦渣堆被放置在礦區(qū)周圍,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的風(fēng)吹雨淋,很多放射性物質(zhì)擴(kuò)散至周圍環(huán)境或通過(guò)地表水流至其它地域,給周邊生態(tài)環(huán)境和居民身體健康帶來(lái)了較大的潛在危害,給社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也將造成諸多不利影響.從20世紀(jì)80年代開(kāi)始,隨著時(shí)局的變化以及資源的枯竭,湖南先后有多家鈾礦退役[3],其可能帶來(lái)的放射性污染隱患如果不很好進(jìn)行預(yù)防和處理,將成為制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要因素.根據(jù)《核安全與放射性污染防治“十二五”規(guī)劃及2020年遠(yuǎn)景規(guī)劃》[1]所確立的“預(yù)防為主、縱深防御;新老并重,防治結(jié)合;依靠科技,持續(xù)改進(jìn);堅(jiān)持法治,嚴(yán)格監(jiān)管;公開(kāi)透明,協(xié)調(diào)法治”的基本原則,作者在衡陽(yáng)地區(qū)進(jìn)行了鈾礦冶設(shè)施放射性污染的初步調(diào)查,調(diào)查顯示這些鈾礦冶的生產(chǎn)區(qū)以及尾礦堆放區(qū)不僅與農(nóng)村、稻田、魚(yú)塘、河溪相鄰而且有的鈾礦區(qū)距離最近的市中心,也往往只有20 km～30 km.因此,現(xiàn)階段迫切需要通過(guò)調(diào)查全面了解全省鈾礦冶設(shè)施及周邊區(qū)域的放射性污染水平,并根據(jù)調(diào)查結(jié)果,提出適合湖南省的治理方案,給全省鈾礦礦冶設(shè)施放射性污染治理[4-6]提供技術(shù)指導(dǎo)和建議.文章對(duì)湖南主要鈾礦基地的放射性污染現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查,并根據(jù)調(diào)查結(jié)果提出治理建議.

1 調(diào)查內(nèi)容及分析方法

1.1 調(diào)查內(nèi)容

文章調(diào)查了湖南具代表性的3座鈾礦山,其中2座為已完成退役,1座為正在準(zhǔn)備實(shí)施退役,本文中分別稱之為A,B,C礦.A礦是建成投產(chǎn)的第一批大型鈾礦山,幾十年來(lái)開(kāi)采了大量的鈾礦石,為我國(guó)核工業(yè)的發(fā)展作出過(guò)重大貢獻(xiàn).所處區(qū)域的礦床溫度高,屬于成因頗為復(fù)雜的炭硅泥巖型鈾礦床.B礦,坐落在一片褐色丘陵之中.C礦屬于依山型廢石堆.廢石主要由炭板巖、泥板巖、硅板巖及部分燧石、灰?guī)r組成,包括少量的表外鈾礦石和微量含黃鐵礦的巖石.鈾礦山的環(huán)境污染特征主要是放射性(電離輻射)的環(huán)境污染,調(diào)查的主要目標(biāo)是鈾礦山及其周邊鄰近區(qū)域內(nèi)介質(zhì)中的空氣氡濃度、γ輻射空氣吸附劑量率測(cè)量分析、鈾礦區(qū)水(泉水)和土壤中放射性核素分析.根據(jù)上述這些參數(shù)的調(diào)查,對(duì)廢棄鈾礦區(qū)的輻射環(huán)境進(jìn)行評(píng)估,并劃定危險(xiǎn)區(qū)域和安全區(qū)域.

1.2 調(diào)查方法

調(diào)查方法采用分塊隨機(jī)法進(jìn)行布點(diǎn),將某一塊特定放射性污染水平的區(qū)域作為一個(gè)采樣監(jiān)測(cè)單元,在每個(gè)單元內(nèi)再隨機(jī)布點(diǎn).可以根據(jù)不同的地區(qū)特征,包括地形、地貌地形條件以及放射污染情況,將所測(cè)項(xiàng)目適當(dāng)?shù)脑鰷p,優(yōu)化布點(diǎn)和測(cè)量方案,確保能夠客觀和準(zhǔn)確反應(yīng)問(wèn)題,為最終能夠達(dá)到有效處理鈾礦放射污染提供有力的保障.

調(diào)查地域范圍較廣、工作量大、時(shí)間緊.實(shí)驗(yàn)土壤樣品均取自距地表15～20m處的土壤,而且表2中的本底值部分為對(duì)照取樣點(diǎn)數(shù)值

1.3 分析方法

采用實(shí)測(cè)和資料收集相結(jié)合的方式獲取調(diào)查數(shù)據(jù),現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和實(shí)驗(yàn)室均采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分析方法,見(jiàn)表1.

表1 監(jiān)測(cè)指標(biāo)及監(jiān)測(cè)方法Tab.1 Monitoring indexes and methods

2 調(diào)查結(jié)果

2.1 監(jiān)測(cè)參數(shù)

根據(jù)放射性污染影響因素以及鈾礦山輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)規(guī)定[8],主要針對(duì)空氣氡濃度、γ劑量率、土壤和地表水的總α和總β進(jìn)行監(jiān)測(cè).

根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),A、B的γ劑量率及其地表水和土壤中的U對(duì)于本底值來(lái)說(shuō)相對(duì)較高,應(yīng)對(duì)其進(jìn)行妥善處理,避免環(huán)境受到放射性污染,而對(duì)于C鈾礦區(qū)則基本達(dá)到湖南省放射性本底值,已基本達(dá)到退役治理要求.

2.2 個(gè)人劑量

個(gè)人劑量值的計(jì)算主要根據(jù)氡和γ照射值來(lái)計(jì)算.計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2.

表2 湖南省調(diào)查的鈾礦山區(qū)域內(nèi)最大公眾個(gè)人劑量值Tab.2 Themaximum public individual dose in the investigated area of uranium mines in Hunan Province

表2結(jié)果顯示,C鈾礦區(qū)的個(gè)人劑量值明顯低于退役治理行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),表明C鈾礦區(qū)經(jīng)過(guò)退役治理后已經(jīng)達(dá)到要求;A鈾礦區(qū)和B鈾礦區(qū)的個(gè)人計(jì)量值均略高于退役治理行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),有待進(jìn)一步治理.

3 治理對(duì)策及建議

由于鈾礦冶生產(chǎn)中存在多種放射性污染,其中主要有:鈾礦粉塵和氡及其子體對(duì)空氣的污染,礦石γ射線的外照射,鈾系放射性核素不通順形成的場(chǎng)所,設(shè)備表面的污染以及鈾系放射性核素污染的廢氣、廢水和廢物等放射性“三廢”,此外還有大量酸、堿、重金屬元素對(duì)環(huán)境的影響.要消除三廢污染,關(guān)鍵在于管理.首先是依靠政府和相關(guān)管理部門對(duì)已退役鈾礦山進(jìn)行監(jiān)管,嚴(yán)格按照制定的相關(guān)規(guī)范,如《鈾礦山空氣中氡及氡子體監(jiān)測(cè)方法》、《鈾礦冶輻射環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)規(guī)定》、《鈾礦冶輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)》、《鈾礦冶設(shè)施退役環(huán)境管理技術(shù)規(guī)定》及《鈾尾礦庫(kù)安全管理規(guī)定》等標(biāo)準(zhǔn)法律法規(guī),加強(qiáng)管理;其次是采取合理有效的技術(shù)去除放射污染.根據(jù)上述調(diào)查和分析,結(jié)合作者在核工業(yè)行業(yè)從事多年鈾礦開(kāi)采和加工的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),擬提出適合上述礦區(qū)的治理對(duì)策及建議,主要包括封堵、覆蓋植被及其他措施等.

3.1 封堵

鈾礦井退役后淹井污水為污染礦區(qū)的主要污染源,作者認(rèn)為主要應(yīng)對(duì)礦井進(jìn)行封堵,通常封堵措施可根據(jù)所用材料分為水封堵和用石頭、水泥封堵等類型.作者曾經(jīng)參與了針對(duì)湖南某鈾礦的成功封堵處理,方法是先淋浸回收高濃度鈾,然后根據(jù)地下水流動(dòng)規(guī)律、封堵與疏排結(jié)合、封堵井下涌水點(diǎn)、井下灑石灰中和、監(jiān)測(cè)硐口泄水,退役的前2 a繼續(xù)向硐口泄水灑石灰中和,2 a后該礦井水基本直接達(dá)到外排的標(biāo)準(zhǔn).對(duì)于廢棄的露天采場(chǎng)、天井口以及坑道等危險(xiǎn)設(shè)施,為了確保萬(wàn)無(wú)一失,建議采用永久封堵的方式.針對(duì)所調(diào)查的A礦,建議采取封堵措施進(jìn)行坑口堵水,選定合理的堵水段和堵水墻并在壁后注漿加固,把污水封存于開(kāi)拓巷道和采空區(qū)的空間內(nèi),消除污染.此外,針對(duì)湖南的廢棄鈾礦區(qū)的實(shí)際情況,建議采用石頭和水泥兩種方式相融合進(jìn)行封堵,這樣處理的優(yōu)點(diǎn)是,操作方法較簡(jiǎn)便,可行性好,安全系數(shù)高.

3.2 覆蓋植被

針對(duì)退役設(shè)施對(duì)土壤造成的污染,建議主要采用植被覆蓋的方法.先將廢棄的礦石礦渣集中采用填埋和回填處置,目前常用的覆蓋材料有黃土、混凝土、塑料膜及瀝青等,其中混凝土和瀝青有較好的降氡效果,降氡效率分別達(dá)96.16%和99.16%,具體的實(shí)踐中,黃土覆蓋植被是抑制222Rn析出和屏蔽γ輻射最簡(jiǎn)單、常用的材料,因地制宜,可以在上面種植草和種植耐干旱的刺槐和小金剛樹(shù)等等,并回填平整.

3.3 其他

由于鈾礦退役環(huán)境治理因素的復(fù)雜性,隨著季節(jié)的變化,針對(duì)可能出現(xiàn)的出現(xiàn)邊坡倒塌現(xiàn)象,作者建議廢石場(chǎng)周邊必須開(kāi)挖防洪溝、修筑攔渣墻、邊坡必須穩(wěn)固等.此外,由于湖南鈾礦的退役環(huán)境治理項(xiàng)目多,條件錯(cuò)綜復(fù)雜,所以需要借鑒國(guó)外、省外一些先進(jìn)的處理技術(shù)和成功的經(jīng)驗(yàn),安全可靠地做好鈾礦退役之后的治理.

[1]環(huán)境保護(hù)部,國(guó)家能源局.核安全與放射性污染防治“十二五”規(guī)劃及2020年遠(yuǎn)景目標(biāo)[R].2012.

[2]朱民安.抓住機(jī)遇,創(chuàng)新發(fā)展湖南鈾礦冶[J].中國(guó)核工業(yè),2006,(2):21-22.

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[4]周耀輝.鈾礦冶退役的放射性污染去污的方法和途徑探討[J].鈾礦冶,2003,22(3):144-147.

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Investigation and Countermeasures of Radioactive Pollution in Uranium M ines and Its Surroudings

YANG Jin-huia, WANG Qing-liangb, ZHOU Shu-kuia, WANG Jing-songa, YILing-zhia,*, FANG Fei-rongc, LIU Lia, PAN XiaoKanga, ZHANG Xiao-yana, WANG Lianga

(a.School of Urban Construction;b.Department of Scientific Research&Technological Development;c.Department of Planning and Capital Construction,University of South China,Hengyang 421001,China)

This paper investigates the radioactive pollution in three representative uranium mines that are respectively denoted as A,B,C in Hunan province.The contents of the investigationmainly include the air radon concentration,theγradiation adsorption dose,the radionuclide(such asαandβ)content of water and soil.The results show as follows:The individual dose value in C uranium mine is lower than the standard value,which represents the countermeasuresmake a good effect in C.Meanwhile,the individual dose values both in A and B are higher than the standard value,which indicatesmore effective measures are needed to be taken in A and B.Moreover,some concrete strategies for dealingwith the radioactive pollution have been proposed in this paper.2tabs.,8refs.

Uranium Mine;Radioactive Pollution Investigation;Countermeasures

TD7

A

2095-7300(2014)04-007-03

2014-11-23

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(編號(hào):51174117;21177053);湖南省科技計(jì)劃基金重點(diǎn)項(xiàng)目(編號(hào):2012GK3134);湖南省科技計(jì)劃基金項(xiàng)目(編號(hào):2011SK3092;2011SK2015)

楊金輝(1964-),女,湖南汨羅人,高級(jí)工程師,研究方向:化學(xué)工程、放射化學(xué)與化學(xué)分析.

*通訊作者,E-mail:47962986@qq.com.