內(nèi)蒙古巴彥烏拉鈾礦周邊井水鈾含量水平調(diào)查

張帥　哈日巴拉　格日勒滿達(dá)呼等

關(guān)鍵詞：巴彥烏拉鈾礦;井水;飲用水;鈾

中圖分類號：X824 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

鈾資源是我國原子能事業(yè)發(fā)展的重要基石與主要原料，自國務(wù)院提出《核工業(yè)發(fā)展規(guī)劃》以來，我國鈾礦勘探與開采的力度逐步加大[1] 。我國鈾資源比較豐富，鈾礦床類型較多，主要分布在24個(gè)省、市、自治區(qū)，以直接開采和地浸開采為主，目前伴隨鈾礦資源開采所產(chǎn)生的環(huán)境及健康問題也備受關(guān)注。在地質(zhì)和人為因素的作用下，鈾礦山中的放射性核素鈾很容易向周邊環(huán)境遷移、擴(kuò)散，在降水、滲漏、風(fēng)化等作用下進(jìn)入地下或地表水系[2-4] 。水系附近的巖石及土壤的化學(xué)性質(zhì)和礦物性質(zhì)的不同，使水中鈾的濃度變化范圍很大，從小于0. 01 μg/ L 到大于1 500 μg/ L 均有報(bào)道[5] 。文獻(xiàn)報(bào)道當(dāng)一些含有鈾的礦物質(zhì)溶解于水源后，可能通過飲用途徑進(jìn)入人體，主要富集于腎臟、肝臟及骨骼中，根據(jù)劑量大小可表現(xiàn)為放射性損傷和化學(xué)損傷，引起中毒或誘發(fā)疾病[6] ，因此水源是否受到放射性核素鈾的污染，歷來是人們普遍關(guān)心的問題。但是迄今為止，除國家環(huán)境保護(hù)局在20 世紀(jì)90 年代做過全國環(huán)境天然放射性水平調(diào)查外[7] ，目前關(guān)于開采鈾礦周邊井水中鈾含量的系統(tǒng)報(bào)道較少。本研究以巴彥烏拉鈾礦為例，調(diào)查鈾礦周邊30 km 范圍內(nèi)的全部井水中的鈾含量水平。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1. 1 監(jiān)測點(diǎn)位

巴彥烏拉鈾礦位于內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟蘇尼特左旗西北部，其中心距滿都拉圖鎮(zhèn)北約30 km，屬巴彥烏拉蘇木，如圖1 所示。巴彥烏拉地區(qū)有著我國內(nèi)陸氣候的特點(diǎn)，夏天熱、冬天冷，四季分明，年均降水量不超過200 mm，周圍沒有農(nóng)耕地和企業(yè)，居民以放牧為生。巴彥烏拉鈾礦位于內(nèi)蒙古二連盆地，具有礦體埋藏淺、鈾資源量大等特點(diǎn)，屬于特大型的砂巖型鈾礦，鈾礦層深度與周圍水井深度相近，2015 年后通過地浸開采的方式開采鈾礦，目前屬于開采階段[8-10] ，巴彥烏拉當(dāng)?shù)啬撩窈蜕蟮娘嬘盟縼碜跃２蓸庸ぷ饔?020 年進(jìn)行，以鈾礦為中心30 km 半徑范圍內(nèi)，對當(dāng)?shù)厝康?8 個(gè)井水按照枯水期（3 ～ 5 月份）及豐水期（6～9 月份）分別進(jìn)行樣本采集，采樣點(diǎn)如圖2 所示。98 個(gè)井水均為地下水，水井深度范圍從5～150 m 不等。采集枯水期井水樣本98份、過濾后樣本6 份，豐水期井水樣本98 份、過濾后樣本6 份，共采集樣本208 份。

1. 2 儀器與方法

采樣前將采樣瓶洗滌干凈，然后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的硝酸浸泡8 h，取出瀝干后用純凈水淋洗干凈。采樣時(shí)先將井水抽出1～2 min，再用該水樣蕩洗采樣瓶和瓶蓋2 ～ 3 次，水樣采集完成后用硝酸酸化至pH 值3 左右，并詳細(xì)記錄水樣編號、采樣地點(diǎn)及采樣日期等相關(guān)信息，密封保存后粘貼唯一性標(biāo)簽，送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行監(jiān)測和分析。

儀器與試劑：所用儀器是HD-3025 型微量鈾分析儀（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院）。試劑有鈾標(biāo)準(zhǔn)溶液（1 mg/ L，核工業(yè)北京地質(zhì)研究院）、熒光增強(qiáng)劑（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院）、硝酸，實(shí)驗(yàn)中使用的水均為超純水。

標(biāo)準(zhǔn)與方法：實(shí)驗(yàn)方法參照《環(huán)境樣品中微量鈾的分析方法》（HJ 840—2017）[11] 中3. 5. 2 節(jié)樣品測定。

結(jié)果計(jì)算：水樣中總鈾的濃度計(jì)算見下式：

質(zhì)量控制：取5 mL 超純水放入比色皿中后加入0. 5 mL 熒光增強(qiáng)劑并測定熒光強(qiáng)度，然后分6次加入鈾標(biāo)準(zhǔn)溶液，并依次測定熒光強(qiáng)度得出線性公式y(tǒng) = 72798x +85. 968，其中R²= 0. 9995。測定低、中、高三種濃度加標(biāo)水樣，每個(gè)水樣平行測量6次，得出每種濃度相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD 值分別為8. 5%、9. 5%和7. 53%，得出每種濃度加標(biāo)回收率分別為92. 0～112. 0%、86. 4～113. 6%和87. 2～106. 4%。

統(tǒng)計(jì)學(xué)處理：使用SPSS 21軟件進(jìn)行分析，使用t 檢驗(yàn)比較枯水期和豐水期的飲用水中總鈾的測量結(jié)果。

2 結(jié)果與討論

2. 1 枯水期和豐水期總鈾濃度監(jiān)測結(jié)果與分析

2020年巴彥烏拉鈾礦周邊井水總鈾濃度列于表1，巴彥烏拉鈾礦周邊井水的總鈾濃度在枯水期和豐水期的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p>0. 05）。目前關(guān)于開采鈾礦周邊井水的總鈾濃度報(bào)道較少，有文獻(xiàn)報(bào)道某鈾尾礦周邊地下水總鈾濃度范圍在0. 88～25. 1 μg/ L 之間[12] ，華東某鈾礦開采礦井區(qū)地表水總鈾平均濃度47. 61 μg/ L[13] 。國家環(huán)境保護(hù)局20 世紀(jì)90 年代監(jiān)測的內(nèi)蒙古錫林郭勒盟牧區(qū)井水的總鈾濃度平均值為35. 57 μg/ L，總鈾濃度范圍為10. 4 ～ 101. 6 μg/ L[7] ，本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)巴彥烏拉鈾礦周邊牧區(qū)井水與90 年代錫盟牧區(qū)井水的總鈾濃度平均值基本一致，說明礦區(qū)周邊井水的鈾含量近30 年間整體相對穩(wěn)定。由于相關(guān)文獻(xiàn)較少，未收集到巴彥烏拉鈾礦開采之前周邊井水的鈾含量水平，但本課題組在鈾礦開采前后對當(dāng)?shù)鼐M(jìn)行過總放射性水平調(diào)查，經(jīng)對比未發(fā)現(xiàn)開采前后井水總放射水平的上升[14] 。

2. 2 距鈾礦中心不同范圍內(nèi)井水總鈾濃度的監(jiān)測結(jié)果與分析

根據(jù)水井位置的不同，距鈾礦中心10 km 范圍內(nèi)的水井共有26 個(gè)，距鈾礦中心10 ～ 20 km 范圍內(nèi)的水井共有48 個(gè)，距鈾礦中心20～30 km 范圍內(nèi)的水井共有24 個(gè)，結(jié)果顯示在距鈾礦中心10 km范圍內(nèi)井水的總鈾濃度在枯水期和豐水期分別為10. 07～ 125. 18 μg/ L 和17. 54 ～ 150. 36 μg/ L，在距鈾礦中心10～20 km 范圍內(nèi)井水的總鈾濃度在枯水期和豐水期分別為3. 74～88. 28 μg/ L 和3. 76～99. 66 μg/ L，在距鈾礦中心20～30 km 范圍內(nèi)井水的總鈾濃度在枯水期和豐水期分別為10. 44 ～66. 66 μg/ L 和10. 89 ～ 59. 34 μg/ L，如圖3 ～ 圖5所示。調(diào)查還發(fā)現(xiàn)距鈾礦中心10 km 范圍內(nèi)的15號樣品總鈾濃度明顯高于其他樣品，分析原因可能與水井的位置與深度有關(guān)，鈾礦開采過程中會將溶浸液注入礦層，經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)后溶浸液中含有大量鈾離子，隨著地質(zhì)機(jī)構(gòu)的變化和地下水流場的運(yùn)動(dòng)，含有鈾離子的浸出液有可能向外擴(kuò)散[15] ，由于鈾礦山的走向和地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)可能使大量鈾離子富集于15 號水井附近，從而導(dǎo)致此井水總鈾濃度異常升高。

本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)水樣總鈾濃度均值在距離鈾礦中心10 km 范圍內(nèi)最高，距鈾礦中心10～20 km 范圍內(nèi)次之，距鈾礦中心20 ～ 30 km 范圍內(nèi)最低，具體見表2。由表2 可知，在枯水期和豐水期距鈾礦中心10 km 范圍內(nèi)、10 ～ 20 km 范圍內(nèi)和20 ～30 km 范圍內(nèi)井水的總鈾濃度的均值分別為38. 59 μg/ L、29. 96 μg/ L、25. 23 μg/ L 和43. 14μg/ L、31. 91 μg/ L、24. 97 μg/ L。井水總鈾濃度隨距離鈾礦中心距離越遠(yuǎn)，鈾的含量呈下降趨勢，這與鈾的遷移運(yùn)動(dòng)有關(guān)，鈾的遷移會受到吸附、氧化還原和沉淀等作用的影響，而鈾礦周邊的地下水中的各類化學(xué)物質(zhì)較為豐富[12] ，這為鈾的遷移提供了更好的外界優(yōu)勢，因此隨著與鈾礦距離的增加，鈾在地下水中的含量降低。

2. 3 飲用水總鈾濃度的限值與過濾

隨著飲用水的安全越來越受到重視，世界上多個(gè)國家或組織根據(jù)實(shí)際情況對飲用水中鈾的含量規(guī)定了限值，列于表3。目前我國對于飲用水中的鈾含量尚無限值規(guī)定，本調(diào)查參照世界衛(wèi)生組織規(guī)定的30 μg/ L 的限值，發(fā)現(xiàn)枯水期98 份樣品中總鈾濃度小于30 μg/ L 限值的有59 份，豐水期98 份樣品中總鈾濃度小于30 μg/ L 限值的有58份，值得注意的是井水總鈾濃度隨著與鈾礦中心的距離不同而不同，總鈾濃度超過30 μg/ L 的井水大部分位于距離鈾礦20 km 范圍之內(nèi)，而在距鈾礦20～30 km 范圍內(nèi)的24 份井水樣本在枯水期和豐水期都只有5 個(gè)井水的總鈾濃度超過30 μg/L，見表4。鈾是重金屬離子，鈾的遷移擴(kuò)散范圍主要是分布在采區(qū)周圍，相對比較緩慢[16] ，井水距離鈾礦越遠(yuǎn)，受到鈾礦的影響也越低。

據(jù)報(bào)道，鈾的主要暴露途徑可能是直接攝入井水，約占人類消費(fèi)者的毒理學(xué)和放射學(xué)劑量的99%[18] 。采樣時(shí)發(fā)現(xiàn)，樣品編號分別為07、24、26、37、51、55 的井水安裝了過濾裝置，6 戶牧民將井水過濾后再飲用，采樣時(shí)除采集井水之外還對過濾后的井水進(jìn)行了采集。檢測發(fā)現(xiàn)枯水期6 份樣品過濾后的總鈾濃度從8. 73～61. 11 μg/ L 降低至0. 12～0. 66 μg/ L，豐水期過濾后的總鈾濃度從7. 49～70. 89 μg/ L 降低至0. 13 ～ 0. 70 μg/ L，如圖6 所示，這表明安裝飲用水過濾裝置可以顯著降低飲用水中放射性核素鈾的含量。內(nèi)蒙古地廣人稀鈾礦資源豐富，目前已發(fā)現(xiàn)部分牧區(qū)和農(nóng)村的井水中總α 放射性水平高于國家標(biāo)準(zhǔn)限值[19] ，而天然鈾是飲用水中總α 放射性的主要來源之一，所以加裝過濾裝置不失為一個(gè)改善牧區(qū)和農(nóng)村飲用水安全的重要措施。

3 結(jié)論

本次對巴彥烏拉鈾礦周邊井水中鈾含量水平的調(diào)查表明，鈾礦周邊井水鈾含量與20 世紀(jì)90年代錫林郭勒盟牧區(qū)井水鈾含量基本一致，但仍有部分井水中總鈾濃度高于世界衛(wèi)生組織規(guī)定的飲用水限值要求，應(yīng)引起足夠重視。同時(shí)，充分了解鈾礦地區(qū)周圍井水中鈾含量的情況，即有利于飲用水安全的保障與生態(tài)環(huán)境的治理，又能掌握相關(guān)地區(qū)水中鈾的本底水平，對于我區(qū)特定人群的內(nèi)照射劑量估算、核應(yīng)急情況下快速監(jiān)測評估等工作提供科學(xué)依據(jù)。