某钽铌矿分离过程辐射环境影响分析

詹国清， 尹海华

(江西省核工业地质局测试研究中心，江西 南昌 330002)

钽铌矿属于伴生放射性矿，除含有所需钽、铌成分外，同时伴生有天然铀、钍、镭、钾等放射性元素(王文武，2005)。江西某企业以钽铌精矿为原料，经分解、萃取、中和洗涤、煅烧等工序生产高纯Ta2O5和Nb2O5。钽铌矿加工过程中，人员容易受到放射性危害，同时存在含放射性废水、废渣处置的问题。

1 评价思路

本文通过对该钽铌矿加工企业区域周边环境空气、地表水、地下水和土壤现场监测、取样分析的方法，了解企业所在区域辐射环境现状。并在污染源调查、核素迁移分析等基础上，估算职业工作人员和周围公众人群的年附加有效剂量，从而分析和评价该企业钽铌矿加工对周围环境和人群的辐射影响程度，以此提出避免或减少不利影响的环保措施，为营运者和环境管理部门提供科学依据。

2 放射性污染源分析

对钽铌矿加工过程中的主要物质，包括原料、产品、固废以及废水进行取样分析。由分析结果表1可知，钽铌精矿经过湿法冶炼，原料中的放射性核素大部分富集到了废矿渣里，还有少量转移到了废水中。废矿渣中包含的镭元素衰变产生氡气以及氡子体(杨巍等，2011)，会对人体产生体内辐射和体外辐射，危害人体健康。因此，该钽铌矿加工企业放射性污染物主要为废矿渣和废水。科学妥善处置含放射性废矿渣和废水是该公司辐射环境管理工作的重点，同时应加强工作场所内人员的辐射防护，避免或减少辐射影响。

3 辐射环境质量现状水平调查分析

本次采取现状监测方法来分析该钽铌矿加工企业所在区域及周边的环境空气地表水、地下水和土壤的辐射环境质量水平现状。以此分析其运营对厂区周边环境敏感点的辐射影响。

3.1 监测内容与方法

(1)监测、分析内容。企业厂区内、周边敏感点及对照点环境空气中的氡浓度、氡子体以及γ辐射剂量率;分析该厂区废水排入地表水体处下游500 m处地表水及周边地下水体中的总α放射性和总β放射性;分析厂区周边土壤的放射性比活度以及土壤中U，Th，K含量。

表1 该钽铌矿加工过程中主要物质放射性分析结果Table1 The production process in the main substances radioactive analysis results Bq·kg－1

(2)监测方法。环境γ辐射剂量率采用《环境地表γ辐射剂量率测定规范》(GB/T14583—93)对厂区周边环境γ辐射剂量率进行巡测，并选取具有代表性的点读取剂量率;氡浓度和氡子体分别采用《环境空气中氡的标准测量方法》(GB/T14582—93)和《铀矿山空气中氡及氡子体测定方法》(EJ/T378—1989)对厂区内、敏感点以及对照点进行测量;水样总α放射性用厚源法，总β放射性采用蒸发法测定。核素分析为γ能谱分析法。

3.2 结果

该钽铌矿加工企业运营期，厂区周边的环境空气中氡浓度范围值为9.8～24.1 Bq/m3，氡子体浓度范围值为18.88～49.5 nJ/m3，γ辐射剂量率范围值为68～85 nGy/h，均与对照点水平相当(表2)。

厂区周边地表水、地下水的总α放射性和总β放射性均低于《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006)中“总α放射性限值为0.5 Bq/L，总β放射性限值为1 Bq/L”的要求(表3)。

厂区周边土壤中的放射性核素U，Th，K的最高含量分别为 5.76 ×10－6g/g，12.54 ×10－6g/g，1.86 ×10－6g/g，与当地环境背景值水平相当(表4)。

由上述监测结果可见，该钽铌矿加工企业运营未对其周边环境造成附加的辐射影响。

4 辐射环境影响分析

由企业所在区域辐射环境质量现状调查分析结果可知，该钽铌矿加工企业运营对周边环境辐射影响很小，其主要影响区域为厂区内工作场所，影响对象为产区内的工作人员。

表2 大气环境中氡浓度、氡子体浓度和γ辐射剂量率监测结果表Table2 Atmospheric radon concentration，the concentration of radon progeny and gamma radiation dose rate monitoring results table

表3 水体放射性监测结果Table3 results of radioactivity in water monitoring

表4 土壤放射性监测结果Table4 solid waste and soil radioactivity monitoring results

4.1 评价方法

本次采取现状监测方法来分析工作场所的辐射坏境水平，并通过剂量估算的方法来评价辐射工作人员所受的辐射影响。

4.2 工作场所辐射水平评价

4.2.1 监测布点及监测项目

分别在厂区内的精矿仓库、分解车间、萃取车间、煅烧车间、废渣暂存库以及水处理污泥旁共设6个氡浓度、氡子体浓度以及γ辐射空气吸收剂量率(殷荫等，2012)监测点(表5)。

表5 厂区内环境氡浓度、氡子体以及γ辐射剂量率监测结果表Table5 The plant environment radon and radon progeny monitor result table

4.2.2 监测结果

由表5可知，厂区室内氡浓度范围值为26.4～78.5 Bq/m3，氡子体浓度范围值为 52.3 ～ 158.6 nJ/m3，氡浓度低于《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》(GB18871—2002)附录H中所规定的限值“工作场所中氡持续照射情况下补救行动的行动水平是在年平均活度浓度为500～1 000 Bq222Rn/m3(平衡因子0.4)范围内。”厂区内分解车间、精矿仓库、废矿渣库及污水处理站污泥渣堆场的γ剂量率值较高，其他工作场所的空气γ吸收剂量率值与当地的本底值相当。

4.3 工作人员总有效剂量估算及评价

4.3.1 估算模式(李德平等，1987)

①外照射所致附加有效剂量估算

式中Hγ为γ辐射外照射所致年附加有效剂量(mSv);Dr为γ辐射剂量率(nGy/h);t为外照射时间(h)。0.7为剂量转换因子(Sv/Gy)。

②吸入氡所致附加有效剂量估算

式中HE为吸入氡子体所致附加有效剂量(mSv);0.4为氡与其子体的平衡因子;х为氡平均浓度(Bq·m－3);t为时间(h);g为氡子体吸入剂量转换因子(mSv(Bq·h·m－3)－1)。

③总年附加有效剂量估算

式中H为总附加有效剂量(Sv);Hγ，HE同前。

4.3.2 附加有效剂量评价

根据现场调查数据，精矿仓库工作人员年工作时间为36 h，车间工作人员年工作时间为900 h，放射性废渣清运人员年工作时间为36 h根据估算模式计算可得，精矿仓库职业工作人员总年附加有效剂量为0.134 mSv，车间工作人员总年附加有效剂量为0.913 mSv，放射性废渣清运工作人员总年附加有效剂量为0.101 mSv。

5 结论与建议

5.1 结论

(1)由该企业所在区域辐射环境质量现状调查分析结果可知该企业周边环境空气中氡浓度、氡子体浓度以及γ辐射剂量率范围值均与对照点水平相当。厂区周边地表水、地下水的总α放射性和总β放射性均低于《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006)中相关限值要求。厂区周边土壤中的放射性核素U，Th，K的最高含量均与当地环境背景值水平相当。该钽铌矿加工企业运营未对其周边环境造成附加的辐射影响。

(2)根据厂区内监测结果可知厂区室内氡浓度均低于《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》(GB18871—2002)附录H中所规定的限值要求;厂区内分解车间、精矿仓库、废矿渣库及污水处理站污泥渣堆场的γ剂量率值较高，其他工作场所的空气γ吸收剂量率值与当地的本底值相当。

(3)由估算结果可知，该钽铌矿加工企业职业工作人员总年附加有效剂量为0.101～0.913 mSv，低于《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》(GB18871—2002)中规定的限值20 mSv，同时也低于环保主管部门的管理限值5 mSv。

5.2 建议

根据该企业运营期工作场所的辐射环境水平以及工作人员总年附加剂量的估算结果，提出避免和减少不利影响的建议如下:

(1)项目运营产生的放射性废水采用3级“氯化钡+生石灰”处理工艺，使其车间排水口出水水质达到《污水综合排放标准》中“总α放射性最高允许排放浓度为1 Bq/L，总β放射性最高允许排放浓度为10 Bq/L”的排放标准。

(2)废矿渣属低放射性固体废物，暂存于满足《低中水平放射性固体废物暂时贮存规定》(GB11928—89)要求的暂存库，后交有相关放射性废物处置资质的单位进行安全处置。

(3)水处理污泥渣含有一定放射性，应加强管理，妥善处置。

(4)企业厂区划定控制区、监督区，并张贴

电离辐射警示标志，禁止非工作人员进入;辐射工作人员穿戴工作服、工作鞋帽并佩戴口罩，工作场所严禁进食吸烟。

王文武.2005.钽铌矿开发利用中的放射性污染防治[M]//中国环境保护优秀论文集(2005).北京:中国环境科学出版社:2022-2027.

杨巍，杨亚新，曹龙生，等.2011.某铀矿库中放射性核素对环境的影响[J].东华理工大学学报:自然科学版，34(2):155-159.

罗国桢，何振芸，吴向荣，等.1995.中国环境天然放射性水平[M].北京:中国环境科学出版社:397-415.

殷荫，王南萍，付宸，等.2012.空气伽马吸收剂量率影响因素研究[J].东华理工大学学报:自然科学版，35(1):61-65.

李德平，潘自强.1987.辐射防护手册第三分册[M].北京:原子能出版社:173-176.