某钽铌冶炼厂地块土壤放射性污染调查与评价研究

摘要：以某钽铌冶炼厂为例，依据对场地环境调查数据信息的综合分析，参考《辐射环境监测技术规范》（HJ 61—2021）等标准要求，确定该场地是否需要开展治理修复工程。结果表明，该钽铌冶炼厂地表γ辐射剂量率看似正常，但深层土壤中剩余放射性核素含量仍未达到无限制开放场所的要求。通过科学系统的调查与分析，全面了解地块的放射性污染情况，为未来的修复治理及再利用奠定坚实基础，并为类似项目的环境管理提供可借鉴的范本与操作指南。

关键词：场地调查；放射性污染；无限制开放

中图分类号：X53 文献标识码：A 文章编号：1008-9500（2024）10-0-04

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Research on the Investigation and Evaluation of Soil Radioactivity Contamination in a Tantalum-Niobium Smelter Plot

LIN Jian1， LIU Tingli2

（1. Radiation Environment Monitoring Center of Guangdong Province Nuclear Industry Geological Bureau， Guangzhou 510800， China;

2. Guangdong Polyte40FIv7nuVx/2Rvc+wNIIeQ==chnic of Environmental Protection Engineering， Foshan 528216， China）

Abstract： Taking a tantalum niobium smelter as an example， based on the comprehensive analysis of the site environmental investigation data and referring to the Technical Specifications for Radiation Environmental Monitoring （HJ 61—2021） and other standards， it is determined whether the site needs to carry out rehabilitation projects. The results show that the surface gamma radiation dose rate of the tantalum-niobium smelter appears to be normal， but the residual radionuclide content in the deep soil still does not meet the requirements of the unrestricted open site. Through scientific and systematic investigation and analysis， the radioactive status of the plot can be fully understood， laying a solid foundation for future restoration， governance and reuse， and providing a model and operational guide for the environmental management of similar projects.

Keywords： site surveys; radioactive contamination; open without restrictions

随着全球对钽铌需求的急剧增长，钽铌冶炼业发展迅速，但同时带来了放射性污染问题。钽铌冶炼厂长期累积的放射性废弃物和废水若得不到妥善处理，将对周边环境造成严重污染，并可能间接危害人类健康。鉴于环境保护和污染治理的重要性，对污染场地进行深入调查和持续监测变得刻不容缓。基于此，以某工厂曾进行钽铌矿开发利用的地块为例，依据对场地环境调查数据信息的综合分析，参考《辐射环境监测技术规范》（HJ 61—2021）[1]等标准要求，确定该场地是否需要开展治理修复工程。

1 企业概况

某工厂在20世纪90年代的占地面积大约为

27万m2。由于早期建设高速公路的需求，工厂南区东部以及北区与南区之间的土地被征用。此后，该工厂的占地面积未发生变动，维持在约19万m2。该工厂主要进行钽铌冶炼。

1.1 钽铌冶炼原材料及辅料

钽铌冶炼的主要原料为含钽铌矿渣，其主要成分包括二氧化硅（SiO2）、三氧化二铝（Al2O3）、三氧化钨（WO3）、氧化铁（FeO）、钽铌氧化物[（TaNb）2O5]、氧化镁（MgO）以及氧化钙（CaO）。所需辅助原料有碳酸钠、盐酸、硫酸（用于酸洗及脱硅处理）以及牛胶（用于脱硅）、单宁（亦称鞣酸，用于沉淀过程）、水蒸气（用于搪瓷反应锅和烘干炉的加热）、煤炭（作为烘干炉的燃料）、重油（作为回转窑的燃料）等。

1.2 生产工艺

钽铌冶炼的工艺流程主要包括破碎、球磨、焙烧、水煮、过滤、脱硅、酸煮沉淀和烘干。破碎是将矿石破碎成小颗粒；破碎后的矿石颗粒被送入球磨机中进一步细化；焙烧改变矿石性质，便于提取；水煮是用热水或溶液溶解钽和铌；过滤是分离固体残渣；脱硅是去除硅杂质；酸煮沉淀是调节pH值使钽和铌沉淀；烘干后得到的产物可直接销售或用于进一步加工。

1.3 放射性污染物可能产生和排放情况

在第一工段，水煮过程中产生的废渣被暂时存放于堆渣场；第二工段则涉及脱硅、过滤以及酸煮步骤，这些过程同样产生废渣，这些废渣也一并存放在堆渣场；第三工段产生的煤渣同样被临时存放在堆渣场。

2 放射性污染控制指标

2.1 γ辐射率

依据《关于印发〈第二次全国污染源普查伴生放射性矿普查监测技术规定〉的通知》，建立伴生放射性矿普查详查名录对纳入初测初步名录的企业按要求进行γ辐射剂量率现场监测或采样检测。γ辐射剂量率现场监测筛选标准是固体表面1 m处的γ辐射剂量率超过当地本底水平+150 nGy/h，采样检测筛选标准是固体样中U、Th系任一核素活度浓度大于

0.3 Bq/g。无论采用哪种技术路线进行初测，只要达到筛选标准，就必须对该企业进行详查[2]。

2.2 Th及子体核素控制指标

参考拟开放场所土壤中剩余放射性可接受水平规定[3]，基于年剂量约束值为0.1 mSv导出的土壤中若干种放射性核素的剩余活度浓度可接受水平见表1，

232Th+D可接受水平为63 Bq/kg[4]。

2.3 238U控制指标

项目场地的天然放射性核素主要为238U，参考拟开放场所土壤中剩余放射性可接受水平规定[4]，基于年剂量约束值0.1 mSv导出的土壤中238U剩余活度浓度可接受水平见表2，238U链3可接受水平为38 Bq/kg。

2.4 土壤中放射性核素残留水平

对于多种核素污染的情况，可以根据以下公式判断是否可以接受。

（1）

式中：ci为放射性核素i在土壤中的污染浓度，Bq/g；cli为放射性核素i在土壤中剩余放射性的可接受水平，Bq/g；n为土壤中存在污核素数目。

本项目年剂量约束值采用0.25 mSv，导出的232Th+D可接受水平为157.5 Bq/kg，238U-226Ra可接受水平为95 Bq/kg[5]。

3 调查方法

3.1 调查范围及内容

以污染地块红线边界（见图1）为调查边界，结合场地的具体使用功能与属性，将调查范围细化为一般调查区和重点关注区。

依据历史资料，将原生产工艺中直接关联的锡矿及钽铌矿生产区、煤堆及废渣填埋区初步划定为重点关注区，这些区域涉及物料中放射性污染转移概率较高。通过细致的γ辐射巡测，若发现某区域γ辐射剂量率显著超出当地自然本底值+150 nGy/h的阈值，则立即将该区域提升为重点关注对象，以应对可能的放射性污染风险。

调查内容涵盖地表γ辐射剂量率，表层及深层土壤中放射性核素（包括238U、232Th、226Ra）检测。综合调查这些指标，以全面了解土壤的放射性污染状况。

3.2 调查点位布设

3.2.1 地表γ辐射剂量率

在进行地块调查时，应先对整个调查区域进行巡测，随后按照40 m×40 m的网格进行深入细致的调查。对于特别关注的区域，则应采用更为精细的10 m×10 m网格进行详尽的调查。同时，需要检测背景值（对照点）。

3.2.2 表层土壤放射性核素

在40 m×40 m的网格内选取地表γ辐射剂量率最高的点位，采用系统随机布点法和分区布点法（每个工作单元面积不超过1 600 m2）布设至少1个土壤采样点位，进行地表取样。

3.2.3 深层岩土放射性核素

在场地内，综合考虑关注区域及其周边的历史土地使用情况，在关注区域（A～F区域）各布设1个钻孔，并依据钻孔内的分层结构采集样本进行分析检测，以确定该地块是否存在深层土壤污染问题。

3.3 调查及评价方法

3.3.1 监测及分析方法

γ辐射剂量率的测定参照《环境γ辐射剂量率测量技术规范》（HJ 1157—2021）[4]，238U、226Ra、232Th的测定参照《高纯锗γ能谱分析通用方法》（GB/T 11713—2015）[6]。

3.3.2 评价方法

γ辐射剂量率的评价参考《第二次全国污染源普查伴生放射性矿普查监测技术规定》（国污〔2018〕1号），测试值小于当地本底值+150 nGy/h。剩余核素含量的评价参考《拟开放场址土壤中剩余放射性可接受水平规定（暂行）》（HJ 53—2000）中“3 土壤中剩余放射性可接收水平”的要求。

4 调查结果分析与评价

4.1 地表γ辐射剂量率

按照项目调查方案，对地块进行γ辐射剂量率测量，结果见表3。从表3可以看出，该地块各调查对象的γ辐射剂量率均低于筛选参考水平，且土壤表层的γ辐射剂量率处于当地背景值（场地2 km外为145 nGy/h）的正常波动范围内。由此可见，该地块的γ辐射情况较为稳定，未出现异常波动。综合地表情况，部分场地含较多的水泥及建筑垃圾可能影响测量结果，因此有必要对关注区域进行钻孔取样，分析放射性核素含量。

4.2 表层土壤放射性核素含量

表层土壤的放射性核素含量见表4。由表4可知，表层土壤中剩余核素含量计算得到的污染指数R值小于等于1，达到《拟开放场址土壤中剩余放射性可接受水平规定（暂行）》（HJ 53—2000）中无限制开放要求。

4.3 深层岩土放射性核素含量

深层岩土各钻孔的放射性核素含量见表5。由表5可知，调查的钻孔中固体样本的放射性核素含量均低于1 Bq/g。需注意的是，在原露天炉渣堆场、中心实验室区域、原尾砂水塘区域，R值超过了1.0。这表明这些区域的土层尚未达到《拟开放场址土壤中剩余放射性可接受水平规定（暂行）》（HJ 53—2000）对于无限制开放场所的要求。

5 结论

该钽铌冶炼厂地块部分区域存在放射性污染问题，需要采取相应的修复措施，以确保场地的安全再利用。同时，本研究初步构建了针对此类场地的放射性污染调查与评估框架，可为类似项目的环境管理提供参考。

进一步分析可知，该地块的污染与冶炼工艺、废物处理方式及环境管理措施密切相关。在未来的研究中，可深入探讨放射性污染的治理技术和方法，提高治理效果和效率。此外，应加强对伴生放射性矿产开发过程的监管，从源头上减少放射性污染的产生，保护生态环境和人类健康。

参考文献

1 国家环境保护总局.辐射环境监测技术规范：HJ 61—

2021[S].北京：中国环境科学出版社，2021.

2 国家环境保护总局.关于印发《第二次全国污染源普查伴生放射性矿普查监测技术规定》的通知[EB/OL].（2018-02-01）[2024-07-04].https：//sthjt.shaanxi.gov.cn/html/hbt/wrypc/pcwj/30719.html.

3 国家环境保护总局.拟开放场址土壤中剩余放射性可接受水平规定（暂行）：HJ 53—2000[S].北京：中国环境科学出版社，2000.

4 国家环境保护总局.环境γ辐射剂量率测量技术规范（HJ 1157—2021）[S].北京：中国环境科学出版社，2021.

5 黄治俭.放射性污染源的调查和检测（一）[J].辐射防护通讯，2008（2）：32-45.

6 国家环境保护总局.高纯锗γ能谱分析通用方法（GB/T 11713—2015）[S].北京：中国标准出版社，2015.