郭 勤，苗瑾超，張宏舉，馬 信，陳自嬌

（新疆理工學(xué)院，新疆阿克蘇 843000）

隨著發(fā)展中國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，全球電力需求自1990年到2016年增長了一倍，這種趨勢將一直持續(xù)到2050年左右。目前發(fā)電所產(chǎn)生的碳排放達(dá)到了全企業(yè)碳排放的40%，要滿足日益增長的電力需求同時降低碳排放就要求世界各國加速以煤炭為主的化石燃料發(fā)電向清潔能源轉(zhuǎn)變［1］。我國目前面臨著嚴(yán)峻的節(jié)能減排壓力，其碳排放達(dá)到了全球的25%，根據(jù)在《巴黎氣候協(xié)定》的承諾，將在2030年清潔能源達(dá)到20%的比例。為實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)，國家在發(fā)展太陽能、風(fēng)能的同時也在大力開發(fā)核能。自2009年以來，全球新建發(fā)電核反應(yīng)堆65%在中國。以目前的核電增長趨勢，到2050年我國鈾資源的需求量將相當(dāng)于2015年全球核反應(yīng)堆鈾資源的消費(fèi)量；而我國卻是鈾資源稀缺的國家，國內(nèi)鈾礦資源主要以低品位鈾礦為主，海外富礦主要掌握在歐美國家，我國在海外投資的鈾礦資源也基本全部屬于低品位鈾礦［2］。隨著原地浸出、堆浸、和地下浸出等工藝成熟，低品位鈾礦開發(fā)利用也有較好的價值，但在開采同時將產(chǎn)生更大的環(huán)境問題，對礦工和當(dāng)?shù)鼐用竦挠绊懸脖容^大。我們應(yīng)重視低品位鈾礦開采的問題，走可持續(xù)發(fā)展的能源轉(zhuǎn)型之路。

1 低品位鈾礦開采的問題

1.1 低品位鈾礦的環(huán)境問題

在品位較低的礦床中，必須開采更多的礦石才能生產(chǎn)相同量的核燃料，采用低成本的開采技術(shù)才能彌補(bǔ)低品位相關(guān)的低效率。采用地下浸出和原位浸出法能降低低品位鈾礦開采的環(huán)境風(fēng)險，而采用露天采礦和堆浸則會帶來較大的環(huán)境風(fēng)險。

露天采礦首先對露天礦體進(jìn)行鉆孔和爆破，除覆蓋層，使用運(yùn)貨卡車將挖掘出的含鈾礦石運(yùn)出礦山，使用伽馬射線能譜儀對每輛卡車的平均鈾濃度進(jìn)行評估：較高品位具有水冶加工經(jīng)濟(jì)效益的鈾礦被運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場破碎，浸出和制粉設(shè)施。在浸出過程中，向破碎的礦石中加水球磨并用酸和氧化劑浸出鈾，通?？蓪?shí)現(xiàn)75%～95%的浸出率［3］。為了增加低品位礦產(chǎn)黃餅產(chǎn)量，通過堆浸對露天采礦水冶工藝進(jìn)行補(bǔ)充。堆浸通常是在礦山開采壽期即將結(jié)束和礦物品位較低時采用，將低鈾品位的破碎礦石經(jīng)過分級處理后堆放在用做好防滲漏的地面，用硫酸和氧化劑灌溉礦石，以破壞鈾與基質(zhì)巖石之間的化學(xué)鍵。浸出30～90 d后，將含鈾的泥漿過濾到現(xiàn)場的池中，然后將浸出液泵入加工廠，采用萃取法將鈾和浸出酸分離。堆浸相對效率低下，只能提取堆浸礦石中約70%的鈾，但對于低品位礦床相，它可以以較低的成本提取更多的鈾。較低品位的鈾礦也需要更多的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行處理，并產(chǎn)生大量的“尾礦”，鈾礦石品位越低，每噸黃餅產(chǎn)生的尾礦量就越大。加拿大McArthur River鈾礦品位約為20%，每生產(chǎn)1 t鈾礦石約生產(chǎn)1 t尾礦和200 kg鈾，相比之下，我國的礦產(chǎn)每噸鈾礦石僅產(chǎn)生不到0.3 kg鈾，尾礦產(chǎn)量是其400倍，而尾礦沉積物的放射性和持續(xù)性污染釋放特征對礦工和當(dāng)?shù)鼐用穸季哂兄卮笥绊懀?］。

1.2 低品位鈾礦開采對礦工的影響

大多數(shù)與核能相關(guān)的職業(yè)風(fēng)險的科學(xué)研究都集中在核反應(yīng)堆、核廢物處置和武器測試上，而不是鈾礦開采上。主要是由于以下幾個原因：（1）鈾礦開采中與低輻射有關(guān)的健康影響可能需要數(shù)十年的時間才能顯現(xiàn)出來，長時間收集個人水平的數(shù)據(jù)會使研究管理和數(shù)據(jù)解釋復(fù)雜化，并推遲結(jié)果的發(fā)布；（2）低水平的輻射暴露難以測量，如蓋革（Geiger）計數(shù)器之類的監(jiān)測核電廠輻射工人安全的技術(shù)不太適合評估礦山中低水平輻射的空間分布；（3）鈾礦工健康風(fēng)險存在多種影響因素，如粉塵、工作環(huán)境、傷害和化學(xué)毒性等，這些因素可以獨(dú)立影響健康結(jié)果，也可以通過與輻射暴露的相互作用來影響健康結(jié)果，從而難以確定鈾特有的風(fēng)險。與核電廠不同，鈾礦開采屬于每年輻射暴露水平低于100 mSv，因此不受制于核電廠的嚴(yán)格員工安全要求，而癌癥和遺傳性疾病的發(fā)生率與累積輻射暴露量成比例地增加，長期暴露于低水平輻射環(huán)境，加上累積的高暴露量是與鈾礦開采健康相關(guān)的最大問題［5］。

對礦工輻射暴露途徑的研究主要集中于氡氣和粉塵［6］：氡氣是鈾的自然放射性衰變過程中產(chǎn)生的一種無色、無味的氣體，世衛(wèi)組織已將其確定為全球非吸煙人群中肺癌的主要原因。通過爆破、破碎和加工增加含鈾礦石表面積，以提高浸出速率和鈾的開采會提高局部氡氣輻射水平，地下水平礦山的氡氣量通常高于露天礦，但不同地質(zhì)條件（如：水分含量）、工作環(huán)境、時間（如：天氣）和礦山內(nèi)工作區(qū)域而有很大不同。由于礦山尾礦保留了鈾的大部分放射性，因此，即使低品位鈾礦堆浸及尾礦床的鈾濃度很低，由于其礦堆較大，員工也可能會暴露于高水平的氡氣輻射。通過采礦粉塵暴露于輻射中是礦工的第二種暴露途徑，雖然氡氣的半衰期較短，為3.82 d，但其放射性衰變產(chǎn)物有較長的半衰期，可附著于粉塵顆粒，經(jīng)呼吸、傷口和其他途徑攝入，可能增大癌癥和其他健康問題的風(fēng)險。在西方一些勞動保障措施及技術(shù)發(fā)達(dá)的國家，鈾礦采礦是通過遠(yuǎn)程遙控，這可很好的減少粉塵暴露，而我國很多礦山還是人工采礦且大多通過第三方合同雇員來完成。其居住區(qū)一般為距離礦點(diǎn)5 km左右的公司小鎮(zhèn)，和正式員工相比獲得就業(yè)福利及接受健康與安全培訓(xùn)的可能性較小，更容易在工作中遭受輻射和其他危害［7］。

1.3 低品位鈾礦開采對當(dāng)?shù)鼐用竦挠绊?/h3>

關(guān)于鈾礦開采對當(dāng)?shù)鼐用窠】涤绊懙难芯渴钟邢?，由于人口流動，在?dāng)?shù)鼐用癫杉洼椛淞康臄?shù)據(jù)更加困難和不可信。生活在富含鈾的土壤中的個體居民本身就具有較高的天然氡氣暴露水平，因此即使沒有鈾礦采冶，其健康問題的相關(guān)風(fēng)險也較高。鈾礦當(dāng)?shù)鼐用瘢捎谪毨Ш歪t(yī)療保健水平較差，研究人員很難得出關(guān)于鈾礦開采如何影響附近居民健康的明確結(jié)論，與鈾礦采礦有關(guān)的粉塵可能給當(dāng)?shù)鼐用駧淼娘L(fēng)險需要更多的研究來支持。鈾礦粉塵通過風(fēng)吹和水流等途徑使當(dāng)?shù)鼐用袷艿交瘜W(xué)暴露接觸輻射，我國季風(fēng)天氣的風(fēng)能清除露天礦山尾礦中的灰塵，這些尾礦可以保留大部分放射性，當(dāng)?shù)鼐用窨赡軙ㄟ^耕作，放牧和野外活動等方式暴露于塵土中［8］。極端天氣的雨水暴增和礦區(qū)的滲漏以及尾礦庫的結(jié)構(gòu)故障也可以傳輸粉塵和有毒有害化學(xué)物質(zhì)，在雨季，我國南方山區(qū)河流經(jīng)常發(fā)生山洪泛濫，尾礦壩由于結(jié)構(gòu)故障而泄漏的可能性較大，尾礦發(fā)生滲漏后的地下水修復(fù)可能需要長達(dá)40年時間［9］。

2 低品位鈾礦開采的可持續(xù)發(fā)展轉(zhuǎn)型方向

2.1 加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)與治理，促進(jìn)鈾礦冶可持續(xù)發(fā)展

依靠科技進(jìn)步，積極推進(jìn)新的采、選、冶技術(shù)在鈾礦冶煉浸出工藝中應(yīng)用，實(shí)行科學(xué)采礦，安全生產(chǎn)，堅持以人為本的管理理念。加強(qiáng)源頭預(yù)防和全過程治理，把清潔生產(chǎn)、資源利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)有機(jī)整合，實(shí)現(xiàn)鈾礦資源的勘探、開發(fā)、加工和環(huán)保一體化，提高資源利用率，優(yōu)化資源配置，降低生產(chǎn)成本［10］。

2.2 推進(jìn)土地復(fù)墾與采礦活動同時規(guī)劃

將礦山開采活動和土地復(fù)墾工作有機(jī)整合協(xié)同推進(jìn)；在采礦申請時，必須考慮土地復(fù)墾方案和經(jīng)費(fèi)的措施，保證采礦活動和土地復(fù)墾工作的同時進(jìn)行，加強(qiáng)退役礦山的土地復(fù)墾工作，實(shí)現(xiàn)退役礦山土地再利用，既能節(jié)約礦山資源提高礦山經(jīng)濟(jì)效益，又能提高資源再利用率，使得礦山經(jīng)營日趨專業(yè)化。通過土地復(fù)墾工作，新修運(yùn)礦公路，將原有礦山進(jìn)行去污土、換新土、檢測放射性、種植人工植被等方式能很好的改善礦山環(huán)境，保護(hù)大量耕地，促進(jìn)企業(yè)經(jīng)營效益的提升［11］。

2.3 完善立法與政策支持

鈾礦采冶除了具有其他礦床開采的環(huán)境問題外，還具有放射性污染的危害。但在鈾礦采冶業(yè)發(fā)展的初期階段，由于軍用任務(wù)緊迫和當(dāng)時環(huán)境意識和技術(shù)的局限性，與鈾礦采冶相關(guān)的環(huán)境保護(hù)問題未引起重視，特別是礦區(qū)地下水污染及其生態(tài)安全問題的立法或環(huán)境保護(hù)政策不夠完善。隨著核電事業(yè)的迅速發(fā)展，鈾礦采冶工業(yè)得到迅速壯大，但也加重了放射性對環(huán)境的影響，鈾礦山環(huán)境問題因之日益受到國際原子能機(jī)構(gòu)、各國政府、科研人員和公眾的重視和關(guān)注，尤其是對與人們生活息息相關(guān)的地下水造成的放射性污染問題逐步得到重視，提出了鈾礦采冶可持續(xù)發(fā)展理念。20世紀(jì)80年代西方國家紛紛制定了《鈾礦水冶尾礦輻射控制法》，制定了修復(fù)和處置關(guān)閉的鈾、釷水冶尾礦場污染物的相關(guān)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了運(yùn)營和關(guān)閉的水冶設(shè)施的放射性氣體排放和土壤與地下水的污染標(biāo)準(zhǔn)，對鈾礦開采，以及核燃料循環(huán)等其他方面的工作提供了法律層面的規(guī)定，并為礦工和當(dāng)?shù)鼐用裰贫藝?yán)格的健康標(biāo)準(zhǔn)。我國于2003年頒布的《中華人民共和國放射性污染防治法》，第五章對鈾（釷）礦和伴生放射性礦開發(fā)利用的放射性污染防治進(jìn)行了法律規(guī)定，但沒有針對鈾礦區(qū)地下水保護(hù)的專門規(guī)定。根據(jù)我國的國情和實(shí)踐經(jīng)驗，制定相應(yīng)的鈾礦冶退役和治理的技術(shù)政策、法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)，用以指導(dǎo)相關(guān)工作，既要確保環(huán)境和公眾的安全，又能最大限度地節(jié)約治理費(fèi)用，仍是當(dāng)前急需解決和明確的問題，關(guān)于放射性核素對地下水及其生態(tài)環(huán)境影響的立法和相關(guān)研究亟待加強(qiáng)［12］。

2.4 完善綠色鈾礦冶環(huán)境成本補(bǔ)償機(jī)制

將綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展理念引入到鈾礦冶工業(yè)中，通過對其生產(chǎn)經(jīng)營過程及退役階段產(chǎn)生的環(huán)境成本進(jìn)行科學(xué)、合理的計量與補(bǔ)償，完善土地類型生態(tài)價值成本補(bǔ)償、放射性污染降級成本補(bǔ)償、礦山退役治理成本補(bǔ)償和環(huán)境防治成本補(bǔ)償機(jī)制，最終提高鈾礦冶工業(yè)的整體環(huán)保意識，改善其環(huán)境污染現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)鈾礦冶工業(yè)的健康和良性發(fā)展［13］。

2.5 完善礦山安全保障措施，建立員工健康檔案

由于鈾礦山具有放射性，進(jìn)一步完善井下基礎(chǔ)設(shè)施和礦井提升系統(tǒng)，加強(qiáng)井下通風(fēng)設(shè)施，加固井下排水系統(tǒng)，增強(qiáng)礦山安全，提高勞動保護(hù)條件，保障員工生命安全和企業(yè)財產(chǎn)安全。凡是進(jìn)入生產(chǎn)區(qū)的人都必須佩帶放射性個人劑量儀，隨時觀測員工遭受放射性劑量。在每個施工巷道配備新式個人自救呼吸機(jī)，大型礦山配置有專用急救車，全力保證員工生命安全。為每位員工建立個人健康檔案，定期檢查員工身體，檢測每個員工的放射性劑量，確保每位員工及時發(fā)現(xiàn)問題。對礦山實(shí)行多重監(jiān)督，包括安全監(jiān)督、環(huán)保監(jiān)督、衛(wèi)生監(jiān)督等，通過高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求，實(shí)現(xiàn)企業(yè)技術(shù)更新?lián)Q代和管理模式改造，促進(jìn)企業(yè)經(jīng)營的規(guī)模化［14］。

3 小結(jié)和展望

全球約40%的電力來自煤炭，對于我國和其他經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的國家而言，用核能發(fā)電替代煤炭發(fā)電是最有潛力減少碳排放、減少污染、改善健康狀況，同時滿足日益增長的電力需求的方式。近十年來我國的核電容量以比任何國家都快的速度增長，和基于化石燃料的能源一樣，核能也需要原材料，我國的核能崛起在很大程度上歸功于低品位鈾礦資源的開采，而低品位鈾礦開采的增加帶來了巨大的社會和環(huán)境成本，也包括礦山工人和當(dāng)?shù)鼐用竦慕】碉L(fēng)險。需要評估多個因素的影響，謹(jǐn)慎考慮能源轉(zhuǎn)移戰(zhàn)略的人力和環(huán)境成本及收益分配，確保無論是通過核能還是其他技術(shù)進(jìn)行的能源轉(zhuǎn)換，在環(huán)境和社會上都是可持續(xù)的，實(shí)現(xiàn)環(huán)境和社會可持續(xù)的方式完成能源轉(zhuǎn)換［15］。