伴生放射性礦放射性污染現狀及其防治管理對策

劉 永，陳逸凡，丁 悅，洪昌壽，李向陽，盧湘濃

(南華大學 資源環境與安全工程學院，湖南 衡陽 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。我國伴生放射性礦產資源豐富，種類繁多。本文對磷酸鹽、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行了調查研究。近年來，隨著我國經濟建設的快速發展，伴生放射性礦產資源的開發利用強度也在加大。劉曉超、杜娟等在研究中發現在這些伴生放射性礦產資源的開發利用過程中，伴生放射性礦產資源中較高水平的天然放射性核素的釋放，其會產生大量的伴生放射性廢物，給周圍的輻射環境帶來一定的壓力，對環境造成一定程度的輻射污染與核污染[1]。同時，核工業安全離不開對伴生放射性礦輻射環境的有效管理。如今，伴生放射性礦輻射是我國核與輻射安全監管體系中較為薄弱的領域。因此，研究伴生放射性礦輻射污染情況將對伴生放射性礦資源開發利用項目的輻射安全監督管理及我國核安全與輻射環境狀況的改善具有極其重要的意義，顯示出國家保護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源于原礦/精礦及其固體廢物，現有研究主要側重于通過調研后描述其核素水平的大小，如羅建軍、吳浩等通過第一次全國污染普查驗證各礦產核素水平[3]，但較少有相關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環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系便至關重要，通過比較兩者間在核素水平上的關系，能夠為后續輻射環境治理提供新思路與新方法。

一 伴生放射性礦環境污染現狀

(一)放射性核素對周圍環境造成嚴重污染

伴生放射性礦環境污染問題的主要成因是伴生放射性礦的放射性核素的核輻射。據調查，我國部分地區的稀土伴生放射性礦中放射性核素的含量總濃度范圍達2 817 Bq/kg～67 000 Bq/kg，高濃度的核素是造成嚴重輻射環境問題的主要原因。就伴生放射性礦的固體廢物而言，我國很多伴生放射性礦開發利用企業每年產生的固體廢物較多[4]，對周圍地區環境造成了重大污染。

(二)伴生放射性礦放射性污染威脅人類健康

伴生放射性礦在開發利用的時候，會導致礦物質中的天然放射性核素的遷移和擴散，導致環境中的輻射水平上升，從而增加了人類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及其子體對人類內照射劑量影響更大。

(三)伴生放射性礦開發利用的其他污染現狀

伴生放射性礦的開發一般都是露天作業，在開發過程中形成了大量的粉塵，造成粉塵污染。此外，生產單位的原料堆放場所，揚塵和生產工藝中產生的尾渣等都是造成大氣放射性污染的源項。同時，我國僅有部分國有大中型企業將生產產生的固廢進行專門堆存和貯存堆庫，而很多中小企業都存在亂堆亂放問題，廢渣污染的問題十分嚴峻。

二 我國伴生放射性礦環境管理存在的主要問題

(一)伴生放射性礦的定義不明確，分類治理功能未落實到位

我國高度重視伴生放射性礦產的管理。1990年，國家環境保護局頒布了《放射性環境管理辦法》，明確將“伴生放射性礦產資源”納入監管范圍。同時，《中華人民共和國放射性污染防治法》也規定，“有關礦物是指天然放射性核素濃度高的非鈾礦”。然而,這些法律法規只有基本定義，即?；爸付ㄋ健钡亩x,沒有明確量化“高”，導致礦山輻射環境管理難度較大。

(二)伴生放射性礦放射性環境管理指標不明確，管理體系不清晰

目前，在伴生放射性三廢方面，國家只對放射性廢水排放有比較明確的管理限值要求，廢氣排放在《稀土工業污染物排放標準》中只有“釷、鈾總量限值”的要求，各伴生放射性礦生產行業均未出臺相應標準；對由伴生放射性礦開發利用產生的三廢，也沒有明確的分類和處置規定，這樣極不利于放射性污染的治理。

(三)伴生放射性礦研究數據缺失，綜合治理體系不健全

我國有關伴生放射性礦的數據較少，沒有一個較為全面的普查數據。在伴生放射性礦放射性污染管理方面，近年來我國環保部門出臺了關于放射性礦環境管理的辦法以及相關的條例，但是在實際的環境管理過程中，相關條例并不適合他們賴以生存的實際性背景。比如，在我國頒布的《中華人民共和國職業病防治法》中，對于放射性場所關于放射性同位素的運輸、儲存等等只是作了簡單的規定，實際背景運用卻沒有說清楚，對于應該明確的相關環境管理法律條例沒有進行嚴格的規定[5]。此外，對違反相關規定應做出的處罰也比較籠統，沒有細分。

(四)伴生放射性礦退役，放射性固廢、廢渣等管理不完善

目前，我國的法律法規沒有明確規定伴生放射性礦退役治理與其固體廢物的輻射環境管理范圍。雖然《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》對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，許多規定存在較大漏洞。例如，在實際管理中，將比活度大于2×10-4Bq/kg的尾礦儲存在大壩中，對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《放射性環境管理措施》的規定，當存在大量建筑廢棄物時，應將其存放在大壩內或送到核工業管理部門的尾壩內存放。但在實際管理過程中，一些大型廢棄物在儲存時，沒有修建大壩進行儲存，導致輻射環境無法得到有效控制，給關聯礦山的環境管理帶來了巨大的挑戰。

三 伴生放射性礦放射性污染研究分析

通常，我們將監測重點放在了伴生放射性礦的開采過程，專注于原礦/精礦，忽視了對其產生的固體廢物的監測。已有研究表明，在開采利用伴生放射性礦的過程中，其產生的一系列固體廢物同樣含有大量的污染核素，會對環境造成危害。因此，本文將通過研究伴生放射性礦開采與其固體廢物的相關核素水平來進行進一步的實證檢驗。

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。結合第一次全國污染源普查放射性污染數據和已有理論水平，再分別對伴生放射性礦產品及其固體廢物中的三類放射性核素總U、232Th、226Ra進行調查分析(數據的比值由原礦產列數值/固體廢物類數值，保留三位小數后得到)。

對于不同種類的礦物資源的γ輻射空氣輻射劑量率不同，同時，不同核素的活度濃度會呈現出不同的分布，且分布范圍較廣。其中，稀土、鉭/鈮等產品的總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，有些達到了較高倍數。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，應該將重心放在原始伴生放射性礦。

與此同時，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，在少數情況下，固體廢物所產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，還應加大對其產生的固體廢物的處理。

四 對策建議

(一)推動綜合治理與保障伴生放射性礦輻射環境安全建議

對于相關礦山研究數據缺乏，有關部門應加快對礦山現狀和輻射現狀的調查，選擇具有代表性的產業和企業進行，在評估原料、廢水、廢渣，工廠周圍的輻射環境，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，也調查礦山開發利用的輻射安全監督和輻射環境標準。還應促進伴生放射性礦物資源的分類管理，制定不同的管理標準。此外，為進一步加強我國伴生放射性礦山的綜合管理，相關部門應監督伴生放射性礦山的開采，加強對礦區周圍輻射環境和廢水的監測。同時，要建立系統的放射性污染預防政策體系和完善法律法規，促進放射性廢物實施[6]清潔凈化和實施最小化管理政策。

(二)加快推進伴生放射性礦產資源精準化分類

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”以及哪些礦產納入輻射環境監督管理等問題，在實際工作中難以確定某種礦產是否屬于伴生放射性礦，不利于全國放射性污染普查與相關調查研究。針對上述情況，必須加快推進伴生放射性礦產資源精準化分類。結合我國伴生放射性礦開發利用和污染現狀，確定一個基本管理限值，并以此限值來定義伴生放射性礦，同時對伴生放射性礦實行分類管理，按照天然放射性核素含量和職業、公眾照射劑量評價結果等進行分級管理。

(三)完善伴生放射性礦退役與放射性廢物管理制度，制定環境管理標準

在利用過程中，伴生放射性礦產生的廢物會進一步污染整個環境，因此需要加快早期伴生放射性礦設施的退役和廢物治理，推動放射性廢物處理能力建設，根據伴生放射性廢物的活度、數量等采取不同的處置方法，加強對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制度，制定伴生放射性尾礦(渣)庫設計、建造和使用的相關標準，對固廢排放與處理結果指標化，探索創新型固體廢物的處置方式，同時明確環境影響評價制度。

(四)構建一整套完善的伴生放射性礦放射性環境管理指標體系

不同伴生放射性礦中所含核素具有異質性，在不同程度上對工作場所和周圍環境造成污染。放射性核素活度范圍寬，分類管理一刀切會導致資源浪費。同時，部分伴生放射性礦企業退役非標準化導致許多退役企業不達標退役，其釋放的核素繼續污染環境。因此，可從兩個方面來考慮。第一，健全安全輻射指標規范[7]，明確伴生放射性礦開發利用項目污染物排放的標準要求、監測和管理的相關規定。第二，制定伴生放射性企業的退役及環境整治標準。根據我國實際情況，制定相關退役治理技術標準，包括土壤中的允許殘留水平[8]、廢渣場的整治要求等。

五 結 論

在已有研究基礎上，通過發掘第一次全國伴生放射性污染源普查的相關數據，結合數據、圖像進行直觀的統計對比，得出如下結論：

(一)不同伴生放射性礦中所含核素具有異質性，同一伴生放射性礦中原始礦產與其固體廢物所含核素同樣具有異質性，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，其將對核安全產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，但在少數情況下，固體廢物所產生的核素水平要高于原始伴生放射性礦的核素水平。

(三)在推進生態文明建設、建設美麗中國的大背景下，必須立即改變伴生放射性礦原有的不合理開采、治理等方式，提高相關治理與管理服務水平，推動綜合治理，加快推進伴生放射性礦產資源精準化分類，完善伴生放射性礦退役與放射性廢物管理制度，著手構建一套完善的伴生放射性礦放射性環境管理指標體系。