放射性核素及水土检测在某石煤矿山地质环境保护中的意义

马蔚青

（安徽省地质矿产勘查局332地质队，安徽黄山 245000）

0 引言

随着社会不断发展，人们日益增长的美好生活需要对环境的要求也越来越高。土地和矿产是当今发展经济最重要的资源，珍惜和合理利用土地，节约资源，保护和改善生态环境，实现土地资源可持续利用，贯彻落实“绿水青山就是金山银山”的发展理念，已成为新时代的要求。某矿区位于安徽宁国宁墩镇，开采矿种为石煤矿，为系统了解地质环境，开展石煤放射性核素检测及矿山水土检测，为矿山地质环境保护提供技术支撑。

1 地质环境背景

矿区出露地层单一，主要有寒武系下统荷塘组（Є

h

）、大陈岭组（Є

d

)、中统杨柳岗组(Є

y

)及第四系（Q），开采主要利用荷塘组（Є

h

）上部的碳质页岩。

矿区位于扬子板块东南部的太平褶断带与皖浙褶断带的接合部位，绩溪-宁国复背斜的北东侧倾伏端内，受绩溪-宁国断裂和宁国墩-五城断裂的控制，形成了以北东向构造为主体的格局。地层总体为一单斜构造，倾向北东东，倾角变化在45°～52°之间。在采场剥离面上，局部可见岩层发育小型揉皱构造。岩层中节理发育：一组主要节理面产状：218°∠70°，节理面平直光滑，延伸较远；另一组节理面产状：134°∠87°，节理间距10～16cm，节理面起伏较大。

区内未见有岩浆岩出露。

水文地质条件较简单，地下水主要赋存于基岩风化裂隙和构造裂隙及寒武系等空隙中，沿现代河谷分布的第四系松散岩类赋存有少量孔隙水。地下水主要受大气降水补给，径流、排泄条件良好，地下水的水质好，但水资源量不大。根据地下水赋存情况、埋藏条件及运动规律等特征，对不同岩性层的含水性进行了分类，大致分为第四系松散岩弱含水层、寒武系荷塘组碳质板岩弱含水层和寒武系荷塘组含碳硅质板岩相对隔水层。

2 石煤放射性核素检测

2.1 矿石地质特征

矿石类型属碳质板岩型矿石，矿石呈黑色。矿石结构为泥质－粉砂结构、泥－砂质结构，叶片状、中薄层状、板状构造。根据矿区详查工作取样分析结果表明，矿物成分以石英和碳质为主，占40%～70%，泥质胶结物次之，占30～40%，其他矿物如褐铁矿、黄铁矿等含量较少。矿石中碎屑物占40%～70%，由石英、碳质组成。石英可达40%～50%，多数小于0.03mm，而0.03～0.07mm的仅占2%～3%，并 有0.12～0.57mm 石英块体混入。碳质较细小，占15%～20%，呈细分散状及块状，黑色不透明。胶结物由泥质变为细鳞片状的绢云母，含量可达40%±，与碳质混染，不易区分。杂乱粒状胶结，晚期有0.05mm的碳酸盐细脉和小于0.01mm的石英微脉穿插。

矿石化学成分：固定碳（FCad）含量为2.9%～17.4%，SiO含量为56.45%～87.10%，AlO含量为2.95%～14.04%，FeO含量为2.85%～9.42%，CaO 含量为0.35%～20.67%。探槽工程中采取4 件样品，对石煤矿石中的伴生组分（S、VO）进行了简单的组合分析，分析结果为：S 含量0.69%～2.72%，平均值1.83%。VO含量0.008%～0.087%。VO含量未达伴生钒矿最低工业品位要求（≥0.1%～0.5%）。

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2.2 矿石放射性

石煤中天然放射性核素高于本底水平，如果无序开发与利用可能导致石煤矿区及其周围环境的放射性污染，生产过程中可能对工作场所和周围环境造成辐射影响，对职业人员和公众造成辐射危害。

荷塘组（Є

h

）黑色岩系均含有一定的放射性。为了解矿区的矿石放射性强度，评价其对人类生产生活环境的影响程度，类比附近矿山的铀-238、镭-226、钍-232和钾-40分析结果，由《建筑材料放射性核素限量》GB6566—2010 可知，建筑主体材料中天然放射性核素镭-226、钍-232和钾-40的放射性比活度应同时满足内照射指数（

I

）≤1.0 和外照射指数(

I

)≤1.0；对空心率大于25%的建筑主体材料，其天然放射性核素镭-226、钍-232 和钾-40的放射性比活度应同时满足内照射指数（

I

）≤1.0和≤外照射指数(

I

)≤1.3。

I

按照公式（1）进行计算，

I

按照公式（2）计算：

式中：

I

为外照射指数，

I

为内照射指数，

C

、

C

、

C

分别为建筑材料中天然放射性核素镭-226、钍-232、钾-40的放射性比活度，单位为贝克/千克（Bq/kg）。

通过对矿山提供的12个石煤样品进行分析测试，分析结果同时满足内照射指数小于1.0和外照射指数小于1.0，放射性活度符合要求（表1）。

表1 石煤放射性核素检测结果统计Table 1.Statistics of detection results of radionuclide from stone coal

3 矿区水土环境污染现状分析与预测

矿山由于一系列原因，生产基本处于停滞状态，区域环境未受污染，所采集的水土样品检测数据反映为其环境背景值。

3.1 水环境

（1）地表水。矿区内的水系是矿区南面的一小河沟，现场观察，河水清，能看到河床。

B.评价因子：pH、Pb、Zn、Cd、Hg、As、Cr。

C.评价标准：《地表水环境质量标准》GB3838—2002，Ⅲ类。

D.评价方法：采用单项污染超标倍数法，其计算公式为

P

=（

C

-

C

）/

C

，式中

P

为单项污染超标倍数，

C

为污染物的实测含量，C为污染物的限值。

E.评价结果：上游原本环境中铅含量4.013mg/L，单项污染超标准限值79.26 倍，锌含量14.331mg/L，单项污染超标准限值13.331 倍，其他重金属检测值在标准限值以下；排污口原本环境中铅含量3.085mg/L，单项污染超标准限值60.7 倍，锌含量23.965mg/L，单项污染超标准限值22.965 倍，其他重金属检测值在标准限值以下；生活用水原本环境中铅含量3.254mg/L，单项污染超标准限值64.08 倍，锌含量14.387mg/L，单项污染超标准限值13.387 倍，其他重金属检测值在标准限值以下（表2）。铅、锌超标原因是矿区西南面地区的多金属异常区，包括铜异常、钨钼异常。

表2 地表水基本项目检测结果Table 2.Test results of basic items of surface water

（2）地下水。矿区开采范围较小，且位于当地侵蚀基准面以上，自然排水方式将采场汇水排入溪流中，矿区排水影响范围小。矿山加工简单，无特殊选矿工艺，矿山排水对地下水质基本无影响。

3.2 土环境

目前矿山没有开采，采集的土壤样是矿山采场及周边土壤的本来情况。

A.设3 个土壤采样点。TR2 为矿区上游，离矿山100m 左右；TR3 为矿山现采场上部，此处表土没有剥离；TR4为矿山采场东面采场边坡。

B.监测因子：pH、Pb、Zn、Cd、Hg、As、Cr。

C.采样频次：一次性采样，监测时间为2019 年7月3日。

E.检测机构：332地质队测试中心。

F.检测化验方法：电弧直读光谱仪、原子荧光光度计。

G.评价方法：单项污染指数法。

H.评价标准：《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准》（GB15618—2018），水旱轮作土壤。

I.评价结果：TR2 样品中砷含量69.89mg/kg，超风险筛选值1.33 倍，铬含量270.00mg/kg，超风险筛选值0.35 倍，土壤环境为轻微污染；TR3 样品中镉含量4.10mg/kg，超风险筛选值12.67 倍，砷含量241.64mg/kg，超风险筛选值7.05 倍，土壤环境为重度污染；TR4样品中砷含量39.54mg/kg，超风险筛选值0.32 倍，锌含量294.00mg/kg，超风险筛选值0.18 倍（表3），土壤环境为清洁。原因是土壤中重金属背景值本身较高，生产运行期对土壤环境的影响主要是水污染物、大气污染物以及固体废物堆存占地与淋溶滤渗对周围土壤、农作物的可能影响；由于对各工段的粉尘排放都采取严格的防治措施，粉尘排放量较小，实际增加的污染物排放量很小，对土壤和生态环境影响极小。

表3 土壤基本项目检测结果Table 3.Test results of basic items of soils

矿山的背景的水土环境中部分重金属含量超标，并非矿山活动造成的重金属污染，所以矿山开采过程中，要进行水、土样品的分析监测。

4 放射性核素及水土检测意义

鉴于石煤矿的石煤含有一定量的天然放射性核素，企业在实施《环境管理体系》（ISO14001∶2015）和《职业健康安全管理体系》（GB/T28001—2011）标准时，须考虑放射性对环境和员工健康的影响。通过对该矿山提供的12个石煤样品进行分析测试，分析结果同时满足内照射指数＜1.0 和外照射指数＜1.0，放射性活度符合要求。在石煤开采、煤渣堆运、钒的冶炼等各生产工段，须加强对周围环境的放射性（主要是大气中的氡-222和γ辐射剂量率）的监测，对废水和渣灰作放射性核素（主要是铀-238、镭-226）的检测，并设计落实好废水的环保治理设施。

矿区开采范围较小，目前矿山基本停滞，地表水环境背景值铅超标61～79 倍，锌超标6～10 倍，其他重金属检测值在标准限值以下，符合要求。铅、锌超标原因是矿区西南面地区的多金属异常区，包括铜异常、钨钼异常。生产运行期对土壤环境的影响主要是水污染物、大气污染物以及固体废物堆存占地与淋溶滤渗对周围土壤、农作物的可能影响。由于对各工段的粉尘排放都采取严格的防治措施，粉尘排放量较小，实际增加的污染物排放量很小，对土壤和生态环境影响极小。

综上所述，矿山矿石透水性差，地表水汇水溪流，地下水径流距离短，矿体无毒害成分，对含水层的破坏较轻，在矿山地质环境治理和土地复垦过程中，只需依据原有地形依山就势进行修复，即可恢复，措施简单，可行性强；矿山对水环境影响程度轻、对土环境影响极小，矿山闭坑后，底部平台铺设防渗漏层，地表外客土覆盖种植植被，复垦后即可恢复。

5 结论

（1）通过对矿区石煤样品进行分析测试，内照射指数＜1.0和外照射指数＜1.0，放射性活度符合要求。

（2）矿区地表水环境背景值铅超标61～79 倍，锌超标6～10倍，其他重金属检测值在标准限值以下，符合要求。铅、锌超标原因是矿区西南面地区的多金属异常区，包括铜异常、钨钼异常。

（3）放射性核素及水土检测说明，对含水层的破坏较轻，矿山对水环境影响程度轻、对土环境影响极小，在矿山地质环境治理和土地复垦过程中，只需依据原有地形依山就势进行修复，即可恢复。