铜矿开采辐射环境影响评价

范 光，温志坚

（核工业北京地质研究院，北京 100029）

铜矿开采辐射环境影响评价

范 光，温志坚

（核工业北京地质研究院，北京 100029）

矿产开发过程中的辐射环境影响日益被管理部门和广大公众所重视。针对我国南方某铜矿开采项目，在详细工程分析和现状调查的基础上，对铜矿开采可能带来的辐射环境影响进行了细致分析，预测和评价项目建设对辐射环境的可能影响，并针对性地提出环境保护措施。相关结论和措施对于铜矿资源合理开发和保护环境具有指导意义。

铜矿；环境影响评价；辐射

我国经济的快速发展与矿产资源开发密不可分，国民经济总值的70%直接或间接与矿产品开发利用相关。铜矿作为我国一种重要有色金属矿产资源，在近几年也得到突飞猛进的发展；与此同时，矿产开发过程中的辐射环境影响也日益被管理部门和广大公众所重视。本文针对我国南方某铜矿开采项目，在详细分析工程和调查现状的基础上，对铜矿开采可能带来的辐射环境影响进行了细致分析，计算和预测了项目建设对辐射环境的可能影响，并针对性地提出环境保护措施。

1 项目概况

拟建项目位于南岭地区。地貌以山地、丘陵为主，建设项目东、南、西三面环山，北部为丘陵，中部为丘陵盆地交错分布。项目拟建地属亚热带气候，受季风及地形影响较大，常年气温较高，雨量充沛。多年平均降雨量为1 673 mm，雨量多集中在4～7月，尤以5、6月份出现的几率最大，暴雨历时以2 d或3 d的连续暴雨为主，最大24 h降水量为234.8 mm；多年平均气温为20.1℃，历年极端最高气温为39.5℃，最低气温为-5.3℃；多年平均水面蒸发量为1 549 mm；多年平均相对湿度为76%～81%。矿区地层从下到上依次为：寒武系砂板岩（基底）、中下泥盆统桂头群砂页岩、中泥盆统东岗岭组、上泥盆统天子岭组灰岩、下侏罗统兰塘群砂页岩和第四纪地层。

项目主要建设内容分为主体部分和辅助部分。铜矿采用露天开采方式，主体部分包括露天采场、排土场、粗碎车间、地面矿仓和转运站。辅助部分包括变电所、汽修车间、停车场和生产道路等配套设施；环保设施包括废气治理设施、废水处理站、废渣场和噪声治理设施等。

2 放射性污染源分析与评价因子

2.1 施工期

施工期包括采矿区地表剥离、开采及开拓运输、工业场地的地面平整、道路建设等。项目施工会造成一定的非放射性大气污染。但遇到放射性异常土（石）的可能性很小，因此，施工期气态放射性流出物（主要是氡气及少量放射性较高的施工粉尘）对辐射环境的影响非常轻微。

施工期水污染源主要为开挖、钻孔产生的泥浆水，施工过程中会对地表水体造成一些非放射性污染，由于各施工子项等不会使用放射性异常物料，因此施工期液态放射性流出物对辐射环境的影响可以忽略。

本项目施工期地表剥离、开采及开拓运输、工业场地的地面平整、道路建设等会产生大量的非放射性固体废弃物；由于根据现状调查结果，本区放射性异常主要是与矿石关系密切，鉴于此，在施工过程中，遇到放射性异常土（石）的可能性很小，因此施工期固体放射性废弃物产生量可以忽略不计。

2.2 运营期

根据工程分析，运营期辐射环境的影响主要为露天采场排放的氡气和少量含放射性的粉尘。

运营期与放射性有关的可能水污染物源项为：矿坑涌水和露天开采形成大的采坑后，在一定的降雨强度和降雨历时的条件下，放射性含量超标的岩（土）经雨水淋滤有可能产生放射性废水。

固体废物主要来源于露天开采剥离下来的植被、表土和废石。根据《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》（GB18871—2002）的规定，其中凡是活度或活度浓度大于清洁解控水平，并且所引起的照射未被排除的，均为放射性废物。天然铀的豁免值为活度浓度小于1 Bq·g-1， 总活度小于1 000 Bq；226Ra豁免值：活度浓度为10 Bq·g-1，总活度为10 000 Bq；232Th豁免值：活度浓度为1 Bq·g-1，总活度为1 000 Bq；40K豁免值：活度浓度为100 Bq·g-1， 总活度为 1×106Bq。

2.3 服役期满后

服务期满后，由于矿区土地表土缺失、理化性质变化等因素影响，一段时期不利于农作物生长，需通过人工熟化措施调整，或因地制宜改变土地的利用方向。因此，采矿对矿区土地利用的影响将会延续相当长的时间。

根据本项目特点，所有放射性异常废渣石全部合理处置，露天采场回填后经改造可成为农业生产用地，因此，服务期满后便不具备产生放射性污染源项，因而对辐射环境影响轻微。

2.4 评价因子筛选

2.4.1 放射性环境影响因素筛选

本项目属于伴生放射性矿物资源开发利用，与辐射环境有关的工艺环节包括放射性异常露天开采地段、原矿堆场和排土场，产生的放射性污染源主要为220Rn、粉尘、废水、废石和矿石。依据对现有采场分析并结合拟建项目特点，得出拟建项目放射性环境影响因素矩阵筛选，结果如表1所示。

表1 放射性环境影响因素矩阵筛选Table 1 Radioactive environmental impact factor screening

2.4.2 放射性环境影响因子筛选

依据 《辐射环境监测技术规范》（HJ/T61—2001）并结合本项目特点，放射性环境影响评价因子为：γ辐射剂量率、空气氡浓度、水体放射性（总α、总β）、矿石和废渣中放射性核素（238U、226Ra、232Th和40K）。

3 环境影响分析、预测和评价

3.1 放射性气态排放对环境的影响评价

3.1.1 工作人员附加辐射剂量计算

根据工程分析，运营期辐射环境的影响主要为氡气、γ外照射和少量含放射性的扬尘。

剂量估算以现状调查为基础，并参照类似工程实践进行。计算过程中所需的主要公式如下：

（1）γ外照射剂量计算公式：

式中：Hp（d）——γ辐射所致有效剂量，Sv；0.7——剂量转换系数；R——γ辐射剂量率增量，Gy·h-1；T——年工作时间与居留因子乘积，h。

（2）吸入222Rn子体所致公众个人有效剂量当量的计算公式：

式中：DRn——222Rn子体所致的个人有效剂量当量，Sv·h-1；CRn——平均222Rn活度浓度，Bq·m-3；T——受照射时间，h；DFRn——吸入222Rn子体的剂量转换因子，3.11×10-9Sv·（Bq·h·m-3）-1。

（3）开采面扬尘所致工作人员有效剂量当量计算公式：

式中：Eα——工作人员吸入放射性核素所致有效剂量，Sv·a-1；Ci——第i种放射性核素的活度浓度，Bq·m-3；R——工作人员个人的年空气摄入量， 1.2×6×300＝2 160 （m3·a-1）；fi——对应第i种放射性核素的吸入剂量转换因子， Sv·Bq-1。

本项目露天开采过程中会产生一些粉尘，根据现状调查结果，放射性异常矿石较少，加之当地气象条件，起尘量相对小一些，总体上扬尘放射性比较小。偏安全考虑，参数选取见表2、3。

表2 铀粉尘中的放射性核素活度浓度Table 2 The nuclide contents in the radioactive dust

表3 放射性核素的吸入剂量转换因子Table 3 The inhalation effective dose conversion factors of nuclides

根据现状调查结果，工作人员遇到最高放射性异常居留因子取1/8，一般异常居留因子取1/4；氡活度浓度增量为37.9 Bq·m-3。采矿人员每天工作8 h，每年工作300 d，居留因子取1。工作人员每年所受最大外照射附加剂量为0.16 mSv·a-1；工作人员每年所受最大内照射附加剂量为0.28 mSv·a-1。根据式（3），工作人员吸入粉尘所致有效剂量为0.027 mSv·a-1。综合以上结果，工作人员气态途径最大年附加剂量为0.16＋0.28＋0.027＝0.467 mSv·a-1。

3.1.2 公众附加辐射剂量计算

（1） 计算方法

源项计算公式为：

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

源项主要有2个：露天采场氡气排放量为 7.87×105Bq·s-1；排土场氡气排放量为9.25×105Bq·s-1。

根据 《环境影响评价技术导则 大气环境》（HJ2.2—2008），本项目对环境空气中氡浓度增加采用导则推荐软件（软件下载自国家环境保护部环境工程评估中心环境质量模拟重点实验室＜http://www.lem.org.cn>网站）进行计算。

（2） 风速

取年平均风速1.64 m·s-1作为预测条件。

（3）大气稳定度

由于评价区内各类稳定度中出现频率最多的为D类，其余各类均较小，因此选取D类稳定度作为预测条件。

计算结果表明，运营期公众气态途径最大年附加剂量为0.005 mSv·a-1，公司生活办公区公众的气态途径最大年附加剂量为0.004 mSv·a-1。

3.2 放射性液态排放对环境的影响评价

运营期与放射性有关的可能水污染物源项为：矿坑涌水和露天开采形成大的采坑后，在一定的降雨强度和降雨历时的条件下，放射性含量超标的岩（土）经雨水淋滤有可能产生放射性废水。因此，在开矿过程中应做好运营期监测，做到达标排放。

饮入受污染水所致待积有效剂量当量计算公式为：

式中：Dwa——因饮入受污染水所致待积有效剂量当量，Sv·a-1；Uwa——公众对水的摄入量，取730 L·a-1；Cw——水中的核素活度浓度，Bq·L-1；DFga——食入剂量转换因子，Sv·Bq-1。

计算结果表明，液态途径年附加剂量为0.014 2 mSv·a-1。

综上所述 ，气液态途径公众所致最大年附加剂量为 0.018 mSv·a-1， 低于 0.1 mSv·a-1有效剂量管理限值。气液态途径工作人员所致最大年附加剂量为0.48 mSv·a-1，低于0.5 mSv·a-1有效剂量管理限值。

3.3 放射性固体废物排放对环境的影响评价

为减轻放射性异常废渣石对环境影响，所有放射性异常废渣石全部采用回填地下采空区的方案。根据建设单位提供的资料，矿山主井范围内尚未回填的采空区容量远远大于需要处理放射性异常渣石量。故本项目产生的放射性异常渣石能得到行之有效的处置，对外环境影响较小。

4 环境管理和放射性环境保护措施

4.1 环境管理

针对本项目在施工期、运营期和服务期满后可能存在对环境的不利影响，建设单位应建立完善的环境保护管理机构和管理制度，实行分级管理，把各项环保工作落到实处还是必要的。

公司总经理任环境保护第一责任人，副总经理分管环境保护具体工作。公司设置环境保护部，负责全公司环境管理、环境保护、污染治理和环境监测工作。车间（厂、队）设置专（兼）职环保管理人员。

4.2 放射性环境保护措施

采矿区是整个项目辐射防护的重点环节。应对采矿工程过程进行γ辐射剂量率巡测，该巡测工作可以由公司环境监测站专职工作人员进行，也可委托当地有资质的单位进行。矿石开采过程要有重点，及时做好放射性监测和辐射防护。发现有放射性异常时，适当加密监测γ辐射剂量率。

排土场是整个项目辐射防护的另一个重点环节。根据本项目特点，所有放射性异常废渣石全部采用回填地下采空区的方案，放射性水平正常的采剥表土和开采弃土堆存在排土场，因此排土场应确保做好 “边开采、边监测”，保证放射性异常废矿（石）不运至排土场。

开采废水经处理后可用于公司已建的选矿车间工艺用水，正常情况下不外排。

5 结 论

本项目为大型露天开采铜矿建设项目，一些类型的铜矿石放射性核素含量较高，具体表现为γ辐射剂量率高于当地环境本底，且在露天采场和矿石堆存在氡浓度偏高情况，在详细辐射环境调查的基础上结合理论计算并兼顾现实可行性，提出所有放射性异常废渣石全部采用回填地下采空区的方案，对矿山开采可能带来的辐射环境影响进行较全面的分析，对工作人员和公众附加剂量进行理论估算，提出项目建设过程中辐射防护措施。其相关结论和措施对于铜矿资源合理开发和保护环境具有指导意义。

［1］国家质量监督检验检疫总局.GB18871—2002电离辐射防护与辐射源安全基本标准［S］.北京：中国标准出版社，2002.

［2］国家环境保护局.GB12379—1990环境核辐射监测规定［S］.北京：中国标准出版社，1990.

［3］国家环境保护局、国家技术监督局.GB14583—1993环境地表γ辐射剂量率测量规范［S］.北京：中国标准出版社，1993.

［4］国家环境保护局.GB/T14582—1993环境空气中氡的标准测量方法［S］.北京：中国标准出版社，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，四川遂宁人，高级工程师（研究员级），主要从事环境影响评价和岩矿测试工作。E-mail：fanguang2008@163.com