某鉭鈮冶煉廠地塊土壤放射性污染調(diào)查與評(píng)價(jià)研究 ?

摘要：以某鉭鈮冶煉廠為例，依據(jù)對(duì)場(chǎng)地環(huán)境調(diào)查數(shù)據(jù)信息的綜合分析，參考《輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（HJ 61—2021）等標(biāo)準(zhǔn)要求，確定該場(chǎng)地是否需要開展治理修復(fù)工程。結(jié)果表明，該鉭鈮冶煉廠地表γ輻射劑量率看似正常，但深層土壤中剩余放射性核素含量仍未達(dá)到無(wú)限制開放場(chǎng)所的要求。通過科學(xué)系統(tǒng)的調(diào)查與分析，全面了解地塊的放射性污染情況，為未來的修復(fù)治理及再利用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，并為類似項(xiàng)目的環(huán)境管理提供可借鑒的范本與操作指南。

關(guān)鍵詞：場(chǎng)地調(diào)查；放射性污染；無(wú)限制開放

中圖分類號(hào)：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2024）10-0-04

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Research on the Investigation and Evaluation of Soil Radioactivity Contamination in a Tantalum-Niobium Smelter Plot

LIN Jian1， LIU Tingli2

（1. Radiation Environment Monitoring Center of Guangdong Province Nuclear Industry Geological Bureau， Guangzhou 510800， China;

2. Guangdong Polyte40FIv7nuVx/2Rvc+wNIIeQ==chnic of Environmental Protection Engineering， Foshan 528216， China）

Abstract： Taking a tantalum niobium smelter as an example， based on the comprehensive analysis of the site environmental investigation data and referring to the Technical Specifications for Radiation Environmental Monitoring （HJ 61—2021） and other standards， it is determined whether the site needs to carry out rehabilitation projects. The results show that the surface gamma radiation dose rate of the tantalum-niobium smelter appears to be normal， but the residual radionuclide content in the deep soil still does not meet the requirements of the unrestricted open site. Through scientific and systematic investigation and analysis， the radioactive status of the plot can be fully understood， laying a solid foundation for future restoration， governance and reuse， and providing a model and operational guide for the environmental management of similar projects.

Keywords： site surveys; radioactive contamination; open without restrictions

隨著全球?qū)︺g鈮需求的急劇增長(zhǎng)，鉭鈮冶煉業(yè)發(fā)展迅速，但同時(shí)帶來了放射性污染問題。鉭鈮冶煉廠長(zhǎng)期累積的放射性廢棄物和廢水若得不到妥善處理，將對(duì)周邊環(huán)境造成嚴(yán)重污染，并可能間接危害人類健康。鑒于環(huán)境保護(hù)和污染治理的重要性，對(duì)污染場(chǎng)地進(jìn)行深入調(diào)查和持續(xù)監(jiān)測(cè)變得刻不容緩?；诖?，以某工廠曾進(jìn)行鉭鈮礦開發(fā)利用的地塊為例，依據(jù)對(duì)場(chǎng)地環(huán)境調(diào)查數(shù)據(jù)信息的綜合分析，參考《輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（HJ 61—2021）[1]等標(biāo)準(zhǔn)要求，確定該場(chǎng)地是否需要開展治理修復(fù)工程。

1 企業(yè)概況

某工廠在20世紀(jì)90年代的占地面積大約為

27萬(wàn)m2。由于早期建設(shè)高速公路的需求，工廠南區(qū)東部以及北區(qū)與南區(qū)之間的土地被征用。此后，該工廠的占地面積未發(fā)生變動(dòng)，維持在約19萬(wàn)m2。該工廠主要進(jìn)行鉭鈮冶煉。

1.1 鉭鈮冶煉原材料及輔料

鉭鈮冶煉的主要原料為含鉭鈮礦渣，其主要成分包括二氧化硅（SiO2）、三氧化二鋁（Al2O3）、三氧化鎢（WO3）、氧化鐵（FeO）、鉭鈮氧化物[（TaNb）2O5]、氧化鎂（MgO）以及氧化鈣（CaO）。所需輔助原料有碳酸鈉、鹽酸、硫酸（用于酸洗及脫硅處理）以及牛膠（用于脫硅）、單寧（亦稱鞣酸，用于沉淀過程）、水蒸氣（用于搪瓷反應(yīng)鍋和烘干爐的加熱）、煤炭（作為烘干爐的燃料）、重油（作為回轉(zhuǎn)窯的燃料）等。

1.2 生產(chǎn)工藝

鉭鈮冶煉的工藝流程主要包括破碎、球磨、焙燒、水煮、過濾、脫硅、酸煮沉淀和烘干。破碎是將礦石破碎成小顆粒；破碎后的礦石顆粒被送入球磨機(jī)中進(jìn)一步細(xì)化；焙燒改變礦石性質(zhì)，便于提取；水煮是用熱水或溶液溶解鉭和鈮；過濾是分離固體殘?jiān)?；脫硅是去除硅雜質(zhì)；酸煮沉淀是調(diào)節(jié)pH值使鉭和鈮沉淀；烘干后得到的產(chǎn)物可直接銷售或用于進(jìn)一步加工。

1.3 放射性污染物可能產(chǎn)生和排放情況

在第一工段，水煮過程中產(chǎn)生的廢渣被暫時(shí)存放于堆渣場(chǎng)；第二工段則涉及脫硅、過濾以及酸煮步驟，這些過程同樣產(chǎn)生廢渣，這些廢渣也一并存放在堆渣場(chǎng)；第三工段產(chǎn)生的煤渣同樣被臨時(shí)存放在堆渣場(chǎng)。

2 放射性污染控制指標(biāo)

2.1 γ輻射率

依據(jù)《關(guān)于印發(fā)〈第二次全國(guó)污染源普查伴生放射性礦普查監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)定〉的通知》，建立伴生放射性礦普查詳查名錄對(duì)納入初測(cè)初步名錄的企業(yè)按要求進(jìn)行γ輻射劑量率現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)或采樣檢測(cè)。γ輻射劑量率現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)篩選標(biāo)準(zhǔn)是固體表面1 m處的γ輻射劑量率超過當(dāng)?shù)乇镜姿?150 nGy/h，采樣檢測(cè)篩選標(biāo)準(zhǔn)是固體樣中U、Th系任一核素活度濃度大于

0.3 Bq/g。無(wú)論采用哪種技術(shù)路線進(jìn)行初測(cè)，只要達(dá)到篩選標(biāo)準(zhǔn)，就必須對(duì)該企業(yè)進(jìn)行詳查[2]。

2.2 Th及子體核素控制指標(biāo)

參考擬開放場(chǎng)所土壤中剩余放射性可接受水平規(guī)定[3]，基于年劑量約束值為0.1 mSv導(dǎo)出的土壤中若干種放射性核素的剩余活度濃度可接受水平見表1，

232Th+D可接受水平為63 Bq/kg[4]。

2.3 238U控制指標(biāo)

項(xiàng)目場(chǎng)地的天然放射性核素主要為238U，參考擬開放場(chǎng)所土壤中剩余放射性可接受水平規(guī)定[4]，基于年劑量約束值0.1 mSv導(dǎo)出的土壤中238U剩余活度濃度可接受水平見表2，238U鏈3可接受水平為38 Bq/kg。

2.4 土壤中放射性核素殘留水平

對(duì)于多種核素污染的情況，可以根據(jù)以下公式判斷是否可以接受。

（1）

式中：ci為放射性核素i在土壤中的污染濃度，Bq/g；cli為放射性核素i在土壤中剩余放射性的可接受水平，Bq/g；n為土壤中存在污核素?cái)?shù)目。

本項(xiàng)目年劑量約束值采用0.25 mSv，導(dǎo)出的232Th+D可接受水平為157.5 Bq/kg，238U-226Ra可接受水平為95 Bq/kg[5]。

3 調(diào)查方法

3.1 調(diào)查范圍及內(nèi)容

以污染地塊紅線邊界（見圖1）為調(diào)查邊界，結(jié)合場(chǎng)地的具體使用功能與屬性，將調(diào)查范圍細(xì)化為一般調(diào)查區(qū)和重點(diǎn)關(guān)注區(qū)。

依據(jù)歷史資料，將原生產(chǎn)工藝中直接關(guān)聯(lián)的錫礦及鉭鈮礦生產(chǎn)區(qū)、煤堆及廢渣填埋區(qū)初步劃定為重點(diǎn)關(guān)注區(qū)，這些區(qū)域涉及物料中放射性污染轉(zhuǎn)移概率較高。通過細(xì)致的γ輻射巡測(cè)，若發(fā)現(xiàn)某區(qū)域γ輻射劑量率顯著超出當(dāng)?shù)刈匀槐镜字?150 nGy/h的閾值，則立即將該區(qū)域提升為重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象，以應(yīng)對(duì)可能的放射性污染風(fēng)險(xiǎn)。

調(diào)查內(nèi)容涵蓋地表γ輻射劑量率，表層及深層土壤中放射性核素（包括238U、232Th、226Ra）檢測(cè)。綜合調(diào)查這些指標(biāo)，以全面了解土壤的放射性污染狀況。

3.2 調(diào)查點(diǎn)位布設(shè)

3.2.1 地表γ輻射劑量率

在進(jìn)行地塊調(diào)查時(shí)，應(yīng)先對(duì)整個(gè)調(diào)查區(qū)域進(jìn)行巡測(cè)，隨后按照40 m×40 m的網(wǎng)格進(jìn)行深入細(xì)致的調(diào)查。對(duì)于特別關(guān)注的區(qū)域，則應(yīng)采用更為精細(xì)的10 m×10 m網(wǎng)格進(jìn)行詳盡的調(diào)查。同時(shí)，需要檢測(cè)背景值（對(duì)照點(diǎn)）。

3.2.2 表層土壤放射性核素

在40 m×40 m的網(wǎng)格內(nèi)選取地表γ輻射劑量率最高的點(diǎn)位，采用系統(tǒng)隨機(jī)布點(diǎn)法和分區(qū)布點(diǎn)法（每個(gè)工作單元面積不超過1 600 m2）布設(shè)至少1個(gè)土壤采樣點(diǎn)位，進(jìn)行地表取樣。

3.2.3 深層巖土放射性核素

在場(chǎng)地內(nèi)，綜合考慮關(guān)注區(qū)域及其周邊的歷史土地使用情況，在關(guān)注區(qū)域（A～F區(qū)域）各布設(shè)1個(gè)鉆孔，并依據(jù)鉆孔內(nèi)的分層結(jié)構(gòu)采集樣本進(jìn)行分析檢測(cè)，以確定該地塊是否存在深層土壤污染問題。

3.3 調(diào)查及評(píng)價(jià)方法

3.3.1 監(jiān)測(cè)及分析方法

γ輻射劑量率的測(cè)定參照《環(huán)境γ輻射劑量率測(cè)量技術(shù)規(guī)范》（HJ 1157—2021）[4]，238U、226Ra、232Th的測(cè)定參照《高純鍺γ能譜分析通用方法》（GB/T 11713—2015）[6]。

3.3.2 評(píng)價(jià)方法

γ輻射劑量率的評(píng)價(jià)參考《第二次全國(guó)污染源普查伴生放射性礦普查監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)定》（國(guó)污〔2018〕1號(hào)），測(cè)試值小于當(dāng)?shù)乇镜字?150 nGy/h。剩余核素含量的評(píng)價(jià)參考《擬開放場(chǎng)址土壤中剩余放射性可接受水平規(guī)定（暫行）》（HJ 53—2000）中“3 土壤中剩余放射性可接收水平”的要求。

4 調(diào)查結(jié)果分析與評(píng)價(jià)

4.1 地表γ輻射劑量率

按照項(xiàng)目調(diào)查方案，對(duì)地塊進(jìn)行γ輻射劑量率測(cè)量，結(jié)果見表3。從表3可以看出，該地塊各調(diào)查對(duì)象的γ輻射劑量率均低于篩選參考水平，且土壤表層的γ輻射劑量率處于當(dāng)?shù)乇尘爸担▓?chǎng)地2 km外為145 nGy/h）的正常波動(dòng)范圍內(nèi)。由此可見，該地塊的γ輻射情況較為穩(wěn)定，未出現(xiàn)異常波動(dòng)。綜合地表情況，部分場(chǎng)地含較多的水泥及建筑垃圾可能影響測(cè)量結(jié)果，因此有必要對(duì)關(guān)注區(qū)域進(jìn)行鉆孔取樣，分析放射性核素含量。

4.2 表層土壤放射性核素含量

表層土壤的放射性核素含量見表4。由表4可知，表層土壤中剩余核素含量計(jì)算得到的污染指數(shù)R值小于等于1，達(dá)到《擬開放場(chǎng)址土壤中剩余放射性可接受水平規(guī)定（暫行）》（HJ 53—2000）中無(wú)限制開放要求。

4.3 深層巖土放射性核素含量

深層巖土各鉆孔的放射性核素含量見表5。由表5可知，調(diào)查的鉆孔中固體樣本的放射性核素含量均低于1 Bq/g。需注意的是，在原露天爐渣堆場(chǎng)、中心實(shí)驗(yàn)室區(qū)域、原尾砂水塘區(qū)域，R值超過了1.0。這表明這些區(qū)域的土層尚未達(dá)到《擬開放場(chǎng)址土壤中剩余放射性可接受水平規(guī)定（暫行）》（HJ 53—2000）對(duì)于無(wú)限制開放場(chǎng)所的要求。

5 結(jié)論

該鉭鈮冶煉廠地塊部分區(qū)域存在放射性污染問題，需要采取相應(yīng)的修復(fù)措施，以確保場(chǎng)地的安全再利用。同時(shí)，本研究初步構(gòu)建了針對(duì)此類場(chǎng)地的放射性污染調(diào)查與評(píng)估框架，可為類似項(xiàng)目的環(huán)境管理提供參考。

進(jìn)一步分析可知，該地塊的污染與冶煉工藝、廢物處理方式及環(huán)境管理措施密切相關(guān)。在未來的研究中，可深入探討放射性污染的治理技術(shù)和方法，提高治理效果和效率。此外，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)伴生放射性礦產(chǎn)開發(fā)過程的監(jiān)管，從源頭上減少放射性污染的產(chǎn)生，保護(hù)生態(tài)環(huán)境和人類健康。

參考文獻(xiàn)

1 國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局.輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范：HJ 61—

2021[S].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2021.

2 國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局.關(guān)于印發(fā)《第二次全國(guó)污染源普查伴生放射性礦普查監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)定》的通知[EB/OL].（2018-02-01）[2024-07-04].https：//sthjt.shaanxi.gov.cn/html/hbt/wrypc/pcwj/30719.html.

3 國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局.擬開放場(chǎng)址土壤中剩余放射性可接受水平規(guī)定（暫行）：HJ 53—2000[S].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2000.

4 國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局.環(huán)境γ輻射劑量率測(cè)量技術(shù)規(guī)范（HJ 1157—2021）[S].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2021.

5 黃治儉.放射性污染源的調(diào)查和檢測(cè)（一）[J].輻射防護(hù)通訊，2008（2）：32-45.

6 國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局.高純鍺γ能譜分析通用方法（GB/T 11713—2015）[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2015.