摘要:本文主要对我国南方某铀矿山退役分矿环境放射性现状的调查与研究。结果表明:在所有监测项目中,完全退役的1号分矿治理完全达标;而属于政策性停产的2号分矿,某些监测点空气中氡浓度、γ辐射和水体放射性水平均超过国家限值。此外,两个分矿土壤中天然放射性核素的含量都比对照点高。
关键词：放射性；γ辐射水平；天然放射性核素
中图分类号：TU
放射性废物的安全处置是环保领域所要解决的重要问题之一。我国的铀矿开采工作较好地解决了铀矿开采所带来的环境问题,经过多年的研究和实践,形成了比较完善的低放废物处理体系。本文重点研究退役铀矿山不同污染源的辐射剂量贡献,通过对实测数据进行分析,明确铀矿山退役后如何有效地减少对环境的污染,减轻国家对铀矿山辐射危害防护的经济压力,为铀矿山和谐发展及环境评价体系提供依据。
1矿山概况
该矿是一个有40多年历史的铀矿山,位于丘陵地带,沟谷深切,水系非常发育。该矿区是一个以酸性岩浆岩为主体构成的复杂地质体,其基底发育东西向华夏系断裂构造。盖层中则发育北东向40°～45°和北西向300°～330°的断裂构造系统,属华夏式新华夏系“多”字形构造。该矿区属亚热带气候,温暖潮湿,日光充足,雨量充沛。年平均气温为17℃,平均年降雨量为1847mm,年平均相对湿度为82%。秋冬季多北风,夏季以西南风为主。年平均风速为1.8m/s,最大风速为28m/s,D、E、F、C、B、A类天气分别占60.29%、12.76%、11.07%、10.22%、4.89%和0.79%。该矿山共有5个分矿,目前尚在生产的有3个。此次主要调查退役的1号和2号分矿,其中1号分矿属正常终产并已完全治理,而2号分矿属政策性停产。
2调查内容与方法
2.1调查内容
对两个退役的分矿,分别测量其工作场所和生活区的γ外照射剂量、空气中氡浓度和土壤样品中的天然放射性核素226Ra、232Th、K的含量。还测量了两个分矿排水口、汇入点和生活区饮用水中铀、镭的含量和总α、总β值。
2.2调查方法和仪器
为确保调查结果的可靠性,本次调查采取全面质量保证措施。对γ辐射仪器进行了刻度;水样分析采用平行双样,加标回收;土壤样品的测量采取了外检等措施。这些措施对确保调查质量起到了良好作用。各个监测项目所采用的方法和仪器如下:
(1)γ辐射水平的监测
采用BH3013A便携式X-γ剂量率仪测量γ辐射水平,该仪器的参数为:能量响应:36keV～3MeV;宇宙射线响应:指示值变化的限值为±15%(相对于RS-111高压电离室);量程范围:0～10000×10-8Gy/h。
(2)空气中氡浓度和土壤氡析出率的监测采用DHZM-I型氡及其子体监测仪测量空气中氡浓度,氡浓度量程范围为3.0Bq/m3～10MBq/m3,氡子体浓度量程为110Bq/m3～1MBq/m3;探测下限为5.0Bq/m3(氡浓度)，1.5Bq/m3(氡子体浓度),0.80×10-8J/m3(α潜能)。测量土壤氡析出率采用REM-Ⅱ型氡析出率仪,其测量范围为5×10-5～1×102Bq/(m2•s);灵敏度为1.5×10-2cps/(Bq/m3)。
(3)土壤中天然放射性核素的监测采用美国ORTEC公司生产的16000道HPGe低本底γ能谱仪测量土壤或岩石样品中的放射性核素。该能谱仪的主要技术参数为:相对效率为40%,能量分辨率为1.9keV(60Co1332keVγ射线),探测下限:对238U(20Bq/kg);对232Th(8Bq/kg);对226Ra(12Bq/kg)。
3调查结果与分析
3.1γ辐射水平
表1列出了1号和2号分矿各监测点的γ辐射水平测量结果。从表中可以看出,1号分矿各监测点的γ辐射水平全在限值(取比对照点高出20×10-8Gy/h为限值)范围内,其治理已完全达标。而2号分矿井口的γ辐射水平高出限值许多,这主要是由于矿井口没有完全封闭,其井下还有水流出,这些水中含有大量放射性核素。
表1各监测点γ辐射水平和年有效剂量
从表中还可以看出1号和2号分矿的废石场治理得很好,其生活区γ辐射水平与对照点差别不大。采用UNSCRAR1982年报告书介绍的模式,天然γ辐射产生的有效剂量当量率与空气吸收剂量率比值为0.7Sv/Gy,室内、外居民居留因子分别取0.8和0.2;对于工作场所,其工作时间按国际标准取2000h,由此估算这两个退役分矿由γ外照射所致居民和工作人员年有效剂量。计算结果表明,2号分矿井口所致工作人员的年有效剂量最大,为0.89mSv;而生活区由外照射所致居民年最大有效剂量为0.32mSv。
3.2空气中氡浓度
由表2氡及其子体的数据可以看出,1号分矿无论工作场所还是生活区,其空气中氡及其子体的浓度与对照点的差别不大。而2号分矿工作场所的氡及其子体的浓度比对照点高出许多,且其空气中氡浓度还超过了1100Bq/m3(国家铀矿冶辐射防护基础标准),这主要是因为2号分矿的其它排风口已完全封堵,只留下了监测的井口。从表中还可以看出,各监测点的氡析出率已全部达到治理要求(不超过0.74Bq•m-2•s-1)。
对比表2的氡及其子体所致个人年有效剂量当量的数据(对于工作场所取工作时间为2000h;对于生活区取居留因子,室内、外分别为0.8、0.2),发现在所有监测的工作场所中没有任何监测点的个人剂量超过国家规定的限值(20mSv)。虽然最大个人剂量出在2号分矿井口,但是该矿区已停产,附近也没有常年居住人口。
表2各监测点氡及其子体浓度测量结果和年有效剂量
3.3土壤中天然放射性核素
由表3各个监测点天然放射性核素的含量可以看出,1号分矿各监测点土壤天然放射性核素的含量全都低于治理限值。而2号分矿井口226Ra的含量则高出治理要求(不超过180Bq/kg),这主要是由井下流出水所带放射性核素沉积造成的。1号和2号生活区农田40K的含量较高是因为农田中经常施放钾肥所致。
3.4水体放射性水平
表4为1号和2号分矿各监测点水体放射性水平的分析结果。《放射卫生防护基本标准》(GB4792-84)规定,有关公众238U(D类)和226Ra的导出食入浓度(DIC)值分别为62、9.2Bq/kg,从表4的结果可见,各采样点及对照点水中天然铀及226Ra的浓度均低于标准中规定的DIC值。1号排水沟汇入点、2号矿井排水口和2号排水沟汇入点的总α值超过《生活饮用水标准》(GB5749-85)规定的限值(0.1Bq/L),其它采样点的总α总β值均在限值以内,而且这3个采样点的238U和226Ra含量比对照点高出许多。其中2号分矿井排水口的238U、226Ra含量最高,而1号和2号排水沟汇入点的238U和226Ra含量之所以比较高是因为所监测矿山的其它分矿还在生产,其它矿井的污水也排入所监测的河中。
表3各监测点样品中天然放射性核素含量(Bq/kg)
表4水体放射性水平
4结论
对某铀矿山退役分矿的环境放射性现状调查结果显示:
(1)1号分矿工作场所γ辐射水平在限值范围内,其治理已完全达标;而2号分矿井口γ辐射水平则超出了限值。
(2)空气中氡及其子体浓度除了2号分矿工作场所外,其它监测场所氡及其子体浓度和对照点的差异不大。各个监测点的氡析出率已全部达到治理要求。
(3)土壤中天然放射性核素226Ra、232Th、40K的含量均比对照点高,其中2号分矿井口附近土壤中226Ra的含量最高。
(4)与对照点相比,水体中天然铀和226Ra的含量差别较大,生活区饮用水的放射性水平略有差异,但各工作场所监测点的测量值都较高。其中1号排水沟汇入点、2号分矿井排水口和2号排水沟汇入点的总α值超过《生活饮用水标准》(GB5749-85)规定的限值。
(5)此次调查的结果显示该矿山退役分矿的治理差别很大,完全退役的1号分矿各个监测项目全部达标,而处于政策性停产的2号分矿由于其矿井口未完全封闭,导致该分矿工作场所及其周围受到了较大污染。如果近期内2号分矿仍未恢复生产,应把此次监测的矿井口封闭。
