遼寧某鈾尾礦庫科學(xué)試驗(yàn)場(chǎng)綜合研究

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（遼寧省核與輻射監(jiān)測(cè)中心，遼寧沈陽 110031）

遼寧某鈾尾礦庫科學(xué)試驗(yàn)場(chǎng)綜合研究

杜月華，石敏，王明明，關(guān)慶濤，王溪睿，劉旭松

（遼寧省核與輻射監(jiān)測(cè)中心，遼寧沈陽 110031）

鈾尾礦庫是鈾礦冶系統(tǒng)中的一個(gè)重要的輔助設(shè)施。鈾礦石經(jīng)過鈾提煉之后形成的尾礦渣都貯存在鈾尾礦庫內(nèi)。雖然鈾尾礦庫中尾礦渣的放射性比活度不太高，但是由于廢物數(shù)量大，會(huì)對(duì)環(huán)境造成長(zhǎng)期的潛在影響和危害。本文在保證環(huán)境治理工作的基礎(chǔ)上，借鑒現(xiàn)有的鈾尾礦庫退役治理經(jīng)驗(yàn)，研究退役鈾尾礦庫的生態(tài)恢復(fù)與切實(shí)可行的綜合利用方案，使鈾尾礦庫退役后達(dá)到有限開發(fā)利用。在確保實(shí)現(xiàn)可接受水平的前提下，最大限度地節(jié)省投資，增加人文美學(xué)景觀效果，同時(shí)帶動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)效益的提高，為國內(nèi)相關(guān)鈾尾礦庫區(qū)的生態(tài)恢復(fù)和土地利用提供新的示范案例。

鈾尾礦庫；綜合利用；生態(tài)恢復(fù)

鈾尾礦庫是鈾礦冶系統(tǒng)中的一個(gè)重要輔助設(shè)施。鈾礦石經(jīng)過鈾提煉之后形成的尾礦渣都貯存在鈾尾礦庫內(nèi)。雖然鈾尾礦庫中尾礦渣的放射性比活度不太高，但是由于廢物數(shù)量大，其對(duì)環(huán)境的影響不可低估。鈾尾礦庫中238U、230Th、226Ra等半衰期在1000年以上的長(zhǎng)壽命天然放射性核素占30%，它們?cè)谒プ冞^程中會(huì)長(zhǎng)久地釋放放射性氣體氡及其子體，對(duì)周圍的地表水、地下水、土壤及空氣等產(chǎn)生放射性污染。同時(shí)鈾尾礦庫內(nèi)還含有大量非放射性的有毒、有害物質(zhì)，如Mn、Cd、As、SO2及有機(jī)毒物等。因此，鈾尾礦庫對(duì)環(huán)境會(huì)造成長(zhǎng)期的潛在影響和危害。因此，需要對(duì)鈾尾礦庫進(jìn)行治理，但截至目前，已竣工的鈾礦冶退役治理設(shè)施的監(jiān)護(hù)都存在不同程度的問題，當(dāng)?shù)匕傩赵谖驳V庫灘面上放牧、建設(shè)房屋、搬移石料等人為破壞也時(shí)有發(fā)生，給監(jiān)護(hù)帶來很大的困難［1，2］。

鈾尾礦庫的穩(wěn)定運(yùn)行和安全處置關(guān)系到尾礦庫周圍環(huán)境的質(zhì)量和附近居民的健康。1985年以來，我國已有數(shù)十個(gè)鈾礦冶企業(yè)進(jìn)行了全面退役。若不能實(shí)現(xiàn)退役尾礦庫的再利用，將造成大量環(huán)境資源的浪費(fèi)。本文主要論述在保證尾礦庫安全治理的基礎(chǔ)上，借鑒國內(nèi)外鈾尾礦庫退役治理經(jīng)驗(yàn)，研究遼寧某退役鈾尾礦庫的生態(tài)恢復(fù)與切實(shí)可行的綜合利用方案，使鈾尾礦庫退役后達(dá)到有限開發(fā)利用，以期實(shí)現(xiàn)在可接受的劑量水平下，最大限度地節(jié)省投資、增加人文美學(xué)景觀效果，同時(shí)帶動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)效益的提高，取得最優(yōu)的社會(huì)、環(huán)境效益［3］，為國內(nèi)相關(guān)鈾尾礦庫區(qū)的生態(tài)恢復(fù)和土地利用提供新的示范案例。

l 治理方案

治理方案的制定充分借鑒了西方歐美國家的一些成功經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也密切結(jié)合我國的國情［4］。尾礦庫治理方案主要包括：采取粘土層（防氡層）、土壤層、土壤生長(zhǎng)層、植被保護(hù)層等多層覆蓋技術(shù)，同時(shí)配套建設(shè)尾礦庫壩體、尾礦庫排洪設(shè)施及尾礦輸送管線（流槽）等，治理后達(dá)到有限制開放使用標(biāo)準(zhǔn)要求。

本文主要論述尾礦庫進(jìn)行的尾礦庫灘面四層覆蓋及周圍污染農(nóng)田和庫外污染山坡地面的多層覆蓋，配套建設(shè)尾礦庫壩體、尾礦庫排洪設(shè)施及尾礦輸送管線（流槽）修建等技術(shù)。

l.l尾礦庫灘面治理

庫面采用四層覆蓋，即黏土層（防氡層）、土壤層、土壤生長(zhǎng)層、植被保護(hù)層。尾礦庫灘面治理前將庫周圍污染山坡、尾礦輸送管道及溜槽污染地面、水冶廠清除物一并填入灘面低洼處并將庫面灘平，覆蓋1．1 m厚黏土，夯實(shí)，覆蓋后灘面最低標(biāo)高為52 m。為使治理后的灘面不再存水，治理后的終態(tài)灘面標(biāo)高與溢洪道底坎標(biāo)高保持一致，在灘面上開挖引水渠，挖出的尾礦砂按設(shè)計(jì)坡度填在堆積壩前的沉積灘面上。為防止覆蓋土層受風(fēng)雨侵蝕致使水土流失，在土層表面植草護(hù)面，恢復(fù)生態(tài)并根據(jù)需要進(jìn)行限制性的開發(fā)利用，如圖1所示。

圖l 尾礦庫灘面治理示意圖Fig.l The diagram on environmental improvement of tailing pond beach face

l.2尾礦庫壩體治理

尾礦庫壩體由初期壩和尾礦堆積壩組成。初期壩為最初進(jìn)行尾礦堆積時(shí)而修建的碾壓式土壩。退役后，對(duì)初期壩體內(nèi)側(cè)修建排滲溝，在壩外坡壘干砌石護(hù)坡及下部設(shè)砂卵石墊層壓腳等穩(wěn)定化措施，以保證尾礦穩(wěn)定不流失。在治理過程中，將初期壩及外坡上覆蓋的尾礦砂全部挖除，挖至原砌石護(hù)坡部位，挖出的尾礦沙填入尾礦庫沉積灘面，對(duì)堆積壩進(jìn)行1∶3．5的消坡處理，將堆積壩頂標(biāo)高調(diào)至56．0 m，然后再在堆積壩外坡用0．4 m厚的干砌石護(hù)壩，下部設(shè)0．2 m厚的砂卵石墊層，如圖2所示。

l.3尾礦庫排洪措施

排洪措施設(shè)計(jì)是按照百年設(shè)計(jì)、千年校核的原則進(jìn)行的。在尾礦庫右端修建尾礦庫寬淺溢洪道，下游接陡槽，出口處設(shè)置消力池消能，溢洪道邊墻和底板用磚和漿砌石砌筑。

為保證退役治理后的尾礦庫不會(huì)存有積水，將溢洪道的底壩標(biāo)高設(shè)計(jì)成與退役治理后的尾礦庫最低灘面標(biāo)高一致。

l.4尾礦輸送管線及溜槽污染地面的治理

將輸送管線污染的地面清挖后植草，其污土填入尾礦庫低洼處攤平；清挖周圍污染地面一定深度后表面植草，清挖物填入尾礦庫低洼處攤平。

治理后未進(jìn)行開發(fā)的尾礦庫如圖1、圖2所示。

圖2 尾礦庫壩體治理示意圖Fig.2 The diagram on environmental improvement of tailing pond dam body

2 治理監(jiān)測(cè)結(jié)果

完成尾礦庫灘面及配套設(shè)施的治理后，必須使氡的析出率和γ輻射水平低于規(guī)定限值［5］。項(xiàng)目按照《輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》HJ／T61-2001、《鈾礦業(yè)設(shè)施退役環(huán)境管理技術(shù)規(guī)定》GB14586-93的規(guī)定對(duì)尾礦庫進(jìn)行了治理，并對(duì)治理后的尾礦庫地表及周圍環(huán)境進(jìn)行了空氣、水、土壤和底泥的采樣分析［6-8］，其監(jiān)測(cè)結(jié)果見表1～表4。

從監(jiān)測(cè)結(jié)果可以看出：

（1）治理后的尾礦庫及周圍環(huán)境的γ空氣吸收劑量率基本在當(dāng)?shù)乇镜追秶鷥?nèi)，僅西側(cè)山坡部分點(diǎn)位的γ空氣吸收劑量率偏高，對(duì)局部區(qū)域露裸巖γ空氣吸收劑監(jiān)測(cè)證實(shí)，巖石本身輻射水平較高，足以引起附近輻射劑量率增高；氡析出率監(jiān)測(cè)結(jié)果低于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)值。

（2）空氣、土壤、底泥及外排的水體中放射性核素的比活度均低于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)值。

3 綜合開發(fā)利用方案

目前國內(nèi)外大多數(shù)鈾尾礦庫的退役治理都只是在完成治理后種植植物而閑置荒廢，如果能在治理后的荒地上開發(fā)利用，將其改造成生態(tài)景觀和綜合利用，則會(huì)給當(dāng)?shù)貛斫?jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。

表l 尾礦庫治理后大氣指標(biāo)監(jiān)測(cè)結(jié)果Table l Testing results of tailing ponds on air quality after treatment

表2 尾礦庫治理后土壤指標(biāo)監(jiān)測(cè)結(jié)果Table 2 Testing results of tailing ponds on soil quality after treatment

表3 尾礦庫治理后水體指標(biāo)監(jiān)測(cè)結(jié)果Table 3 Testing results of tailing ponds on water quality after treatment

表4 尾礦庫治理后底泥指標(biāo)監(jiān)測(cè)結(jié)果Table 4 Testing results of tailing ponds on sediment quality after treatment

我們?cè)谕瓿晌驳V庫的退役治理后，在其上面建造了動(dòng)植物科學(xué)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)、生態(tài)科學(xué)教育基地、輻射環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)站，實(shí)現(xiàn)了荒廢土地的綜合利用。總體規(guī)劃效果圖如圖3所示。

圖3 總體規(guī)劃效果圖Fig.3 The effect map of overall plan

3.l 生態(tài)科學(xué)教育基地

由于尾礦庫區(qū)對(duì)于多數(shù)人來說都是陌生的，利用人們對(duì)礦業(yè)生產(chǎn)與管理、礦區(qū)生活以及礦業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的新奇感，往往能激發(fā)其前往游覽、觀光的愿望?，F(xiàn)代化的大型采礦企業(yè)是現(xiàn)代科技應(yīng)用最集中的載體之一，現(xiàn)代化的大型生產(chǎn)設(shè)備、先進(jìn)的管理組織制度及其創(chuàng)新、礦業(yè)企業(yè)在新的發(fā)展觀與現(xiàn)代科技水平下的經(jīng)營理念與發(fā)展模式、礦業(yè)企業(yè)發(fā)展的歷史文化積淀等均是傳遞現(xiàn)代科技與文化信息的主要載體。因此，建成鈾礦生產(chǎn)及處理工藝流程模型也可擴(kuò)展核電、伴生礦的相關(guān)模型；將相關(guān)的科學(xué)知識(shí)制作成可查詢的電子查詢系統(tǒng)進(jìn)行展示。

3.2 輻射自動(dòng)監(jiān)測(cè)站

為了對(duì)退役治理的尾礦庫進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)管和開展相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)合尾礦庫區(qū)生態(tài)恢復(fù)規(guī)劃及庫內(nèi)放射性廢物的分布情況，在尾礦庫旁邊建成輻射環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)站。監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括γ連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)及氣象參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，同時(shí)布設(shè)氣溶膠、干濕沉降及累積劑量的采樣，并定期開展大氣中氡及其子體濃度、氡析出率監(jiān)測(cè)、水文觀測(cè)井、動(dòng)植物取樣分析等［9］。并將檢測(cè)分析結(jié)果實(shí)時(shí)公布于公眾，給公眾一個(gè)安全的告示，消除公眾恐慌情緒［10］。

3.3 動(dòng)植物種植試驗(yàn)區(qū)

近年來，生物修復(fù)以綠色、安全、廉價(jià)、清潔環(huán)保和為公眾所接受等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最有希望大面積治理環(huán)境中放射性核素污染的方法［11，12］。

規(guī)劃的區(qū)域內(nèi)建成溫室區(qū)的熱帶植物及花草，作為科學(xué)實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)之用，用于評(píng)估放射性輻射影響，研究植物對(duì)鈾的去除效果，同時(shí)檢測(cè)分析合格后還可以供游客觀賞、對(duì)外出售和租賃用花業(yè)務(wù)。

周邊地區(qū)種植鄉(xiāng)土淺根系植物以及應(yīng)時(shí)花草，除本實(shí)驗(yàn)場(chǎng)的綠化外，以育苗為主，主要用于恢復(fù)本地植被和作為輻射劑量監(jiān)測(cè)之用?；ɑ芎途G化樹木還可檢測(cè)合格后出售，產(chǎn)生長(zhǎng)久的經(jīng)濟(jì)效益。

在周圍的坡低洼區(qū)開辟一塊畜牧養(yǎng)殖觀測(cè)區(qū)域，進(jìn)行家禽類動(dòng)物及一些觀賞性動(dòng)物的飼養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行長(zhǎng)期的放射性遷移實(shí)驗(yàn)，在各項(xiàng)指標(biāo)符合食用和安全要求的前提下，滿足實(shí)驗(yàn)放射性監(jiān)測(cè)需要的同時(shí)也可銷售及觀賞之用。

4 結(jié)束語

本文通過因地制宜的綜合治理和治理后的全面監(jiān)測(cè)，保證了遼寧某尾礦庫的安全退役，并在研究廢物庫綜合規(guī)劃再利用方面進(jìn)行了大膽的嘗試，取得了令人滿意的成果，在實(shí)現(xiàn)了資源的合理再利用的同時(shí)，還帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為鈾尾礦庫治理工作提出了新的思路。然而，我國的尾礦庫綜合利用工作還處在起步階段，還需要通過大量的實(shí)際工作積累經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)國際交流、合作，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況摸索各具特色的綜合治理方案。

［1］劉曉超，杜鵑．鈾礦冶退役設(shè)施的長(zhǎng)期監(jiān)護(hù)管理 ［J］．鈾礦冶．2012，31（3）：162-163．

［2］王志章．鈾尾礦處置的實(shí)踐和認(rèn)識(shí) ［J］．鈾礦冶．2009，28（4）：22-25．

［3］潘英杰．淺談國外鈾尾礦庫的退役治理 ［J］．鈾礦冶．1998，17（2）：102-110．

［4］王志章．鈾尾礦庫的退役環(huán)境治理 ［J］．鈾礦冶．2003，22（2）：95-99．

［5］中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局．GB23726-2009鈾礦冶輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)規(guī)定［S］．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009．

［6］國家環(huán)境保護(hù)總局，國家技術(shù)監(jiān)督局．GB/T 14583-93環(huán)境地表γ輻射劑量率測(cè)定規(guī)范 ［S］．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1994．

［7］國家環(huán)境保護(hù)總局．HJ/T 61-2001輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范［S］．北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2001．

［8］中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局．GB 18871-2002電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn) ［S］．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2003．

［9］王侃，章昕欲，馬永福，等．我國輻射環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)的回顧與展望 ［J］．環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展．2014，（3）：56 -58．

［10］熊覦，萬明．某鈾礦退役治理竣工環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收情況及討論 ［J］．輻射防護(hù)通訊．2010，30（3）：30-33．

［11］黃德娟，朱業(yè)安，余月，等．鈾污染環(huán)境治理中的植物修復(fù)研究 ［J］．鈾礦冶．2012，31（4）：202-206．

［12］孫占學(xué)，劉媛媛，馬文潔，等．鈾礦區(qū)地下水及其生態(tài)安全研究進(jìn)展 ［J］．地學(xué)前緣 （中國地質(zhì)大學(xué) （北京）：北京大學(xué)）．2014，21（4）：158-167．

［13］國家環(huán)境保護(hù)總局．GB 8978-96污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn) ［S］．北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1996．

［14］國家環(huán)境保護(hù)總局，國家技術(shù)監(jiān)督局．GB 14586-93鈾礦冶設(shè)施退役環(huán)境管理技術(shù)規(guī)定 ［S］．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1994．

［15］中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)．GB 23727-2009鈾礦冶輻射防護(hù)和環(huán)境保護(hù)規(guī) ［S］．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010．

Comprehensive Research on Scientific Testing Ground of A Uranium Tailing Pond in Liaoning

DU Yuehua，SHI Min，WANG Mingming，WANG Xirui，GUAN Qingtao，LIU Xusong
（Liaoning Provincal Nuclear and Radiation Monitoring Center，Liaoning Shenyang 110031）

Uranium tailing pond that contains the mineral waste residue coming from uranium refining is a important supporting facility in UMM．Although the activity concentration in the waste residue has reduced，potential harms and effects will affect environment in a long time．Basing on effective environment protection，learning experiences from existing environmental improvement of decommissioning uranium tailings，study ecological restoration and put forward a realistic plan of comprehensive utilization for limited development and utilization．Ensuring achieve acceptable level，the plan will save investment as far as possible，construct humanities landscapes to add aesthetic effects in the scientific testing ground for spurring local economic development and improving social profit，and provide a new demonstration case for ecological restoration and land application of domestic uranium tailing ponds．

Uranium tailing ponds；Comprehensive utilization；Ecological restoration

X753

A

：1672-5360（2016）04-0022-05

2016-09-12

2016-10-23

杜月華（1968-），女，遼寧大連人，現(xiàn)主要從事輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)監(jiān)管工作