内蒙古巴彦乌拉铀矿周边井水铀含量水平调查

张帅　哈日巴拉　格日勒满达呼等

关键词：巴彦乌拉铀矿;井水;饮用水;铀

中图分类号：X824 文献标识码：A

铀资源是我国原子能事业发展的重要基石与主要原料，自国务院提出《核工业发展规划》以来，我国铀矿勘探与开采的力度逐步加大[1] 。我国铀资源比较丰富，铀矿床类型较多，主要分布在24个省、市、自治区，以直接开采和地浸开采为主，目前伴随铀矿资源开采所产生的环境及健康问题也备受关注。在地质和人为因素的作用下，铀矿山中的放射性核素铀很容易向周边环境迁移、扩散，在降水、渗漏、风化等作用下进入地下或地表水系[2-4] 。水系附近的岩石及土壤的化学性质和矿物性质的不同，使水中铀的浓度变化范围很大，从小于0. 01 μg/ L 到大于1 500 μg/ L 均有报道[5] 。文献报道当一些含有铀的矿物质溶解于水源后，可能通过饮用途径进入人体，主要富集于肾脏、肝脏及骨骼中，根据剂量大小可表现为放射性损伤和化学损伤，引起中毒或诱发疾病[6] ，因此水源是否受到放射性核素铀的污染，历来是人们普遍关心的问题。但是迄今为止，除国家环境保护局在20 世纪90 年代做过全国环境天然放射性水平调查外[7] ，目前关于开采铀矿周边井水中铀含量的系统报道较少。本研究以巴彦乌拉铀矿为例，调查铀矿周边30 km 范围内的全部井水中的铀含量水平。

1 实验部分

1. 1 监测点位

巴彦乌拉铀矿位于内蒙古自治区锡林郭勒盟苏尼特左旗西北部，其中心距满都拉图镇北约30 km，属巴彦乌拉苏木，如图1 所示。巴彦乌拉地区有着我国内陆气候的特点，夏天热、冬天冷，四季分明，年均降水量不超过200 mm，周围没有农耕地和企业，居民以放牧为生。巴彦乌拉铀矿位于内蒙古二连盆地，具有矿体埋藏浅、铀资源量大等特点，属于特大型的砂岩型铀矿，铀矿层深度与周围水井深度相近，2015 年后通过地浸开采的方式开采铀矿，目前属于开采阶段[8-10] ，巴彦乌拉当地牧民和牲畜的饮用水全部来自井水。采样工作于2020 年进行，以铀矿为中心30 km 半径范围内，对当地全部的98 个井水按照枯水期（3 ～ 5 月份）及丰水期（6～9 月份）分别进行样本采集，采样点如图2 所示。98 个井水均为地下水，水井深度范围从5～150 m 不等。采集枯水期井水样本98份、过滤后样本6 份，丰水期井水样本98 份、过濾后样本6 份，共采集样本208 份。

1. 2 仪器与方法

采样前将采样瓶洗涤干净，然后用质量分数10%的硝酸浸泡8 h，取出沥干后用纯净水淋洗干净。采样时先将井水抽出1～2 min，再用该水样荡洗采样瓶和瓶盖2 ～ 3 次，水样采集完成后用硝酸酸化至pH 值3 左右，并详细记录水样编号、采样地点及采样日期等相关信息，密封保存后粘贴唯一性标签，送至实验室进行监测和分析。

仪器与试剂：所用仪器是HD-3025 型微量铀分析仪（核工业北京地质研究院）。试剂有铀标准溶液（1 mg/ L，核工业北京地质研究院）、荧光增强剂（核工业北京地质研究院）、硝酸，实验中使用的水均为超纯水。

标准与方法：实验方法参照《环境样品中微量铀的分析方法》（HJ 840—2017）[11] 中3. 5. 2 节样品测定。

结果计算：水样中总铀的浓度计算见下式：

质量控制：取5 mL 超纯水放入比色皿中后加入0. 5 mL 荧光增强剂并测定荧光强度，然后分6次加入铀标准溶液，并依次测定荧光强度得出线性公式y = 72798x +85. 968，其中R²= 0. 9995。测定低、中、高三种浓度加标水样，每个水样平行测量6次，得出每种浓度相对标准偏差RSD 值分别为8. 5%、9. 5%和7. 53%，得出每种浓度加标回收率分别为92. 0～112. 0%、86. 4～113. 6%和87. 2～106. 4%。

统计学处理：使用SPSS 21软件进行分析，使用t 检验比较枯水期和丰水期的饮用水中总铀的测量结果。

2 结果与讨论

2. 1 枯水期和丰水期总铀浓度监测结果与分析

2020年巴彦乌拉铀矿周边井水总铀浓度列于表1，巴彦乌拉铀矿周边井水的总铀浓度在枯水期和丰水期的差异无统计学意义（p>0. 05）。目前关于开采铀矿周边井水的总铀浓度报道较少，有文献报道某铀尾矿周边地下水总铀浓度范围在0. 88～25. 1 μg/ L 之间[12] ，华东某铀矿开采矿井区地表水总铀平均浓度47. 61 μg/ L[13] 。国家环境保护局20 世纪90 年代监测的内蒙古锡林郭勒盟牧区井水的总铀浓度平均值为35. 57 μg/ L，总铀浓度范围为10. 4 ～ 101. 6 μg/ L[7] ，本次调查发现巴彦乌拉铀矿周边牧区井水与90 年代锡盟牧区井水的总铀浓度平均值基本一致，说明矿区周边井水的铀含量近30 年间整体相对稳定。由于相关文献较少，未收集到巴彦乌拉铀矿开采之前周边井水的铀含量水平，但本课题组在铀矿开采前后对当地井水进行过总放射性水平调查，经对比未发现开采前后井水总放射水平的上升[14] 。

2. 2 距铀矿中心不同范围内井水总铀浓度的监测结果与分析

根据水井位置的不同，距铀矿中心10 km 范围内的水井共有26 个，距铀矿中心10 ～ 20 km 范围内的水井共有48 个，距铀矿中心20～30 km 范围内的水井共有24 个，结果显示在距铀矿中心10 km范围内井水的总铀浓度在枯水期和丰水期分别为10. 07～ 125. 18 μg/ L 和17. 54 ～ 150. 36 μg/ L，在距铀矿中心10～20 km 范围内井水的总铀浓度在枯水期和丰水期分别为3. 74～88. 28 μg/ L 和3. 76～99. 66 μg/ L，在距铀矿中心20～30 km 范围内井水的总铀浓度在枯水期和丰水期分别为10. 44 ～66. 66 μg/ L 和10. 89 ～ 59. 34 μg/ L，如图3 ～ 图5所示。调查还发现距铀矿中心10 km 范围内的15号样品总铀浓度明显高于其他样品，分析原因可能与水井的位置与深度有关，铀矿开采过程中会将溶浸液注入矿层，经过化学反应后溶浸液中含有大量铀离子，随着地质机构的变化和地下水流场的运动，含有铀离子的浸出液有可能向外扩散[15] ，由于铀矿山的走向和地下地质结构可能使大量铀离子富集于15 号水井附近，从而导致此井水总铀浓度异常升高。

本次调查发现水样总铀浓度均值在距离铀矿中心10 km 范围内最高，距铀矿中心10～20 km 范围内次之，距铀矿中心20 ～ 30 km 范围内最低，具体见表2。由表2 可知，在枯水期和丰水期距铀矿中心10 km 范围内、10 ～ 20 km 范围内和20 ～30 km 范围内井水的总铀浓度的均值分别为38. 59 μg/ L、29. 96 μg/ L、25. 23 μg/ L 和43. 14μg/ L、31. 91 μg/ L、24. 97 μg/ L。井水总铀浓度随距离铀矿中心距离越远，铀的含量呈下降趋势，这与铀的迁移运动有关，铀的迁移會受到吸附、氧化还原和沉淀等作用的影响，而铀矿周边的地下水中的各类化学物质较为丰富[12] ，这为铀的迁移提供了更好的外界优势，因此随着与铀矿距离的增加，铀在地下水中的含量降低。

2. 3 饮用水总铀浓度的限值与过滤

随着饮用水的安全越来越受到重视，世界上多个国家或组织根据实际情况对饮用水中铀的含量规定了限值，列于表3。目前我国对于饮用水中的铀含量尚无限值规定，本调查参照世界卫生组织规定的30 μg/ L 的限值，发现枯水期98 份样品中总铀浓度小于30 μg/ L 限值的有59 份，丰水期98 份样品中总铀浓度小于30 μg/ L 限值的有58份，值得注意的是井水总铀浓度随着与铀矿中心的距离不同而不同，总铀浓度超过30 μg/ L 的井水大部分位于距离铀矿20 km 范围之内，而在距铀矿20～30 km 范围内的24 份井水样本在枯水期和丰水期都只有5 个井水的总铀浓度超过30 μg/L，见表4。铀是重金属离子，铀的迁移扩散范围主要是分布在采区周围，相对比较缓慢[16] ，井水距离铀矿越远，受到铀矿的影响也越低。

据报道，铀的主要暴露途径可能是直接摄入井水，约占人类消费者的毒理学和放射学剂量的99%[18] 。采样时发现，样品编号分别为07、24、26、37、51、55 的井水安装了过滤装置，6 户牧民将井水过滤后再饮用，采样时除采集井水之外还对过滤后的井水进行了采集。检测发现枯水期6 份样品过滤后的总铀浓度从8. 73～61. 11 μg/ L 降低至0. 12～0. 66 μg/ L，丰水期过滤后的总铀浓度从7. 49～70. 89 μg/ L 降低至0. 13 ～ 0. 70 μg/ L，如图6 所示，这表明安装饮用水过滤装置可以显著降低饮用水中放射性核素铀的含量。内蒙古地广人稀铀矿资源丰富，目前已发现部分牧区和农村的井水中总α 放射性水平高于国家标准限值[19] ，而天然铀是饮用水中总α 放射性的主要来源之一，所以加装过滤装置不失为一个改善牧区和农村饮用水安全的重要措施。

3 结论

本次对巴彦乌拉铀矿周边井水中铀含量水平的调查表明，铀矿周边井水铀含量与20 世纪90年代锡林郭勒盟牧区井水铀含量基本一致，但仍有部分井水中总铀浓度高于世界卫生组织规定的饮用水限值要求，应引起足够重视。同时，充分了解铀矿地区周围井水中铀含量的情况，即有利于饮用水安全的保障与生态环境的治理，又能掌握相关地区水中铀的本底水平，对于我区特定人群的内照射剂量估算、核应急情况下快速监测评估等工作提供科学依据。