湖南某退役铀矿山水环境重金属污染现状评价＊

张 洪，张卫民，杨亚新，刘庆成

（东华理工大学，南昌 330013）

我国铀矿山退役治理工作已进行了十多年，取得了很多重要成果，积累了较为丰富的经验，退役铀矿山的环境质量和生态状况得到了明显的改善，赢得了退役铀矿山当地政府和公众的好评［1］，但仍存在一些问题。由于受历史条件、认识水平及经费限制，铀矿山的退役治理一定程度上仍然处于探索和发展阶段，其退役治理的质量及长期稳定性尚未得到证实［2］，有些铀矿山退役治理后还存在环境问题，水环境重金属污染就是其中之一。由于重金属污染治理难，对人体的危害性极大，如何全面、准确、客观、及时地反映水体中金属污染现状尤为重要。本文以湖南某退役铀矿山作为研究对象，通过对退役铀矿山地区地表水、地下水中的重金属污染现状进行调查与评价，为该铀矿山退役治理效果后评估提供依据。

1 研究区概况

研究区位于湖南省宁乡县，属于变质岩型铀矿床，分为西矿区、东矿区和莲花矿区。西矿区与东矿区相距约3km，均位于沩水南岸。东西两矿区的南侧均为低山丘陵区，北接沩水及河谷冲积平原，南面依山呈东西方向延伸。东矿区位于乌龟山北麓，地形较陡，西矿区属冲蚀陵地，其地层岩性主要为震旦系上统陡山陀组、留茶坡组及寒武系小烟溪组的一套浅变质岩系。该铀矿山于1965年10月建成投产，1994年全矿终产闭坑退役，共采出矿石约100万t，废石290万t。退役治理工作从1990年开始，到2001年退役工程全部完工，2004年通过竣工验收。

矿区内地表水系主要河流为沩水，属长江下游洞庭湖湘江水系。沩水于矿床北部沿宁乡大断层北侧自西向东流，全长144m，河谷宽100m以上，最高洪水位110m，最低水位为105.13m，据资料统计，年径流量最大为7.8亿m3，最小为1.3m3。沩水上游建有黄材水库（距矿区约5km），矿区位于沩水中游。另外，在矿区内有两条较大的溪流——黄娟溪和黄龙溪，都在矿区内流入沩水。矿区的山间小溪比较发育，受大气降水与基岩裂隙水补给，均汇入沩水。该矿区属中亚热带大陆性季风湿润气候。

2 野外调查及采样

2013年1月，根据矿山的实际情况，按照铀矿冶水环境重金属样品布点和采样原则，在该地区布置了23个地表水监测点和7个地下水监测点（见图1），共采集水样44个，其中地表水样36个（含3个质检样品和2个平行样品），地下水样8个。现场采样使用1∶1硝酸对水样进行预处理，使其pH＜2。样品的测试工作由江西省核工业地质局测试研究中心完成，分析的重金属项目有Pb、Cr、Cd和 Mn，分析结果见表1。

表1 湖南某退役铀矿山水环境重金属分析结果Table 1 Waterenvironment heavy metal analysis of a decommissioned uranium mine in Hunan

3 水环境重金属污染现状评价

3.1 评价因子和评价标准

经过调查研究，选取Cr、Cd、Mn、Pb四项指标为重金属评价因子。结合矿山实际情况，地表水水质评价以《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）为标准，地下水水质评价以《地下水质量标准》（GB／T 14848—93）为标准。

3.2 重金属污染现状评价

目前关于水质评价的方法很多，如模糊数学法［2－3］、灰色聚类法［4］、海明距离评价法［5］、多目标理想点法［6］和内梅罗指数法［7］等。内梅罗指数法数学过程简洁、运算方便、物理概念清晰，可清晰知道该水样点某环境要素的总环境质量状况［8］。根据以上两个水环境质量标准，采用内梅罗指数法［9］对湖南某退役铀矿山水环境各监测点重金属进行现状评价。

首先进行各单项组分评价，依据地表水环境质量标准和地下水质量标准划分单项组分所属质量类别，对各类按表2分别确定单项组分评分值Fi，然后选用内梅罗指数计算综合评分值F，最后以表3的水质分级表划分各监测点的水质级别。

表2 水环境质量评分［10］Table 2 The water environmental quality score［10］

表3 水环境质量分级表［10］Table 3 Water environmental quality grading table［10］

依据以上方法，各水点水环境质量评价结果见表4和图1。

表4 湖南某退役铀矿山水环境质量评价结果Table 4 Water quality evaluation results of a decommissioned uranium mine in Hunan

图1 湖南某退役铀矿山水环境重金属污染现状评价图Fig.1 Status quo evaluation map of water environmental heavy metal pollution in a decommissioned uranium mine in Hunan

由图1和表4可以看出，就重金属污染而言，研究区水环境质量总体较好，但局部地段水环境质量较差，这些水环境质量较差水域主要包括西矿区西边溪沟的地表水和东矿区废石堆附近平硐渗出的地下水。西矿区西边溪沟上游有软锰矿开采，且沟底有褐黄色沉淀物，溪流流经软锰矿开采区后，流经西矿区，然后汇入沩水，S8、S9和S10等水点均处于西矿区西边溪沟，且S10水样点位于西矿区上游。西矿区西边溪沟的地表水中Mn和Cd含量严重超标（如S8、S9和S10水点），尤其是 Mn，该溪流经过西矿区后，汇入沩水河，对沩水河下游的水质造成一定的影响，如沩水下游S4、S5、S12、S13、S14和S15等水点中Mn含量普遍比沩水上游的S6和S7等水点中Mn的含量要高，所以下游沩水河的Mn和Cd含量超标与西矿区西边溪沟有关。而S10水样点位于西矿区上游，Mn和Cd均严重超标。

综上所述，Mn和Cd含量只是局部地方（西矿区西边沟溪）严重超标，可推断西矿区西边溪沟以及沩水河下游的Mn和Cd含量超标是由西矿区溪沟上游的软锰矿开采引起的，而与原铀矿山铀矿开采无关。东矿区废石堆附近地下水局部Mn严重超标（S18），是由东矿区废石堆附近平硐渗出的地下水引起的，但地下水渗漏量极少，对下游沩水河的水质不会造成影响。西矿区西边、沩水河水及地下水中Mn含量普遍超标还与该地区广泛开采软锰矿的地质背景条件有关。

4 结论

通过上述的分析可以得出以下几点认识：

1）就重金属污染而言，研究区水环境质量总体较好，但局部地段水环境质量较差。

2）局部地段地表水中Mn含量和Cd含量严重超标是由软锰矿开采引起的，而与原铀矿山铀矿开采无关。

3）沩水河水及地下水中Mn含量普遍超标与本地区广泛产出软锰矿的地质背景条件有关。

4）湖南某退役铀矿山退役治理效果比较好。

［1］ 王开华 .铀矿开采地下工程管理［M］.北京：原子能出版社，2004.

［2］ 管延海，李 强，毕成繁 .模糊数学方法在天津市地下水水质评价的应用［J］.地下水，2008，30（2）：27－28.

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