銅礦開采輻射環(huán)境影響評(píng)價(jià)

范 光，溫志堅(jiān)

（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029）

銅礦開采輻射環(huán)境影響評(píng)價(jià)

范 光，溫志堅(jiān)

（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029）

礦產(chǎn)開發(fā)過程中的輻射環(huán)境影響日益被管理部門和廣大公眾所重視。針對(duì)我國(guó)南方某銅礦開采項(xiàng)目，在詳細(xì)工程分析和現(xiàn)狀調(diào)查的基礎(chǔ)上，對(duì)銅礦開采可能帶來(lái)的輻射環(huán)境影響進(jìn)行了細(xì)致分析，預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)項(xiàng)目建設(shè)對(duì)輻射環(huán)境的可能影響，并針對(duì)性地提出環(huán)境保護(hù)措施。相關(guān)結(jié)論和措施對(duì)于銅礦資源合理開發(fā)和保護(hù)環(huán)境具有指導(dǎo)意義。

銅礦；環(huán)境影響評(píng)價(jià)；輻射

我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展與礦產(chǎn)資源開發(fā)密不可分，國(guó)民經(jīng)濟(jì)總值的70%直接或間接與礦產(chǎn)品開發(fā)利用相關(guān)。銅礦作為我國(guó)一種重要有色金屬礦產(chǎn)資源，在近幾年也得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展；與此同時(shí)，礦產(chǎn)開發(fā)過程中的輻射環(huán)境影響也日益被管理部門和廣大公眾所重視。本文針對(duì)我國(guó)南方某銅礦開采項(xiàng)目，在詳細(xì)分析工程和調(diào)查現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對(duì)銅礦開采可能帶來(lái)的輻射環(huán)境影響進(jìn)行了細(xì)致分析，計(jì)算和預(yù)測(cè)了項(xiàng)目建設(shè)對(duì)輻射環(huán)境的可能影響，并針對(duì)性地提出環(huán)境保護(hù)措施。

1 項(xiàng)目概況

擬建項(xiàng)目位于南嶺地區(qū)。地貌以山地、丘陵為主，建設(shè)項(xiàng)目東、南、西三面環(huán)山，北部為丘陵，中部為丘陵盆地交錯(cuò)分布。項(xiàng)目擬建地屬亞熱帶氣候，受季風(fēng)及地形影響較大，常年氣溫較高，雨量充沛。多年平均降雨量為1 673 mm，雨量多集中在4～7月，尤以5、6月份出現(xiàn)的幾率最大，暴雨歷時(shí)以2 d或3 d的連續(xù)暴雨為主，最大24 h降水量為234.8 mm；多年平均氣溫為20.1℃，歷年極端最高氣溫為39.5℃，最低氣溫為-5.3℃；多年平均水面蒸發(fā)量為1 549 mm；多年平均相對(duì)濕度為76%～81%。礦區(qū)地層從下到上依次為：寒武系砂板巖（基底）、中下泥盆統(tǒng)桂頭群砂頁(yè)巖、中泥盆統(tǒng)東崗嶺組、上泥盆統(tǒng)天子嶺組灰?guī)r、下侏羅統(tǒng)蘭塘群砂頁(yè)巖和第四紀(jì)地層。

項(xiàng)目主要建設(shè)內(nèi)容分為主體部分和輔助部分。銅礦采用露天開采方式，主體部分包括露天采場(chǎng)、排土場(chǎng)、粗碎車間、地面礦倉(cāng)和轉(zhuǎn)運(yùn)站。輔助部分包括變電所、汽修車間、停車場(chǎng)和生產(chǎn)道路等配套設(shè)施；環(huán)保設(shè)施包括廢氣治理設(shè)施、廢水處理站、廢渣場(chǎng)和噪聲治理設(shè)施等。

2 放射性污染源分析與評(píng)價(jià)因子

2.1 施工期

施工期包括采礦區(qū)地表剝離、開采及開拓運(yùn)輸、工業(yè)場(chǎng)地的地面平整、道路建設(shè)等。項(xiàng)目施工會(huì)造成一定的非放射性大氣污染。但遇到放射性異常土（石）的可能性很小，因此，施工期氣態(tài)放射性流出物（主要是氡氣及少量放射性較高的施工粉塵）對(duì)輻射環(huán)境的影響非常輕微。

施工期水污染源主要為開挖、鉆孔產(chǎn)生的泥漿水，施工過程中會(huì)對(duì)地表水體造成一些非放射性污染，由于各施工子項(xiàng)等不會(huì)使用放射性異常物料，因此施工期液態(tài)放射性流出物對(duì)輻射環(huán)境的影響可以忽略。

本項(xiàng)目施工期地表剝離、開采及開拓運(yùn)輸、工業(yè)場(chǎng)地的地面平整、道路建設(shè)等會(huì)產(chǎn)生大量的非放射性固體廢棄物；由于根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果，本區(qū)放射性異常主要是與礦石關(guān)系密切，鑒于此，在施工過程中，遇到放射性異常土（石）的可能性很小，因此施工期固體放射性廢棄物產(chǎn)生量可以忽略不計(jì)。

2.2 運(yùn)營(yíng)期

根據(jù)工程分析，運(yùn)營(yíng)期輻射環(huán)境的影響主要為露天采場(chǎng)排放的氡氣和少量含放射性的粉塵。

運(yùn)營(yíng)期與放射性有關(guān)的可能水污染物源項(xiàng)為：礦坑涌水和露天開采形成大的采坑后，在一定的降雨強(qiáng)度和降雨歷時(shí)的條件下，放射性含量超標(biāo)的巖（土）經(jīng)雨水淋濾有可能產(chǎn)生放射性廢水。

固體廢物主要來(lái)源于露天開采剝離下來(lái)的植被、表土和廢石。根據(jù)《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》（GB18871—2002）的規(guī)定，其中凡是活度或活度濃度大于清潔解控水平，并且所引起的照射未被排除的，均為放射性廢物。天然鈾的豁免值為活度濃度小于1 Bq·g-1， 總活度小于1 000 Bq；226Ra豁免值：活度濃度為10 Bq·g-1，總活度為10 000 Bq；232Th豁免值：活度濃度為1 Bq·g-1，總活度為1 000 Bq；40K豁免值：活度濃度為100 Bq·g-1， 總活度為 1×106Bq。

2.3 服役期滿后

服務(wù)期滿后，由于礦區(qū)土地表土缺失、理化性質(zhì)變化等因素影響，一段時(shí)期不利于農(nóng)作物生長(zhǎng)，需通過人工熟化措施調(diào)整，或因地制宜改變土地的利用方向。因此，采礦對(duì)礦區(qū)土地利用的影響將會(huì)延續(xù)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。

根據(jù)本項(xiàng)目特點(diǎn)，所有放射性異常廢渣石全部合理處置，露天采場(chǎng)回填后經(jīng)改造可成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地，因此，服務(wù)期滿后便不具備產(chǎn)生放射性污染源項(xiàng)，因而對(duì)輻射環(huán)境影響輕微。

2.4 評(píng)價(jià)因子篩選

2.4.1 放射性環(huán)境影響因素篩選

本項(xiàng)目屬于伴生放射性礦物資源開發(fā)利用，與輻射環(huán)境有關(guān)的工藝環(huán)節(jié)包括放射性異常露天開采地段、原礦堆場(chǎng)和排土場(chǎng)，產(chǎn)生的放射性污染源主要為220Rn、粉塵、廢水、廢石和礦石。依據(jù)對(duì)現(xiàn)有采場(chǎng)分析并結(jié)合擬建項(xiàng)目特點(diǎn)，得出擬建項(xiàng)目放射性環(huán)境影響因素矩陣篩選，結(jié)果如表1所示。

表1 放射性環(huán)境影響因素矩陣篩選Table 1 Radioactive environmental impact factor screening

2.4.2 放射性環(huán)境影響因子篩選

依據(jù) 《輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（HJ/T61—2001）并結(jié)合本項(xiàng)目特點(diǎn)，放射性環(huán)境影響評(píng)價(jià)因子為：γ輻射劑量率、空氣氡濃度、水體放射性（總α、總β）、礦石和廢渣中放射性核素（238U、226Ra、232Th和40K）。

3 環(huán)境影響分析、預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)

3.1 放射性氣態(tài)排放對(duì)環(huán)境的影響評(píng)價(jià)

3.1.1 工作人員附加輻射劑量計(jì)算

根據(jù)工程分析，運(yùn)營(yíng)期輻射環(huán)境的影響主要為氡氣、γ外照射和少量含放射性的揚(yáng)塵。

劑量估算以現(xiàn)狀調(diào)查為基礎(chǔ)，并參照類似工程實(shí)踐進(jìn)行。計(jì)算過程中所需的主要公式如下：

（1）γ外照射劑量計(jì)算公式：

式中：Hp（d）——γ輻射所致有效劑量，Sv；0.7——?jiǎng)┝哭D(zhuǎn)換系數(shù)；R——γ輻射劑量率增量，Gy·h-1；T——年工作時(shí)間與居留因子乘積，h。

（2）吸入222Rn子體所致公眾個(gè)人有效劑量當(dāng)量的計(jì)算公式：

式中：DRn——222Rn子體所致的個(gè)人有效劑量當(dāng)量，Sv·h-1；CRn——平均222Rn活度濃度，Bq·m-3；T——受照射時(shí)間，h；DFRn——吸入222Rn子體的劑量轉(zhuǎn)換因子，3.11×10-9Sv·（Bq·h·m-3）-1。

（3）開采面揚(yáng)塵所致工作人員有效劑量當(dāng)量計(jì)算公式：

式中：Eα——工作人員吸入放射性核素所致有效劑量，Sv·a-1；Ci——第i種放射性核素的活度濃度，Bq·m-3；R——工作人員個(gè)人的年空氣攝入量， 1.2×6×300＝2 160 （m3·a-1）；fi——對(duì)應(yīng)第i種放射性核素的吸入劑量轉(zhuǎn)換因子， Sv·Bq-1。

本項(xiàng)目露天開采過程中會(huì)產(chǎn)生一些粉塵，根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果，放射性異常礦石較少，加之當(dāng)?shù)貧庀髼l件，起塵量相對(duì)小一些，總體上揚(yáng)塵放射性比較小。偏安全考慮，參數(shù)選取見表2、3。

表2 鈾粉塵中的放射性核素活度濃度Table 2 The nuclide contents in the radioactive dust

表3 放射性核素的吸入劑量轉(zhuǎn)換因子Table 3 The inhalation effective dose conversion factors of nuclides

根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果，工作人員遇到最高放射性異常居留因子取1/8，一般異常居留因子取1/4；氡活度濃度增量為37.9 Bq·m-3。采礦人員每天工作8 h，每年工作300 d，居留因子取1。工作人員每年所受最大外照射附加劑量為0.16 mSv·a-1；工作人員每年所受最大內(nèi)照射附加劑量為0.28 mSv·a-1。根據(jù)式（3），工作人員吸入粉塵所致有效劑量為0.027 mSv·a-1。綜合以上結(jié)果，工作人員氣態(tài)途徑最大年附加劑量為0.16＋0.28＋0.027＝0.467 mSv·a-1。

3.1.2 公眾附加輻射劑量計(jì)算

（1） 計(jì)算方法

源項(xiàng)計(jì)算公式為：

式中：SPR——222Rn的年排放量，Bq·a-1；At——暴露面積，m2；Ep——氡析出率，Bq·（m2·s）-1。

源項(xiàng)主要有2個(gè)：露天采場(chǎng)氡氣排放量為 7.87×105Bq·s-1；排土場(chǎng)氡氣排放量為9.25×105Bq·s-1。

根據(jù) 《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 大氣環(huán)境》（HJ2.2—2008），本項(xiàng)目對(duì)環(huán)境空氣中氡濃度增加采用導(dǎo)則推薦軟件（軟件下載自國(guó)家環(huán)境保護(hù)部環(huán)境工程評(píng)估中心環(huán)境質(zhì)量模擬重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室＜http://www.lem.org.cn>網(wǎng)站）進(jìn)行計(jì)算。

（2） 風(fēng)速

取年平均風(fēng)速1.64 m·s-1作為預(yù)測(cè)條件。

（3）大氣穩(wěn)定度

由于評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)各類穩(wěn)定度中出現(xiàn)頻率最多的為D類，其余各類均較小，因此選取D類穩(wěn)定度作為預(yù)測(cè)條件。

計(jì)算結(jié)果表明，運(yùn)營(yíng)期公眾氣態(tài)途徑最大年附加劑量為0.005 mSv·a-1，公司生活辦公區(qū)公眾的氣態(tài)途徑最大年附加劑量為0.004 mSv·a-1。

3.2 放射性液態(tài)排放對(duì)環(huán)境的影響評(píng)價(jià)

運(yùn)營(yíng)期與放射性有關(guān)的可能水污染物源項(xiàng)為：礦坑涌水和露天開采形成大的采坑后，在一定的降雨強(qiáng)度和降雨歷時(shí)的條件下，放射性含量超標(biāo)的巖（土）經(jīng)雨水淋濾有可能產(chǎn)生放射性廢水。因此，在開礦過程中應(yīng)做好運(yùn)營(yíng)期監(jiān)測(cè)，做到達(dá)標(biāo)排放。

飲入受污染水所致待積有效劑量當(dāng)量計(jì)算公式為：

式中：Dwa——因飲入受污染水所致待積有效劑量當(dāng)量，Sv·a-1；Uwa——公眾對(duì)水的攝入量，取730 L·a-1；Cw——水中的核素活度濃度，Bq·L-1；DFga——食入劑量轉(zhuǎn)換因子，Sv·Bq-1。

計(jì)算結(jié)果表明，液態(tài)途徑年附加劑量為0.014 2 mSv·a-1。

綜上所述 ，氣液態(tài)途徑公眾所致最大年附加劑量為 0.018 mSv·a-1， 低于 0.1 mSv·a-1有效劑量管理限值。氣液態(tài)途徑工作人員所致最大年附加劑量為0.48 mSv·a-1，低于0.5 mSv·a-1有效劑量管理限值。

3.3 放射性固體廢物排放對(duì)環(huán)境的影響評(píng)價(jià)

為減輕放射性異常廢渣石對(duì)環(huán)境影響，所有放射性異常廢渣石全部采用回填地下采空區(qū)的方案。根據(jù)建設(shè)單位提供的資料，礦山主井范圍內(nèi)尚未回填的采空區(qū)容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于需要處理放射性異常渣石量。故本項(xiàng)目產(chǎn)生的放射性異常渣石能得到行之有效的處置，對(duì)外環(huán)境影響較小。

4 環(huán)境管理和放射性環(huán)境保護(hù)措施

4.1 環(huán)境管理

針對(duì)本項(xiàng)目在施工期、運(yùn)營(yíng)期和服務(wù)期滿后可能存在對(duì)環(huán)境的不利影響，建設(shè)單位應(yīng)建立完善的環(huán)境保護(hù)管理機(jī)構(gòu)和管理制度，實(shí)行分級(jí)管理，把各項(xiàng)環(huán)保工作落到實(shí)處還是必要的。

公司總經(jīng)理任環(huán)境保護(hù)第一責(zé)任人，副總經(jīng)理分管環(huán)境保護(hù)具體工作。公司設(shè)置環(huán)境保護(hù)部，負(fù)責(zé)全公司環(huán)境管理、環(huán)境保護(hù)、污染治理和環(huán)境監(jiān)測(cè)工作。車間（廠、隊(duì)）設(shè)置專（兼）職環(huán)保管理人員。

4.2 放射性環(huán)境保護(hù)措施

采礦區(qū)是整個(gè)項(xiàng)目輻射防護(hù)的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。應(yīng)對(duì)采礦工程過程進(jìn)行γ輻射劑量率巡測(cè)，該巡測(cè)工作可以由公司環(huán)境監(jiān)測(cè)站專職工作人員進(jìn)行，也可委托當(dāng)?shù)赜匈Y質(zhì)的單位進(jìn)行。礦石開采過程要有重點(diǎn)，及時(shí)做好放射性監(jiān)測(cè)和輻射防護(hù)。發(fā)現(xiàn)有放射性異常時(shí)，適當(dāng)加密監(jiān)測(cè)γ輻射劑量率。

排土場(chǎng)是整個(gè)項(xiàng)目輻射防護(hù)的另一個(gè)重點(diǎn)環(huán)節(jié)。根據(jù)本項(xiàng)目特點(diǎn)，所有放射性異常廢渣石全部采用回填地下采空區(qū)的方案，放射性水平正常的采剝表土和開采棄土堆存在排土場(chǎng)，因此排土場(chǎng)應(yīng)確保做好 “邊開采、邊監(jiān)測(cè)”，保證放射性異常廢礦（石）不運(yùn)至排土場(chǎng)。

開采廢水經(jīng)處理后可用于公司已建的選礦車間工藝用水，正常情況下不外排。

5 結(jié) 論

本項(xiàng)目為大型露天開采銅礦建設(shè)項(xiàng)目，一些類型的銅礦石放射性核素含量較高，具體表現(xiàn)為γ輻射劑量率高于當(dāng)?shù)丨h(huán)境本底，且在露天采場(chǎng)和礦石堆存在氡濃度偏高情況，在詳細(xì)輻射環(huán)境調(diào)查的基礎(chǔ)上結(jié)合理論計(jì)算并兼顧現(xiàn)實(shí)可行性，提出所有放射性異常廢渣石全部采用回填地下采空區(qū)的方案，對(duì)礦山開采可能帶來(lái)的輻射環(huán)境影響進(jìn)行較全面的分析，對(duì)工作人員和公眾附加劑量進(jìn)行理論估算，提出項(xiàng)目建設(shè)過程中輻射防護(hù)措施。其相關(guān)結(jié)論和措施對(duì)于銅礦資源合理開發(fā)和保護(hù)環(huán)境具有指導(dǎo)意義。

［1］國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB18871—2002電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2002.

［2］國(guó)家環(huán)境保護(hù)局.GB12379—1990環(huán)境核輻射監(jiān)測(cè)規(guī)定［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1990.

［3］國(guó)家環(huán)境保護(hù)局、國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局.GB14583—1993環(huán)境地表γ輻射劑量率測(cè)量規(guī)范［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1993.

［4］國(guó)家環(huán)境保護(hù)局.GB/T14582—1993環(huán)境空氣中氡的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量方法［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1993.

Radiation environmental impact assessment of copper exploitation

FAN Guang，WEN Zhi-jian
（Beijing Research Institute of Uranium Geology， Beijing 100029，China）

The radiation environmental impact of mineral exploitation on the surrounding environment has become a public concern.This paper presents the radiation environmental impact assessment of copper exploitation.Based on the project description and detailed investigations of surrounding environment，systematic radiation environmental impacts have been identified.The environmental impacts are assessed during both construction and operation phase.The environmental protection measures have also been proposed.The related conclusion and measures can play an active role in copper exploitation and environmental protection.

copper mine； environmental impact assessment； radiation

X820.3

A

1672-0636（2010）04-0229-04

10.3969/j.issn.1672-0636.2010.04.008

2010-09-18

范 光（1966—），男，四川遂寧人，高級(jí)工程師（研究員級(jí)），主要從事環(huán)境影響評(píng)價(jià)和巖礦測(cè)試工作。E-mail：fanguang2008@163.com