某退役铀矿冶周边水环境的总α、总β放射性水平调查与分析
2016-02-24付勇明杨亚新
黄 华， 付勇明， 杨亚新， 张 叶， 余 聪
(1.东华理工大学 放射性地质与勘探技术国防重点学科实验室,江西 南昌 330013；2.广东省计量科学研究院，广东 广州 510405)
某退役铀矿冶周边水环境的总α、总β放射性水平调查与分析
黄 华1， 付勇明2， 杨亚新1， 张 叶1， 余 聪1
(1.东华理工大学 放射性地质与勘探技术国防重点学科实验室,江西 南昌 330013；2.广东省计量科学研究院，广东 广州 510405)
调查了我国南方某退役铀矿冶周边水环境的总 α、总 β 放射性水平，给当地水环境提供科学数据。在铀矿冶附近的关键居民组周围设定位置、数量合适的具有代表性的采样点，采用国家《生活饮用水标准检验方法》检测。结果表明：地表水总α平均值为(0.061 9±0.020 1) Bq·L-1，总β平均值为(0.253 2±0.012 6) Bq·L-1；井水总α平均值为(0.145 7±0.018 3) Bq·L-1，总β平均值为(0.425 1±0.024 3) Bq·L-1；矿区地下水(钻孔)总α平均值为(1.223 5±0.073 9) Bq·L-1；总β为平均值为(0.847 6±0.059 2) Bq·L-1。该退役铀矿冶周边地表水和井水总α、总β放射性符合国家规定的生活饮用水标准和地下水质量标准，矿区地下水的放射性核素没有横向迁移到矿区外，综合治理效果良好。
铀矿冶；水环境；总α、总β
铀资源是重要的战略资源，也是发展新能源的物质基础。与一般矿山不同，铀矿冶的废水污染除了镉、锰等重金属外，还有相当数量的放射性核素污染(张展适等，2007；罗宇等2016)。退役铀矿冶周围水环境的放射性监测依然是必不可少的，并且生活饮用水中的总α、总β放射性已在国家标准中明确列为重要监测指标(刘庭立等，2014)。本文是对某退役铀矿冶周边水环境进行总放射性水平调查，其中包括地表水和地下水(矿区和井水)。
1 矿山概况
本次调查的铀矿冶位于我国南方，矿区属于侵蚀残余丘陵地貌。该矿山是核工业开发建设较早的铀矿山之一，有30年运行历史的铀矿采冶联合企业，采用露天和井下联合开采方式。该铀矿分为3个矿区，先后退役，退役环境治理工程历时11年完工，距今已12年。
2 采样与测量方法
2.1 样品的采集
在铀矿冶附近的关键居民区周围设定位置、数量合适的具有代表性的采样点(刘瑛等，2012)。地表水在废水汇入、流经居民点溪流的下游；地下水通过选取具有代表性居民家用井水和矿区钻孔水(图1、图2)。当地居民一般都不直接饮用这些水，只是作为生活用水与农业灌溉。采集容器均为聚乙烯桶，采样前用稀硝酸浸泡12 h以上，采样量为5 L，按比例加入浓硝酸，使水样的pH<2，并摇匀，用胶带密封，做上编号。
2.2 主要仪器
BH1216型低本底α、β测量仪；高温石墨防腐蚀电热板；马弗炉；电子天平；红外线干燥灯；不锈钢测量盘；坩埚；电热恒温鼓风干燥箱。
2.3 试剂
241Am α标准源粉末(比活度为10.1 Bq/g)；40KCl β标准源粉末(比活度为14.4 Bq/g)；239Pu α工作源(表面粒子束1 120 min-1)；89Sr β工作源(出厂表面粒子束1 190 min-1，使用5年，现在表面粒子束1 050 min-1)；浓硝酸；浓硫酸；有机溶剂(无水乙醇和丙酮按 1∶1体积混合)；实验用纯水。
2.4 水样处理
取水样1 L于烧杯中，在电热板上加热、蒸发、浓缩，浓缩至50 mL左右，将浓缩液全部转移至经350 ℃预先恒重过的坩埚中，再加入1 mL的浓硫酸酸化；为防溅出，把坩埚放在红外灯下，小心蒸干，直到硫酸冒烟后，取下放到加热板上，继续加热直到烟雾赶尽为止；将蒸干后的样品残渣置于马弗炉中，灰化温度设置为550 ℃，直至把样品残渣灰化到白色为止；取出放入干燥器冷却至室温，用镍铬铲将坩埚内质样搅细、拌匀，然后定量称160 mL灰样于测量盘中，铺匀、压平，备测(郭照河等，2003)。
图1 水样采集点示意图Fig.1 Water sampling point schematic diagram
2.5 测量
采用BH1216型低本底α、β测量仪。α工作源探测效率比为92.18%、β工作源探测效率比为51.43%；α本底为0.001 11 s-1、β本底为0.061 72 s-1；α标准源探测效率为7.39%、β标准源探测效率为39.18%。
总α、总β计算公式及标准误差计算公式为：
(1)
(2)
式中，i分别代表α和β；C(i)为水样中活度浓度，Bq·L-1；Rb(i)为样品的平均计数率(计数·s-1)；R0(i)为本底计数率(计数·s-1)；εs为标准源探测效率(%)；m为样品总残渣质量(mg)；mb为装入样品盘中被测样质量(mg)；V为水样体积(L)；tb、t0分别为样品和本底测量的总时间(s)；SC为标准误差(Bq·L-1)。
3 测量结果与分析
3.1 测量结果
本次调查涉及地表水和地下水，采样是在枯水期，有些分布点干涸(比如矿井口)，所以一共采集各类水样29个(表1，2，3)。
3.2 数据分析
本次对该退役铀矿冶周围水环境总α、总β放射性水平调查，由于冬天取样(枯水期)，未能全部覆盖该铀矿冶所有的测量点，但基本上能够反映铀矿冶周边总体放射性水平。评判依据采用《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)和《地下水环境质量标准》。
表1 铀矿冶周边地表水的总α、总β放射性水平
表2 铀矿冶周边地下水(压井水)的总α、总β放射性水平
表3 铀矿冶矿区地下水(钻孔)的总α、总β放射性水平
图2 水样采集点示意图Fig.2 Water sampling point schematic diagram
由表1可知，地表水总α平均值为(0.061 9±0.020 1) Bq·L-1，总β平均值为(0.253 2±0.012 6) Bq·L-1，每个采样点都符合《生活饮用水卫生标准》(总α小于0.5 Bq·L-1、总β小于1.0 Bq·L-1)。在符合国家规定下，离矿区和废石堆较近的7#、11#、15#、16# 比其他点的放射性高，说明矿区和废石堆可能有极微量的放射性液体流出，居民尽量不要使用。
由表2可知，居民可能使用的井水总α平均值为(0.145 7±0.018 3) Bq·L-1，总β平均值为(0.425 1±0.024 3) Bq·L-1，每个采样点都符合《生活饮用水卫生标准》和《地下水环境质量标准》。井水的放射性普遍比地表水的放射性高，说明地下土壤可能含有微量放射性核素。
由表3可知，矿区地下水(钻孔)总α平均值为(1.223 5±0.073 9) Bq·L-1；总β平均值为(0.847 6±0.059 2) Bq·L-1。由于矿区地下水不是居民饮用水的来源，居民饮用水的来源离矿山很远，矿区地下水不会污染饮用水，并且矿区地下水也未被用于农业、工业和生活用水。所以矿区地下水质量评价采用《地下水环境质量标准》的Ⅴ类质量指标(总α大于0.5 Bq·L-1、总β大于1.0 Bq·L-1)。而矿区外的地下水放射性低，说明矿区地下水的放射性核素没有横向迁移到矿区外。
4 结论与建议
4.1 结论
综上所述，对该退役铀矿冶周边水环境样品进行了总α、总β放射性水平调查。结果表明：该退役铀矿冶周边地表水和井水总α、总β放射性水平100%符合《生活饮用水卫生标准》和《地下水环境质量标准》，居民使用的地表水和地下水都安全。矿区地下水不能用做任何用途，好在矿区地下水的放射性核素没有横向迁移到矿区外，没有对居民产生影响。即该退役铀矿冶周围的水环境样品总α、总β总体放射性水平偏低，对当地居民生活不构成危害，该铀矿退役治理效果良好。
4.2 建议
(1) 水样的总α、总β放射性指标只是一个参考水平，该测量不能给出有关放射性核素的资料，也就得不出有关剂量学意义的结论，不能直接用来确定是否为可接受的浓度(Gorchev et al.，2009)。为了给当地居民提供符合国家卫生要求的生活饮用水，保障人民的身体健康，对于这批水样，还需进行全面的核素分析以进一步确定饮用水的安全性，综合、科学、有效地评价其危害性。
(2) 由于矿区还是有放射性，所以有必要在矿区建立禁区，严禁居民随便进入矿区，以免受到不必要的剂量照射。
(3) 对整个铀矿冶退役整治工程进行全面检查，出现问题及时治理。建立定期维护和长期监测机制，确保环境质量维持在公众可接受水平。
郭照河,伊利军.2003.饮用水总α、总β放射性测量的影响因素分析[J].地下水,25(3):174-175.
刘庭立,张怀强.2014.江西某地区水中总α、总β放射性测量及评价[J].东华理工大学学报:自然科学版,37(3):299-302.
刘瑛,陈文涛,邓飞,等. 2012.广东三个铀矿冶周围水环境的总α、总β放射性水平调查[J].广东科技, 21(7): 211-212.
罗宇,董冲,杨亚新,等.2016.湖北地区地表水中总α、总β放射性分布特征研究[J].东华理工大学学报:自然科学版,39(1):48-52.
张展适,李满根,杨亚新,等.2007.赣,粤,湘地区部分硬岩型铀矿山辐射环境污染及治理现状[J].铀矿冶,26(4): 191-196.
中国国家标准化管理委员会.1993.GB/T14848—93.地下水环境质量标准[S].北京：中国标准出版社.
中国国家标准化管理委员会.2006.GB5749-2006.生活饮用水卫生标准[S].北京：中国标准出版社.
Gorchev H G,Ozolins G. 2009.WHO guideline for drinking water quality.[D],Who Chronicle,34(3):104-108.
Investigation and Analysis of Total α and β of a Decommissioned Uranium Mine’s Surrounding Water
HUANG Hua1, FU Yong-ming2, YANG Ya-xin1, ZHANG Ye1, YU Cong1
(1.Fundamental Science on Radioactive Geology and Exploration Technology Laboratory，East China University of Technology，Nanchang，JX 330013, China; 2．Guangdong Province Institute of Metrology,Guangzhou,GD 510405, China)
Investigate a decommissioned uranium mining and milling around the water environment of total α and total β radioactivity levels in southern China,to provide a scientific basis for local water resources. Around the key people near uranium mining and metallurgy group setting location, the appropriate number of representative sampling points, using national
uranium mining and metallurgy;aquatic environment;total α;total β
2016-10-10
铀矿冶设施退役治理环境效果评价方法研究(41174089)
黄 华(1993—)，男，硕士研究生，主要从事退役铀矿山环境影响评价研究。E-mail：990270160@qq.com
10.3969/j.issn.1674-3504.2016.04.010
P631.6
A
1674-3504(2016)04-0369-05
黄华，付勇明，杨亚新，等.2016. 某退役铀矿冶周边水环境的总α；总β放射性水平调查与分析[J].东华理工大学学报：自然科学版，39(4)：369-373.
Huang Hua,Fu Yong-ming,Yang Ya-xin,et al.2016. Investigation and analysis of total α and β of a decommissioned uranium mine’s surrounding water[J].Journal of East China University of Technology (Natural Science), 39(4)：369-373.
