某退役鈾礦冶周邊水環(huán)境的總α、總β放射性水平調(diào)查與分析

黃 華， 付勇明， 楊亞新， 張 葉， 余 聰

(1.東華理工大學 放射性地質(zhì)與勘探技術(shù)國防重點學科實驗室,江西 南昌 330013；2.廣東省計量科學研究院，廣東 廣州 510405)

某退役鈾礦冶周邊水環(huán)境的總α、總β放射性水平調(diào)查與分析

黃 華1， 付勇明2， 楊亞新1， 張 葉1， 余 聰1

(1.東華理工大學 放射性地質(zhì)與勘探技術(shù)國防重點學科實驗室,江西 南昌 330013；2.廣東省計量科學研究院，廣東 廣州 510405)

調(diào)查了我國南方某退役鈾礦冶周邊水環(huán)境的總 α、總 β 放射性水平，給當?shù)厮h(huán)境提供科學數(shù)據(jù)。在鈾礦冶附近的關(guān)鍵居民組周圍設(shè)定位置、數(shù)量合適的具有代表性的采樣點，采用國家《生活飲用水標準檢驗方法》檢測。結(jié)果表明：地表水總α平均值為(0.061 9±0.020 1) Bq·L-1，總β平均值為(0.253 2±0.012 6) Bq·L-1；井水總α平均值為(0.145 7±0.018 3) Bq·L-1，總β平均值為(0.425 1±0.024 3) Bq·L-1；礦區(qū)地下水(鉆孔)總α平均值為(1.223 5±0.073 9) Bq·L-1；總β為平均值為(0.847 6±0.059 2) Bq·L-1。該退役鈾礦冶周邊地表水和井水總α、總β放射性符合國家規(guī)定的生活飲用水標準和地下水質(zhì)量標準，礦區(qū)地下水的放射性核素沒有橫向遷移到礦區(qū)外，綜合治理效果良好。

鈾礦冶；水環(huán)境；總α、總β

鈾資源是重要的戰(zhàn)略資源，也是發(fā)展新能源的物質(zhì)基礎(chǔ)。與一般礦山不同，鈾礦冶的廢水污染除了鎘、錳等重金屬外，還有相當數(shù)量的放射性核素污染(張展適等，2007；羅宇等2016)。退役鈾礦冶周圍水環(huán)境的放射性監(jiān)測依然是必不可少的，并且生活飲用水中的總α、總β放射性已在國家標準中明確列為重要監(jiān)測指標(劉庭立等，2014)。本文是對某退役鈾礦冶周邊水環(huán)境進行總放射性水平調(diào)查，其中包括地表水和地下水(礦區(qū)和井水)。

1 礦山概況

本次調(diào)查的鈾礦冶位于我國南方，礦區(qū)屬于侵蝕殘余丘陵地貌。該礦山是核工業(yè)開發(fā)建設(shè)較早的鈾礦山之一，有30年運行歷史的鈾礦采冶聯(lián)合企業(yè)，采用露天和井下聯(lián)合開采方式。該鈾礦分為3個礦區(qū)，先后退役，退役環(huán)境治理工程歷時11年完工，距今已12年。

2 采樣與測量方法

2.1 樣品的采集

在鈾礦冶附近的關(guān)鍵居民區(qū)周圍設(shè)定位置、數(shù)量合適的具有代表性的采樣點(劉瑛等，2012)。地表水在廢水匯入、流經(jīng)居民點溪流的下游；地下水通過選取具有代表性居民家用井水和礦區(qū)鉆孔水(圖1、圖2)。當?shù)鼐用褚话愣疾恢苯语嬘眠@些水，只是作為生活用水與農(nóng)業(yè)灌溉。采集容器均為聚乙烯桶，采樣前用稀硝酸浸泡12 h以上，采樣量為5 L，按比例加入濃硝酸，使水樣的pH<2，并搖勻，用膠帶密封，做上編號。

2.2 主要儀器

BH1216型低本底α、β測量儀；高溫石墨防腐蝕電熱板；馬弗爐；電子天平；紅外線干燥燈；不銹鋼測量盤；坩堝；電熱恒溫鼓風干燥箱。

2.3 試劑

241Am α標準源粉末(比活度為10.1 Bq/g)；40KCl β標準源粉末(比活度為14.4 Bq/g)；239Pu α工作源(表面粒子束1 120 min-1)；89Sr β工作源(出廠表面粒子束1 190 min-1，使用5年，現(xiàn)在表面粒子束1 050 min-1)；濃硝酸；濃硫酸；有機溶劑(無水乙醇和丙酮按 1∶1體積混合)；實驗用純水。

2.4 水樣處理

取水樣1 L于燒杯中，在電熱板上加熱、蒸發(fā)、濃縮，濃縮至50 mL左右，將濃縮液全部轉(zhuǎn)移至經(jīng)350 ℃預先恒重過的坩堝中，再加入1 mL的濃硫酸酸化；為防濺出，把坩堝放在紅外燈下，小心蒸干，直到硫酸冒煙后，取下放到加熱板上，繼續(xù)加熱直到煙霧趕盡為止；將蒸干后的樣品殘渣置于馬弗爐中，灰化溫度設(shè)置為550 ℃，直至把樣品殘渣灰化到白色為止；取出放入干燥器冷卻至室溫，用鎳鉻鏟將坩堝內(nèi)質(zhì)樣攪細、拌勻，然后定量稱160 mL灰樣于測量盤中，鋪勻、壓平，備測(郭照河等，2003)。

圖1 水樣采集點示意圖Fig.1 Water sampling point schematic diagram

2.5 測量

采用BH1216型低本底α、β測量儀。α工作源探測效率比為92.18%、β工作源探測效率比為51.43%；α本底為0.001 11 s-1、β本底為0.061 72 s-1；α標準源探測效率為7.39%、β標準源探測效率為39.18%。

總α、總β計算公式及標準誤差計算公式為：

(1)

(2)

式中，i分別代表α和β；C(i)為水樣中活度濃度，Bq·L-1；Rb(i)為樣品的平均計數(shù)率(計數(shù)·s-1)；R0(i)為本底計數(shù)率(計數(shù)·s-1)；εs為標準源探測效率(%)；m為樣品總殘渣質(zhì)量(mg)；mb為裝入樣品盤中被測樣質(zhì)量(mg)；V為水樣體積(L)；tb、t0分別為樣品和本底測量的總時間(s)；SC為標準誤差(Bq·L-1)。

3 測量結(jié)果與分析

3.1 測量結(jié)果

本次調(diào)查涉及地表水和地下水，采樣是在枯水期，有些分布點干涸(比如礦井口)，所以一共采集各類水樣29個(表1，2，3)。

3.2 數(shù)據(jù)分析

本次對該退役鈾礦冶周圍水環(huán)境總α、總β放射性水平調(diào)查，由于冬天取樣(枯水期)，未能全部覆蓋該鈾礦冶所有的測量點，但基本上能夠反映鈾礦冶周邊總體放射性水平。評判依據(jù)采用《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB5749-2006)和《地下水環(huán)境質(zhì)量標準》。

表1 鈾礦冶周邊地表水的總α、總β放射性水平

表2 鈾礦冶周邊地下水(壓井水)的總α、總β放射性水平

表3 鈾礦冶礦區(qū)地下水(鉆孔)的總α、總β放射性水平

圖2 水樣采集點示意圖Fig.2 Water sampling point schematic diagram

由表1可知，地表水總α平均值為(0.061 9±0.020 1) Bq·L-1，總β平均值為(0.253 2±0.012 6) Bq·L-1，每個采樣點都符合《生活飲用水衛(wèi)生標準》(總α小于0.5 Bq·L-1、總β小于1.0 Bq·L-1)。在符合國家規(guī)定下，離礦區(qū)和廢石堆較近的7#、11#、15#、16# 比其他點的放射性高，說明礦區(qū)和廢石堆可能有極微量的放射性液體流出，居民盡量不要使用。

由表2可知，居民可能使用的井水總α平均值為(0.145 7±0.018 3) Bq·L-1，總β平均值為(0.425 1±0.024 3) Bq·L-1，每個采樣點都符合《生活飲用水衛(wèi)生標準》和《地下水環(huán)境質(zhì)量標準》。井水的放射性普遍比地表水的放射性高，說明地下土壤可能含有微量放射性核素。

由表3可知，礦區(qū)地下水(鉆孔)總α平均值為(1.223 5±0.073 9) Bq·L-1；總β平均值為(0.847 6±0.059 2) Bq·L-1。由于礦區(qū)地下水不是居民飲用水的來源，居民飲用水的來源離礦山很遠，礦區(qū)地下水不會污染飲用水，并且礦區(qū)地下水也未被用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)和生活用水。所以礦區(qū)地下水質(zhì)量評價采用《地下水環(huán)境質(zhì)量標準》的Ⅴ類質(zhì)量指標(總α大于0.5 Bq·L-1、總β大于1.0 Bq·L-1)。而礦區(qū)外的地下水放射性低，說明礦區(qū)地下水的放射性核素沒有橫向遷移到礦區(qū)外。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

綜上所述，對該退役鈾礦冶周邊水環(huán)境樣品進行了總α、總β放射性水平調(diào)查。結(jié)果表明：該退役鈾礦冶周邊地表水和井水總α、總β放射性水平100%符合《生活飲用水衛(wèi)生標準》和《地下水環(huán)境質(zhì)量標準》，居民使用的地表水和地下水都安全。礦區(qū)地下水不能用做任何用途，好在礦區(qū)地下水的放射性核素沒有橫向遷移到礦區(qū)外，沒有對居民產(chǎn)生影響。即該退役鈾礦冶周圍的水環(huán)境樣品總α、總β總體放射性水平偏低，對當?shù)鼐用裆畈粯?gòu)成危害，該鈾礦退役治理效果良好。

4.2 建議

(1) 水樣的總α、總β放射性指標只是一個參考水平，該測量不能給出有關(guān)放射性核素的資料，也就得不出有關(guān)劑量學意義的結(jié)論，不能直接用來確定是否為可接受的濃度(Gorchev et al.，2009)。為了給當?shù)鼐用裉峁┓蠂倚l(wèi)生要求的生活飲用水，保障人民的身體健康，對于這批水樣，還需進行全面的核素分析以進一步確定飲用水的安全性，綜合、科學、有效地評價其危害性。

(2) 由于礦區(qū)還是有放射性，所以有必要在礦區(qū)建立禁區(qū)，嚴禁居民隨便進入礦區(qū)，以免受到不必要的劑量照射。

(3) 對整個鈾礦冶退役整治工程進行全面檢查，出現(xiàn)問題及時治理。建立定期維護和長期監(jiān)測機制，確保環(huán)境質(zhì)量維持在公眾可接受水平。

郭照河,伊利軍.2003.飲用水總α、總β放射性測量的影響因素分析[J].地下水,25(3):174-175.

劉庭立,張懷強.2014.江西某地區(qū)水中總α、總β放射性測量及評價[J].東華理工大學學報:自然科學版,37(3):299-302.

劉瑛,陳文濤,鄧飛,等. 2012.廣東三個鈾礦冶周圍水環(huán)境的總α、總β放射性水平調(diào)查[J].廣東科技, 21(7): 211-212.

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張展適,李滿根,楊亞新,等.2007.贛,粵,湘地區(qū)部分硬巖型鈾礦山輻射環(huán)境污染及治理現(xiàn)狀[J].鈾礦冶,26(4): 191-196.

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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 test. The results show that surface water total α average is (0.061 9 ± 0.020 1) Bq·L-1, total β average is (0.253 2 ± 0.012 6) Bq·L-1;Well water total α average is (0.145 7±0.018 3) Bq·L-1, total β average is (0.425 1±0.024 3) Bq·L-1;Mining area groundwater (drilling) total α average is (1.223 5±0.073 9) Bq·L-1, total β average is (0.847 6±0.059 2) Bq·L-1. The total alpha and beta radioactivity of the surrounding surface water and well water of the decommissioned uranium mine are in accordance with the national drinking water standard and groundwater quality standard. The radionuclides of groundwater in the mine area do not migrate horizontally to the outside of the mine, and the comprehensive treatment works well.

uranium mining and metallurgy;aquatic environment;total α;total β

2016-10-10

鈾礦冶設(shè)施退役治理環(huán)境效果評價方法研究(41174089)

黃 華(1993—)，男，碩士研究生，主要從事退役鈾礦山環(huán)境影響評價研究。E-mail：990270160@qq.com

10.3969/j.issn.1674-3504.2016.04.010

P631.6

A

1674-3504(2016)04-0369-05

黃華，付勇明，楊亞新，等.2016. 某退役鈾礦冶周邊水環(huán)境的總α；總β放射性水平調(diào)查與分析[J].東華理工大學學報：自然科學版，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.