铀矿山及周边环境放射性污染现状调查及治理对策

杨金辉, 王清良, 周书葵, 王劲松, 易灵芝,*,方非荣, 刘 莉, 潘小康, 张晓燕, 王 亮

(南华大学a.城市建设学院;b.科技处;c.规划处,湖南衡阳421001)

铀矿山及周边环境放射性污染现状调查及治理对策

杨金辉a, 王清良b, 周书葵a, 王劲松a, 易灵芝a,*,方非荣c, 刘 莉a, 潘小康a, 张晓燕a, 王 亮a

(南华大学a.城市建设学院;b.科技处;c.规划处,湖南衡阳421001)

选择湖南省内具有代表性的A,B,C三处铀矿冶设施,深入调查了设施本身及周边环境的放射性污染现状.调查内容主要包括铀矿山及其周边邻近区域内介质中的空气氡浓度、γ辐射空气吸附剂量、铀矿区水(泉水)和土壤中放射性核素含量.调查结果显示,C矿区的个人剂量值明显低于退役治理行业标准,表明C铀矿区退役治理效果较好,而A矿区和B矿区的个人剂量值均略高于退役治理行业标准,有待进一步治理.根据调查结果提出了具体的、有针对性的治理措施和建议.表2,参8.

铀矿山;放射性污染调查;对策

铀是重要的核燃料和战略资源,核电能源的广泛使用已成为当今世界的一种趋势[1].湖南省铀矿资源丰富,作为我国最早、最大的铀矿冶基地,为我国核工业发展做出了巨大贡献[2].但随着对铀矿的开采和加工,已导致了一系列的环境污染问题.由于在铀矿的开采过程中,原本深埋在地下的大量带放射性的铀矿石被?挖掘出并放置地面上,在冶炼的过程中,大量的低品位的铀矿石和矿渣堆被放置在矿区周围,经过长期的风吹雨淋,很多放射性物质扩散至周围环境或通过地表水流至其它地域,给周边生态环境和居民身体健康带来了较大的潜在危害,给社会和经济的发展也将造成诸多不利影响.从20世纪80年代开始,随着时局的变化以及资源的枯竭,湖南先后有多家铀矿退役[3],其可能带来的放射性污染隐患如果不很好进行预防和处理,将成为制约经济社会发展的重要因素.根据《核安全与放射性污染防治“十二五”规划及2020年远景规划》[1]所确立的“预防为主、纵深防御;新老并重,防治结合;依靠科技,持续改进;坚持法治,严格监管;公开透明,协调法治”的基本原则,作者在衡阳地区进行了铀矿冶设施放射性污染的初步调查,调查显示这些铀矿冶的生产区以及尾矿堆放区不仅与农村、稻田、鱼塘、河溪相邻而且有的铀矿区距离最近的市中心,也往往只有20 km～30 km.因此,现阶段迫切需要通过调查全面了解全省铀矿冶设施及周边区域的放射性污染水平,并根据调查结果,提出适合湖南省的治理方案,给全省铀矿矿冶设施放射性污染治理[4-6]提供技术指导和建议.文章对湖南主要铀矿基地的放射性污染现状进行调查,并根据调查结果提出治理建议.

1 调查内容及分析方法

1.1 调查内容

文章调查了湖南具代表性的3座铀矿山,其中2座为已完成退役,1座为正在准备实施退役,本文中分别称之为A,B,C矿.A矿是建成投产的第一批大型铀矿山,几十年来开采了大量的铀矿石,为我国核工业的发展作出过重大贡献.所处区域的矿床温度高,属于成因颇为复杂的炭硅泥岩型铀矿床.B矿,坐落在一片褐色丘陵之中.C矿属于依山型废石堆.废石主要由炭板岩、泥板岩、硅板岩及部分燧石、灰岩组成,包括少量的表外铀矿石和微量含黄铁矿的岩石.铀矿山的环境污染特征主要是放射性(电离辐射)的环境污染,调查的主要目标是铀矿山及其周边邻近区域内介质中的空气氡浓度、γ辐射空气吸附剂量率测量分析、铀矿区水(泉水)和土壤中放射性核素分析.根据上述这些参数的调查,对废弃铀矿区的辐射环境进行评估,并划定危险区域和安全区域.

1.2 调查方法

调查方法采用分块随机法进行布点,将某一块特定放射性污染水平的区域作为一个采样监测单元,在每个单元内再随机布点.可以根据不同的地区特征,包括地形、地貌地形条件以及放射污染情况,将所测项目适当的增减,优化布点和测量方案,确保能够客观和准确反应问题,为最终能够达到有效处理铀矿放射污染提供有力的保障.

调查地域范围较广、工作量大、时间紧.实验土壤样品均取自距地表15～20m处的土壤,而且表2中的本底值部分为对照取样点数值

1.3 分析方法

采用实测和资料收集相结合的方式获取调查数据,现场监测和实验室均采用国家标准分析方法,见表1.

表1 监测指标及监测方法Tab.1 Monitoring indexes and methods

2 调查结果

2.1 监测参数

根据放射性污染影响因素以及铀矿山辐射环境监测规定[8],主要针对空气氡浓度、γ剂量率、土壤和地表水的总α和总β进行监测.

根据监测数据,A、B的γ剂量率及其地表水和土壤中的U对于本底值来说相对较高,应对其进行妥善处理,避免环境受到放射性污染,而对于C铀矿区则基本达到湖南省放射性本底值,已基本达到退役治理要求.

2.2 个人剂量

个人剂量值的计算主要根据氡和γ照射值来计算.计算结果见表2.

表2 湖南省调查的铀矿山区域内最大公众个人剂量值Tab.2 Themaximum public individual dose in the investigated area of uranium mines in Hunan Province

表2结果显示,C铀矿区的个人剂量值明显低于退役治理行业标准,表明C铀矿区经过退役治理后已经达到要求;A铀矿区和B铀矿区的个人计量值均略高于退役治理行业标准,有待进一步治理.

3 治理对策及建议

由于铀矿冶生产中存在多种放射性污染,其中主要有:铀矿粉尘和氡及其子体对空气的污染,矿石γ射线的外照射,铀系放射性核素不通顺形成的场所,设备表面的污染以及铀系放射性核素污染的废气、废水和废物等放射性“三废”,此外还有大量酸、碱、重金属元素对环境的影响.要消除三废污染,关键在于管理.首先是依靠政府和相关管理部门对已退役铀矿山进行监管,严格按照制定的相关规范,如《铀矿山空气中氡及氡子体监测方法》、《铀矿冶辐射环境质量评价规定》、《铀矿冶辐射环境监测》、《铀矿冶设施退役环境管理技术规定》及《铀尾矿库安全管理规定》等标准法律法规,加强管理;其次是采取合理有效的技术去除放射污染.根据上述调查和分析,结合作者在核工业行业从事多年铀矿开采和加工的实践经验,拟提出适合上述矿区的治理对策及建议,主要包括封堵、覆盖植被及其他措施等.

3.1 封堵

铀矿井退役后淹井污水为污染矿区的主要污染源,作者认为主要应对矿井进行封堵,通常封堵措施可根据所用材料分为水封堵和用石头、水泥封堵等类型.作者曾经参与了针对湖南某铀矿的成功封堵处理,方法是先淋浸回收高浓度铀,然后根据地下水流动规律、封堵与疏排结合、封堵井下涌水点、井下洒石灰中和、监测硐口泄水,退役的前2 a继续向硐口泄水洒石灰中和,2 a后该矿井水基本直接达到外排的标准.对于废弃的露天采场、天井口以及坑道等危险设施,为了确保万无一失,建议采用永久封堵的方式.针对所调查的A矿,建议采取封堵措施进行坑口堵水,选定合理的堵水段和堵水墙并在壁后注浆加固,把污水封存于开拓巷道和采空区的空间内,消除污染.此外,针对湖南的废弃铀矿区的实际情况,建议采用石头和水泥两种方式相融合进行封堵,这样处理的优点是,操作方法较简便,可行性好,安全系数高.

3.2 覆盖植被

针对退役设施对土壤造成的污染,建议主要采用植被覆盖的方法.先将废弃的矿石矿渣集中采用填埋和回填处置,目前常用的覆盖材料有黄土、混凝土、塑料膜及沥青等,其中混凝土和沥青有较好的降氡效果,降氡效率分别达96.16%和99.16%,具体的实践中,黄土覆盖植被是抑制222Rn析出和屏蔽γ辐射最简单、常用的材料,因地制宜,可以在上面种植草和种植耐干旱的刺槐和小金刚树等等,并回填平整.

3.3 其他

由于铀矿退役环境治理因素的复杂性,随着季节的变化,针对可能出现的出现边坡倒塌现象,作者建议废石场周边必须开挖防洪沟、修筑拦渣墙、边坡必须稳固等.此外,由于湖南铀矿的退役环境治理项目多,条件错综复杂,所以需要借鉴国外、省外一些先进的处理技术和成功的经验,安全可靠地做好铀矿退役之后的治理.

[1]环境保护部,国家能源局.核安全与放射性污染防治“十二五”规划及2020年远景目标[R].2012.

[2]朱民安.抓住机遇,创新发展湖南铀矿冶[J].中国核工业,2006,(2):21-22.

[3]李韧杰.湖南某铀矿的退役环境治[J].铀矿冶,2001,20 (2):102-108.

[4]周耀辉.铀矿冶退役的放射性污染去污的方法和途径探讨[J].铀矿冶,2003,22(3):144-147.

[5]谢玲琳,申志军.放射性元素和毒性重金属污染土壤的治理探讨[J].地质灾害与环境保护,2006,17(2): 41-45.

[6]张起虹,赵福祥,王利华.江苏省废弃铀矿放射性污染调查及治理对策[J].铀矿冶,2008,27(3):159-163.

[7]翁建庆,何 俊,王莉莉.浙江省辐射环境监测现状及对策研究[J].环境污染与防治,2008,30(2):90-93.

[8]中华人民共和国卫生部.GBZ 167—2005放射性污染的物料解控和场址开放的基本条件[S].北京:人民卫生出版社,2006.

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

国家自然科学基金项目(编号:51174117;21177053);湖南省科技计划基金重点项目(编号:2012GK3134);湖南省科技计划基金项目(编号:2011SK3092;2011SK2015)

杨金辉(1964-),女,湖南汨罗人,高级工程师,研究方向:化学工程、放射化学与化学分析.

*通讯作者,E-mail:47962986@qq.com.