劉 暢，王 娟，劉建華，楊少波，羅 瓊

（湖北省核與輻射環(huán)境監(jiān)測技術(shù)中心，武漢 430072）

伴生放射性礦是指原礦、中間產(chǎn)品、尾礦（渣）或者其他殘留物中鈾（釷）系單個核素含量超過1 Bq?g-1的非鈾（釷）礦，在其開采、精選、冶煉等開發(fā)利用過程中，其中的天然放射性核素可能會進(jìn)一步富集并進(jìn)入環(huán)境，從而對環(huán)境造成一定的放射性污染［1-3］。為貫徹落實黨中央、國務(wù)院關(guān)于全面實施生態(tài)文明建設(shè)和綠色發(fā)展的戰(zhàn)略部署，了解伴生放射性礦放射性污染對環(huán)境的影響，減輕人員可能受到的內(nèi)、外照射，推動伴生放射性礦行業(yè)健康發(fā)展，2016年我國啟動了全國第二次污染源普查伴生放射性礦普查工作，并根據(jù)普查結(jié)果發(fā)布了一系列部門規(guī)章和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對伴生放射性礦產(chǎn)資源開發(fā)利用項目提出了相關(guān)管理要求。

湖北省礦產(chǎn)資源種類較多，分布廣泛，全省13個市（州）和4個省直管行政區(qū)均有分布，資源稟賦居全國中游，截至2015年底，全省已發(fā)現(xiàn)礦種149個，其中有查明資源儲量礦種92個，分別占全國已發(fā)現(xiàn)172個礦種和已查明162個礦種的86.6%和56.8%［4］。但湖北省礦床規(guī)?？傮w偏小，中貧礦、難選礦多，小型及小礦占礦產(chǎn)地總數(shù)74.33%。隨著礦業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型升級，礦產(chǎn)資源開發(fā)利用企業(yè)現(xiàn)狀距第一次全國污染源普查伴生放射性礦普查時也發(fā)生較大變化，目前存在伴生放射性礦企業(yè)底數(shù)不清，輻射環(huán)境現(xiàn)狀不明，監(jiān)督管理制度不健全、可操作性不強(qiáng)等問題［5-8］。本文旨在通過對湖北省礦產(chǎn)資源開發(fā)利用項目開展輻射環(huán)境影響調(diào)查，了解目前伴生放射性礦企業(yè)數(shù)量、空間分布、放射性水平、放射性廢物數(shù)量及處置情況等，并摸清湖北省礦產(chǎn)資源開發(fā)利用過程中可能造成輻射環(huán)境影響較大的礦產(chǎn)種類，為建立湖北省礦產(chǎn)資源開發(fā)利用輻射環(huán)境監(jiān)督管理名錄、規(guī)范礦產(chǎn)資源開發(fā)利用項目輻射環(huán)境監(jiān)督管理等提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究對象和范圍

本次研究在《第二次全國污染源普查伴生放射性礦普查監(jiān)測技術(shù)規(guī)定》中稀土、銅、煤、鋁、鉬、金等15類礦產(chǎn)的基礎(chǔ)上［9］，增加了頁巖、錳礦等地方特色礦產(chǎn)。對湖北省內(nèi)這17種礦產(chǎn)資源采選和冶煉過程中產(chǎn)生的原礦、精礦、尾礦（渣）和放射性廢水開展調(diào)查研究工作。建立初測初步名錄，選定465家企業(yè)開展現(xiàn)場監(jiān)測及調(diào)查研究。

1.2 現(xiàn)場監(jiān)測

根據(jù)《環(huán)境地表γ輻射劑量率測量規(guī)范》（GB/T 14583-93）對初測企業(yè)開展γ輻射劑量率現(xiàn)場監(jiān)測工作。在現(xiàn)場監(jiān)測過程中，排除礦企名稱重復(fù)、管理公司旗下無礦點(diǎn)、已停工拆除設(shè)備、截至2017年底已關(guān)閉無礦堆等企業(yè)27家，最終對438家企業(yè)開展了γ輻射劑量監(jiān)測。

1.3 樣品采集

初測企業(yè)符合篩選條件中任一標(biāo)準(zhǔn)即納入詳查［10］，具體篩選條件見表1。對納入詳查的企業(yè)采選、冶煉過程產(chǎn)生的原礦、精礦、固體廢物（尾礦、廢渣）和廢水開展樣品采集工作。固體樣品采用對角線型、梅花形、蛇形或棋盤型采樣法進(jìn)行，各點(diǎn)采得的樣品混合在一起成一個完整樣。廢水在被調(diào)查企業(yè)專門處理放射性廢水車間的排放池和總排放口分別采樣。

表1 伴生放射性礦詳查企業(yè)篩選方法Table 1 Selection methods of associated radioactive ore detailed inspection enterprises

1.4 樣品前處理與分析

采集的固體樣品除去石塊、雜草等異物后，在105℃下烘干至恒重，粉碎過篩至100目以上，稱重后密封于樣品盒中，放置3-4周后用高純鍺γ能譜儀測量238U、226Ra和232Th等放射性核素。水樣采集后，用純硝酸酸化到pH=1～2后，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)開展水中總U、總Th、226Ra和總α、總β放射性分析。具體分析方法見表2。

表2 實驗分析方法Table 2 Experimental analysis methods

1.5 質(zhì)量控制

本次調(diào)查中使用的監(jiān)測儀器均在檢定有效期內(nèi)，其中γ譜儀、低本底α/β測量儀等大型儀器按照要求進(jìn)行泊松分布和長期可靠性檢驗，繪制質(zhì)控圖。抽取10%以上的固體樣品進(jìn)行平行雙樣測定、留樣復(fù)測等，并進(jìn)行了質(zhì)控樣考核，相對偏差均在允許范圍內(nèi)。

2 結(jié)果分析

2.1 湖北省礦產(chǎn)資源開發(fā)利用項目放射性水平調(diào)查

調(diào)查結(jié)果顯示，湖北省礦產(chǎn)資源開發(fā)利用企業(yè)涉及的礦產(chǎn)類型主要為煤礦、磷酸鹽礦、鐵礦和銅礦，分別占本次調(diào)查企業(yè)總數(shù)的31.4%、23.9%、17.8%和12.9%。在開展監(jiān)測的438家企業(yè)中，γ輻射劑量率超過“當(dāng)?shù)乇镜姿健?50 nGy·h-1的企業(yè)有14家，超過當(dāng)?shù)乇镜姿?00～150 nGy·h-1的企業(yè)有10家，其余均未超過當(dāng)?shù)乇镜姿?00 nGy·h-1?，F(xiàn)場監(jiān)測及采樣分析結(jié)果顯示，湖北省詳查企業(yè)共有21家，其中，有14家現(xiàn)場監(jiān)測γ輻射劑量率超過“當(dāng)?shù)乇镜姿健?50 nGy·h-1；7家固體樣品U、Th系任一核素活度濃度大于0.3 Bq·g-1。詳查企業(yè)主要分布在恩施州、黃石、襄陽、宜昌和十堰市，涉及的礦產(chǎn)種類主要有煤、銅、鉛/鋅、釩、鋁、鐵和頁巖礦，具體分布見圖1。

圖1 湖北省伴生放射性礦詳查企業(yè)礦產(chǎn)種類分布圖Fig.1 The distribution of mineral types of associated radioactivity in Hubei Province

2.2 詳查企業(yè)固體原料、固體廢物的放射性水平

詳查企業(yè)固體原料及固體廢物的放射性核素水平見圖2～圖3。由圖2可知，原料中鉛/鋅礦和煤礦的放射性水平相對較高，其中，鉛/鋅礦中238U和226Ra平均比活度大于1 Bq·g-1；煤礦中238U平均比活度大于1 Bq·g-1，226Ra平均比活度大于0.3 Bq·g-1；銅、釩、頁巖礦中238U和226Ra平均比活度均大于0.3 Bq·g-1；鋁礦中232Th平均比活度大于0.3 Bq·g-1。

圖2 固體原料中放射性核素水平Fig.2 Radioactivity concentrations in mine core materials

由圖3可知，固體廢物中鉛/鋅礦、煤礦和頁巖礦的放射性核素水平相對較高，其中，鉛/鋅礦固體廢物中238U和226Ra含量平均大于1 Bq·g-1；煤矸石中238U大于1 Bq·g-1，226Ra大于0.3 Bq·g-1；頁巖廢石中238U含量略低于1 Bq·g-1，226Ra含量大于0.3 Bq·g-1；銅礦廢石、釩礦廢渣、鐵礦尾礦中238U和226Ra含量均大于0.3 Bq·g-1。

圖3 固體廢物中放射性核素水平Fig.3 Radioactivity concentrations in solid wastes

根據(jù)表3可知，采集的樣品中鈾（釷）系單個核素活度濃度超過1 Bq·g-1的樣品數(shù)為11個，占總樣品比例為33.3%，煤礦及煤矸石中鈾（釷）系單個核素活度濃度超過1 Bq·g-1的樣品比例較高，分別為40%和70%。鈾（釷）系單個核素活度濃度超過1 Bq·g-1的企業(yè)共8家，其中煤礦企業(yè)7家，均位于恩施州；鉛/鋅礦企業(yè)1家，位于宜昌市。238U、232Th、226Ra任一核素比活度大于1 Bq·g-1時，γ輻射劑量率值均大于161 nGy·h-1。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)可知［11-13］，226Ra、232Th任一核素比活度為1 Bq·g-1時（同時假設(shè)其他核素活度濃度為0），對應(yīng)的地表1 m處的γ輻射劑量率值處于357～666 nGy·h-1，因為現(xiàn)場監(jiān)測的方式在實際工作中更為便捷，更具有操作性，建議今后實際工作中可優(yōu)先采取現(xiàn)場監(jiān)測γ輻射劑量率的方式對礦產(chǎn)資源開發(fā)利用企業(yè)進(jìn)行監(jiān)督管理。考慮到其他核素的影響，建議當(dāng)現(xiàn)場監(jiān)測γ輻射劑量率大于150 nGy·h-1再采樣檢測確定是否需要納入監(jiān)管名錄。

表3 γ輻射空氣吸收劑量率與放射性核素含量Table 3 Air absorbed dose rate ofγradiation and radionuclide content

根據(jù)表4，由固體廢物與固體原料中核素活度濃度比值可知，在煤、鉛/鋅礦行業(yè)，固體廢物中232Th的放射性水平明顯高于原礦，232Th得到2-3倍的富集；頁巖礦、釩礦固體廢物中的238U、226Ra及銅礦固體廢物中的226Ra有富集趨勢，但是富集程度不明顯。這表明，伴生放射性礦開發(fā)利用過程中，不同礦產(chǎn)類型238U、232Th、226Ra的遷移程度不同。對于煤、鉛/鋅礦及釩礦行業(yè)，應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)對采選和冶煉過程中產(chǎn)生的煤矸石、冶煉廢渣、尾礦的管理；同時應(yīng)加強(qiáng)銅礦和頁巖礦開采過程中產(chǎn)生的廢石的管理，避免固體廢物隨意堆放對周圍環(huán)境造成放射性污染。

表4 固體廢物及物料的天然放射性水平比值Table 4 The ratio of the natural radioactivity level of solid waste and materials

2.3 伴生放射性物料和固體廢物調(diào)查情況

伴生放射性物料、伴生放射性固體廢物是指非鈾（釷）礦產(chǎn)資源開發(fā)利用活動中鈾（釷）系單個核素活度濃度超過1 Bq·g-1的原料、中間產(chǎn)品和固體廢物［14］。湖北省伴生放射性物料及固體廢物的礦產(chǎn)種類主要為煤礦和鉛/鋅礦，截至2017年底，湖北省伴生放射性煤礦產(chǎn)生量為15.7萬噸，伴生放射性煤矸石產(chǎn)生量為2萬噸，露天建庫暫存后綜合利用；因鉛/鋅礦企業(yè)已關(guān)閉，無伴生放射性物料使用或產(chǎn)生，鉛/鋅尾礦堆存在尾礦庫，有專人負(fù)責(zé)看管。

2.4 廢水的放射性水平

本次調(diào)查僅采集到一份廢水樣品，礦產(chǎn)種類為頁巖礦，其他企業(yè)產(chǎn)生的廢水處理后循環(huán)使用不外排。由表5可知，該廢水中總α和總β滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978-1996）中規(guī)定的總α≤1 Bq·L-1、總β≤10 Bq·L-1的排放限值。

表5 廢水中核素的活度水平Table 5 Radioactivity concentrations in waste water

3 結(jié)論及建議

3.1 結(jié)論

（1）研究表明，湖北省非鈾（釷）礦產(chǎn)資源開發(fā)利用中使用或產(chǎn)生的固體原料及固體廢物中，煤、銅、鉛/鋅、釩、鋁、鐵和頁巖礦的放射性水平較高，其中鈾（釷）系單個核素平均含量超過1 Bq·g-1的礦產(chǎn)類型主要為鉛/鋅礦和煤礦，應(yīng)加強(qiáng)對湖北省內(nèi)鉛/鋅礦和煤礦行業(yè)的輻射安全管理。

（2）截至2017年底，湖北省伴生放射性煤礦產(chǎn)生量為15.7萬噸，伴生放射性煤矸石產(chǎn)生量為2萬噸，煤矸石暫存后綜合利用；鉛/鋅尾礦在尾礦庫堆存。建議加強(qiáng)對伴生放射性物料和固體廢物的輻射監(jiān)管，按要求貯存，避免對周圍環(huán)境造成放射性污染。

（3）本次開展現(xiàn)場監(jiān)測的438家非鈾（釷）礦產(chǎn)資源開發(fā)利用企業(yè)中有94.5%的企業(yè)固體原料及廢物表面1 m處的γ輻射劑量率未超過本底水平100 nGy·h-1，對周圍環(huán)境影響較?。怀^100 nGy·h-1的企業(yè)有24家，其中超過150 nGy·h-1的企業(yè)有14家。固體原料或廢物中鈾（釷）系單個核素活度濃度超過1 Bq·g-1的企業(yè)有8家，主要位于恩施州和宜昌市，根據(jù)《伴生放射性礦開發(fā)利用企業(yè)環(huán)境輻射監(jiān)測及信息公開辦法（試行）》（國環(huán)規(guī)輻射［2018］1號），應(yīng)定期開展環(huán)境輻射監(jiān)測并進(jìn)行信息公開。

3.2 存在的問題及建議

（1）本次調(diào)查的廢水中總α和總β活度濃度滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978-1996）中規(guī)定的總α≤1 Bq·L-1、總β≤10 Bq·L-1的排放限值，但對于鈾、釷、鐳等核素并沒有可以參照執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)。同時本次調(diào)查的廢水監(jiān)測數(shù)據(jù)相對較少，代表性較差，建議今后加強(qiáng)對礦產(chǎn)資源開發(fā)利用放射性廢水的研究工作，深入開展伴生放射性礦廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的制定，進(jìn)一步明確鈾、釷、鐳等核素的排放濃度限值。

（2）建議在核安全與放射性污染防治“十四五”規(guī)劃中制定完善伴生放射性礦監(jiān)督管理制度，推動地方行業(yè)主管部門對伴生放射性礦污染的重視，加大對市級環(huán)境保護(hù)輻射管理人員天然放射性核素監(jiān)測能力的培訓(xùn)，提高伴生放射性礦企業(yè)對伴生放射性礦的輻射防護(hù)意識，同時應(yīng)持續(xù)關(guān)注其他詳查及新建企業(yè)固體原料及廢物的放射性水平，任一批次任一物料或廢物中鈾（釷）系單個核素含量超過1 Bq·g-1即納入輻射環(huán)境監(jiān)督管理名錄，并及時更新名錄信息。

（3）雖然《伴生放射性礦開發(fā)利用企業(yè)環(huán)境輻射監(jiān)測及信息公開辦法（試行）》（國環(huán)規(guī)輻射〔2018〕1號）中對除鈾（釷）礦外所有礦產(chǎn)資源開發(fā)利用活動中原礦、中間產(chǎn)品、尾礦（渣）或者其他殘留物中鈾（釷）系單個核素含量超過1 Bq·g-1的企業(yè)提出了環(huán)境輻射監(jiān)測的要求，但對于γ輻射空氣吸收劑量率、液態(tài)流出物、土壤中鈾（釷）系單個核素等并未明確規(guī)定管理與評價要求，因此，建議進(jìn)一步開展伴生放射性礦開發(fā)利用環(huán)境輻射限值相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究制定。

（4）在今后對礦產(chǎn)資源開發(fā)利用企業(yè)環(huán)境輻射監(jiān)督管理過程中，建議可優(yōu)先采取現(xiàn)場監(jiān)測的方式，即當(dāng)γ輻射劑量率大于150 nGy·h-1時再采樣檢測確定是否需要納入監(jiān)管名錄。