鈾礦及周邊地區(qū)土壤放射性水平調(diào)查與評價

摘要：為加強(qiáng)對鈾礦及其周邊地區(qū)空間的有效利用，避免鈾礦物質(zhì)對周圍人群造成威脅，調(diào)查鈾礦及其周邊地區(qū)土壤的放射性水平，評估這一區(qū)域內(nèi)土壤的健康風(fēng)險。結(jié)合某鈾礦工程概況，制定鈾礦及周邊地區(qū)土壤樣品采集方案，之后從總α與總β指標(biāo)入手，對周圍土壤開展放射性水平調(diào)查，準(zhǔn)確評價鈾礦及其周邊土壤的健康風(fēng)險水平。

關(guān)鍵詞：鈾礦及周邊地區(qū)；土壤；放射性；水平調(diào)查；健康風(fēng)險評價

中圖分類號：X837 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）10-00-03

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Investigation and Evaluation of Soil Radioactivity Level in Uranium Ore and Surrounding Areas

LI Liang

（Radiation Environment Monitoring Center of Guangdong Geological Bureau of Nuclear Industry， Guangzhou 510800， China）

Abstract： To enhance the effective utilization of space in uranium mines and their surrounding areas， avoid the threat of uranium minerals to surrounding populations， investigate the radioactive levels of soil in uranium mines and their surrounding areas， and assess the health risks of soil in this area. A brief overview of a uranium mining project was presented， presenting a soil sample collection plan for the uranium mine and surrounding areas. Then， starting from the total α and total β indicators， a radioactive level survey was conducted on the surrounding soil to accurately evaluate the health risk level of the uranium mine and its surrounding soil.

Keywords： uranium mine and surrounding areas; soil; radioactivity; level survey; health risk assessment

我國礦產(chǎn)資源豐富，鈾礦是其中之一。鈾礦開采過程會產(chǎn)生大量的放射性物質(zhì)。這些物質(zhì)隨著尾礦、礦渣進(jìn)入周圍自然環(huán)境，與土壤長期接觸，久而久之，放射性物質(zhì)滲透于土壤，造成土壤污染，甚至?xí)l(fā)地下水污染與空氣污染，嚴(yán)重影響鈾礦周圍地區(qū)人群的身體健康。因此，有必要調(diào)查鈾礦及其周邊地區(qū)土壤的放射性水平，了解鈾礦及其周圍地區(qū)內(nèi)土壤受到礦渣污染的情況，為制定針對性的治理方案、加強(qiáng)本地區(qū)的生態(tài)治理以及空間資源利用提供可靠依據(jù)。

1 礦區(qū)概況

廣東省汕尾市某鈾礦已有超過50年的石開采歷史，屬于火山巖型鈾礦床。鈾礦區(qū)域整體南高北低，地勢高陡，地形復(fù)雜，屬于丘陵地帶，最高點(diǎn)海拔為1 219.2 m，相對高差在400～1 000 m。區(qū)域內(nèi)溝谷較深，植被、地表水系發(fā)育良好。這一區(qū)域四季分明，雨量充沛，平均降雨量約為1 713 mm/a；全年日照充足，平均日照時數(shù)約為1 579 h/a。礦區(qū)所在城鎮(zhèn)內(nèi)人群密集，有將近10萬人居住，其區(qū)域內(nèi)存在農(nóng)業(yè)產(chǎn)生活動，以水稻種植為主。對鈾礦區(qū)域開展了放射性水平調(diào)查，評估鈾礦及其周圍地區(qū)的土壤健康風(fēng)險。本次調(diào)查與評估結(jié)果不僅可作為了解鈾礦及其周圍區(qū)域是否具備健康生活條件與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件的依據(jù)，還可作為本地區(qū)國土空間利用、城鎮(zhèn)空間規(guī)劃、城鄉(xiāng)居民基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以及農(nóng)田規(guī)劃的重要資料[1]。

2 鈾礦及周邊地區(qū)土壤樣品采集

2.1 采樣計劃

尾礦庫周圍有地表水系、鈾水冶廠，具備廢水排放設(shè)施，這些廢水排放與周圍水系流動均會對土壤內(nèi)放射性物質(zhì)的成分造成影響。因此，為更準(zhǔn)確地了解鈾礦及其周邊土壤的放射性物質(zhì)水平，本次采樣計劃分為3步，分別是3月（豐水期）、7月（平水期）、10月（枯水期）。3個階段各進(jìn)行一次采樣作業(yè)，樣品采集區(qū)域分別是鈾礦的尾礦庫附近、尾礦庫出口水渠周圍、尾礦庫出口水渠兩岸、尾礦庫出口水渠與河流相交區(qū)域、鈾水冶廠附近區(qū)域。

2.2 采樣的分布情況

2.2.1 3月份的土壤采樣

在尾礦庫、鈾尾礦庫水冶廠附近，樣品共計37份。背景位置，在地表水潭內(nèi)淤泥處取樣品1份。設(shè)定鈾尾礦庫內(nèi)、鈾尾礦庫堤壩、鈾尾礦庫堤壩斜坡為對照位置A，并在這3處分別采樣，樣品數(shù)量為22份、6份、1份。之后，在水冶廠廢水出口處與水渠上游交匯前區(qū)域、與水渠上游交匯后區(qū)域、附近農(nóng)田以及鈾尾礦庫水渠上游各采集淤泥狀樣品1份。將尾礦庫出口水渠周圍、水渠中游兩岸、尾礦庫廢水出口上游兩岸4 km位置設(shè)定為控制位置C1，3處分別采集1份樣品。觀察發(fā)現(xiàn)，土壤樣品為淤泥狀。

2.2.2 7月份的土壤采樣

共采集4份樣品。其中，設(shè)定公陂河與鈾尾礦庫水渠交匯岸為背景位置，采集1份樣品，經(jīng)觀察樣品為淤泥狀。設(shè)定尾礦庫水渠中游兩岸、廢水蓄水池區(qū)域土壤設(shè)定為對照位置A2，采集1份淤泥狀樣品。再次，將水渠中游與周邊山滲透水交匯區(qū)域土壤設(shè)定為控制位置，將公陂與鈾尾礦庫水渠下游交匯岸設(shè)定為削減位置，在兩個區(qū)域各取1份樣品，均為淤泥狀[2]。

2.2.3 10月份的土壤采樣

在尾礦庫周圍布設(shè)采集點(diǎn)，共采集9份樣品。背景位置A3，位于尾礦庫水渠入公陂河處（采集5份樣品，為泥沙狀）。對照位置B3，位于鈾尾礦庫內(nèi)（采集1份樣品，為土壤狀）?？刂莆恢肅3，位于尾礦庫水渠中游兩岸（采集1份樣品，為淤泥狀）。削減位置D3，位于礦尾礦庫出口的水渠中下游兩岸（采集2份樣品，為淤泥狀）。

在鈾礦周圍的鈾水冶廠區(qū)域內(nèi)設(shè)置采集點(diǎn)，共采集4份土壤樣品。背景位置E3，位于廢水排放口處（采集2份樣品，為泥沙狀）。對照位置F3，位于出口水渠與附近山腳交匯處（采集1份樣品，為泥沙狀）。控制位置G3，位于廢水排放口與山腳交匯的后方（采集1份樣品，為泥沙狀）。

3 鈾礦及周邊地區(qū)土壤放射性水平調(diào)查

總α、總β是鈾礦及其周圍土壤內(nèi)最常見的放射性物質(zhì)指標(biāo)，可以直觀反映出土壤內(nèi)放射性物質(zhì)的比活度，便于對鈾礦及其周圍環(huán)境開展監(jiān)測評估，是衡量這樣區(qū)域是否具備健康風(fēng)險的關(guān)鍵指標(biāo)。工作人員處理土壤樣品，開展數(shù)據(jù)分析，判斷鈾礦及其周圍區(qū)域土壤內(nèi)部的總α、總β指標(biāo)水平[3]。

3.1 土壤樣品與效率刻度源的比對分析

處理土壤樣品，將石塊、雜草篩除之后晾曬。曬干之后，以四分法取樣，取0.5 kg，將其放置在100 ℃恒溫環(huán)境中連續(xù)烘烤8 h，直到土壤被烘干。之后，將成塊的土壤敲碎，研磨成粉末，備用。

比對分析環(huán)節(jié)，取160 mg樣品，將其放置于不銹鋼測量盤，制備乙醇混合物，等待乙醇蒸發(fā)，之后將其與KCl和241Am標(biāo)準(zhǔn)粉末源進(jìn)行比對。同樣，將標(biāo)準(zhǔn)粉末源放置于不銹鋼測量盤內(nèi)，經(jīng)過無水乙醇混合與蒸發(fā)，制備有效率刻度源，如圖1所示。

測試之前，校正儀器。α、β測量儀均經(jīng)過國防科技工業(yè)1313二級計量站檢定，檢定結(jié)果合格。校正環(huán)節(jié)，將239Pu工作源、90Sr-90Y工作源放置于測量盤，經(jīng)過30 min測量，結(jié)果如表1所示，驗(yàn)證儀器符合使用需要。

3.2 數(shù)據(jù)分析

根據(jù)式（1）計算土壤樣品總α與總β的比活度。

（1）

式中：Cα/β為比活度的參數(shù)，Bq/kg；n0為儀器測量盤的本底計數(shù)率，S-1；nY為樣品總α與總β的計數(shù)率；ω為土壤的質(zhì)量，取1.6×10-4 kg；ηα/β為標(biāo)準(zhǔn)員計數(shù)的效率，%。

鈾礦及其周圍土壤總α與總β放射性測量的不確定性受到放射性衰變、本底漲落及低水平放射性測量的影響。因此，需要計算技術(shù)統(tǒng)計誤差、儀器探測不確定度、稱量不確定度。采用科學(xué)計算方法，分析3個階段布置的不同采樣點(diǎn)采集樣品的總α與總β比活度，最終得到比活度均值與范圍。

以枯水期為例，背景位置（鈾礦的尾礦庫附近），總α比活度為0.46，總β比活度為0.04。對照位置A（鈾礦的尾礦庫內(nèi)部），總α比活度范圍在34.12～163.97，均值為61.01，總β比活度范圍在27.30～76.24，均值為39.39。對照位置B（鈾礦尾礦附近大壩），總α比活度范圍在0.55～9.62，均值為2.61，總β比活度范圍在0.82～6.89，均值為2.23。對照位置C（鈾礦尾礦庫的水冶廠廢水排放口位置），總α比活度范圍在41.02～46.26，均值為43.64，總β比活度范圍在21.57～26.36，均值為23.96。對照位置D（鈾礦尾礦庫水渠上游與廢水排放口相交處），總α比活度為11.45，總β比活度為6.01。對照位置F（鈾礦尾礦庫水渠上游濕地），總α比活度為90.30，總β比活度為37.10?？刂莆恢茫ㄢ櫟V尾礦庫水渠的中上游），總α比活度范圍在12.96～29.88，均值為19.60，總β比活度范圍在6.83～11.14，均值為9.60。控制位置（鈾礦尾礦庫水渠的中上游），總α比活度范圍在12.96～29.88，均值為19.60，總β比活度范圍在6.83～11.14，均值為9.60。按照這個順序，整理平水期與豐水期的土壤總α和總β比活度數(shù)據(jù)。

經(jīng)分析，鈾礦尾礦庫周邊土壤的總α與總β的放射性比活度平均值為21.9 Bq/g、12.76 Bq/g，變化范圍分別在0.47～90.28 Bq/g與0.04～76.24 Bq/g。背景位置土壤中總α與總β的比活度與本地區(qū)整體環(huán)境的本底平均值基本一致，且樣品的總α與總β的比活度會隨著與尾礦庫距離的增加而逐漸減小，最終與本地區(qū)土壤環(huán)境的本底平均值相近。同時，與水渠較近的兩岸土壤中的總α與總β的比活度，已經(jīng)無限接近城鎮(zhèn)居民健康生活的可接受水平。對比分析不同采樣點(diǎn)位置，發(fā)現(xiàn)從鈾礦及其周邊水冶廠的出水口開始，其隨著泥沙遷移的距離越遠(yuǎn)，比活度越低。這足以說明尾礦庫目前放射性水平整體較低，且尾礦庫的水渠、廢水排放裝置具有一定的凈化效果，可通過水土交互弱化土壤內(nèi)的總α與總β數(shù)值。

4 鈾礦及周邊地區(qū)土壤放射性水平的健康風(fēng)險評價

放射性物質(zhì)是引起人體多種疾病的重要原因之一，土壤是隱藏放射性物的媒介。若土壤內(nèi)存在過量放射性物質(zhì)，且總α與總β比活度過高，則會對周圍居民的身體健康造成危害，引起不可治愈的全身疾病，包括造血功障礙、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、白血病和癌癥。同時，放射性物質(zhì)會對本地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動產(chǎn)生不良影響，導(dǎo)致農(nóng)作物內(nèi)放射性物質(zhì)超標(biāo)，影響食品健康與安全。

5 結(jié)論

利用放射調(diào)查與評價結(jié)果，工作人員可以判斷土壤內(nèi)的放射性物質(zhì)含量是否存在超出標(biāo)準(zhǔn)的輻射，周圍居民的日常生活、健康是否受到影響，判斷這一區(qū)域土壤是否可以滿足正常的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)需求、是否可以滿足正常社會生活需要，從而為生態(tài)治理、空間利用規(guī)劃等工作提供真實(shí)可靠的依據(jù)?？梢?，放射性調(diào)研與評價具有顯著利用價值。未來，根據(jù)各地區(qū)鈾礦的實(shí)際情況，制定具體、詳細(xì)的土壤放射性水平調(diào)查方案?？梢詫⒎派湫运秸{(diào)查運(yùn)用在鈾礦周邊的更多調(diào)研中，包括水體調(diào)研、空氣調(diào)研，從而為相關(guān)工作提供更全面的調(diào)查報告與評價依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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