貴州含煤巖系含鈾性對(duì)環(huán)境的影響評(píng)價(jià)

王國(guó)坤，息朝莊，劉開坤，李艷桃

（貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局核資源地質(zhì)調(diào)查院，貴陽 550005）

貴州含煤巖系含鈾性對(duì)環(huán)境的影響評(píng)價(jià)

王國(guó)坤，息朝莊，劉開坤，李艷桃

（貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局核資源地質(zhì)調(diào)查院，貴陽 550005）

貴州含煤層位多，自上震旦統(tǒng)-第四系有9個(gè)層位產(chǎn)煤。在系統(tǒng)收集全省含煤巖系含鈾性資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合采集樣品，環(huán)境地表γ輻射劑量率和土壤氡氣濃度含量測(cè)量，依據(jù)相關(guān)規(guī)程規(guī)范，評(píng)價(jià)了含煤巖系含鈾性核素對(duì)環(huán)境的影響。研究認(rèn)為，貴州含煤巖系放射性鈾對(duì)各區(qū)的環(huán)境影響不同，煤層厚、煤質(zhì)好的區(qū)域，放射性鈾含量相對(duì)低；煤層薄、煤質(zhì)差的區(qū)域，放射性鈾含量相對(duì)高，但大部分地區(qū)的環(huán)境放射性水平較低，整體影響較小。

含煤巖系；γ輻射劑量率；土壤氡氣含量；環(huán)境影響評(píng)價(jià)；貴州

含煤巖系鈾的研究起始于20世紀(jì)50年代初，如美國(guó)在南達(dá)科他、北達(dá)科他、俄明、蒙大拿、科羅拉多、新墨西哥等地均發(fā)現(xiàn)了富含鈾的煤[1]。美國(guó)是世界上最早發(fā)現(xiàn)煤層中含有鈾的國(guó)家，在20世紀(jì)60年代初開始對(duì)含煤巖系鈾礦進(jìn)行了開采與冶煉[2]。美國(guó)巴特耳研究所最早提出從褐煤中提煉鈾，并對(duì)熱回收系統(tǒng)和熱交換冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了研究。我國(guó)煤田地質(zhì)系統(tǒng)也于1960年前后開展了煤巖型鈾礦的普查及專項(xiàng)研究。含煤巖系中鈾元素的存在會(huì)導(dǎo)致附近空氣中的γ輻射劑量率和土壤、空氣中氡氣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高，對(duì)長(zhǎng)時(shí)間工作的生產(chǎn)作業(yè)人員及周邊人員產(chǎn)生附加γ值照射和氡氣子體的照射。針對(duì)鈾元素照射的影響，結(jié)合野外對(duì)含煤巖系的調(diào)查，根據(jù)含煤巖系及其分布特征，分析含煤巖系可能產(chǎn)生的放射性環(huán)境影響。通過含煤地層中γ輻射劑量率和土壤氡氣測(cè)量，及分析238U（鈾）、226Ra（鐳）、232Th（釷）、40K（鉀）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)來分析評(píng)價(jià)含煤巖系的放射性環(huán)境現(xiàn)狀[3]，提出防治措施。

1 含煤巖系特征

貴州含煤地層由老至新有上震旦-下寒武統(tǒng)留茶坡組，下寒武統(tǒng)牛蹄塘組、九門沖組，下石炭統(tǒng)祥擺組，中二疊統(tǒng)梁山組，上二疊統(tǒng)，上三疊統(tǒng)，新近系翁哨組和第四系。上震旦-下寒武統(tǒng)留茶坡組，下寒武統(tǒng)牛蹄塘組、九門沖組夾有層狀石煤，下石炭統(tǒng)祥擺組局部含有薄煤層，少數(shù)地段達(dá)可采厚度，中二疊統(tǒng)梁山組局部含有薄煤或煤線，上二疊統(tǒng)含有多層可采煤層，上三疊統(tǒng)局部含煤線或薄煤，新近系見有褐煤，第四系有泥炭堆積。

1.1 上震旦-下寒武統(tǒng)留茶坡和牛蹄塘組

1.2 上二疊統(tǒng)宣威組、長(zhǎng)興組和龍?zhí)督M

上二疊統(tǒng)是貴州省最主要的含煤地層，除雪峰古陸隆起未見有保存外，其分布遍及全省。上二疊統(tǒng)底部與上二疊統(tǒng)峨嵋山玄武巖或中二疊統(tǒng)茅口灰?guī)r呈假整合接觸，頂部與三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組（夜郎、大冶組）呈假整合接觸，含煤地層內(nèi)部為連續(xù)沉積，其沉積類型多樣，自西向東發(fā)育有陸相、海陸過渡相和海相沉積。

上二疊統(tǒng)含煤地層分布：貴州東部，遵義—貴陽—惠水一線以東，總體上呈SN向、NNE向展布，主要分布于貴陽煤田南部、黔東北煤田西部及黔東南煤田。貴州西部，遵義—貴陽一線以西，安順—平壩一線西北部，水城—紫云斷裂北東側(cè)和黃泥河—潘家莊斷裂西北側(cè)，總體呈NE向展布，主要分布于織納煤田、黔北煤田、六盤水煤田南部及貴陽煤田西北部。水城—紫云斷裂西南側(cè)和黃泥河—潘家莊斷裂南東側(cè)，總體呈NW向，主要分布于興義煤田和六盤水煤田北部，以隔擋式褶皺為主，背斜中斷層發(fā)育，向斜較完整，煤系出露于背斜翼部，保存面積大于剝蝕面積。

2 放射性環(huán)境調(diào)查評(píng)價(jià)

含煤巖系中所含的（238U（鈾）、226Ra（鐳）、232Th（釷）、40K（鉀））等天然放射性元素衰變后產(chǎn)生的α射線、β射線、γ射線和衰變子體等，可以對(duì)人體的身體健康產(chǎn)生不利的影響。人長(zhǎng)期處于強(qiáng)放射性的環(huán)境中，照射劑量達(dá)到一定量會(huì)對(duì)人體的身體產(chǎn)生傷害。

本次研究主要分為畢節(jié)、水城、黔北、黔南和黔東5個(gè)工作區(qū)，

2.1 評(píng)價(jià)因子的選擇

隨著共同合作的發(fā)展，我國(guó)的稅收征管面臨的征稅主體也發(fā)生了變化，面對(duì)的征稅對(duì)象也隨之多樣化，面對(duì)的納稅人也更加復(fù)雜化。但是由于新型戰(zhàn)略的提出時(shí)間不長(zhǎng)，主要涉及的是境內(nèi)服務(wù)，所以我國(guó)面對(duì)國(guó)際的稅收征管制度還有待完善；大多數(shù)企業(yè)之前與外國(guó)企業(yè)進(jìn)行的貿(mào)易并不多，缺乏相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，特別是在涉外的稅收方面；基層辦稅人員尚未涉及過相關(guān)的業(yè)務(wù)，在業(yè)務(wù)辦理流程、資料的搜集與整理、對(duì)相關(guān)政策的把控程度方面缺乏高效的行動(dòng)。

含煤巖系放射性環(huán)境影響評(píng)價(jià)一般選取以下評(píng)價(jià)因子：環(huán)境地表γ輻射劑量率、土壤氡氣含量、煤礦樣、煤礦渣樣、煤灰樣和土壤中等天然放射性元素（238U（鈾）、226Ra（鐳）、232Th（釷）、40K（鉀））的含量、水體放射性（總α、總β）。

2.2 劑量管理限值

（1）環(huán)境貫穿輻射劑量率的限值，輻射劑量率不得大于520 nGy/h（扣除本底）。

（2）土壤氡濃度的劑量管理限值。根據(jù)《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》（GB50325-2010）的規(guī)定，確定建筑工程地點(diǎn)土壤氡濃度要小于20000 Bq/m3。規(guī)定含煤巖系環(huán)境的土壤氡濃度小于20000 Bq/m3為安全區(qū)，大于20000 Bq/m3為危險(xiǎn)區(qū)。

（3）環(huán)境地表γ輻射水平分區(qū)如表1所示。

表1 輻射污染水平分區(qū)Table 1 Radiation pollution level partitioning

2.3 背景值的確定

根據(jù)《環(huán)境地表γ輻射劑量率測(cè)定規(guī)范》（GB14583-1993）規(guī)定：“在進(jìn)行γ輻射劑量率測(cè)量時(shí)需扣除儀表對(duì)宇宙射線的響應(yīng)部分。雖然不同儀表對(duì)宇宙射線的響應(yīng)不同，但可根據(jù)理論計(jì)算，或者在水深大于3 m，距離岸邊大于1 km的淡水面上與對(duì)宇宙射線響應(yīng)已知的儀表比較得出”，按照此規(guī)定，貴州各地背景值測(cè)試如表2所示。

表2 工作區(qū)環(huán)境地表γ輻射劑量率Table 2 Work area environmental surface γ radiation dose rate

2.4 環(huán)境地表γ輻射劑量率的影響水平

環(huán)境外照射來自環(huán)境地表γ輻射、宇生核素和宇宙射線的照射這三個(gè)方面，據(jù)《環(huán)境地表伽馬測(cè)量規(guī)范》(GB/T14583-1993)。宇宙核素和宇宙射線輻射水平隨緯度和海拔的不同而發(fā)生變化，射線水平隨海拔的增高而增高，而在局部地區(qū)一般比較穩(wěn)定。在含煤巖系放射性區(qū)內(nèi)，γ輻射劑量率主要來源于含煤巖系。野外調(diào)查可知，牛蹄塘組，留茶坡組，九門沖組層位在區(qū)域上穩(wěn)定。放射性高危險(xiǎn)區(qū)，大多出現(xiàn)在離村莊、人群較遠(yuǎn)的地區(qū)。目前，放射性污染對(duì)環(huán)境的直接輻射影響不大，并且沒有大的構(gòu)造出現(xiàn)，對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦乃礋o影響。如三穗潘司地區(qū)居民的飲用水，留茶坡組距離水源較遠(yuǎn)，水源在經(jīng)過燈影組，南沱組冰磧礫巖，石英砂巖等巖層的過濾，含煤巖系的放射性元素對(duì)水源幾乎沒有影響。

從表2中可以看出：貴州含煤巖系環(huán)境地表γ輻射劑量率均較小，遠(yuǎn)小于環(huán)境地表γ輻射劑量率限值520 nGy/h。

根據(jù)相關(guān)資料，含煤巖系中的放射性鈾主要富集在煤層頂?shù)装宓纳澳鄮r中，一般情況下，開采的煤的質(zhì)量越好，鈾的含量越低；煤的質(zhì)量越差，鈾的含量越高。而煤的開采和利用大部分是質(zhì)量較好的，富含鈾的砂泥巖及劣質(zhì)煤沒有開采，沒有暴露在環(huán)境中，因此對(duì)環(huán)境的影響很小。黔東研究區(qū)的石煤沒有進(jìn)行大面積的開采利用，鈾含量較高的石煤大多數(shù)埋藏在地下并未出露地表，出露地表的地區(qū)面積較小。由此可知，在研究區(qū)內(nèi)含煤巖系的環(huán)境地表伽馬輻射對(duì)環(huán)境的影響較小。

2.5 原煤樣、煤渣樣、煤灰樣限值的環(huán)境評(píng)價(jià)

據(jù)《建筑材料放射性核素限量》GB6566-2010、《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》GB50325-2010等規(guī)范，在僅考慮外照射的情況下，規(guī)定建筑材料中天然放射性核素Ra、Th、K在其各自單獨(dú)存在時(shí)規(guī)定的劑量限值分別為370 Bq/kg，260 Bq/kg，4200 Bq/kg。外照射指數(shù)（Iγ）為建筑材料中天然放射性核素Ra、Th、K的外照射比活度。外照射指數(shù)（Iγ）大于1時(shí)建筑材料對(duì)環(huán)境及人群有危害，小于1時(shí)對(duì)環(huán)境無影響。

由于煤灰樣在野外地質(zhì)勘查過程中，很難采集到，且對(duì)煤灰樣的來源很難判斷，所以野外工作采集樣品過程中，根據(jù)實(shí)際情況，采集部分煤灰樣，煤灰樣不足時(shí)，以原煤樣，煤渣樣，土壤樣等作為代替樣品。黔南工作區(qū)的放射性核素Ra、Th、K統(tǒng)計(jì)表3。

從表3可知：在黔南工作區(qū)內(nèi)含煤地層的放射性核素的外照射指數(shù)Iγ遠(yuǎn)小于劑量限值1，對(duì)環(huán)境影響較小。

表3 黔南工作區(qū)煤樣放射性水平Table 3 Radioactivity level of coal samples from southern Guizhou working area

2.6 土壤樣中放射性核素對(duì)環(huán)境的影響評(píng)價(jià)

土壤中放射性核素對(duì)環(huán)境的影響主要以外照射指數(shù)Iγ為準(zhǔn)，從表4可知，黔東工作區(qū)調(diào)查區(qū)內(nèi)的石煤放射性核素對(duì)較近的土壤有一定的影響，其余四個(gè)工作區(qū)調(diào)查區(qū)內(nèi)含煤巖系放射性核素對(duì)環(huán)境的影響較小。

2.7 水樣的放射性核素劑量限值的環(huán)境評(píng)價(jià)

含煤巖系中存在的放射性元素在雨水的的淋濾作用下，流入當(dāng)?shù)鼐用竦娘嬘盟粗?，或者在水塘中匯集，經(jīng)過野外地質(zhì)調(diào)查，采集河水，井水，積水等樣品，調(diào)查含煤巖系地區(qū)的放射性元素對(duì)人們的生活用水產(chǎn)生的影響。本次研究，根據(jù)《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）和《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-2002），通過對(duì)含煤巖系調(diào)查區(qū)的水體取樣分析，結(jié)果顯示（表5），各研究區(qū)內(nèi)的含煤巖系水體中的放射性核素含量較小，遠(yuǎn)小于劑量限值，對(duì)水體的影響較小。

表4 含煤巖系土壤放射性水平Table 4 Radioactivity levels of soil in coal-bearing strata area

表5 研究區(qū)含煤巖系水體放射性水平Table 5 Radioactivity levels of water in coal-bearing strata area

2.8 土壤氡濃度的環(huán)境影響

根據(jù)相關(guān)研究，氡對(duì)人類的健康影響主要表現(xiàn)為腫瘤的發(fā)生。人在長(zhǎng)時(shí)期受到高濃度的氡照射時(shí)，會(huì)增加肺癌發(fā)病率，還能增加兒童的骨髓性和白血病發(fā)病的機(jī)率。自然環(huán)境中土壤氡氣含量與地質(zhì)作用有著密切的關(guān)系，土壤氡主要來自含煤巖系的放射性元素衰變，土壤中的氡通過析出釋放到空氣中，對(duì)環(huán)境及人群造成影響（《氡及其子體測(cè)量規(guī)范》(EJ/T605-91)）。貴州各地土壤氡濃度統(tǒng)計(jì)如表6。

表6 各工作區(qū)土壤氡濃度統(tǒng)計(jì)Table 6 Statistics of soil radon concentration in work areas

通過在研究區(qū)內(nèi)選定的地區(qū)土壤氡濃度的調(diào)查研究可知研究區(qū)的含煤巖系的土壤氡濃度水平較小，大部分小于土壤氡的危險(xiǎn)劑量限值20 000 Bq/ m3，土壤氡氣濃度較大值出現(xiàn)在離煤層幾米-幾十米的范圍內(nèi)。由此可知，在研究區(qū)內(nèi)土壤氡對(duì)環(huán)境的影響較小。

3 含煤巖系放射性環(huán)境預(yù)防措施

通過地質(zhì)調(diào)查與研究可知，貴州含煤巖系放射性鈾對(duì)各區(qū)的環(huán)境影響不同，煤層厚、煤質(zhì)好的區(qū)域，放射性鈾含量相對(duì)低；煤層薄、煤質(zhì)差的區(qū)域，放射性鈾含量相對(duì)高，大部分地區(qū)的環(huán)境放射性水平較低，整體影響較小。根據(jù)貴州省放射性水平研究現(xiàn)狀，提出以下預(yù)防措施：

（1）煤礦的開采應(yīng)建立在離村莊和人群居住區(qū)較遠(yuǎn)，地區(qū)較空曠，空氣流通較好的地區(qū)，以利于放射性鈾衰變產(chǎn)生的氡氣及放射性核素的逸散稀釋。放射性鈾含量較高煤礦，禁止開采；放射性鈾含量在安全邊界線附近的煤礦，要對(duì)煤進(jìn)行處理后利用，但禁止其煤灰和煤渣用于建筑材料和農(nóng)作物的有機(jī)肥料，防止產(chǎn)生對(duì)人、畜持續(xù)放射性的傷害和造成土壤的污染。

（2）廢水、廢液應(yīng)倒入專用廢液池內(nèi)，定期處理，不任意排放。煤渣、固體廢物不亂堆亂放，堆放地點(diǎn)應(yīng)該選擇在距離居民生活區(qū)和水源較遠(yuǎn)，不易被雨水沖刷和地下水系不發(fā)育的地區(qū)。

（3）放射性鈾含量較高煤礦區(qū)，是不宜的人居環(huán)境，應(yīng)采取露頭治理或外遷方式避免放射性傷害。分布在石煤、煤層附近的黑色土壤，如放射性核素較高，應(yīng)暫停使用土地耕種，加大有機(jī)植物種植，增加植被覆蓋范圍，減少放射性環(huán)境影響。

[1]張雷.中國(guó)能源安全和資源國(guó)際化[J].資源科學(xué)，2002，24(1):1-4.

[2]楊建業(yè).“多能源同盆共存”中鈾的煤地球化學(xué)研究現(xiàn)狀及思路[J].煤炭學(xué)報(bào)，2005，30(6):720-725.

[3]卜貽孫，陳明智，黃祖琦，等.煤中鈾與煤礦環(huán)境[J].煤礦環(huán)境保護(hù)，1996，10（4）:34-47.

[4]貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)局.貴州省區(qū)域地質(zhì)志[R].北京：地質(zhì)出版社（待出版），2016.

[5]貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局核資源地質(zhì)調(diào)查院.貴州省鈾礦調(diào)查與選區(qū)報(bào)告[R].貴陽：貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局核資源地質(zhì)調(diào)查院，2015.

Assessment of Coal-bearing Strata Uranium Mineralization and Impact on Environment in Guizhou Province

Wang Guokun,Xi Chaozhuang,Liu Kaikun and Li Yantao
(Nuclear Resources Geological Survey,Non-ferrous Metals and Nuclear Industry Geological Exploration Bureau of Guizhou)

From upper Sinian to Quaternary have totally 9 coal producing horizons in the Guizhou Province.On the basis of coal-bear?ing strata uranium mineralization information from whole province,combined with sample acquisition,environmental surface γ radia?tion dose rate and soil radon concentration and content measuring,according to related codes and specifications have assessed coalbearing strata uranium mineralization nuclide impact on environment.The study has considered that the radioactive uranium impact on environment from coal-bearing strata is different.In the areas with thick coal seam and high coal quality have relatively low radioactive uranium content;while in the areas with thin coal seam and poor coal quality have relatively high radioactive uranium content;but in most areas have low environmental radioactivity level,thus less overall impact.

coal-bearing strata;γ radiation dose rate;soil radon content;assessment of impact on environment;Guizhou

X14；P619.14

A

10.3969/j.issn.1674-1803.2017.03.12

1674-1803(2017)03-0058-04

王國(guó)坤（1966—），高級(jí)工程師，從事礦產(chǎn)勘查和研究工作。

息朝莊（1979—），高級(jí)工程師，博士，從事礦產(chǎn)普查與勘探工作。

2016-11-04

責(zé)任編輯：樊小舟