鈾礦退役治理尾礦庫保護(hù)性開放利用工程的環(huán)境調(diào)查分析

夏子通，杜喜臣，張保增，鄒兆莊

（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029）

我國有多處鈾尾礦庫于20世紀(jì)停止使用，并于近期開始退役治理。治理方式普遍采用灘面覆土、植草護(hù)面、砌筑干砌塊石護(hù)坡等措施，治理深度為有限制開放使用。退役鈾尾礦庫所處位置和治理深度制約了城市的開發(fā)，為消除公眾顧慮，實現(xiàn)環(huán)境優(yōu)美、人居適宜和經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，當(dāng)?shù)卣岢鰧υO(shè)施進(jìn)行保護(hù)性開放利用的設(shè)想，將其改造成綠色生態(tài)公園。21世紀(jì)初，法國就有將退役鈾尾礦庫進(jìn)行保護(hù)性開放并建成生態(tài)公園的成功實例［1］，我國也有必要開展調(diào)查研究。

1 項目概況

該尾礦庫的退役治理內(nèi)容主要包括尾礦庫灘面治理、尾礦庫壩體治理、尾礦庫排洪設(shè)施修建、尾礦輸送管線 （槽）污染山坡地面治理和庫外污染山坡地面、排水溝及污染農(nóng)田治理等。灘面治理方案為黏土覆蓋治理，覆蓋層經(jīng)分層碾壓、夯實，拆除輔助設(shè)施，尾礦庫壩體采用壩外坡上堆存的廢石及覆蓋的尾礦全部挖除治理。

退役設(shè)施在退役治理前后會進(jìn)行多次源項調(diào)查或環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查工作，按照時間先后順序可分為退役治理前源項調(diào)查、退役治理后竣工環(huán)境保護(hù)驗收監(jiān)測以及環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查監(jiān)測等。這些調(diào)查工作都是基于鈾礦采冶設(shè)施退役治理相關(guān)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)而開展的，目的是為了達(dá)到有限制開放使用深度要求。因此，上述工作的調(diào)查范圍、內(nèi)容和調(diào)查周期不足以滿足提高鈾尾礦庫有限制開放使用深度的要求。

2 環(huán)境調(diào)查

本文在研究分析前人工作成果的基礎(chǔ)上，根據(jù)調(diào)查目的，對調(diào)查內(nèi)容、范圍和調(diào)查周期進(jìn)行了優(yōu)化。

2.1 調(diào)查范圍與內(nèi)容

結(jié)合項目特點及環(huán)境特征，本著 “突出重點、數(shù)據(jù)全面、質(zhì)量可靠”的原則，確定環(huán)境調(diào)查的主要內(nèi)容。

根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求［2-4］，并結(jié)合項目特點，確定調(diào)查范圍為：退役治理鈾尾礦庫、近場外環(huán)境和環(huán)境敏感點，調(diào)查周期為一年。調(diào)查項目主要包括：γ輻射劑量率測量、環(huán)境空氣累積氡濃度測量、土壤中氡析出率測量、主要環(huán)境介質(zhì)的放射性核素活度濃度測量，包括：土壤（表層土、深層土）、水體（地下水、地表水）和底泥（圖1）。

圖1 環(huán)境調(diào)查范圍與內(nèi)容Fig.1 Scope and content of environmental investigation

2.2 測試分析

測試分析方法是按照國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行的，測量、取樣點位根據(jù)調(diào)查范圍并結(jié)合鈾礦冶退役治理調(diào)查規(guī)范［4］和環(huán)境地球化學(xué)調(diào)查規(guī)范［5］相結(jié)合而布設(shè)。

調(diào)查工作的測試分析所采用儀器設(shè)備的最小可探測限不低于常規(guī)的環(huán)境監(jiān)測，能夠滿足本次環(huán)境調(diào)查的要求（表1）。

2.3 調(diào)查結(jié)果

退役治理尾礦庫工程調(diào)查的測試分析獲得了大量的γ輻射劑量率、環(huán)境空氣累積氡濃度、土壤氡析出率、土壤核素及水體核素等方面的數(shù)據(jù)。

2.3.1 γ輻射劑量率

環(huán)境γ輻射劑量率測點共230個，測量結(jié)果表明，退役治理鈾尾礦庫灘面γ輻射劑量率測值范圍為45～98 nGy/h，近場外環(huán)境測值范圍為68～123 nGy/h，環(huán)境敏感點測值范圍為81～83 nGy/h，沒有異常高值出現(xiàn)，基本與當(dāng)?shù)卦皽y值范圍處于同一水平［2］，退役治理鈾尾礦庫灘面測值總體略低于近場外環(huán)境。

表1 測試分析的取樣和測量儀器Table 1 Instruments of sampling and measuring

2.3.2 環(huán)境空氣累積氡濃度

環(huán)境空氣累積氡測點共60個，測量結(jié)果表明，退役治理鈾尾礦庫灘面及近場外環(huán)境中的環(huán)境空氣平均氡濃度測值范圍為26.5～50.7 Bq/m3，環(huán)境敏感點中的環(huán)境空氣平均氡濃度測值為27.1～67.1 Bq/m3。對照點環(huán)境空氣平均氡濃度測值范圍為36.3 Bq/m3。

2.3.3 土壤氡析出率

土壤氡析出率測點30個，測量結(jié)果表明，退役治理鈾尾礦庫灘面及近場外環(huán)境土壤氡析出率測值范圍為 0.0117～0.3840 Bq/m2·s，低于 《鈾礦冶輻射防護(hù)和環(huán)境保護(hù)規(guī)定》（GB 23727—2009） 中 0.74 Bq/m2·s 的標(biāo)準(zhǔn)限值，對照點的土壤氡析出率測值范圍為0.0245～0.0428 Bq/m2·s， 退役治理鈾尾礦庫灘面及近場外環(huán)境需進(jìn)行進(jìn)一步覆土治理。

2.3.4 土壤核素

表層土采樣14個，剖面土采樣11個，測試結(jié)果表明，退役治理鈾尾礦庫灘面表層土壤核素天然鈾、226Ra含量基本處于當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境背景值范圍之內(nèi)［6］，近場外環(huán)境中尾礦庫西側(cè)土壤中天然鈾、226Ra含量略高于對照點和當(dāng)?shù)丨h(huán)境背景水平，但未超過 《鈾礦冶設(shè)施退役環(huán)境管理技術(shù)規(guī)定》GB 14586—93中的標(biāo)準(zhǔn)限值要求。

尾礦庫灘面土壤剖面中核素天然鈾、226Ra含量隨垂深變化不大，總體處于當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境背景范圍之內(nèi)，尾礦庫外圍北側(cè)土壤剖面中30～120 cm處天然鈾、226Ra含量略高于環(huán)境背景值，在垂深100 cm處出現(xiàn)峰值。因此，退役鈾尾礦庫有必要進(jìn)行深度覆土治理。

2.3.5 地表水及底泥核素

在退役治理尾礦庫周邊地表水及底泥中取樣測試結(jié)果表明，周邊地表水中游和下游中天然鈾濃度含量在2.34～25.9 μg/L之間，226Ra含量在＜8.0～10.0 mBq/L之間，低于《鈾礦冶設(shè)施退役環(huán)境管理技術(shù)規(guī)定》GB 14586—93中天然鈾濃度0.05 mg/L和226Ra濃度1.11 Bq/L的標(biāo)準(zhǔn)限值，與上游對照點濃度水平相當(dāng)，其中下游水體中天然鈾含量略高于上游，尾礦庫下游流出水、積水以及底泥中核素226Ra含量略高于上游，有必要對水體進(jìn)行進(jìn)一步治理。

2.3.6 地下水核素

退役治理尾礦庫周邊環(huán)境敏感點地下水取樣測試結(jié)果表明，地下水中天然鈾和226Ra含量與對照點含量相當(dāng)，與當(dāng)?shù)貐^(qū)域地下水中天然放射性核素濃度含量（天然鈾為0.14～1.60 μg/L；226Ra＜1～317 mBq/L）［6］處于同一水平。

3 輻射環(huán)境特征分析

從鈾礦冶的發(fā)展歷程來看，礦山退役前，各工區(qū)遺留于地表的生產(chǎn)設(shè)施包括坑井口、廢石場 （堆）、工業(yè)場地、運礦公路、尾礦庫等。礦山經(jīng)歷多年開采，且當(dāng)時的環(huán)保技術(shù)水平有限，礦山歷年來生產(chǎn)活動的累積影響可能造成區(qū)域地表水體放射性水平升高，放射性核素通過水體擴(kuò)散、平流、沉積等方式進(jìn)一步在底泥中富集，導(dǎo)致底泥放射性核素含量升高。

結(jié)合區(qū)域環(huán)境放射性特征分析，退役治理尾礦庫所處地區(qū)位于鈾礦床成礦地段［7］。區(qū)域鈾礦床賦存在長城系串嶺溝組炭質(zhì)板巖（Chch5-6）中，炭質(zhì)板巖為主要含礦層。退役治理尾礦庫所處的地質(zhì)環(huán)境有長城系串嶺溝組炭質(zhì)板巖和燕山期似斑狀黑云母花崗巖出露，炭質(zhì)板巖為鈾礦床的主要含礦層［7］，而燕山期似斑狀黑云母花崗巖的鈾含量高于區(qū)域其他巖性的含鈾量（表2）。

表2 調(diào)查地區(qū)不同巖性的鈾、釷含量［7］/10-6Table 2 Uranium and thorium contents of different rocks in investigation area

區(qū)域鈾礦床所處的地質(zhì)環(huán)境，為一套細(xì)粒粉砂質(zhì)，到泥質(zhì)沉積的中上潮坪，水動力是以潮汐作用為主，不斷的漲潮落潮。中上潮坪是最大漲潮時低能區(qū)。這樣的環(huán)境是水化學(xué)變異地帶，氧化還原過渡帶，從鈾的地球化學(xué)特性看，在地表氧化條件下易于被重碳酸水浸取搬運到泥坪帶，地球化學(xué)條件改變釋載鈾并使其富集。

綜上所述，退役治理尾礦庫所處地區(qū)的區(qū)域環(huán)境放射性水平與區(qū)域地質(zhì)環(huán)境有密切關(guān)系。

4 結(jié)論

退役治理鈾尾礦庫環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查工作表明，其輻射水平滿足當(dāng)前核設(shè)施退役治理限值和有限制開放使用深度的要求，區(qū)域的放射性環(huán)境特征與當(dāng)?shù)貐^(qū)域環(huán)境地質(zhì)有關(guān)，也不排除退役前礦山生產(chǎn)活動歷史遺留環(huán)境問題的累積影響。根據(jù)國內(nèi)外相關(guān)經(jīng)驗對設(shè)施進(jìn)行進(jìn)一步治理，提高治理標(biāo)準(zhǔn)，可以滿足將其改造成綠色生態(tài)公園的保護(hù)性開放利用的要求。