贵州含煤岩系含铀性对环境的影响评价

王国坤，息朝庄，刘开坤，李艳桃

（贵州省有色金属和核工业地质勘查局核资源地质调查院，贵阳 550005）

贵州含煤岩系含铀性对环境的影响评价

王国坤，息朝庄，刘开坤，李艳桃

（贵州省有色金属和核工业地质勘查局核资源地质调查院，贵阳 550005）

贵州含煤层位多，自上震旦统-第四系有9个层位产煤。在系统收集全省含煤岩系含铀性资料的基础上，结合采集样品，环境地表γ辐射剂量率和土壤氡气浓度含量测量，依据相关规程规范，评价了含煤岩系含铀性核素对环境的影响。研究认为，贵州含煤岩系放射性铀对各区的环境影响不同，煤层厚、煤质好的区域，放射性铀含量相对低；煤层薄、煤质差的区域，放射性铀含量相对高，但大部分地区的环境放射性水平较低，整体影响较小。

含煤岩系；γ辐射剂量率；土壤氡气含量；环境影响评价；贵州

含煤岩系铀的研究起始于20世纪50年代初，如美国在南达科他、北达科他、俄明、蒙大拿、科罗拉多、新墨西哥等地均发现了富含铀的煤[1]。美国是世界上最早发现煤层中含有铀的国家，在20世纪60年代初开始对含煤岩系铀矿进行了开采与冶炼[2]。美国巴特耳研究所最早提出从褐煤中提炼铀，并对热回收系统和热交换冷却系统进行了研究。我国煤田地质系统也于1960年前后开展了煤岩型铀矿的普查及专项研究。含煤岩系中铀元素的存在会导致附近空气中的γ辐射剂量率和土壤、空气中氡气的质量分数升高，对长时间工作的生产作业人员及周边人员产生附加γ值照射和氡气子体的照射。针对铀元素照射的影响，结合野外对含煤岩系的调查，根据含煤岩系及其分布特征，分析含煤岩系可能产生的放射性环境影响。通过含煤地层中γ辐射剂量率和土壤氡气测量，及分析238U（铀）、226Ra（镭）、232Th（钍）、40K（钾）的质量分数来分析评价含煤岩系的放射性环境现状[3]，提出防治措施。

1 含煤岩系特征

贵州含煤地层由老至新有上震旦-下寒武统留茶坡组，下寒武统牛蹄塘组、九门冲组，下石炭统祥摆组，中二叠统梁山组，上二叠统，上三叠统，新近系翁哨组和第四系。上震旦-下寒武统留茶坡组，下寒武统牛蹄塘组、九门冲组夹有层状石煤，下石炭统祥摆组局部含有薄煤层，少数地段达可采厚度，中二叠统梁山组局部含有薄煤或煤线，上二叠统含有多层可采煤层，上三叠统局部含煤线或薄煤，新近系见有褐煤，第四系有泥炭堆积。

1.1 上震旦-下寒武统留茶坡和牛蹄塘组

1.2 上二叠统宣威组、长兴组和龙潭组

上二叠统是贵州省最主要的含煤地层，除雪峰古陆隆起未见有保存外，其分布遍及全省。上二叠统底部与上二叠统峨嵋山玄武岩或中二叠统茅口灰岩呈假整合接触，顶部与三叠系下统飞仙关组（夜郎、大冶组）呈假整合接触，含煤地层内部为连续沉积，其沉积类型多样，自西向东发育有陆相、海陆过渡相和海相沉积。

上二叠统含煤地层分布：贵州东部，遵义—贵阳—惠水一线以东，总体上呈SN向、NNE向展布，主要分布于贵阳煤田南部、黔东北煤田西部及黔东南煤田。贵州西部，遵义—贵阳一线以西，安顺—平坝一线西北部，水城—紫云断裂北东侧和黄泥河—潘家庄断裂西北侧，总体呈NE向展布，主要分布于织纳煤田、黔北煤田、六盘水煤田南部及贵阳煤田西北部。水城—紫云断裂西南侧和黄泥河—潘家庄断裂南东侧，总体呈NW向，主要分布于兴义煤田和六盘水煤田北部，以隔挡式褶皱为主，背斜中断层发育，向斜较完整，煤系出露于背斜翼部，保存面积大于剥蚀面积。

2 放射性环境调查评价

含煤岩系中所含的（238U（铀）、226Ra（镭）、232Th（钍）、40K（钾））等天然放射性元素衰变后产生的α射线、β射线、γ射线和衰变子体等，可以对人体的身体健康产生不利的影响。人长期处于强放射性的环境中，照射剂量达到一定量会对人体的身体产生伤害。

本次研究主要分为毕节、水城、黔北、黔南和黔东5个工作区，

2.1 评价因子的选择

随着共同合作的发展，我国的税收征管面临的征税主体也发生了变化，面对的征税对象也随之多样化，面对的纳税人也更加复杂化。但是由于新型战略的提出时间不长，主要涉及的是境内服务，所以我国面对国际的税收征管制度还有待完善；大多数企业之前与外国企业进行的贸易并不多，缺乏相关经验，特别是在涉外的税收方面；基层办税人员尚未涉及过相关的业务，在业务办理流程、资料的搜集与整理、对相关政策的把控程度方面缺乏高效的行动。

含煤岩系放射性环境影响评价一般选取以下评价因子：环境地表γ辐射剂量率、土壤氡气含量、煤矿样、煤矿渣样、煤灰样和土壤中等天然放射性元素（238U（铀）、226Ra（镭）、232Th（钍）、40K（钾））的含量、水体放射性（总α、总β）。

2.2 剂量管理限值

（1）环境贯穿辐射剂量率的限值，辐射剂量率不得大于520 nGy/h（扣除本底）。

（2）土壤氡浓度的剂量管理限值。根据《民用建筑工程室内环境污染控制规范》（GB50325-2010）的规定，确定建筑工程地点土壤氡浓度要小于20000 Bq/m3。规定含煤岩系环境的土壤氡浓度小于20000 Bq/m3为安全区，大于20000 Bq/m3为危险区。

（3）环境地表γ辐射水平分区如表1所示。

表1 辐射污染水平分区Table 1 Radiation pollution level partitioning

2.3 背景值的确定

根据《环境地表γ辐射剂量率测定规范》（GB14583-1993）规定：“在进行γ辐射剂量率测量时需扣除仪表对宇宙射线的响应部分。虽然不同仪表对宇宙射线的响应不同，但可根据理论计算，或者在水深大于3 m，距离岸边大于1 km的淡水面上与对宇宙射线响应已知的仪表比较得出”，按照此规定，贵州各地背景值测试如表2所示。

表2 工作区环境地表γ辐射剂量率Table 2 Work area environmental surface γ radiation dose rate

2.4 环境地表γ辐射剂量率的影响水平

环境外照射来自环境地表γ辐射、宇生核素和宇宙射线的照射这三个方面，据《环境地表伽马测量规范》(GB/T14583-1993)。宇宙核素和宇宙射线辐射水平随纬度和海拔的不同而发生变化，射线水平随海拔的增高而增高，而在局部地区一般比较稳定。在含煤岩系放射性区内，γ辐射剂量率主要来源于含煤岩系。野外调查可知，牛蹄塘组，留茶坡组，九门冲组层位在区域上稳定。放射性高危险区，大多出现在离村庄、人群较远的地区。目前，放射性污染对环境的直接辐射影响不大，并且没有大的构造出现，对当地居民的水源无影响。如三穗潘司地区居民的饮用水，留茶坡组距离水源较远，水源在经过灯影组，南沱组冰碛砾岩，石英砂岩等岩层的过滤，含煤岩系的放射性元素对水源几乎没有影响。

从表2中可以看出：贵州含煤岩系环境地表γ辐射剂量率均较小，远小于环境地表γ辐射剂量率限值520 nGy/h。

根据相关资料，含煤岩系中的放射性铀主要富集在煤层顶底板的砂泥岩中，一般情况下，开采的煤的质量越好，铀的含量越低；煤的质量越差，铀的含量越高。而煤的开采和利用大部分是质量较好的，富含铀的砂泥岩及劣质煤没有开采，没有暴露在环境中，因此对环境的影响很小。黔东研究区的石煤没有进行大面积的开采利用，铀含量较高的石煤大多数埋藏在地下并未出露地表，出露地表的地区面积较小。由此可知，在研究区内含煤岩系的环境地表伽马辐射对环境的影响较小。

2.5 原煤样、煤渣样、煤灰样限值的环境评价

据《建筑材料放射性核素限量》GB6566-2010、《民用建筑工程室内环境污染控制规范》GB50325-2010等规范，在仅考虑外照射的情况下，规定建筑材料中天然放射性核素Ra、Th、K在其各自单独存在时规定的剂量限值分别为370 Bq/kg，260 Bq/kg，4200 Bq/kg。外照射指数（Iγ）为建筑材料中天然放射性核素Ra、Th、K的外照射比活度。外照射指数（Iγ）大于1时建筑材料对环境及人群有危害，小于1时对环境无影响。

由于煤灰样在野外地质勘查过程中，很难采集到，且对煤灰样的来源很难判断，所以野外工作采集样品过程中，根据实际情况，采集部分煤灰样，煤灰样不足时，以原煤样，煤渣样，土壤样等作为代替样品。黔南工作区的放射性核素Ra、Th、K统计表3。

从表3可知：在黔南工作区内含煤地层的放射性核素的外照射指数Iγ远小于剂量限值1，对环境影响较小。

表3 黔南工作区煤样放射性水平Table 3 Radioactivity level of coal samples from southern Guizhou working area

2.6 土壤样中放射性核素对环境的影响评价

土壤中放射性核素对环境的影响主要以外照射指数Iγ为准，从表4可知，黔东工作区调查区内的石煤放射性核素对较近的土壤有一定的影响，其余四个工作区调查区内含煤岩系放射性核素对环境的影响较小。

2.7 水样的放射性核素剂量限值的环境评价

含煤岩系中存在的放射性元素在雨水的的淋滤作用下，流入当地居民的饮用水源中，或者在水塘中汇集，经过野外地质调查，采集河水，井水，积水等样品，调查含煤岩系地区的放射性元素对人们的生活用水产生的影响。本次研究，根据《生活饮用水标准》（GB5749-2006）和《污水综合排放标准》（GB8978-2002），通过对含煤岩系调查区的水体取样分析，结果显示（表5），各研究区内的含煤岩系水体中的放射性核素含量较小，远小于剂量限值，对水体的影响较小。

表4 含煤岩系土壤放射性水平Table 4 Radioactivity levels of soil in coal-bearing strata area

表5 研究区含煤岩系水体放射性水平Table 5 Radioactivity levels of water in coal-bearing strata area

2.8 土壤氡浓度的环境影响

根据相关研究，氡对人类的健康影响主要表现为肿瘤的发生。人在长时期受到高浓度的氡照射时，会增加肺癌发病率，还能增加儿童的骨髓性和白血病发病的机率。自然环境中土壤氡气含量与地质作用有着密切的关系，土壤氡主要来自含煤岩系的放射性元素衰变，土壤中的氡通过析出释放到空气中，对环境及人群造成影响（《氡及其子体测量规范》(EJ/T605-91)）。贵州各地土壤氡浓度统计如表6。

表6 各工作区土壤氡浓度统计Table 6 Statistics of soil radon concentration in work areas

通过在研究区内选定的地区土壤氡浓度的调查研究可知研究区的含煤岩系的土壤氡浓度水平较小，大部分小于土壤氡的危险剂量限值20 000 Bq/ m3，土壤氡气浓度较大值出现在离煤层几米-几十米的范围内。由此可知，在研究区内土壤氡对环境的影响较小。

3 含煤岩系放射性环境预防措施

通过地质调查与研究可知，贵州含煤岩系放射性铀对各区的环境影响不同，煤层厚、煤质好的区域，放射性铀含量相对低；煤层薄、煤质差的区域，放射性铀含量相对高，大部分地区的环境放射性水平较低，整体影响较小。根据贵州省放射性水平研究现状，提出以下预防措施：

（1）煤矿的开采应建立在离村庄和人群居住区较远，地区较空旷，空气流通较好的地区，以利于放射性铀衰变产生的氡气及放射性核素的逸散稀释。放射性铀含量较高煤矿，禁止开采；放射性铀含量在安全边界线附近的煤矿，要对煤进行处理后利用，但禁止其煤灰和煤渣用于建筑材料和农作物的有机肥料，防止产生对人、畜持续放射性的伤害和造成土壤的污染。

（2）废水、废液应倒入专用废液池内，定期处理，不任意排放。煤渣、固体废物不乱堆乱放，堆放地点应该选择在距离居民生活区和水源较远，不易被雨水冲刷和地下水系不发育的地区。

（3）放射性铀含量较高煤矿区，是不宜的人居环境，应采取露头治理或外迁方式避免放射性伤害。分布在石煤、煤层附近的黑色土壤，如放射性核素较高，应暂停使用土地耕种，加大有机植物种植，增加植被覆盖范围，减少放射性环境影响。

[1]张雷.中国能源安全和资源国际化[J].资源科学，2002，24(1):1-4.

[2]杨建业.“多能源同盆共存”中铀的煤地球化学研究现状及思路[J].煤炭学报，2005，30(6):720-725.

[3]卜贻孙，陈明智，黄祖琦，等.煤中铀与煤矿环境[J].煤矿环境保护，1996，10（4）:34-47.

[4]贵州省地质矿产局.贵州省区域地质志[R].北京：地质出版社（待出版），2016.

[5]贵州省有色金属和核工业地质勘查局核资源地质调查院.贵州省铀矿调查与选区报告[R].贵阳：贵州省有色金属和核工业地质勘查局核资源地质调查院，2015.

Assessment of Coal-bearing Strata Uranium Mineralization and Impact on Environment in Guizhou Province

Wang Guokun,Xi Chaozhuang,Liu Kaikun and Li Yantao
(Nuclear Resources Geological Survey,Non-ferrous Metals and Nuclear Industry Geological Exploration Bureau of Guizhou)

From upper Sinian to Quaternary have totally 9 coal producing horizons in the Guizhou Province.On the basis of coal-bear⁃ing strata uranium mineralization information from whole province,combined with sample acquisition,environmental surface γ radia⁃tion dose rate and soil radon concentration and content measuring,according to related codes and specifications have assessed coalbearing strata uranium mineralization nuclide impact on environment.The study has considered that the radioactive uranium impact on environment from coal-bearing strata is different.In the areas with thick coal seam and high coal quality have relatively low radioactive uranium content;while in the areas with thin coal seam and poor coal quality have relatively high radioactive uranium content;but in most areas have low environmental radioactivity level,thus less overall impact.

coal-bearing strata;γ radiation dose rate;soil radon content;assessment of impact on environment;Guizhou

X14；P619.14

A

10.3969/j.issn.1674-1803.2017.03.12

1674-1803(2017)03-0058-04

王国坤（1966—），高级工程师，从事矿产勘查和研究工作。

息朝庄（1979—），高级工程师，博士，从事矿产普查与勘探工作。

2016-11-04

责任编辑：樊小舟