伴生放射性礦放射性污染現(xiàn)狀及其防治管理對(duì)策

劉 永，陳逸凡，丁 悅，洪昌壽，李向陽(yáng)，盧湘濃

(南華大學(xué) 資源環(huán)境與安全工程學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421001)

伴生放射性礦是指含有較高水平的天然放射性核素濃度的非鈾礦。我國(guó)伴生放射性礦產(chǎn)資源豐富，種類(lèi)繁多。本文對(duì)磷酸鹽、鋯石、鋅/鉛、煤、釩、鋁、鐵、銅、稀土等幾種主要伴生放射性礦的放射性核素污染進(jìn)行了調(diào)查研究。近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，伴生放射性礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)利用強(qiáng)度也在加大。劉曉超、杜娟等在研究中發(fā)現(xiàn)在這些伴生放射性礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中，伴生放射性礦產(chǎn)資源中較高水平的天然放射性核素的釋放，其會(huì)產(chǎn)生大量的伴生放射性廢物，給周?chē)妮椛洵h(huán)境帶來(lái)一定的壓力，對(duì)環(huán)境造成一定程度的輻射污染與核污染[1]。同時(shí)，核工業(yè)安全離不開(kāi)對(duì)伴生放射性礦輻射環(huán)境的有效管理。如今，伴生放射性礦輻射是我國(guó)核與輻射安全監(jiān)管體系中較為薄弱的領(lǐng)域。因此，研究伴生放射性礦輻射污染情況將對(duì)伴生放射性礦資源開(kāi)發(fā)利用項(xiàng)目的輻射安全監(jiān)督管理及我國(guó)核安全與輻射環(huán)境狀況的改善具有極其重要的意義，顯示出國(guó)家保護(hù)重要核燃料資源和防止伴生放射性礦的放射性污染的重要性[2]。

伴生放射性礦放射性核素主要來(lái)源于原礦/精礦及其固體廢物，現(xiàn)有研究主要側(cè)重于通過(guò)調(diào)研后描述其核素水平的大小，如羅建軍、吳浩等通過(guò)第一次全國(guó)污染普查驗(yàn)證各礦產(chǎn)核素水平[3]，但較少有相關(guān)研究涉及兩者間的比較。由于固體廢物所釋放的放射性核素對(duì)環(huán)境將造成不可忽視的影響，因此，探討伴生放射性礦與其固體廢物間核素水平的大小關(guān)系便至關(guān)重要，通過(guò)比較兩者間在核素水平上的關(guān)系，能夠?yàn)楹罄m(xù)輻射環(huán)境治理提供新思路與新方法。

一 伴生放射性礦環(huán)境污染現(xiàn)狀

(一)放射性核素對(duì)周?chē)h(huán)境造成嚴(yán)重污染

伴生放射性礦環(huán)境污染問(wèn)題的主要成因是伴生放射性礦的放射性核素的核輻射。據(jù)調(diào)查，我國(guó)部分地區(qū)的稀土伴生放射性礦中放射性核素的含量總濃度范圍達(dá)2 817 Bq/kg～67 000 Bq/kg，高濃度的核素是造成嚴(yán)重輻射環(huán)境問(wèn)題的主要原因。就伴生放射性礦的固體廢物而言，我國(guó)很多伴生放射性礦開(kāi)發(fā)利用企業(yè)每年產(chǎn)生的固體廢物較多[4]，對(duì)周?chē)貐^(qū)環(huán)境造成了重大污染。

(二)伴生放射性礦放射性污染威脅人類(lèi)健康

伴生放射性礦在開(kāi)發(fā)利用的時(shí)候，會(huì)導(dǎo)致礦物質(zhì)中的天然放射性核素的遷移和擴(kuò)散，導(dǎo)致環(huán)境中的輻射水平上升，從而增加了人類(lèi)日常生活工作中的照射劑量。伴生放射性礦主要污染核素有238U、232Th、226Ra和222Rn及其子體220Rn以及220Rn的子體等，特別是222Rn和220Rn及其子體對(duì)人類(lèi)內(nèi)照射劑量影響更大。

(三)伴生放射性礦開(kāi)發(fā)利用的其他污染現(xiàn)狀

伴生放射性礦的開(kāi)發(fā)一般都是露天作業(yè)，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中形成了大量的粉塵，造成粉塵污染。此外，生產(chǎn)單位的原料堆放場(chǎng)所，揚(yáng)塵和生產(chǎn)工藝中產(chǎn)生的尾渣等都是造成大氣放射性污染的源項(xiàng)。同時(shí)，我國(guó)僅有部分國(guó)有大中型企業(yè)將生產(chǎn)產(chǎn)生的固廢進(jìn)行專(zhuān)門(mén)堆存和貯存堆庫(kù)，而很多中小企業(yè)都存在亂堆亂放問(wèn)題，廢渣污染的問(wèn)題十分嚴(yán)峻。

二 我國(guó)伴生放射性礦環(huán)境管理存在的主要問(wèn)題

(一)伴生放射性礦的定義不明確，分類(lèi)治理功能未落實(shí)到位

我國(guó)高度重視伴生放射性礦產(chǎn)的管理。1990年，國(guó)家環(huán)境保護(hù)局頒布了《放射性環(huán)境管理辦法》，明確將“伴生放射性礦產(chǎn)資源”納入監(jiān)管范圍。同時(shí)，《中華人民共和國(guó)放射性污染防治法》也規(guī)定，“有關(guān)礦物是指天然放射性核素濃度高的非鈾礦”。然而,這些法律法規(guī)只有基本定義，即?；爸付ㄋ健钡亩x,沒(méi)有明確量化“高”，導(dǎo)致礦山輻射環(huán)境管理難度較大。

(二)伴生放射性礦放射性環(huán)境管理指標(biāo)不明確，管理體系不清晰

目前，在伴生放射性三廢方面，國(guó)家只對(duì)放射性廢水排放有比較明確的管理限值要求，廢氣排放在《稀土工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中只有“釷、鈾總量限值”的要求，各伴生放射性礦生產(chǎn)行業(yè)均未出臺(tái)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)由伴生放射性礦開(kāi)發(fā)利用產(chǎn)生的三廢，也沒(méi)有明確的分類(lèi)和處置規(guī)定，這樣極不利于放射性污染的治理。

(三)伴生放射性礦研究數(shù)據(jù)缺失，綜合治理體系不健全

我國(guó)有關(guān)伴生放射性礦的數(shù)據(jù)較少，沒(méi)有一個(gè)較為全面的普查數(shù)據(jù)。在伴生放射性礦放射性污染管理方面，近年來(lái)我國(guó)環(huán)保部門(mén)出臺(tái)了關(guān)于放射性礦環(huán)境管理的辦法以及相關(guān)的條例，但是在實(shí)際的環(huán)境管理過(guò)程中，相關(guān)條例并不適合他們賴以生存的實(shí)際性背景。比如，在我國(guó)頒布的《中華人民共和國(guó)職業(yè)病防治法》中，對(duì)于放射性場(chǎng)所關(guān)于放射性同位素的運(yùn)輸、儲(chǔ)存等等只是作了簡(jiǎn)單的規(guī)定，實(shí)際背景運(yùn)用卻沒(méi)有說(shuō)清楚，對(duì)于應(yīng)該明確的相關(guān)環(huán)境管理法律條例沒(méi)有進(jìn)行嚴(yán)格的規(guī)定[5]。此外，對(duì)違反相關(guān)規(guī)定應(yīng)做出的處罰也比較籠統(tǒng)，沒(méi)有細(xì)分。

(四)伴生放射性礦退役，放射性固廢、廢渣等管理不完善

目前，我國(guó)的法律法規(guī)沒(méi)有明確規(guī)定伴生放射性礦退役治理與其固體廢物的輻射環(huán)境管理范圍。雖然《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)放射性核素的活性濃度和活性予以界定，但僅適用于小批量的概念，許多規(guī)定存在較大漏洞。例如，在實(shí)際管理中，將比活度大于2×10-4Bq/kg的尾礦儲(chǔ)存在大壩中，對(duì)伴生放射性礦石尾礦或比活度小于2×10-4Bq/kg的礦石不采取措施。根據(jù)《放射性環(huán)境管理措施》的規(guī)定，當(dāng)存在大量建筑廢棄物時(shí)，應(yīng)將其存放在大壩內(nèi)或送到核工業(yè)管理部門(mén)的尾壩內(nèi)存放。但在實(shí)際管理過(guò)程中，一些大型廢棄物在儲(chǔ)存時(shí)，沒(méi)有修建大壩進(jìn)行儲(chǔ)存，導(dǎo)致輻射環(huán)境無(wú)法得到有效控制，給關(guān)聯(lián)礦山的環(huán)境管理帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。

三 伴生放射性礦放射性污染研究分析

通常，我們將監(jiān)測(cè)重點(diǎn)放在了伴生放射性礦的開(kāi)采過(guò)程，專(zhuān)注于原礦/精礦，忽視了對(duì)其產(chǎn)生的固體廢物的監(jiān)測(cè)。已有研究表明，在開(kāi)采利用伴生放射性礦的過(guò)程中，其產(chǎn)生的一系列固體廢物同樣含有大量的污染核素，會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害。因此，本文將通過(guò)研究伴生放射性礦開(kāi)采與其固體廢物的相關(guān)核素水平來(lái)進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)證檢驗(yàn)。

研究表明，伴生放射性礦所含的主要污染核素有226Ra、238U、232Th、222Rn及其子體220Rn以及220Rn的子體等。結(jié)合第一次全國(guó)污染源普查放射性污染數(shù)據(jù)和已有理論水平，再分別對(duì)伴生放射性礦產(chǎn)品及其固體廢物中的三類(lèi)放射性核素總U、232Th、226Ra進(jìn)行調(diào)查分析(數(shù)據(jù)的比值由原礦產(chǎn)列數(shù)值/固體廢物類(lèi)數(shù)值，保留三位小數(shù)后得到)。

對(duì)于不同種類(lèi)的礦物資源的γ輻射空氣輻射劑量率不同，同時(shí)，不同核素的活度濃度會(huì)呈現(xiàn)出不同的分布，且分布范圍較廣。其中，稀土、鉭/鈮等產(chǎn)品的總U、232Th和226Ra平均活度濃度均大于1000 Bq/kg,平均γ輻射空氣吸收劑量率均大于1500 nGγ/h(如表1、表2、表3所示)。

表1 總U含量

表2 232Th含量

磷酸鹽中的總U和226Ra平均輻射空氣吸收劑量率均大于250 nGγ/h，釩礦中的總U、232Th和226Ra平均γ輻射空氣吸收劑量率均大于280 nGγ/h，而鋁礦中的總U、232Th和226Ra平均γ輻射空氣吸收劑量率都超過(guò)了300 nGγ/h。

伴生放射性礦及其固體廢物U含量、232Th、226Ra含量平均活度濃度、γ輻射空氣吸收劑量率比值圖如圖1、圖2、圖3所示。

由圖1、圖2、圖3可知，一般情況下，在原始伴生放射性礦中所含有的放射性核素要大于固體廢物中所含的放射性核素，有些達(dá)到了較高倍數(shù)。如，釩的232Th含量平均活度濃度(Bq/kg)，原始伴生放射性礦是其固體廢物的20倍。因此，在治理工作中，應(yīng)該將重心放在原始伴生放射性礦。

與此同時(shí)，部分原始伴生放射性礦中所含有的放射性核素與固體廢物中所含的放射性核素持平，比值維持在1左右。另外，在少數(shù)情況下，固體廢物所產(chǎn)生的核素水平要大于原始伴生放射性礦，例如煤的226Ra含量，鐵的232Th含量。值得注意的是，在治理原始伴生放射性礦的放射性污染的同時(shí)，還應(yīng)加大對(duì)其產(chǎn)生的固體廢物的處理。

四 對(duì)策建議

(一)推動(dòng)綜合治理與保障伴生放射性礦輻射環(huán)境安全建議

對(duì)于相關(guān)礦山研究數(shù)據(jù)缺乏，有關(guān)部門(mén)應(yīng)加快對(duì)礦山現(xiàn)狀和輻射現(xiàn)狀的調(diào)查，選擇具有代表性的產(chǎn)業(yè)和企業(yè)進(jìn)行，在評(píng)估原料、廢水、廢渣，工廠周?chē)妮椛洵h(huán)境，廢液排放造成的污染等放射性核素含量及其輻射水平的同時(shí)，也調(diào)查礦山開(kāi)發(fā)利用的輻射安全監(jiān)督和輻射環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。還應(yīng)促進(jìn)伴生放射性礦物資源的分類(lèi)管理，制定不同的管理標(biāo)準(zhǔn)。此外，為進(jìn)一步加強(qiáng)我國(guó)伴生放射性礦山的綜合管理，相關(guān)部門(mén)應(yīng)監(jiān)督伴生放射性礦山的開(kāi)采，加強(qiáng)對(duì)礦區(qū)周?chē)椛洵h(huán)境和廢水的監(jiān)測(cè)。同時(shí)，要建立系統(tǒng)的放射性污染預(yù)防政策體系和完善法律法規(guī)，促進(jìn)放射性廢物實(shí)施[6]清潔凈化和實(shí)施最小化管理政策。

(二)加快推進(jìn)伴生放射性礦產(chǎn)資源精準(zhǔn)化分類(lèi)

目前，“伴生放射性礦”的定義是“含有較高水平天然放射性核素濃度的非鈾礦”，但未明確如何界定“較高水平”以及哪些礦產(chǎn)納入輻射環(huán)境監(jiān)督管理等問(wèn)題，在實(shí)際工作中難以確定某種礦產(chǎn)是否屬于伴生放射性礦，不利于全國(guó)放射性污染普查與相關(guān)調(diào)查研究。針對(duì)上述情況，必須加快推進(jìn)伴生放射性礦產(chǎn)資源精準(zhǔn)化分類(lèi)。結(jié)合我國(guó)伴生放射性礦開(kāi)發(fā)利用和污染現(xiàn)狀，確定一個(gè)基本管理限值，并以此限值來(lái)定義伴生放射性礦，同時(shí)對(duì)伴生放射性礦實(shí)行分類(lèi)管理，按照天然放射性核素含量和職業(yè)、公眾照射劑量評(píng)價(jià)結(jié)果等進(jìn)行分級(jí)管理。

(三)完善伴生放射性礦退役與放射性廢物管理制度，制定環(huán)境管理標(biāo)準(zhǔn)

在利用過(guò)程中，伴生放射性礦產(chǎn)生的廢物會(huì)進(jìn)一步污染整個(gè)環(huán)境，因此需要加快早期伴生放射性礦設(shè)施的退役和廢物治理，推動(dòng)放射性廢物處理能力建設(shè)，根據(jù)伴生放射性廢物的活度、數(shù)量等采取不同的處置方法，加強(qiáng)對(duì)伴生放射性廢物排放和處置的研究，基本完成歷史遺留中低放廢液固化處理，處置一批中低放固體廢物。建立伴生放射性廢物處置的相關(guān)制度，制定伴生放射性尾礦(渣)庫(kù)設(shè)計(jì)、建造和使用的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)固廢排放與處理結(jié)果指標(biāo)化，探索創(chuàng)新型固體廢物的處置方式，同時(shí)明確環(huán)境影響評(píng)價(jià)制度。

(四)構(gòu)建一整套完善的伴生放射性礦放射性環(huán)境管理指標(biāo)體系

不同伴生放射性礦中所含核素具有異質(zhì)性，在不同程度上對(duì)工作場(chǎng)所和周?chē)h(huán)境造成污染。放射性核素活度范圍寬，分類(lèi)管理一刀切會(huì)導(dǎo)致資源浪費(fèi)。同時(shí)，部分伴生放射性礦企業(yè)退役非標(biāo)準(zhǔn)化導(dǎo)致許多退役企業(yè)不達(dá)標(biāo)退役，其釋放的核素繼續(xù)污染環(huán)境。因此，可從兩個(gè)方面來(lái)考慮。第一，健全安全輻射指標(biāo)規(guī)范[7]，明確伴生放射性礦開(kāi)發(fā)利用項(xiàng)目污染物排放的標(biāo)準(zhǔn)要求、監(jiān)測(cè)和管理的相關(guān)規(guī)定。第二，制定伴生放射性企業(yè)的退役及環(huán)境整治標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)我國(guó)實(shí)際情況，制定相關(guān)退役治理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，包括土壤中的允許殘留水平[8]、廢渣場(chǎng)的整治要求等。

五 結(jié) 論

在已有研究基礎(chǔ)上，通過(guò)發(fā)掘第一次全國(guó)伴生放射性污染源普查的相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合數(shù)據(jù)、圖像進(jìn)行直觀的統(tǒng)計(jì)對(duì)比，得出如下結(jié)論：

(一)不同伴生放射性礦中所含核素具有異質(zhì)性，同一伴生放射性礦中原始礦產(chǎn)與其固體廢物所含核素同樣具有異質(zhì)性，不同核素的活度濃度，γ輻射空氣輻射劑量率分布不同，且分布范圍較大，其將對(duì)核安全產(chǎn)生重要且不同程度的影響。

(二)伴生放射性礦固體廢物是引起放射性污染問(wèn)題的一大原因。研究表明原始伴生放射性礦中所含有的放射性核素水平一般情況下要高于固體廢物中所含的放射性核素水平，但在少數(shù)情況下，固體廢物所產(chǎn)生的核素水平要高于原始伴生放射性礦的核素水平。

(三)在推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)、建設(shè)美麗中國(guó)的大背景下，必須立即改變伴生放射性礦原有的不合理開(kāi)采、治理等方式，提高相關(guān)治理與管理服務(wù)水平，推動(dòng)綜合治理，加快推進(jìn)伴生放射性礦產(chǎn)資源精準(zhǔn)化分類(lèi)，完善伴生放射性礦退役與放射性廢物管理制度，著手構(gòu)建一套完善的伴生放射性礦放射性環(huán)境管理指標(biāo)體系。