铀矿退役治理尾矿库保护性开放利用工程的环境调查分析

夏子通，杜喜臣，张保增，邹兆庄

（核工业北京地质研究院，北京 100029）

我国有多处铀尾矿库于20世纪停止使用，并于近期开始退役治理。治理方式普遍采用滩面覆土、植草护面、砌筑干砌块石护坡等措施，治理深度为有限制开放使用。退役铀尾矿库所处位置和治理深度制约了城市的开发，为消除公众顾虑，实现环境优美、人居适宜和经济持续发展，当地政府提出对设施进行保护性开放利用的设想，将其改造成绿色生态公园。21世纪初，法国就有将退役铀尾矿库进行保护性开放并建成生态公园的成功实例［1］，我国也有必要开展调查研究。

1 项目概况

该尾矿库的退役治理内容主要包括尾矿库滩面治理、尾矿库坝体治理、尾矿库排洪设施修建、尾矿输送管线 （槽）污染山坡地面治理和库外污染山坡地面、排水沟及污染农田治理等。滩面治理方案为黏土覆盖治理，覆盖层经分层碾压、夯实，拆除辅助设施，尾矿库坝体采用坝外坡上堆存的废石及覆盖的尾矿全部挖除治理。

退役设施在退役治理前后会进行多次源项调查或环境现状调查工作，按照时间先后顺序可分为退役治理前源项调查、退役治理后竣工环境保护验收监测以及环境现状调查监测等。这些调查工作都是基于铀矿采冶设施退役治理相关环境标准而开展的，目的是为了达到有限制开放使用深度要求。因此，上述工作的调查范围、内容和调查周期不足以满足提高铀尾矿库有限制开放使用深度的要求。

2 环境调查

本文在研究分析前人工作成果的基础上，根据调查目的，对调查内容、范围和调查周期进行了优化。

2.1 调查范围与内容

结合项目特点及环境特征，本着 “突出重点、数据全面、质量可靠”的原则，确定环境调查的主要内容。

根据相关标准规范要求［2-4］，并结合项目特点，确定调查范围为：退役治理铀尾矿库、近场外环境和环境敏感点，调查周期为一年。调查项目主要包括：γ辐射剂量率测量、环境空气累积氡浓度测量、土壤中氡析出率测量、主要环境介质的放射性核素活度浓度测量，包括：土壤（表层土、深层土）、水体（地下水、地表水）和底泥（图1）。

图1 环境调查范围与内容Fig.1 Scope and content of environmental investigation

2.2 测试分析

测试分析方法是按照国家有关标准和规范进行的，测量、取样点位根据调查范围并结合铀矿冶退役治理调查规范［4］和环境地球化学调查规范［5］相结合而布设。

调查工作的测试分析所采用仪器设备的最小可探测限不低于常规的环境监测，能够满足本次环境调查的要求（表1）。

2.3 调查结果

退役治理尾矿库工程调查的测试分析获得了大量的γ辐射剂量率、环境空气累积氡浓度、土壤氡析出率、土壤核素及水体核素等方面的数据。

2.3.1 γ辐射剂量率

环境γ辐射剂量率测点共230个，测量结果表明，退役治理铀尾矿库滩面γ辐射剂量率测值范围为45～98 nGy/h，近场外环境测值范围为68～123 nGy/h，环境敏感点测值范围为81～83 nGy/h，没有异常高值出现，基本与当地原野测值范围处于同一水平［2］，退役治理铀尾矿库滩面测值总体略低于近场外环境。

表1 测试分析的取样和测量仪器Table 1 Instruments of sampling and measuring

2.3.2 环境空气累积氡浓度

环境空气累积氡测点共60个，测量结果表明，退役治理铀尾矿库滩面及近场外环境中的环境空气平均氡浓度测值范围为26.5～50.7 Bq/m3，环境敏感点中的环境空气平均氡浓度测值为27.1～67.1 Bq/m3。对照点环境空气平均氡浓度测值范围为36.3 Bq/m3。

2.3.3 土壤氡析出率

土壤氡析出率测点30个，测量结果表明，退役治理铀尾矿库滩面及近场外环境土壤氡析出率测值范围为 0.0117～0.3840 Bq/m2·s，低于 《铀矿冶辐射防护和环境保护规定》（GB 23727—2009） 中 0.74 Bq/m2·s 的标准限值，对照点的土壤氡析出率测值范围为0.0245～0.0428 Bq/m2·s， 退役治理铀尾矿库滩面及近场外环境需进行进一步覆土治理。

2.3.4 土壤核素

表层土采样14个，剖面土采样11个，测试结果表明，退役治理铀尾矿库滩面表层土壤核素天然铀、226Ra含量基本处于当地的环境背景值范围之内［6］，近场外环境中尾矿库西侧土壤中天然铀、226Ra含量略高于对照点和当地环境背景水平，但未超过 《铀矿冶设施退役环境管理技术规定》GB 14586—93中的标准限值要求。

尾矿库滩面土壤剖面中核素天然铀、226Ra含量随垂深变化不大，总体处于当地的环境背景范围之内，尾矿库外围北侧土壤剖面中30～120 cm处天然铀、226Ra含量略高于环境背景值，在垂深100 cm处出现峰值。因此，退役铀尾矿库有必要进行深度覆土治理。

2.3.5 地表水及底泥核素

在退役治理尾矿库周边地表水及底泥中取样测试结果表明，周边地表水中游和下游中天然铀浓度含量在2.34～25.9 μg/L之间，226Ra含量在＜8.0～10.0 mBq/L之间，低于《铀矿冶设施退役环境管理技术规定》GB 14586—93中天然铀浓度0.05 mg/L和226Ra浓度1.11 Bq/L的标准限值，与上游对照点浓度水平相当，其中下游水体中天然铀含量略高于上游，尾矿库下游流出水、积水以及底泥中核素226Ra含量略高于上游，有必要对水体进行进一步治理。

2.3.6 地下水核素

退役治理尾矿库周边环境敏感点地下水取样测试结果表明，地下水中天然铀和226Ra含量与对照点含量相当，与当地区域地下水中天然放射性核素浓度含量（天然铀为0.14～1.60 μg/L；226Ra＜1～317 mBq/L）［6］处于同一水平。

3 辐射环境特征分析

从铀矿冶的发展历程来看，矿山退役前，各工区遗留于地表的生产设施包括坑井口、废石场 （堆）、工业场地、运矿公路、尾矿库等。矿山经历多年开采，且当时的环保技术水平有限，矿山历年来生产活动的累积影响可能造成区域地表水体放射性水平升高，放射性核素通过水体扩散、平流、沉积等方式进一步在底泥中富集，导致底泥放射性核素含量升高。

结合区域环境放射性特征分析，退役治理尾矿库所处地区位于铀矿床成矿地段［7］。区域铀矿床赋存在长城系串岭沟组炭质板岩（Chch5-6）中，炭质板岩为主要含矿层。退役治理尾矿库所处的地质环境有长城系串岭沟组炭质板岩和燕山期似斑状黑云母花岗岩出露，炭质板岩为铀矿床的主要含矿层［7］，而燕山期似斑状黑云母花岗岩的铀含量高于区域其他岩性的含铀量（表2）。

表2 调查地区不同岩性的铀、钍含量［7］/10-6Table 2 Uranium and thorium contents of different rocks in investigation area

区域铀矿床所处的地质环境，为一套细粒粉砂质，到泥质沉积的中上潮坪，水动力是以潮汐作用为主，不断的涨潮落潮。中上潮坪是最大涨潮时低能区。这样的环境是水化学变异地带，氧化还原过渡带，从铀的地球化学特性看，在地表氧化条件下易于被重碳酸水浸取搬运到泥坪带，地球化学条件改变释载铀并使其富集。

综上所述，退役治理尾矿库所处地区的区域环境放射性水平与区域地质环境有密切关系。

4 结论

退役治理铀尾矿库环境现状调查工作表明，其辐射水平满足当前核设施退役治理限值和有限制开放使用深度的要求，区域的放射性环境特征与当地区域环境地质有关，也不排除退役前矿山生产活动历史遗留环境问题的累积影响。根据国内外相关经验对设施进行进一步治理，提高治理标准，可以满足将其改造成绿色生态公园的保护性开放利用的要求。