放射性核素及水土檢測在某石煤礦山地質(zhì)環(huán)境保護中的意義

馬蔚青

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局332地質(zhì)隊，安徽黃山 245000）

0 引言

隨著社會不斷發(fā)展，人們?nèi)找嬖鲩L的美好生活需要對環(huán)境的要求也越來越高。土地和礦產(chǎn)是當(dāng)今發(fā)展經(jīng)濟最重要的資源，珍惜和合理利用土地，節(jié)約資源，保護和改善生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)土地資源可持續(xù)利用，貫徹落實“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念，已成為新時代的要求。某礦區(qū)位于安徽寧國寧墩鎮(zhèn)，開采礦種為石煤礦，為系統(tǒng)了解地質(zhì)環(huán)境，開展石煤放射性核素檢測及礦山水土檢測，為礦山地質(zhì)環(huán)境保護提供技術(shù)支撐。

1 地質(zhì)環(huán)境背景

礦區(qū)出露地層單一，主要有寒武系下統(tǒng)荷塘組（?

h

）、大陳嶺組（?

d

)、中統(tǒng)楊柳崗組(?

y

)及第四系（Q），開采主要利用荷塘組（?

h

）上部的碳質(zhì)頁巖。

礦區(qū)位于揚子板塊東南部的太平褶斷帶與皖浙褶斷帶的接合部位，績溪-寧國復(fù)背斜的北東側(cè)傾伏端內(nèi)，受績溪-寧國斷裂和寧國墩-五城斷裂的控制，形成了以北東向構(gòu)造為主體的格局。地層總體為一單斜構(gòu)造，傾向北東東，傾角變化在45°～52°之間。在采場剝離面上，局部可見巖層發(fā)育小型揉皺構(gòu)造。巖層中節(jié)理發(fā)育：一組主要節(jié)理面產(chǎn)狀：218°∠70°，節(jié)理面平直光滑，延伸較遠；另一組節(jié)理面產(chǎn)狀：134°∠87°，節(jié)理間距10～16cm，節(jié)理面起伏較大。

區(qū)內(nèi)未見有巖漿巖出露。

水文地質(zhì)條件較簡單，地下水主要賦存于基巖風(fēng)化裂隙和構(gòu)造裂隙及寒武系等空隙中，沿現(xiàn)代河谷分布的第四系松散巖類賦存有少量孔隙水。地下水主要受大氣降水補給，徑流、排泄條件良好，地下水的水質(zhì)好，但水資源量不大。根據(jù)地下水賦存情況、埋藏條件及運動規(guī)律等特征，對不同巖性層的含水性進行了分類，大致分為第四系松散巖弱含水層、寒武系荷塘組碳質(zhì)板巖弱含水層和寒武系荷塘組含碳硅質(zhì)板巖相對隔水層。

2 石煤放射性核素檢測

2.1 礦石地質(zhì)特征

礦石類型屬碳質(zhì)板巖型礦石，礦石呈黑色。礦石結(jié)構(gòu)為泥質(zhì)－粉砂結(jié)構(gòu)、泥－砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，葉片狀、中薄層狀、板狀構(gòu)造。根據(jù)礦區(qū)詳查工作取樣分析結(jié)果表明，礦物成分以石英和碳質(zhì)為主，占40%～70%，泥質(zhì)膠結(jié)物次之，占30～40%，其他礦物如褐鐵礦、黃鐵礦等含量較少。礦石中碎屑物占40%～70%，由石英、碳質(zhì)組成。石英可達40%～50%，多數(shù)小于0.03mm，而0.03～0.07mm的僅占2%～3%，并 有0.12～0.57mm 石英塊體混入。碳質(zhì)較細(xì)小，占15%～20%，呈細(xì)分散狀及塊狀，黑色不透明。膠結(jié)物由泥質(zhì)變?yōu)榧?xì)鱗片狀的絹云母，含量可達40%±，與碳質(zhì)混染，不易區(qū)分。雜亂粒狀膠結(jié)，晚期有0.05mm的碳酸鹽細(xì)脈和小于0.01mm的石英微脈穿插。

礦石化學(xué)成分：固定碳（FCad）含量為2.9%～17.4%，SiO含量為56.45%～87.10%，AlO含量為2.95%～14.04%，F(xiàn)eO含量為2.85%～9.42%，CaO 含量為0.35%～20.67%。探槽工程中采取4 件樣品，對石煤礦石中的伴生組分（S、VO）進行了簡單的組合分析，分析結(jié)果為：S 含量0.69%～2.72%，平均值1.83%。VO含量0.008%～0.087%。VO含量未達伴生釩礦最低工業(yè)品位要求（≥0.1%～0.5%）。

就移動互聯(lián)網(wǎng)中存在的日益膨脹邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議(BGP)路由表的問題，LISP架構(gòu)設(shè)計了全新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來分離位置和標(biāo)識。該架構(gòu)的中心思想是將之前的IP地址分開終端的身份和位置信息，把IP地址在語義上劃分成身份標(biāo)識(EID)和位置標(biāo)識(RLOC)兩個空間。

2.2 礦石放射性

石煤中天然放射性核素高于本底水平，如果無序開發(fā)與利用可能導(dǎo)致石煤礦區(qū)及其周圍環(huán)境的放射性污染，生產(chǎn)過程中可能對工作場所和周圍環(huán)境造成輻射影響，對職業(yè)人員和公眾造成輻射危害。

荷塘組（?

h

）黑色巖系均含有一定的放射性。為了解礦區(qū)的礦石放射性強度，評價其對人類生產(chǎn)生活環(huán)境的影響程度，類比附近礦山的鈾-238、鐳-226、釷-232和鉀-40分析結(jié)果，由《建筑材料放射性核素限量》GB6566—2010 可知，建筑主體材料中天然放射性核素鐳-226、釷-232和鉀-40的放射性比活度應(yīng)同時滿足內(nèi)照射指數(shù)（

I

）≤1.0 和外照射指數(shù)(

I

)≤1.0；對空心率大于25%的建筑主體材料，其天然放射性核素鐳-226、釷-232 和鉀-40的放射性比活度應(yīng)同時滿足內(nèi)照射指數(shù)（

I

）≤1.0和≤外照射指數(shù)(

I

)≤1.3。

I

按照公式（1）進行計算，

I

按照公式（2）計算：

式中：

I

為外照射指數(shù)，

I

為內(nèi)照射指數(shù)，

C

、

C

、

C

分別為建筑材料中天然放射性核素鐳-226、釷-232、鉀-40的放射性比活度，單位為貝克/千克（Bq/kg）。

通過對礦山提供的12個石煤樣品進行分析測試，分析結(jié)果同時滿足內(nèi)照射指數(shù)小于1.0和外照射指數(shù)小于1.0，放射性活度符合要求（表1）。

表1 石煤放射性核素檢測結(jié)果統(tǒng)計Table 1.Statistics of detection results of radionuclide from stone coal

3 礦區(qū)水土環(huán)境污染現(xiàn)狀分析與預(yù)測

礦山由于一系列原因，生產(chǎn)基本處于停滯狀態(tài)，區(qū)域環(huán)境未受污染，所采集的水土樣品檢測數(shù)據(jù)反映為其環(huán)境背景值。

3.1 水環(huán)境

（1）地表水。礦區(qū)內(nèi)的水系是礦區(qū)南面的一小河溝，現(xiàn)場觀察，河水清，能看到河床。

B.評價因子：pH、Pb、Zn、Cd、Hg、As、Cr。

C.評價標(biāo)準(zhǔn)：《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB3838—2002，Ⅲ類。

D.評價方法：采用單項污染超標(biāo)倍數(shù)法，其計算公式為

P

=（

C

-

C

）/

C

，式中

P

為單項污染超標(biāo)倍數(shù)，

C

為污染物的實測含量，C為污染物的限值。

E.評價結(jié)果：上游原本環(huán)境中鉛含量4.013mg/L，單項污染超標(biāo)準(zhǔn)限值79.26 倍，鋅含量14.331mg/L，單項污染超標(biāo)準(zhǔn)限值13.331 倍，其他重金屬檢測值在標(biāo)準(zhǔn)限值以下；排污口原本環(huán)境中鉛含量3.085mg/L，單項污染超標(biāo)準(zhǔn)限值60.7 倍，鋅含量23.965mg/L，單項污染超標(biāo)準(zhǔn)限值22.965 倍，其他重金屬檢測值在標(biāo)準(zhǔn)限值以下；生活用水原本環(huán)境中鉛含量3.254mg/L，單項污染超標(biāo)準(zhǔn)限值64.08 倍，鋅含量14.387mg/L，單項污染超標(biāo)準(zhǔn)限值13.387 倍，其他重金屬檢測值在標(biāo)準(zhǔn)限值以下（表2）。鉛、鋅超標(biāo)原因是礦區(qū)西南面地區(qū)的多金屬異常區(qū)，包括銅異常、鎢鉬異常。

表2 地表水基本項目檢測結(jié)果Table 2.Test results of basic items of surface water

（2）地下水。礦區(qū)開采范圍較小，且位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上，自然排水方式將采場匯水排入溪流中，礦區(qū)排水影響范圍小。礦山加工簡單，無特殊選礦工藝，礦山排水對地下水質(zhì)基本無影響。

3.2 土環(huán)境

目前礦山?jīng)]有開采，采集的土壤樣是礦山采場及周邊土壤的本來情況。

A.設(shè)3 個土壤采樣點。TR2 為礦區(qū)上游，離礦山100m 左右；TR3 為礦山現(xiàn)采場上部，此處表土沒有剝離；TR4為礦山采場東面采場邊坡。

B.監(jiān)測因子：pH、Pb、Zn、Cd、Hg、As、Cr。

C.采樣頻次：一次性采樣，監(jiān)測時間為2019 年7月3日。

E.檢測機構(gòu)：332地質(zhì)隊測試中心。

F.檢測化驗方法：電弧直讀光譜儀、原子熒光光度計。

G.評價方法：單項污染指數(shù)法。

H.評價標(biāo)準(zhǔn)：《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)》（GB15618—2018），水旱輪作土壤。

I.評價結(jié)果：TR2 樣品中砷含量69.89mg/kg，超風(fēng)險篩選值1.33 倍，鉻含量270.00mg/kg，超風(fēng)險篩選值0.35 倍，土壤環(huán)境為輕微污染；TR3 樣品中鎘含量4.10mg/kg，超風(fēng)險篩選值12.67 倍，砷含量241.64mg/kg，超風(fēng)險篩選值7.05 倍，土壤環(huán)境為重度污染；TR4樣品中砷含量39.54mg/kg，超風(fēng)險篩選值0.32 倍，鋅含量294.00mg/kg，超風(fēng)險篩選值0.18 倍（表3），土壤環(huán)境為清潔。原因是土壤中重金屬背景值本身較高，生產(chǎn)運行期對土壤環(huán)境的影響主要是水污染物、大氣污染物以及固體廢物堆存占地與淋溶濾滲對周圍土壤、農(nóng)作物的可能影響；由于對各工段的粉塵排放都采取嚴(yán)格的防治措施，粉塵排放量較小，實際增加的污染物排放量很小，對土壤和生態(tài)環(huán)境影響極小。

表3 土壤基本項目檢測結(jié)果Table 3.Test results of basic items of soils

礦山的背景的水土環(huán)境中部分重金屬含量超標(biāo)，并非礦山活動造成的重金屬污染，所以礦山開采過程中，要進行水、土樣品的分析監(jiān)測。

4 放射性核素及水土檢測意義

鑒于石煤礦的石煤含有一定量的天然放射性核素，企業(yè)在實施《環(huán)境管理體系》（ISO14001∶2015）和《職業(yè)健康安全管理體系》（GB/T28001—2011）標(biāo)準(zhǔn)時，須考慮放射性對環(huán)境和員工健康的影響。通過對該礦山提供的12個石煤樣品進行分析測試，分析結(jié)果同時滿足內(nèi)照射指數(shù)＜1.0 和外照射指數(shù)＜1.0，放射性活度符合要求。在石煤開采、煤渣堆運、釩的冶煉等各生產(chǎn)工段，須加強對周圍環(huán)境的放射性（主要是大氣中的氡-222和γ輻射劑量率）的監(jiān)測，對廢水和渣灰作放射性核素（主要是鈾-238、鐳-226）的檢測，并設(shè)計落實好廢水的環(huán)保治理設(shè)施。

礦區(qū)開采范圍較小，目前礦山基本停滯，地表水環(huán)境背景值鉛超標(biāo)61～79 倍，鋅超標(biāo)6～10 倍，其他重金屬檢測值在標(biāo)準(zhǔn)限值以下，符合要求。鉛、鋅超標(biāo)原因是礦區(qū)西南面地區(qū)的多金屬異常區(qū)，包括銅異常、鎢鉬異常。生產(chǎn)運行期對土壤環(huán)境的影響主要是水污染物、大氣污染物以及固體廢物堆存占地與淋溶濾滲對周圍土壤、農(nóng)作物的可能影響。由于對各工段的粉塵排放都采取嚴(yán)格的防治措施，粉塵排放量較小，實際增加的污染物排放量很小，對土壤和生態(tài)環(huán)境影響極小。

綜上所述，礦山礦石透水性差，地表水匯水溪流，地下水徑流距離短，礦體無毒害成分，對含水層的破壞較輕，在礦山地質(zhì)環(huán)境治理和土地復(fù)墾過程中，只需依據(jù)原有地形依山就勢進行修復(fù)，即可恢復(fù)，措施簡單，可行性強；礦山對水環(huán)境影響程度輕、對土環(huán)境影響極小，礦山閉坑后，底部平臺鋪設(shè)防滲漏層，地表外客土覆蓋種植植被，復(fù)墾后即可恢復(fù)。

5 結(jié)論

（1）通過對礦區(qū)石煤樣品進行分析測試，內(nèi)照射指數(shù)＜1.0和外照射指數(shù)＜1.0，放射性活度符合要求。

（2）礦區(qū)地表水環(huán)境背景值鉛超標(biāo)61～79 倍，鋅超標(biāo)6～10倍，其他重金屬檢測值在標(biāo)準(zhǔn)限值以下，符合要求。鉛、鋅超標(biāo)原因是礦區(qū)西南面地區(qū)的多金屬異常區(qū)，包括銅異常、鎢鉬異常。

（3）放射性核素及水土檢測說明，對含水層的破壞較輕，礦山對水環(huán)境影響程度輕、對土環(huán)境影響極小，在礦山地質(zhì)環(huán)境治理和土地復(fù)墾過程中，只需依據(jù)原有地形依山就勢進行修復(fù)，即可恢復(fù)。