基于事故树分析的我国某铀矿山土壤重金属污染评价

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矿山环境重金属污染的事故树分析

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第１３卷第３期２６０年０９月
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安全与环境工程
ＳａｅｙａｎｆｔｄＥｎｖｒｎｍｅａｉｏｎｔｌＥｎｇｉｅｉｎｅｒｎｇ
Ｖｏ＿３ＮＯ３ｌ１．
Ｓｅｐ．２００６
中图分类号：９６Ｔ７Ｘ３；Ｄ文献标识码：Ａ文章编号：６１１５（０６０ —０９０１７－５６２０）３０２ —４
ＡｐｉａｉｎｏｕｔＴｒｅＡｎａｙｉｎＨｅｖｅａｐｌｃｔｏｆＦａｌｅｌｓｓｉａｙＭｔｌＣｏａｉａｉｎｉｉｉｇＥｎｉｏｎｔｍｎｔｏｎＭｎｎｖｒｎｍｅｔｎ
矿山环境重金属污染的事故树分析
廖国｝，超ｌ吴
（．国安全生产科学研究院，１中北京１０２；．００９２中南大学资源与安全工程学院，长沙４０８）１０３
摘要：色金属矿产资源的开采与利用过程不可避免地伴随着矿物化学组成和物理状态变化、金属污染向生有重态环境释放和迁移的过程。笔者从采矿过程的分析人手，用事故树分析方法研究了矿山环境重金属污染物来应源，果表明矿山环境重金属污染物的主要来源是尾矿库，此矿山环境重金属释放迁移规律和重金属的污染治结因理与控制研究重点应针对尾矿库。关键词：矿山环境；源开采；金属；事故树分析；染物资重污

某铀矿山及其周边地下水中放射性核素污染调查与评价

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏａｓｓｅｓｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｒａｄｉｏｎｕｃｌｉｄｅｓｐｏｌｌｕｔｉｏｎａｎｄｉｔｓｉｎｆｌｕｅｎｃｅｉｎｕｒａｎｉｕｍｍｉｎｅａｎｄｉｔｓｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇａｒｅａｓ，２０ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｓａｍｐｌｅｓｗｅｒｅｃｏｌｌｅｃｔｅｄｉｎｗｅｔ，ｎｏｒｍａｌ，ａｎｄｄｒｙｓｅａｓｏｎ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｔｏｍｅａｓｕｒｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆ。Ｕ，。。。Ｔｈ，Ｒａ，。Ｐｂ，ａｎｄ。Ｐｏ．Ｉｎｔｅｒｎａｌｅｘｐｏｓｕｒｅｄｏｓｅｃａｕｓｅｄｂｙ
ｂｙｒａｄｉｏａｃｔｉｖｅｎｕｃｌｉｄｅｓｉＳ２．４４× １０Ｓｖ。ｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｌｅｖｅｌｆｒｏｍＷＨＯ，ｗｉｔｈｎｏｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｈａｚａｒｄｓｔｏｐｅｏｐｌｅ．
ｃｈｅｃｋｅｄｏｕｔｉｎｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｏｆｓｔｕｄｉｅｄａｒｅａ．ＡｖｅｒａｇｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆＵ，Ｒａ，。Ｐｂ，ａｎｄ。Ｐｏｉｓ１．３ｌ

铀矿山土壤污染风险评价方法研究

获得相关评价结果。在评价过程中发现各种评价方法自身存在的不足和缺陷，并提出确保评价结果准确性的
建议和方法，从而为铀矿山土壤重金属污染的防控与修复提供技术与管理支持。关键词：铀矿山；土壤；重金属污染；污染风险评价
荡（１８ ±２）ｈ，离心过滤，用电感耦合等离子体发
评价却很少。将应用于土壤重金属污染的评价方法用于铀矿山土壤风险评价效果如何，哪种评价方法最适用，目前国内尚缺乏这方面的研究。为
射光谱仪（ＩＣＰ — ＯＥＳ）或电感耦合等离子体质谱仪
山土壤重金属污染评价的现实意义非常重大。重
金属污染评价能够对研究区域内的土壤做出全面的定性、定量风险分析，在与相应的土壤环境背景
ｃｅｄｕｒｅ）提取法以其周期短的优点被普遍认为是
一
种有效的土壤重金属生态风险评估的简便、快
１土壤污染风险评价方法简介
１．１ＴＣＬＰ提取法
ＴＣＬＰ（ｔｏｘｉｃｉｔｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｌｅａｃｈｉｎｇｐｒｏ —
大基本环境要素。因此，基于铀矿山资源开发而引起的包括铀在内的土壤重金属污染，开展铀矿

土壤重金属污染的风险评估与修复技术

土壤重金属污染的风险评估与修复技术标题：土壤重金属污染的风险评估与修复技术导言：土壤重金属污染是近年来严重影响环境与人类健康的一个全球性问题。

本文将就土壤重金属污染的风险评估和修复技术展开论述，以帮助读者更好地了解土壤重金属污染的危害和解决方案。

一、风险评估1. 收集土壤样品：从受污染地区收集土壤样品，并做好标记与记录，确保取得代表性样品。

2. 分析重金属含量：使用化学分析方法，测定土壤样品中各种重金属元素的含量，并将数据整理成表格或图表进行比较和分析。

3. 评估污染程度：根据国家和地区制定的土壤环境标准，将土壤中重金属元素的含量与标准进行比较，确定污染程度。

4. 考察生态风险：评估土壤重金属的生态风险，包括毒性效应和迁移性，以了解其对生物体和生态系统的危害程度。

5. 制定应对策略：根据风险评估结果，制定合理的应对策略，确定是否需要进行土壤修复。

二、修复技术1. 土壤清除技术a. 机械挖掘法：通过机械设备将受污染土壤进行挖掘清除，然后进行处置处理。

b. 水力冲洗法：利用高压水流冲洗受污染土壤，将部分污染物溶解并冲刷掉，实现清洁效果。

c. 热解法：将受污染土壤经过高温处理，将重金属转化成气体或液体，然后通过后续处理降低或转化成无害物质。

2. 土壤修复技术a. 螯合剂修复法：通过添加螯合剂，将土壤中的重金属形成络合物，从而降低其活性和毒性。

b. 电动力修复法：利用直流电场或交变电场的作用，使重金属离子向电极聚集，然后进行回收处理。

c. 生物修复技术：通过植物吸收、菌类降解和微生物修复等方式，减少土壤中重金属元素的含量和毒性。

3. 土壤保护技术a. 覆盖层技术：在受污染土壤表面覆盖一层稳定材料，限制重金属的迁移和生物有效性。

b. 酸碱调节技术：通过添加酸碱性物质，调节土壤的酸碱度，改变重金属的化学形态，降低毒性。

c. 活性材料修复技术：在受污染土壤中添加具有吸附性能的活性材料，如活性炭、沸石等，吸附重金属离子。

某铜矿区土壤重金属污染评价

doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2018.08.018某铜矿区土壤重金属污染评价张永康1,2，曹耀华1,2，高照国1,2，刘承勇3，冯乃琦1,2，闫小换1,2（1.中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所，郑州450006；2.国土资源部多金属矿评价与综合利用重点实验室，郑州450006；3.河南省地质矿产勘查开发局第二地质环境调查院，郑州450000）摘要：分析测试了青海某铜矿区土壤重金属元素(As、Cd、Hg、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni)含量，研究了对照区土壤似背景值，采用单因子指数法、内梅罗综合污染指数法、地累积污染指数法评价了矿业活动区土壤重金属污染状况。

结果表明，除废石堆场周边区域极个别的土壤样品As、Pb、Cu、Cd元素超标外，矿业活动区土壤环境质量良好；对照区土壤似背景值与青海省土壤元素背景值相当，不是重金属高背景区。

关键词：矿业活动区；重金属污染；土壤似背景值中图分类号：X825 文献标志码：A 文章编号：1007-7545（2018）08-0000-00Assessment of Heavy Metal Pollution in One Copper Mining AreaZHANG Yong-kang1,2, CAO Yao-hua1,2, GAO Zhao-guo1,2, LIU Cheng-yong3, FENG Nai-qi1,2, YAN Xiao-huan1,2(1. Zhengzhou Institute of Multipurpose Utilization of Mineral Resources CAGS, Zhengzhou 450006, China;2. Key Laboratory of Evaluation and Multipurpose Utilization of Polymetallic Ores, Ministry of Land and Resources,Zhengzhou 450006, China;3. No.2 Institute of Geo-environment Survey of Henan, Zhengzhou 450000, China)Abstract：Contents of heavy metal elements (As, Cd, Hg, Pb, Cu, Zn, Cr, Ni) in soil samples from one copper mining activity area in Qinghai Province were analyzed and measured. Background-like values of the soil in control area were studied. Contents of heavy metal elements were evaluated based on Single Factor Index Method, Nemerow Multi-Factor Index Method and Muller’s Geo-Accumulation Pollution Index Method. The results show that the soil quality in mining activity area is good except that contents of As, Pb, Cu, and Cd elements in a small amount of samples from areas around waste rock yard are higher than the secondary standard of GB15618-1995. Background-like values of soil in control area are similar to those of soil elements in Qinghai Province, proving a non-heavy metal high-background area.Key words：mining activity area; heavy metal pollution; background-like value of soil土壤是人类的衣食之源和生存之本，是最基本的生产要素[1]，土壤环境污染防治是目前研究的热点[2-3]。

某镍钼矿区周边土壤重金属风险评价及种植蔬菜健康风险评估

：某镍钼矿区周边土壤重金属风险评价及种植蔬菜健康风险评估武晶芳，江帆，韦唯，周世会，黄先飞(贵州师范大学贵州省山地环境信息系统与生态环境保护重点实验室，贵阳)摘要：为调查某镍钼矿区周边土壤重金属(、、、、及)污染情况和周边蔬菜及水稻中重金属含量对居民的影响，在矿区周边采集土壤样品，并采集其周边土壤根际的蔬菜或水稻样品。

对土壤中重金属污染潜在生态风险进行评价，利用健康风险评估法对各种蔬菜或水稻判别重金属对人体健康影响程度，并采用生物富集系数法对各种蔬菜或水稻对重金属元素富集情况进行调查。

结果显示，与贵州省土壤背景值相比，各个取样点重金属含量均存在超标现象，其中以超标最严重。

潜在生态危害趋势为()＞()＞()＞()＞()＞()，号样点污染最严重，达到强生态危害级别。

未发现可对、、、、及有富集能力的蔬菜及水稻，但发现辣椒和萝卜对有较强吸收，水稻、萝卜及玉米对具有较强吸收。

结合重金属总量分析及潜在生态风险评价，研究区应注意及污染治理与防治，还应注意及造成的健康风险。

关键词：重金属；蔬菜；潜在生态风险评价；健康风险评估法；生物富集系数法中图分类号：文献标志码：文章编号：（）, , , ,( , , , )：(, , , , ) . . . . , , . ()＞()＞()＞()＞()＞(). , . , , , , , , , . , , .：; ; ; ;重金属具有高毒性、难降解性、生物累积性等特点[]。

重金属污染对生态环境会构成严重威胁。

土壤是人们赖以生存的宝贵资源，受重金属污染物后的土壤，沿着食物链富集，最终危及人类健康[]。

镍钼矿开采工艺及后续处理技术比较复杂，开采时产生的重金属污染会破坏生态环境[]。

目前，煤矿[]、铜矿[]、铀矿[]及其它矿区周边重金属污染情况调查较多，但对镍钼矿周边土壤重金属污染情况研究较少。

遵义镍钼矿区主要集中在松林镇、毛石镇和金顶山镇，对其周边土壤及蔬菜内重金属含量进行调查十分重要。

重金属污染土壤植物修复效果评价方法高光谱遥感

山总第511期2（）19年第1期Series No. 51 1January 2019金属矿METAL MINE重金属污染土壤植物修夏数黑评价方法----寫芜谱遥感迟晓杰「谷海红心李富平I"艾艳君I 袁雪涛'(1.华北理工大学矿业工程学院，河北唐山()6321();2.河北省矿业工程开发与安全技术重点实验室，河北唐山()6321();3.唐山市矿区生态修复产业技术研究院，河北唐山063210)摘要重金属污染土壤修复是当今全球生态修复中面临的一项难题：植物修复因其成本低、环保等优点在重金属污染土壤治理中展现出良好的应用前景高光谱遥感技术可以高效、无损、实时地获取植物的生理生化参数信息•可为评价植物修复效果提供技术支撑：阐述了高光谱遥感技术在重金属污染土壤植物修复中的应用进展，探讨了高光谱遥感反演植被理化参数含量的估算模型，并对基于微分光谱、基于“三边”参数、基于植被指数等估算模型进行了分析比较，为有效评价矿区植物修复效果提供参考关键词高光谱遥感植物修复重金属污染土壤修复反演估算模型中图分类号X171.4,X751 文献标志码A 文章编号1001-1250(2019)-01-016-08DOI 10.19614/ki.jsks.201901003Evaluation Method for Phytoremediation Effect of Heavy Metal Contaminated Soil:Hyperspectral Remote SensingChi Xiaojie 1 Gu Haihong 1,2 3 Li Fuping 1 2 ' Ai Yanjun 1 Yuan Xuetao 1(1. College of M ining Engineering , North China University of S cience and Technology .Tangshan 063210, C/zi>?o ;2. Hebei Key Uiboratory of Mining Development and Security Technology , Tangshan ()6321 (), C /心。

矿山环境重金属污染的事故分析

矿山环境重金属污染的事故分析薛小娟（甘肃林业职业技术学院，甘肃　天水　７４１０２０）摘要：本文将采矿活动过程作为基础，围绕重金属污染事故展开分析，将采矿学理论、环境化学理论等作为本文研究的理论基础，将明确矿山环境中重金属污染的具体情况作为研究目的，期望本文的理论研究能够为矿山环境的维护奠定有利的理论参考。

关键词：矿山环境；重金属污染；事故；矿产资源中图分类号：Ｘ７５１文献标识码：Ａ文章编号：１００２－５０６５（２０２０）１５－０１７５－２Accident Analysis of Heavy Metal Pollution in Mine EnvironmentXUE Xiao-juan（Ｇａｎｓｕ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｔｉａｎｓｈｕｉ　７４１０２０，Ｃｈｉｎａ）Abstract:　Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｔａｋｅｓ　ｔｈｅ　ｍｉｎｉｎｇ　ａｃｔｉｖｉｔｙ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｓ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ，ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｈｅａｖｙ　ｍｅｔａｌ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　ａｃｃｉｄｅｎｔ，ｔａｋｅｓ　ｔｈｅ　ｍｉｎｉｎｇ　ｔｈｅｏｒｙ，ｔｈｅ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ｔｈｅｏｒｙ　ａｎｄ　ｓｏ　ｏｎ　ａｓ　ｔｈｅ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ａｎｄ　ｍａｋｅｓ　ｃｌｅａｒ　ｔｈｅ　ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｅａｖｙ　ｍｅｔａｌ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｍｉｎｅ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ａｓ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｐｕｒｐｏｓｅ．Ｉｔ　ｉｓ　ｅｘｐｅｃｔｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｃａｎ　ｌａｙ　ａ　ｆａｖｏｒａｂｌｅ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｉｎｅ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Keywords: ｍｉｎｉｎｇ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ；　ｈｅａｖｙ　ｍｅｔａｌ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ；　ａｃｃｉｄｅｎｔｓ；ｍｉｎｅｒａｌ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ在控制矿山生态环境的过程中，明确矿山环境的重金属污染事故成为当前矿产资源开采工作中的一项重要内容，一方面响应了国家的号召，维护了人类赖以生存的生态环境，另一方面能够保证矿产资源的开采的稳定发展[1]。

某铀矿及周边地区土壤放射性水平调查与评价

生态毒理学报Asian Journal of Ecotoxicology第18卷第4期2023年8月V ol.18,No.4Aug.2023㊀㊀基金项目:国家自然科学基金资助项目鄱阳湖临水河水体中放射性核素铀的分布特征与形成机制 (42272301);江西省重点研发计划信江流域放射性污染调查及重点源污染控制技术研究 (2018ACG70023);核资源与环境国家重点实验室开放基金计划滴滤人工湿地协同生物可渗透反应墙技术修复稀土矿区地下水氮污染实验室研究 (2020NRE18)㊀㊀第一作者:张博(1998 ),男,硕士研究生,研究方向为土壤㊁地下水污染与防治,E-mail:*****************㊀㊀*通信作者(Corresponding author ),E -mail:**************DOI:10.7524/AJE.1673-5897.20221012002张博,高柏,马文洁,等.某铀矿及周边地区土壤放射性水平调查与评价[J].生态毒理学报,2023,18(4):369-383Zhang B,Gao B,Ma W J,et al.Investigation and evaluation of soil radioactivity levels in a uranium mine and surrounding areas [J].Asian Journal of Ec -otoxicology,2023,18(4):369-383(in Chinese)某铀矿及周边地区土壤放射性水平调查与评价张博1,高柏1,2,*,马文洁1,王师齐1,漆文斌11.东华理工大学水资源与环境工程学院,南昌3300132.东华理工大学,核资源与环境国家重点实验室,南昌330013收稿日期:2022-10-12㊀㊀录用日期:2022-12-31摘要:为查明某铀矿及其周边土壤放射性污染特征,本文对矿区废石场㊁工业场地和尾矿库周边土壤放射性水平进行现场调查,结果表明,238U 比活度为595.5~2335.1Bq ㊃kg -1,226Ra 比活度为637~16551Bq ㊃kg -1;γ辐射空气吸收剂量率分别为全国㊁世界平均水平的11.91倍㊁14.05倍;氡析出率范围为全国范围值的0.34倍~6.62倍,各源项的最大超标点位均位于尾矿库周边㊂通过对数据进行描述性统计分析发现,226Ra 比活度对放射性源项的拟合度高于238U ㊂238U 比活度与226Ra 比活度㊁氡析出率㊁空气吸收辐射剂量率呈现弱相关性,226Ra 比活度㊁氡析出率㊁空气吸收辐射剂量率三者之间达到高度相关,说明226Ra 比活度对氡析出和空气吸收辐射剂量的产生具有重要作用㊂污染评价结果表明,强潜在生态风险点位占比最大(47.37%),226Ra 对总风险的贡献率较高(最高82.92%);且由226Ra 引发的健康风险值相较于238U 高出1~2个数量级,是主要的健康风险来源,摄入途径是主要暴露途径;研究区空气辐射最大年有效剂量达24.66mSv ,最大集体有效剂量为4476.32人㊃Sv ,最大终生癌症风险为9.53ˑ10-2;最大氡年释放量为4.57ˑ1012Bq ,影响并辐射周边约36503m 2㊂研究结果可为矿区退役治理工程提供基础支撑㊂关键词:铀矿;放射性核素;吸收辐射剂量;健康风险文章编号:1673-5897(2023)4-369-15㊀㊀中图分类号:X171.5㊀㊀文献标识码:AInvestigation and Evaluation of Soil Radioactivity Levels in A Uranium Mine and Surrounding AreasZhang Bo 1,Gao Bai 1,2,*,Ma Wenjie 1,Wang Shiqi 1,Qi Wenbin 11.School of Water Resources and Environmental Engineering,East China University of Technology,Nanchang 330013,China2.State Key Laboratory Breeding Base of Nuclear Resources and Environment,East China University of Technology,Nanchang 330013,ChinaReceived 12October 2022㊀㊀accepted 31December 2022Abstract :To investigate the radioactive contamination characteristics of a uranium mine and its surrounding soil,the radioactivity level of the soil around the waste rock quarry,industrial site,and tailing pond in the mine area was determined.The mass activity of radioactive238U and226Ra in the soils varied from 595.5to 2335.1Bq ㊃kg -1and370㊀生态毒理学报第18卷637to16551Bq㊃kg-1,respectively.The gamma absorbed dose rate in the air is11.91and14.05times higher than that of the national and worldwide average values,respectively;the radon precipitation rate ranges from0.34to 6.62times of the national values.The descriptive statistics analysis exhibited that the fitting degree of226Ra activity to the source items was higher than that of238U.We further noticed,the activity of238U was found in a weak corre-lation with226Ra activity,whereas,a significantly high correlation was recognized among226Ra mass activity,radon precipitation rate,and air absorbed radiation dose rate,indicating that the activity of226Ra plays an important role in radon precipitation and air absorbed radiation.The assessment of pollution showed that most of the sampling sites (47.37%)exhibited high potential ecological risks.The contribution of226Ra to the total risk is relatively high(up to82.92%).The health risk value caused by226Ra is1to2orders of magnitude higher than that of238U,which is the main health risk source,and the main exposure route is ingestion.The maximum annual effective dose of air ra-diation in the study area reaches24.66mSv.The maximum collective effective dose,maximum lifetime cancer risk, and maximum annual radon precipitation are4476.32man㊃Sv,9.53ˑ10-2,and4.57ˑ1012Bq,respectively.It is concluded that the affected and radiated area is about36503m2.Importantly,this research could provide technical support for the mine decommissioning treatment strategies for better management of the environment. Keywords:uranium mine;radionuclides;absorbed radiation dose;health risk㊀㊀国民经济的发展和能源的短缺促使我国以铀资源为基础的核电工业迅速崛起,在此大环境下,我国对铀矿的开采活动不断增强㊂而在开采过程中,铀矿废渣㊁采矿废水和工艺废水在雨水淋滤及扩散作用下不断迁移㊁浓缩㊁富集,并进入水体㊁土壤㊁大气等环境中,以废气㊁废水及废渣等形式对矿区及其周边地区产生具有长期性㊁持续性的放射性污染,危害人体健康[1-7]㊂目前,国内外诸多专家学者对场地放射性污染调查与评价主要以放射性核素(226Ra㊁232Th㊁40K㊁238U 等)㊁辐射贯穿剂量率以及总α㊁总β为研究重点㊂如Noguera等[8]对乌拉圭海岸带的天然放射性核素226Ra㊁232Th和40K进行调查;蒋文波等[9]对某退役铀矿周边土壤不同深度226Ra和238U特征进行研究;林武辉等[10]探究大气中γ辐射空气吸收剂量率的波动机制㊂场地放射性污染评价方法主要是辐射危害指数法[11]㊁镭当量活度[12]㊁美国环境保护局(US EPA)推荐的放射性污染场地风险评估模型㊁地累积指数法等㊂Asad等[13]运用辐射危害指数法和外部危险指数法对美国2个造船厂土壤的元素和放射性污染进行评估;余根锌[14]估算了我国福建省天然γ辐射剂量率,并量化福建省人居环境安全性标准;哈日巴拉等[15]运用US EPA建议的放射性健康风险模型评估我国巴彦乌拉铀矿周围饮用水中放射性和健康风险㊂我国部分铀矿矿井㊁水冶生产设施于21世纪初开始相继停运,并对在线设备设施均进行了封存处理,但尾渣库㊁堆浸场㊁废石场等遗留场地有大量未中和的废渣和废石,还有周边被污染的公路㊁工业建(构)筑物及各类污染设备㊁管线等,均存在着一定的辐射环境污染风险㊂因此,为查清退役铀矿山遗留物对周边环境产生的污染影响及范围,本文以铀矿区及周边环境放射性源项为研究对象,对研究区内各污染源项进行调查及统计性分析,查明各放射性污染之间的相互联系;采用潜在生态危害指数法㊁US EPA推荐的放射性污染场地风险评估模型以及国际辐射防护委员会(ICRP)提供的年有效剂量模型[16]对研究区放射性污染强度范围进行调查;并针对特征放射性核素对人群可能造成的健康风险进行评价㊂1㊀材料与方法(Materials and methods)1.1㊀样品采集与分析研究区位于广西壮族自治区某退役铀矿,地处亚热带季风带,具有典型的山地立体气候,年平均降雨量为1773.1mm,属中高山地貌,平均海拔1500 ~1600m,岩性主要为中粗粒㊁中细粒似斑状黑云母花岗岩及二云母花岗岩,均为燕山期,矿区内无大型地表水体,年均流量约0.5m3㊃s-1㊂本次研究调查范围主要有坑井口㊁废石堆场㊁工业场地㊁堆浸渣场㊁尾矿库㊁建(构)筑物㊁设备器材和管线以及可能受到污染的地表水体和道路等㊂按照‘环境核辐射监测规定“(GB12379 1990)[17],按设施周围东北㊁西南㊁东南㊁西北方位布设,共布设采点19个㊂每个点在10mˑ10m范围内,用铁锹,移植镘刀等物去除其外围富含有机质的杂填土,采取0第4期张博等:某铀矿及周边地区土壤放射性水平调查与评价371㊀~10cm的表层土,每次采取约1.0~2.0kg并用塑封袋密封装入布制取样袋,排出空气压实在1000mL样品盒中,保证所取土壤样品接近场地样品源㊂采样点位置如表1所示㊂表1㊀研究区采样点位置Table1㊀Location of sampling points in study area序号Serial number 名称Name区域Region位置(经纬度)Location(latitude and longitude)1老1堆废石场Old1pile waste rock quarry2老2堆废石场Old2pile waste rock quarry31392废石场1392waste stone quarry41470废石场1470waste stone quarry51490废石场1490waste stone quarry61440废石场1440waste stone quarry71480废石场1480waste stone quarry81520废石场1520waste stone quarry91560废石场1560waste stone quarry废石场Waste rockquarry110ʎ31ᶄ1.93ᵡ,26ʎ9ᶄ4.39ᵡ110ʎ30ᶄ59.46ᵡ,26ʎ9ᶄ5.92ᵡ110ʎ31ᶄ0.54ᵡ,26ʎ9ᶄ2.24ᵡ110ʎ30ᶄ58.46ᵡ,26ʎ9ᶄ2.87ᵡ110ʎ30ᶄ55.91ᵡ,26ʎ9ᶄ3.28ᵡ110ʎ31ᶄ23.56ᵡ,26ʎ9ᶄ39.48ᵡ110ʎ31ᶄ18.77ᵡ,26ʎ9ᶄ37.74ᵡ110ʎ31ᶄ18.70ᵡ,26ʎ9ᶄ36.15ᵡ110ʎ31ᶄ17.61ᵡ,26ʎ9ᶄ33.93ᵡ10水冶工业场地Hydrometallurgical industrial site11水冶辅助工业场地Hydrometallurgical auxiliary industrial sites12破碎工业场地Crushing industrial sites13旧破碎工业场地Old broken industrial sites14炸药库Explosives depot15西部工棚区Western work shed area16生活办公区Living office area17三期库坝下工业场地Industrial site below the third phase of the reservoir dam工业场地Industrial sites110ʎ31ᶄ7.50ᵡ,26ʎ8ᶄ54.27ᵡ110ʎ31ᶄ3.44ᵡ,26ʎ8ᶄ55.03ᵡ110ʎ31ᶄ5.41ᵡ,26ʎ8ᶄ58.08ᵡ110ʎ31ᶄ7.46ᵡ,26ʎ9ᶄ0.44ᵡ110ʎ31ᶄ10.16ᵡ,26ʎ9ᶄ3.63ᵡ110ʎ31ᶄ11.01ᵡ,26ʎ9ᶄ1.62ᵡ110ʎ31ᶄ12.36ᵡ,26ʎ9ᶄ0.13ᵡ110ʎ30ᶄ56.99ᵡ,26ʎ8ᶄ41.72ᵡ18一期尾矿库PhaseⅠtailings storage19二期尾矿库PhaseⅡtailings storage尾矿库Tailings pond110ʎ31ᶄ3.02ᵡ,26ʎ8ᶄ51.70ᵡ110ʎ30ᶄ59.85ᵡ,26ʎ8ᶄ47.33ᵡ372㊀生态毒理学报第18卷㊀㊀按照‘岩石样品中226Ra的分析方法射气法“(GB/T13073 1991)[18]和‘土壤中放射性核素的γ能谱分析方法“(GB/T11743 2013)[19]中规定的相对比较法求解样品中238U㊁226Ra放射性核素比活度,并分析扩展不确定度㊂将土壤样品经100ħ烘干㊁磨碎㊁过60目孔径筛㊂每个样品称取100g放入γ能谱分析专用聚乙烯样品盒,用蜡密封后存放3周后,使放射系中铀㊁镭和它们的短寿命子体基本达到平衡至低本底γ能谱仪经刻度后,在相同条件下依次测量空样品盒㊁土壤粉末标准源和土壤样品能谱各8h,利用仪器自带解谱软件分别求出238U㊁226Ra 子体中γ射线发射几率比较大的92.6KeV(238U)㊁609.4KeV(226Ra)特征峰的全能峰净面积(将空样品盒测量值作为本底计数),根据测量时间,通过相对比活度法得到土壤238U㊁226Ra比活度,根据扩展不确定度公式求得高纯锗探测器测量的土壤样品238U㊁226Ra的扩展不确定度均分别<4.15%㊁< 6.15%,满足GB/T11743 2013中扩展不确定度铀<20%,镭<10%的要求㊂按照‘表面氡析出率测定“(EJ/T979 1995)[20]采用真空法取样,取样时记录气温㊁气压㊁湿度㊁风度㊁风向等数据,用以对测量结果进行分析比较㊂采用积累法对研究区表面氡析出率进行计算,测量结果符合铀尾矿㊁废石场表面氡析出率测量差不超过10%的要求㊂研究区γ辐射吸收剂量率使用R-PD 型γ辐射剂量率仪(福州智元仪器设备有限公司,中国)测量,依据‘环境地表γ辐射剂量率测定规范“(GB/T14583 1993)[21],测量时探头在离地面1m 高处进行现场定点测量,连续测量10次并读数,取测量结果算术平均值作为该点γ辐射剂量率测量值,γ辐射剂量率测量值总不确定度应不超过20%㊂1.2㊀评价方法1.2.1㊀潜在生态风险指数法潜在生态风险指数法(potential ecological risk index)最早由瑞典科学家Hakanson提出㊂以各种重金属在环境中所具有性质及行为特点为基础,加入沉积学理论权重比例,对土壤或沉积物中的重金属污染进行定量评价㊂该方法不仅兼顾重金属在土壤中浓度,而且涵盖了环境中多种元素协同作用㊁毒理学特性㊁污染范围及浓度以及环境对重金属污染的响应效应等因素,因此在环境风险评价中得到了广泛应用[22-23]㊂计算公式如下:C ir=CiC in(1)E ir=T irˑC i r(2)RI=ðni=0E ir(3)式中:C ir为单个污染物的污染系数;E ir为单个污染物潜在生态风险系数;RI为多种污染物的综合潜在生态风险系数;C i为污染物在0~1m表层土壤中的实测值(Bq㊃kg-1);C i n为污染本底值(Bq㊃kg-1);T r i 为污染物i的毒性响应系数㊂潜在生态风险评价等级如表2所示㊂表2　潜在生态风险评价等级Table2㊀Potential ecological risk evaluation level单个重金属潜在生态风险系数Individual heavy metal potential ecological risk factor 单个重金属潜在生态风险程度Degree of potential ecologicalrisk of individual heavy metal多种重金属潜在生态风险指数Multiple heavy metals potentialecological risk index风险等级Risk levelE ir<40轻微MinorRI<150轻微Minor40ɤE i r<80中等Moderate 150ɤRI<300中等Moderate80ɤE i r<160强Strong300ɤRI<600强Strong160ɤE i r<320很强Very strong 600ɤRI很强Very strong320ɤE i r极强Extremely strong第4期张博等:某铀矿及周边地区土壤放射性水平调查与评价373㊀1.2.2㊀放射性风险评价226Ra㊁238U作为典型的放射性物质,其衰变过程中产生大量电离辐射,生物体长期暴露在高强度电离辐射中,会导致细胞突变,进而引发癌变以及死亡㊂故对研究区内226Ra㊁238U进行风险评估,采用US EPA推荐的放射性污染场地风险评估模型进行健康风险评估[24],其基本公式为:R=ð(REˑSF)(4)式中:R为健康风险值,RE为某一暴露途径的暴露量,SF为某一暴露途径所对应的斜率因子㊂因此,通过计算放射性物质每种暴露途径的暴露量,再结合相应暴露途径的斜率因子即可得到该污染物质所造成的健康风险值㊂本文调查对象为某退役铀矿场地,考虑到调查结果和风险评估主要为污染退役治理提供依据,以外照射㊁污染土壤摄入和吸入3种暴露途径计算其健康风险,其暴露量计算公式为:RE外照射=C土壤ˑEFˑEDˑETˑGSF外照射ˑACF外照射ˑ1-e-λtλtéëêêùûúú(5)式中:RE外照射为外照射暴露量(Bq㊃a㊃g-1);C土壤为放射性污染物在表层土中的比活度(Bq㊃g-1);EF为暴露频率(d㊃a-1);ED为暴露期(a);ET为暴露时间(h㊃d-1);t为持续时间(a);λ为衰变常数(a-1);GSF外照射为γ屏蔽系数(室外取1.0);ACF外照射为面积修正系数㊂RE摄入=C土壤ˑEDˑETˑIRSˑ1-e-λtλtéëêêùûúú(6)式中:RE摄入为土壤摄入暴露量(Bq);IRS为每日摄入土壤量(mg㊃d-1)㊂RE吸入=C土壤ˑEFˑEDˑETˑIRAˑ1PEFˑ1-e-λtλtéëêêùûúú(7)式中:RE吸入为土壤吸入暴露量(Bq);IRA为每日呼吸量(m3㊃d-1);PEF为颗粒物排放系数(m3㊃kg-1)㊂健康风险计算时,土壤中放射性污染物的比活度取研究区中各点位226Ra㊁238U的表层土实测值,衰变常数λ以λ=0.693/T1/2(T1/2为半衰期)计算㊂上述各参数的取值列于表3㊂1.2.3㊀辐射年有效剂量与终生癌症风险使用空气中的吸收剂量率与有效剂量的转换系数(0.7Sv)可计算出室外(废石场㊁工业场地㊁尾矿库及周边区域)和室内(住房㊁厂房)年有效剂量当量㊂室外和室内的占用系数分别为0.2和0.8[27-28]㊂辐射年有效剂量当量(E)是由以下关系计算出来的:E室外(mSv㊃a-1)=D(nGy㊃h-1)ˑ24ˑ365ˑ0.2ˑ0.7ˑ10-6(8)E室内(mSv㊃a-1)=D(nGy㊃h-1)ˑ24ˑ365ˑ0.8ˑ0.7ˑ10-6(9)式中:D为测量的空气中的吸收剂量率平均值(nGy㊃h-1)㊂空气吸收剂量率对人口造成的年有效剂量当量是通过将室外和室内的年有效剂量当量相加来计算,而其对人口的影响,通常用集体有效剂量(SC)来表征,SC由公式(10)[29]来估计:SC=EˑN(P)(10)式中:N(P)是研究区周边人口㊂一生中的终身癌症风险是指在一定的暴露水平下,一生中发生癌症的概率㊂它的计算是假设剂量和随机效应之间存在线性关系,它以一个数值表示,在一定数量的人以一定的剂量暴露于致癌物中,预计额外的癌症发生概率㊂终身癌症风险(ELCR)是用公式(11)来计算的:ELCR=EˑDLˑRF(11)式中:E为年总有效剂量当量,DL为人均寿命(据第七次全国人口普查,中国人均寿命为77.3a),RF为风险系数(Sv-1),即单位剂量当量的致命癌症风险㊂对于随机效应,ICRP使用的数值为0.05[30]㊂根据铀尾矿库氡析出率平均值,可估算铀矿各区域的氡年释放量㊂计算公式如下:RTotal=ʏtJAV平均值S d t(12)式中:RTotal表示待测区域的氡年释放量(Bq);JAV平均值表示待测区域的氡析出率平均值(Bq㊃m-2㊃s-1);S为待测区域的表面积(m2);t为估算时间,估算1年释放量时间t=3.1536ˑ107s㊂2㊀结果与分析(Results and analysis)2.1㊀土壤放射性核素描述性统计在对研究区放射性源项调查中,238U比活度595.5~2335Bq㊃kg-1,226Ra比活度637~16551Bq ㊃kg-1,均高于全国㊁世界平均水平[31],分别为全国㊁世界本底值的15.08倍~59.12倍㊁17.45倍~453.45倍和14.89倍~58.38倍㊁15.93倍~413.78倍;γ辐射空气吸收剂量率分别为全国㊁世界平均水平[32]的11.91倍㊁14.05倍;氡析出率范围处于全国范围的0.34倍~6.62倍(表4)㊂由图1可知,238U的样本特征基本服从正态分布,无异常值,平均值1454.2Bq ㊃kg-1位于中位数上方,属右偏态分布,变异系数0.38374㊀生态毒理学报第18卷为中等变异,表明样本梯度离散程度较大㊂226Ra比活度㊁γ辐射空气吸收剂量率㊁氡析出率样本均不服从正态分布,均值分别为2962.3Bq㊃kg-1㊁1179.9 nGy㊃h-1和1.34Bq㊃m-2㊃s-1,与中位数相差较大,变异系数分别为1.51㊁0.82和0.90,样本离散程度较大,偏度及峰度均较高,表现出明显的不对称性,分布存在异常值,分别位于一期㊁二期尾矿库㊂由于尾矿库表面覆盖厚度较小,氡析出率可随温度㊁气压变化或降水而有很大的变化[34],当大气压力减少时,氡析出率增加;降雨会增加尾矿库的湿度,在一定的湿度范围内尾矿库表面的氡析出率随着温度的增加而增加㊂氡作为镭衰变的产物之一,在其衰变过程中会产生电离辐射,使空气辐射剂量率测量值升高,故而这三者在样本特征分布形式上有一定相似性㊂表3㊀健康风险评价参数取值[25-26]Table3㊀The values of health risk evaluation parameters[25-26]参数Parameters 单位Units数值Numerical value暴露期(ED)Exposure period(ED)a25暴露频率(EF)Exposure frequency(EF)d㊃a-1250暴露时间(ET)Exposure time(ET)h㊃d-18成人每日摄入土壤量(IRS)Daily ingestion of soil for adults(IRS)mg㊃d-1100成人每日呼吸量(IRA)Adult daily respiratory volume(IRA)m3㊃d-114.5γ屏蔽系数(GSF外照射)γshielding factor(GSFext )量纲为1Dimensionless1.0(表层Surface)颗粒物排放系数(PEF)Particulate emission factor(PEF)m3㊃kg-1 2.97ˑ1011238U面积修正系数(ACF外照射)238U area correction factor(ACFext )量纲为1Dimensionless0.99226Ra面积修正系数(ACF外照射)226Ra area correction factor(ACFext )量纲为1Dimensionless0.53238U衰变常数(λ)238U decay constant(λ)a-1 1.55ˑ10-10 226Ra衰变常数(λ)226Ra decay constant(λ)a-1 4.33ˑ10-4238U外照射斜率因子(SF外照射)238U external irradiation slope factor(SFext )g㊃Bq-1㊃a-1 3.35ˑ10-9226Ra外照射斜率因子(SF外照射)226Ra external irradiation slope factor(SFext )g㊃Bq-1㊃a-1 6.75ˑ10-7238U摄入斜率因子(SF摄入)238U ingestion slope factor(SFin )Bq-1 1.26ˑ10-9226Ra摄入斜率因子(SF摄入)226Ra ingestion slope factor(SFin )Bq-17.96ˑ10-9238U吸入射斜率因子(SF吸入)238U inhalation shot slope factor(SFinh )Bq-1 6.39ˑ10-7226Ra吸入射斜率因子(SF吸入)226Ra inhalation shot slope factor(SFinh )Bq-17.61ˑ10-7㊀第4期张博等:某铀矿及周边地区土壤放射性水平调查与评价375图1㊀放射性源项柱状图和Q-Q图注:A为老1堆废石场,B为老2堆废石场,C为1392废石场,D为1470废石场,E为1490废石场,F为1440废石场,G为1480废石场, H为1520废石场,I为1560废石场,J为水冶工业场地,K为水冶辅助工业场地,L为破碎工业场地,M为旧破碎工业场地, N为炸药库,O为西部工棚区,P为生活办公区,Q为三期库坝下工业场地,R为一期尾矿库,S为二期尾矿库㊂Fig.1㊀Histogram of radioactive source term and Q-Q diagramNote:A represents old1-pile waste rock site;B represents old2-pile waste rock site;C represents1392waste rock site;D represents1470waste rock site;E represents1490waste rock site;F represents1440waste rock site;G represents1480waste rock site;H represents1520waste rock site;I represents1560waste rock site;J represents hydrometallurgical industrial site;K represents hydrometallurgical auxiliary industrial site;L represents crushing industrial site;M represents old crushing industrial site;N represents explosives depot;O represents western shed area;P represents living office area;Q represents industrial site below the PhaseⅢdam;R represents PhaseⅠtailings pond;S represents PhaseⅡtailings pond.376㊀生态毒理学报第18卷2.2㊀放射性核素间相互关系放射性核素随人类活动在环境中的迁移范围也越来越广,因此区域放射性背景值也随之增高,造成环境放射性污染,影响人类的健康安全[35]㊂所以,研究各放射性源项之间相互联系,对矿区退役治理工程建设具有重要意义㊂分别用238U㊁226Ra比活度对氡析出率和γ辐射空气吸收剂量率作线性拟合图(图2),如图2所示,用238U比活度对氡析出率和γ辐射空气吸收剂量率进行拟合,可决系数分别为0.27和0.19,用226Ra比活度对氡析出率㊁γ辐射空气吸收剂量率拟合的可决系数为0.79和0.85,可以看出226Ra比活度对放射性源项的拟合度高于238U㊂在放射性物质的递次衰变中,母体原子数目不断减少,子体原子数目不断增加,在相当长的时间后,母体与子体的放射性比活度比例趋于稳定且不随时间的推移而产生变化,核素达到长期平衡的状态㊂238U㊁226Ra的长期平衡往往需要300万年才能建立[36],故而氡的析出很大程度上受它的母体226Ra的比活度控制,与238U比活度相关性不大㊂而226Ra和氡的比活度与γ辐射空气吸收剂量率成正比,所以这3种放射性源项表现出较好的线性关系㊂场地放射性源项相关性如图3所示,可进一步说明研究区各放射性源项相互联系㊂在0.01显著水平下,238U比活度分别与226Ra比活度㊁氡析出率㊁空气吸收辐射剂量率的相关系数为0.35㊁0.52和0.44,呈现出正相关㊁弱相关性;226Ra比活度分别与氡析出率㊁空气吸收辐射剂量率相关系数为0.89㊁0.92,氡析出率与空气吸收辐射剂量率相关系数为0.93,均达到高度相关,再次说明相比于238U比活度的影响,226Ra比活度对氡析出和空气吸收辐射剂量的产生具有重要作用㊂2.3㊀场地潜在生态风险评价潜在生态风险指数法作为环境土壤评价的重要方法,许多学者将其引入放射性土壤的评价体系中[37]㊂根据‘电离辐射防护与辐射源安全基本标准“[38](GB18871 2002)226Ra㊁238U分别为极毒㊁低毒组别对其毒性响应系数进行赋值㊂研究区场地各区域采样点范围内238U与226Ra所造成的潜在生态风险评价结果列于表5㊂潜在生态风险指数法评价结果表明,研究区各采样点E ir(238U)均<40,属于轻微潜在生态风险;研究区226Ra潜在生态风险程度较高,不存在轻微潜在生态风险点位,中等潜在生态风险占比42.11%,强潜在生态风险占比36.83%,很强潜在生态风险占比10.53%,一期尾矿库㊁二期尾矿库E ir(226Ra)分别为1190.12㊁1025.01,属于极强潜在风险程度,占比10.53%㊂RI总风险结果表明,老1堆废石场㊁老2堆废石场㊁1470废石场㊁1440废石场㊁水冶辅助工业场地㊁炸药库㊁西部工棚区㊁生活办公区㊁三期库坝下工业场地点位属于轻微潜在生态风险,占比47.37%;1392废石场㊁1480废石场㊁1480废石场㊁1520废石场㊁1560废石场㊁水冶工业场地㊁破碎工业场地㊁旧破碎工业场地号点位属于中等潜在生态风险,占比42.10%;位于尾矿库区域一期尾矿库㊁二期尾矿库点属于很强潜在生态风险,占比10.53%㊂从评价结果来看,研究区中等潜在生态风险地区占比最大,且E ir(226Ra)与RI结果具有相似性,表明226Ra对总风险的贡献率较高㊂表4　放射性源项背景值Table4㊀Background values of radioactive source terms区域Region238U/(Bq㊃kg-1)[31]226Ra/(Bq㊃kg-1)[31]γ辐射空气吸收剂量率/(nGy㊃h-1)[32]Air absorbed dose rate ofγradiation/(nGy㊃h-1)[32]氡析出率/(Bq㊃m-2㊃s-1)[31]Radon precipitation rate/(Bq㊃m-2㊃s-1)[31]范围Scope均值Mean范围Scope均值Mean范围Scope均值Mean范围Scope均值Mean全国National 1.80~520.039.50 2.40~134.6036.50-99.100.74世界World40.0040.00-84.00-研究区Research area 595.50~2335.101454.20637~165512962.30225~40221179.900.25~4.90 1.34注:-代表尚无统一标准值㊂Note:-means there is no uniform standard value yet.第4期张博等:某铀矿及周边地区土壤放射性水平调查与评价377㊀图2㊀放射性源项线性拟合Fig.2㊀Linear fit of the radioactive sourceterm图3㊀放射性相关系数Fig.3㊀Radiological correlation coefficient378㊀生态毒理学报第18卷表5　场地潜在生态风险评价结果Table5㊀Results of potential ecological risk evaluation of the site采样点Sampling points E ir(238U)E i r(226Ra)RI风险等级Risk level老1堆废石场Old1pile waste rock quarry 16.4774.1190.59轻微Minor老2堆废石场Old2pile waste rock quarry 9.7844.3354.11轻微Minor1392废石场1392waste stone quarry 27.59122.41150.00中等Moderate1470废石场1470waste stone quarry 17.0676.8393.89轻微Minor1490废石场1490waste stone quarry 36.11161.86197.98中等Moderate1440废石场1440waste stone quarry 16.0771.1287.19轻微Minor1480废石场1480waste stone quarry 33.68147.88181.55中等Moderate1520废石场1520waste stone quarry 37.13167.64204.77中等Moderate1560废石场1560waste stone quarry 33.47146.00179.47中等Moderate水冶工业场地Hydrometallurgical industrial site 27.79125.19152.98中等Moderate水冶辅助工业场地Hydrometallurgical auxiliary industrial sites 16.5374.8891.41轻微Minor破碎工业场地Crushing industrial sites 24.55110.09134.64中等Moderate旧破碎工业场地Old broken industrial sites 32.26143.28175.54中等Moderate炸药库Explosives depot 15.5268.2783.79轻微Minor西部工棚区Western work shed area 13.4160.4773.88轻微Minor生活办公区Living office area 15.1367.3682.50轻微Minor三期库坝下工业场地Industrial site below the third phase of the reservoir dam 22.1198.96121.07轻微Minor一期尾矿库PhaseⅠtailings storage 38.341151.771190.12很强Very strong二期尾矿库PhaseⅡtailings storage 20.691004.311025.01很强Very strong2.4㊀US EPA健康风险评价研究表明,放射性辐射可对生物体产生不可逆转的伤害,一但人体暴露在放射性环境中并达到一定辐射剂量,轻则引起恶心㊁呕吐㊁脱发等症状,严重则会导致细胞癌变等,最终造成休克甚至死亡㊂本文使用US EPA推荐的健康风险模型对场地放射性核素对人体所造成的危害进行评估,评价结果列于表6㊂结果表明,场地内226Ra造成的健康风险值相较于238U高出1~2个数量级,说明该场地主要风险来源于226Ra,最大风险点位位于尾矿库范围,最大风险值为1.16ˑ10-4,是US EPA建议最大风险(10-4)[39]的1.16倍,238U最大风险值为1.87ˑ10-6,处于可接受范围内㊂其中,以外照射途径造成的226Ra 最大风险值为3.36ˑ10-5,占比28.97%,摄入途径最大风险值为8.19ˑ10-5,占比70.6%,吸入途径最大风险值低于10-10,可忽略,故而摄入是最主要的暴露途径㊂矿区工作人员作为场地内主要潜在暴露人群,在工作时间内均受到不同途径的辐射暴露,以每天工作8h条件下估算每年潜在暴露剂量㊂结果表明,场地226Ra对工作人员以外照射㊁摄入㊁吸入途径造成最大年暴露剂量分别为49.78㊁10292.65和1.68ˑ10-3Bq(外照射转化系数取辐射权重因子值1.0),最大总暴露量10342.43Bq;238U的3种途径最大暴露量分别为13.12㊁1542.11和2.36ˑ10-4Bq,最大总暴露量1465.23Bq,进一步表明226Ra是场地内主要的风险来源㊂在铀矿开采和挖掘隧道等工程中,将原本在地下,对人类生活环境没有影响的放射性核素如238U㊁226Ra提升至地面,进入人的生活环境㊂在矿区人员进行工作时,采取了一定的辐射防护,但依旧会以各种途径收到放射性辐射污染,它不仅影响到矿工工人,也为矿区周围的公众环境带来额外的放射性辐射照射㊂矿区周边经放射性核素污染的花岗岩被居民用作建筑耗材,加大了放射性污染的风险程度㊂2.5㊀辐射年有效剂量与氡的年释放量本文采用ICRP推荐的估算模型对研究区空气辐射年有效剂量进行计算并评估其终身癌症风险(ELCR),对场地氡析出率做量化处理,计算其年释放量,为进一步治理铀矿区退役工程提供参考㊂表7㊁表8分别为研究区年有效剂量和氡年释放量评价结果㊂结果显示,研究区室外有效剂量高于室内,分别为1.10~19.73㊁0.28~4.93mSv,远高于世界平均值(室外0.072mSv,室内0.412mSv),研究区最大年有效剂量达24.66mSv,是世界平均水平年有效剂量(0.484mSv)的50.9倍,最大集体有效剂量为4476.32人㊃Sv㊂终生癌症风险是指在一定的暴露水平下终生患癌的概率,研究区最大终生癌症风险为9.53ˑ10-2,是世界平均水平(1.694ˑ10-2)的5.64倍㊂据计算,研究区废石场区域面积约为32796m2,氡年释放量1.35ˑ1012Bq,工业场地面积约为47044m2,氡年释放量1.07ˑ1012Bq,尾矿库面积约36503m2,氡年释放量4.57ˑ1012Bq㊂从计算结果来看,尾矿库依旧是空气辐射与氡释放的主要污染场地㊂研究表明,大陆气团影响下的γ辐射空气吸收剂量率普遍高于海洋气团影响下的结果,大陆气团与陆地下垫面长时间接触,进而拥有更高浓度的陆地土壤中226Ra衰变而来的222Rn及其子体,而海洋气团具有较高的湿度,相应的222Rn及其子体浓度较低[38]㊂部分研究将γ辐射空气吸收剂量率夏低冬高的季节特征归因为夏季更强的降雨清除效应[40]㊂并且在小时尺度下白天温度上升,由于蒸腾作用,有利于土表6　场地放射性核素健康风险评价结果Table6㊀Results of health risk evaluation of radionuclides at the site核素Nuclide比活度范围/(Bq㊃kg-1)Activity range/(Bq㊃kg-1)暴露途径Exposure pathways暴露量/BqExposure/Bq最大总暴露量/BqMaximum totalexposure/Bq风险值Risk value最大总风险Maximumtotal risk226Ra595.5~2335.1外照射External irradiation1.92~49.78摄入Ingestion396.13~10292.65吸入Inhalation6.45ˑ10-5~1.68ˑ10-310342.431.29ˑ10-6~3.36ˑ10-53.15ˑ10-6~8.19ˑ10-54.91ˑ10-13~1.28ˑ10-111.16ˑ10-4238U637~16551外照射External irradiation3.35~13.12摄入Ingestion370.33~1452.11吸入Inhalation6.03ˑ10-5~2.36ˑ10-41465.231.12ˑ10-8~4.39ˑ10-84.67ˑ10-7~1.83ˑ10-63.85ˑ10-11~1.51ˑ10-101.87ˑ10-6。

铀矿污染土壤γ_剂量率与核素活度的表征关系

㊀第44卷㊀第2期2024年㊀3月㊀辐㊀射㊀防㊀护Radiation㊀ProtectionVol.44㊀No.2㊀㊀Mar.2024㊃放射性废物管理㊃铀矿污染土壤γ剂量率与核素活度的表征关系杜㊀娟,冀㊀东,刘晓超,侯铁钢(中核第四研究设计工程有限公司,石家庄050021)㊀摘㊀要:为了对铀矿冶退役治理源项调查作出快速㊁准确的判定,解决调查过程中存在的测量周期长㊁检测手段繁琐等问题㊂以某铀矿污染土壤为研究对象,通过分析铀系核素不平衡条件下的衰变特点,采用半无限大体源估算模式计算了不同垂深污染土壤所致表层关注点的γ剂量率,根据铀系核素的剂量率贡献及对不同垂深的影响,推导出土壤表层γ剂量率与核素活度的表征关系㊂结果表明:铀系核素所致关注点γ剂量率主要由234m Pa ㊁214Bi 和214Pb 三个子体贡献,占比为96%;土壤表层(20cm )污染核素所致关注点剂量率占比约为94%;根据铀系核素分段平衡理论及铀镭平衡系数,推导出以238U 和226Ra 为代表核素,与土壤表面γ剂量率的表征关系,经与实际监测结果进行对比,偏差在ʃ5%以内㊂以此为依据可快速识别土壤的污染范围,提高源项调查监测布点的效率,为科学客观的开展污染土壤源项调查提供了新思路㊂关键词:铀矿;污染土壤;剂量率;核素活度;表征关系中图分类号:X53文献标识码:A㊀㊀收稿日期:2023-03-15作者简介:杜娟(1982 ),女,2004年毕业于河北科技大学环境工程专业,2007年毕业于河北科技大学环境工程专业,获硕士学位,高级工程师㊂E -mail:dujuan200402@通信作者:冀东㊂E -mail:jidongtianya@㊀㊀铀矿采冶属于开放型工作场所,其矿石冶炼㊁矿石运输㊁废石堆存㊁尾矿贮存㊁废水排放等均可能通过气态或液态途径污染矿区周围土壤㊂由于我国铀矿山土壤污染范围分散,涉及尾矿库和废石场下游土壤㊁尾矿输送管线两侧土壤㊁废水灌溉农田等,因此在铀矿冶设施退役过程中污染土壤的源项调查难度较大[1-2]㊂其主要面临的难题包括[3-6]:(1)无法快速识别土壤放射性核素的分布;(2)难以准确把握源项调查的监测范围㊂目前铀矿冶设施周围污染土壤的源项调查主要以实验室内应用谱仪分析放射性核素的活度浓度为主,从而判定土壤是否存在污染,这期间存在测试周期长㊁检测手段繁琐等问题,无法通过简单快速的识别方法进行判别㊂本文以某铀矿冶设施周围污染土壤为研究对象,以核素分段平衡理论为研究基础,应用Microshield 软件估算污染土壤表面γ剂量率,探讨污染土壤放射性核素活度浓度与γ剂量率的表征关系,旨在探索应用土壤表面的γ剂量率快速判别土壤是否存在污染㊂1㊀模型构建与估算方法1.1㊀数值模型㊀㊀(1)半无限大体源估算模式[7-9]将污染土壤设定为半无限大体源,对于一个光滑㊁均匀分布半无限大体源所发射的γ射线在空气中的吸收剂量率可用式(1)计算:D a ㊃=ðj Φ㊃(E j )μ(E j )ρéëêêùûúúE j (1)式中,D a ㊃为空气γ吸收剂量率,nGy /h;μ(E j )ρéëêêùûúú为空气对入射能量为E 的第j 种γ光子的质量吸收系数(即光子在介质中穿行单位质量厚度时,其能量在相互作用过程中转移为电子动能的份额),cm 2㊃g -1;E j 为天然放射性核素发射的能量为E 的第j 种γ光子的能量,MeV;ρ为密度,g /cm 3;Φ㊃(E j )为探测点处能量为E 的第j 种γ光子的注量率,cm -2㊃s -1,可用下式计算:Φ㊃(E j )=ðiA ㊃f i2[μ(E j)/ρ](2)杜㊀娟等:铀矿污染土壤γ剂量率与核素活度的表征关系㊀式中,A为核素比活度,Bq/g;f i为放射性核素衰变过程中所发射的能量为E i的第i种射线的发射概率;A㊃f i=A v/ρ,A v为体积活度,Bq/cm3;ρ为样品密度,g/cm3㊂(2)铀镭平衡系数铀矿采冶产生的放射性核素属于铀系核素,在平衡条件下,衰变链中任一子体核素与母体的放射性活度相等㊂据此可以利用衰变链中某一核素的特征射线,通过γ能谱计算出其活度浓度,同时也可计算出其它核素的浓度[10]㊂然而铀矿冶设施周围污染土壤中铀镭平衡已被破坏,各核素之间已经没有固定的关系,但在同一放射性衰变链中,除几个较长寿命核素外,其它核素的半衰期较短,经过较短时间后,长寿命核素与短寿命核素会建立新的平衡㊂根据这一原理,可以将某一衰变链分为几个子平衡系,子平衡系内其各核素活度相等㊂根据铀系核素衰变特点,可将其划分238U ң ң230Th和226Raң ң210Po两段平衡㊂在分段平衡条件下,不同平衡段的子体均可代表母体核素的活度[11-12]㊂两个平衡段母体核素活度的关系可用铀镭平衡系数来表示[13]:K P=(Q Ra/Q U)ˑ[1/(3.4ˑ10-7)](3)式中,Q Ra为样品中镭的含量,mg;Q U为样品中铀的含量,mg;1/(3.4ˑ10-7)为铀镭平衡时,铀镭含量的比值㊂1.2㊀模型构建㊀㊀以我国浙江地区某铀矿山周围污染土壤为例,选取表层垂深0~0.6m㊁范围40mˑ80m㊁密度为1.6g/cm3的污染土壤进行计算,考虑到土壤的自屏蔽因素,为确保计算结果的精确性,将0.6m 厚表层土壤分为3层,由上至下厚度分别为20 cm㊂采用Microshield[14]软件(一种用于屏蔽体设计与屏蔽外参考点剂量率计算软件)构建半无限大体源模型,分别定义各层土壤层厚度㊁密度及土壤成分组成㊁各核素的活度浓度,应用半无限大体源计算模式估算并叠加各核素在距离表层土壤不同距离(0.1m㊁0.3m㊁0.5m㊁0.7m㊁0.9m㊁1m)处的γ剂量率㊂土壤及空气组分输入列于表1, Microshield模拟计算模型如图1所示㊂表1㊀Microshield模拟计算土壤及空气组分输入参数Tab.1㊀Microshield simulation calculation of soil and air composition input parameters图1㊀Microshield模拟计算模型Fig.1㊀Microshield simulation model1.3㊀污染源项㊀㊀根据某铀矿山周围受污染田地1-3田土壤的垂深监测数据[15],不同垂深土壤中U天然含量在24.1~324mg/kg之间,226Ra含量在140~415Bq/ kg㊂参照‘中国环境天然放射性水平“[16]中铀矿山所在地天然本底水平,其中238U为(53.1ʃ19.5) Bq/kg,226Ra为(48.4ʃ19.3)Bq/kg,扣除本底水平后不同垂深土壤中U天然㊁226Ra比活度列于表2㊂2㊀污染土壤所致关注点γ剂量率估算结果㊀㊀依据‘铀矿冶辐射防护和辐射环境保护规定“[17],铀矿采冶设施污染物排放主要控制U系核素的排放,结合国内外学者对铀矿周围土壤和河流沉积物的研究成果[18-19],发现土壤和河流沉积物中主要污染核素为U和226Ra,而Th系核素㊀辐射防护第44卷㊀第2期㊀㊀㊀㊀㊀表2㊀不同垂深土壤中铀同位素和镭的比活度Tab.2㊀Specific activities of uranium isotopes and radium in soils at different depths天然采用激光铀分析仪按照‘土壤㊁岩石等样品中铀的测定激光荧光法“(EJT天然与铀同位素的换算如下:1mgU天然ʈ12.38Bq238Uʈ12.38Bq234Uʈ0.73Bq235U;2)226Ra采用γ能谱仪按照‘土壤中放射性核素的γ能谱分析方法“(GB/T11743 2013)进行测量㊂和40K比活度与对照点监测结果变化很小,因此本研究污染土壤所致关注点γ剂量率主要考虑U系核素㊂2.1㊀污染土壤中铀系和锕系核素所致关注点γ剂量率㊀㊀污染土壤中的初始源项主要为U天然和226Ra,然而不同核素在土壤中随着时间的推移不断衰变产生新的子体,同时释放出γ射线㊂经过不同的时间段,部分子体核素达到相应的平衡㊂U天然同位素中不仅包含铀系的238U和234U,还包括锕系235U,因此污染土壤中不仅需要考虑铀系核素所致关注点的剂量率,同时需要考虑锕系元素所致关注点的剂量率,估算结果如图2所示㊂图2㊀污染土壤核素所致关注点的γ剂量率Fig.2㊀Gamma dose rates of concerns causedby contaminated soil radionuclides从图2中可知,土壤中污染核素所致关注点高度0.1~1m的γ剂量率在365.03~411.64 nGy/h之间,整体随着关注点高度的升高,剂量率水平在不断降低,但在0.3m处出现最大值,这主要是由于不同垂深污染核素剂量率贡献与土壤自屏蔽自吸收效果的交互影响所致㊂其中铀系核素贡献值在355.88~399.95nGy/h之间,占比在97.16%~97.49%之间;锕系核素贡献值在9.15~ 11.69nGy/h之间,占比在2.51%~2.84%之间㊂从上述分析结果可知,锕系核素所致关注点的γ剂量率贡献较小,从而得出铀矿污染土壤所致关注点的γ剂量率仅需考虑铀系核素即可㊂2.2㊀污染土壤核素母体与子体所致关注点γ剂量率㊀㊀污染土壤中放射性核素的初始源项为U天然和226Ra,估算过程中母体主要考虑238U㊁234U㊁235U 和226Ra,子体主要考虑铀系和锕系的子体㊂按照分段平衡理论,假定衰变过程中子体和母体达到平衡,得出衰变母体和衰变子体对关注点剂量率贡献情况如图3所示㊂从图3可以看出,土壤中污染核素的母体所致关注点的γ剂量率贡献远小于子体的贡献,其中污染核素母体所致关注点剂量率在3.32~4.94 nGy/h之间,而子体贡献值在361.71~406.70 nGy/h之间,核素母体贡献仅占子体贡献的0.91%~1.20%㊂从而得出:针对铀矿污染土壤表面γ剂量率应重点关注铀系衰变子体㊂2.3㊀污染土壤中关键核素所致关注点γ剂量率㊀㊀经对铀系中各核素衰变产生γ射线能量汇总分析得出,铀系子体234m Pa㊁214Bi和214Pb三种核素衰变产生的γ射线能量相对较高,按照建立的三维数值模型估算了上述三种核素对不同关注点剂杜㊀娟等:铀矿污染土壤γ剂量率与核素活度的表征关系㊀图3㊀污染核素母体与子体所致关注点γ剂量率Fig.3㊀Concernedγdose rate due to parentand daughter radionuclide contamination量率的贡献,如图4所示㊂根据图4可知,对关注点剂量率贡献最大的核素为214Bi,所致关注点剂量率水平为290.33~ 326.14nGy/h,占总剂量率的79.23%~80.21%;其次为214Pb,所致关注点剂量率水平为43.62~ 50.03nGy/h,占总剂量率的11.95%~12.15%; 234m Pa所致关注点剂量率水平为16.50~18.68 nGy/h,占总剂量率的4.52%~4.58%;其它核素所致关注点γ剂量率总和约占4.0%㊂按照分段平衡理论,234m Pa所致关注点剂量率的贡献可代表238Uң ң230Th平衡段,214Bi和214Pb的贡献可代表226Raң ң210Po平衡段㊂2.4㊀不同垂深的污染土壤所致关注点γ剂量率㊀㊀在污染土壤所致关注点剂量率估算过程中,详细分析了铀衰变系中核素在不同垂深土壤所致关注点的剂量率贡献情况,并对不同垂深的污染土壤所致关注点γ剂量率贡献值进行了估算汇总㊂不同垂深的污染土壤所致关注点的剂量率如图5所示㊂从图5可以看出,-60~-40cm污染土壤所致关注点剂量率贡献在0.46~0.58nGy/h之间,贡献较小,仅占总剂量率的0.12%~0.15%;-40~ -20cm污染土壤所致关注点剂量率贡献在19.04~21.63nGy/h之间,仅占比为5.11%~ 6.03%㊂从而得出污染土壤所致关注点γ剂量率主要贡献为土壤表层20cm内的污染核素,剂量率贡献占比93.82%~94.77%,主要是由于天然放射性核素衰变释放出的γ射线平均能量较低,基于土壤的自屏蔽作用,-60~-20cm垂深土壤中核图4㊀关键核素所致关注点γ剂量率Fig.4㊀Gamma dose rate of concerndue to keyradionuclides图5㊀不同垂深的污染土壤所致关注点的γ剂量率Fig.5㊀Gamma dose rates of concerns caused bycontaminated soil at different vertical depths素衰变产生的γ射线大多已被土壤屏蔽㊂2.5㊀模拟结果与监测结果的对比分析㊀㊀参照‘环境γ辐射剂量率测量技术规范“[20]给出的测量要求,以20mˑ20m划分测量网格,选取1-3田距离污染土壤表面1m处进行测量,γ辐射剂量率监测结果为470nGy/h㊂根据2.1节估算结果,污染核素所致1-3田土壤表面0.1~1m范围内γ剂量率水平在365.03~ 411.64nGy/h之间,其中1m处的γ剂量率水平为365.03nGy/h㊂参照‘中国环境天然放射性水平“[16]和当地环境本底调查结果,本底剂量率水平在108~113nGy/h之间㊂将本次模拟计算结果与本底叠加后,污染核素所致1-3田土壤表面1m 处γ剂量率水平结果约为473~478nGy/h,与监测结果基本处于同一水平,表明本次估算结果基㊀辐射防护第44卷㊀第2期本是可信的㊂3㊀污染土壤核素活度与γ剂量率的表征关系㊀㊀依据第2节计算结果,铀矿20cm 垂深污染土壤所致关注点的γ剂量率占比约为94%;根据铀系核素分段平衡理论,应用关键子体核素表征母体核素的活度,其关键核素所致关注点γ剂量率占比约为96%,因此本次探讨的γ剂量率与污染土壤核素活度的表征关系主要考虑20cm 垂深的污染土壤的铀系关键核素㊂根据上述内容,污染土壤中铀镭含量与γ剂量率关系可用下式计算:D ㊃=(a 1ˑK Ra +a 2ˑK U )ː0.94ː0.96+C(4)式中,D ㊃为γ剂量率,nGy /h;a 1㊁a 2为剂量率转换系数,(nGy /h)/(Bq /kg);K Ra ㊁K U 分别为铀镭的比活度,Bq /kg;C 为环境本底数据,nGy /h;0.94为土壤表层20cm 内核素对γ剂量率的贡献率;0.96为关键核素所致关注点剂量率的占比㊂根据关键核素所致关注点γ剂量率的估算结果,主要贡献核素为234m Pa㊁214Bi 和214Pb,其中234m Pa 的活度会在短期内与238U 达到平衡,214Bi和214Pb 的活度会在短期内与226Ra 达到平衡,因此选用关键核素所致关注点剂量率换算成与238U㊁226Ra 活度的关系式,可以得出:D ㊃=(0.97ˑK Ra +4.48ˑ10-3ˑK U )ː0.94ː0.96+C (5)㊀㊀根据式(3),将铀镭含量的相互关系换算为铀镭活度的关系式:K Ra =1.023ˑK P ˑK U(6)㊀㊀将式(6)代入到式(5)中,得出污染核素所致关注点的附加剂量率与污染核素226Ra 的关系:D ㊃ᶄ=K Ra ˑ(1.07+4.85ˑ10-3/K p )(7)式中,D ㊃ᶄ为污染核素所致关注点的剂量率,即监测值扣除本底数据,nGy /h㊂按照理论推导出的估算公式(7),选用某铀矿周围污染土壤的监测数据进行对比验证,对比结果列于表3㊂由表3可见,本文估算结果与监测结果相对偏差在ʃ5%以内㊂表3㊀对比验证数据汇总表Tab.3㊀Comparison and verification data summary table天然本底为2.1nGy /h,取中间值110nGy /h;3)偏差为(公式估算+本底)与监测数据的差值与监测数据的比值㊂4㊀结论通过分析铀系核素不平衡条件下的衰变特点,结合某铀矿冶设施周围污染土壤特性,应用Microshield 软件模拟了不同垂深污染土壤所致关注点的剂量率水平,得出以下结论:(1)铀矿冶设施周围污染土壤中锕系核素对关注点的剂量率贡献可忽略不计,仅占2.51%~2.84%㊂污染土壤中母体核素所致关注点的剂量率仅占子体贡献的0.91%~1.20%,因此按照分段平衡理论应重点关注铀系子体的贡献㊂(2)污染土壤中铀系核素按照分段平衡的理论,主要关注子体核素234m Pa㊁214Bi 和214Pb,这三种核素对剂量率贡献占比在96%左右㊂(3)根据对不同垂深污染核素所致关注点剂量率估算结果得知,土壤表层0~20cm 污染核素对关注点的剂量率贡献在94%左右,因此在土壤杜㊀娟等:铀矿污染土壤γ剂量率与核素活度的表征关系㊀源项调查中应重点关注土壤表层的核素分布㊂(4)根据估算结果推导的理论公式计算结果与现场监测数据相对偏差在ʃ5%以内,由此可用来表征表层土壤中不同放射性核素的比活度,用于指导铀矿冶设施周围污染土壤现场源项调查监测布点㊂参考文献:[1]㊀李韧杰,潘英杰,周星火,等.铀矿冶设施退役与环境治理[M].北京:原子能出版社,2001.LI Renjie,PAN Yingjie,ZHOU Xinghuo,et al.Decommissioning of uranium mining and metallurgical facilities and environmental treatment[M].Beijing:Atomic Energy Press,2001.[2]㊀UNSCEAR.Sources and effects of ionizing radiation:UNSCEAR2000Report to the General Assembly,with scientificannexes[M].United Nations,New York,2000.[3]㊀Abdelouas A.Uranium mill tailings:Geochemistry,mineralogy,and environmental impact[J].Elements,2005,2(6):335-341.[4]㊀Yin M 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[20]㊀生态环境部.环境γ辐射剂量率测量技术规范:HJ1157 2021[S].北京:中国标准出版社,2021.Ministry of Ecology and Environment,PRC.Technical specification for the measurement of environmental gamma radiation dose rate:HJ1157 2021[S].Beijing:China Standard Press,2021.Characterization relationship between gamma dose rate andradionuclide activity in uranium-contaminated soilDU Juan,JI Dong,LIU Xiaochao,HOU Tiegang(The Fourth Research and Design Engineering Corporation,CNNC,Shijiazhuang050021) Abstract:In order to quickly and accurately determine the pollution source terms for the decommissioning of uranium mines,and to solve the problems of long test cycle and cumbersome detection methods in the investigation process,the contaminated soil from uranium mines was used as research object in this paper.The decay characteristics under unbalanced conditions was analyzed,and the semi-infinite general source estimation model was used to calculate theγdose rate of the surface concern points caused by the contaminated soil at different vertical depths.According to the dose rate contribution of uranium-series radionuclides and the effect on different vertical depths,the relationship betweenγdose rate and radionuclide activity in soil surface layer was deduced.The results showed that theγdose rate of the concern point caused by uranium series radionuclides is mainly contributed by the three daughters234m Pa,214Bi and214Pb,which accounted for96%. The dose rate of concern points caused by polluted radionuclides in the soil surface layer(20cm)accounts for about94%.According to the segmental equilibrium theory and the uranium-radium equilibrium coefficient,the characterization relationship between238U and226Ra as the representative radionuclides and theγdose rate on the soil surface is deduced,compared with the actual monitoring results,the error was withinʃ5%.Based on this,the scope of the polluted soil could be quickly identified,the efficiency of source item investigation and monitoring distribution could be improved,and new ideas for scientific and objective in source item investigation of polluted soil could be provided.Key words:uranium mine;contaminated soil;dose rate;radionuclide activity;characterization relationship。

铀矿周边地表水及表层沉积物放射性和重金属污染鉴定与评价

铀矿周边地表水及表层沉积物放射性和重金属污染鉴定与评价摘要：以某地区某铀矿周围的地表水为研究对象，采用ICP-MS对21个样品的放射性和重金属元素进行了分析，并采用Nemero法对水质进行了评价，为基础提供了依据。

当前矿区地表水污染的结果表明，矿区周围的地表水是UTI。

铅和砷的U含量为4.194〜114.7μg/ L，比标准高1倍以上。

铀矿开采的主要污染源是矿井水，压碎的矿石废水和waste石废水。

此外，来自农田和农业的废水也不容忽视。

铀矿周围的地表水状况一般良好。

2号水体的污染度高于1号水质，而2号样品的污染度较低。

关键词：铀矿地表水；表层沉积物；重金属污染；鉴定方法；风险评估引言随着环境污染的增加，重金属污染已成为我国的热门话题。

铀开采对环境的影响主要是铀和其他放射性污染。

同时，湖南，广东，江西铀矿废水中的非放射性重金属元素超标。

污染物通过地表水径流和大气尘埃污染周围环境，威胁着周围生物的生存和人类健康。

目前，中国对铀矿开采的环境影响的研究落后于西欧国家。

矿区的环境监测主要集中在放射性水平的监测上。

为了全面了解广东地区铀矿周围地表水的主要污染物，分布特征和环境影响，确定了铀周围地表水中放射性元素U.Th和相关重金属元素的含量。

我分析了。

利用Nemerow的矿山指数法对采样点的水质进行综合评估，为有关矿区周围水环境污染状况的科学数据提供支持，并为中国的环境保护和管理提供参考。

我会。

1样品采集与测试1.1区块概述粤北铀矿位于粤北山区，是非常典型的花岗岩铀矿，年平均降雨量为1,560至1,800毫米。

地势东南高，西北低。

Y形流从东向西流经矿区。

尽管河流中含有少量的水，但它们是水系统的重要来源，其污染与人们的生产，生计和健康直接相关。

1.2样品采集采样时间为2015年9月下旬。

根据现场的具体条件和矿井周围地表水系统的特征，设置了二十一个采样点。

其中1到10是离矿井更远，在污水排放方向上游的水域，11到21是沿流向11到21的水域II，11是矿井水和铀矿的碎矿废水。

华东某铀矿区土壤中重金属镉含量特征及污染评价

华东某铀矿区土壤中重金属镉含量特征及污染评价王一婷;刘平辉;张淑梅【摘要】[目的]对华东某铀矿区土壤中重金属元素Cd含量进行评价研究.[方法]采用单因子污染指数法,对铀矿区土壤重金属镉污染程度进行评价.[结果]所采样品Cd 含量范围为0.05～ 1.81 mg/kg,采矿区与尾矿坝区所采土壤样品污染程度较高;正在开采矿区位置上游土壤中Cd含量高于下游,采矿区沿运输路线所采样品含量偏高.单因子污染指数评价结果表明,整个采样区各区域土壤均受到重金属Cd不同程度的污染,对照区单因子污染指数评价结果最小.[结论]所采样品均受到不同程度的镉污染.各区域受污染程度大小依次为采矿区＞整个矿区＞尾矿坝＞含矿未采区＞对照区.【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2015(000)034【总页数】3页(P15-17)【关键词】土壤;镉含量;污染评价;铀矿区;华东【作者】王一婷;刘平辉;张淑梅【作者单位】东华理工大学,地球科学学院,江西南昌330013;东华理工大学,地球科学学院,江西南昌330013;核资源与环境教育部重点实验室(东华理工大学),江西南昌330013;东华理工大学,地球科学学院,江西南昌330013【正文语种】中文【中图分类】S158.4土壤作为环境的主要组成部分，不仅提供人类生存所需的各种营养物质，而且接受来自工业和生活废水、固体废物、农药化肥及大气降尘等物质的污染［1］。

我国土壤污染研究经历了两个典型时期，即20世纪70年代主要研究了以农药为主的有机物造成的土壤污染、底泥重金属污染和污灌对农田系统带来的影响;20世纪80年代国家组织全国范围内土壤背景值调查和环境容量研究等工作，这个时期的研究成果系统化、理论化，为土壤质量评价、土壤污染控制奠定基础［2］。

矿山开发对区域环境影响的一个重要方面主要表现为对环境的污染，并且由此直接影响人们的生命健康安全［3］。

土壤重金属污染是不可逆的，一旦重金属元素进入土壤环境，就很难消解或降低这些化合物对土壤结构和功能的不利影响［4］。

矿区周围土壤中重金属危害性评估研究.

生态环境 2004, 13(1): 6-8 Ecology and Environment E-mail: editor@基金项目：国家自然科学基金项目（批准号为49873033）；广东省环保局开发基金项目（2001-27）作者简介：蔡美芳（1977–），女，博士研究生，主要从事污染环境的生物修复技术研究。

E-mail: baowen6634@*通讯联系人，E-mail: chzdang@矿区周围土壤中重金属危害性评估研究蔡美芳，党志*，文震，周建民华南理工大学应用化学系，广东广州 510641摘要：分别用总量法和连续萃取法对广东大宝山矿周围土壤、植物和沉积物中重金属的总量和化学形态进行了详细分析。

结果发现，矿山废水流入的横石河沉积物中Pb 、Zn 、Cu 和Cd 的质量分数分别为1841.02、2326.28、1522.61和10.33 mg/kg ；经此河水灌溉的稻田中重金属（Cu 、Cd 、Pb 和Zn ）的质量分数也远远超出了土壤环境二级标准值，其中Cu 、Cd 超标倍数分别为14.01和4.17倍。

结果还表明，生长在矿区周围的植物也受到不同程度重金属的污染且不同植物吸收和积累重金属的能力相差很大。

用Tessier 连续法对土壤中重金属进行萃取发现，虽然重金属主要存在于残余态中，但在Fe-Mn 氧化态、有机结合态中的质量分数也很高，说明这些土壤确实受到了有毒有害重金属元素的严重污染。

关键词：污染土壤；矿区；有毒有害重金属；重金属污染；危害性评估中图分类号：X825 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2004）01-0006-03矿山开采所产生的大量酸性矿井水和尾矿是造成矿区及其周围地区生态系统重金属污染的主要原因之一。

大宝山矿是位于广东翁源境内的一座大型多金属硫化物矿山，自1970年正式开采以来，由于采矿废水的直接排放以及采矿废石的堆放和淋滤已造成矿区周围生态系统的严重恶化。

重大危险源评估(事故树)

根据绘制出的事故树，分析基本事件之间的关系，及事故树的最小割集与最小径集。 6）制定防范措施
根据事故树分析结果，根据《灾害防治计划》、《应急预案》、《安全技术措施》等相关资料，结合本单位实际，制定事故的防范措施。
事故树分析法的流程图
收集系统资料
熟悉系统确定顶上事件事故机理分析建立事故树
调查事故调查原因事件
定性分析
定量分析
制定安全措施
二、事故树分析法
➢ 事故机理分析 ➢ 事故树的建立与分析 ➢ 重大危险源的防范措施
➢ 2.1 事故机理分析
2.1.1 具体操作：根据煤矿生产系统中可能发生的或已发生的事故，寻
找与事故有关的原因、条件和规律。通过这样一个过程分析辨识出系统中导致事故的不安全因素。
事故树分析法过程建议：
1. 各单位可由分管领导分别组织相关业务部门及区队技术人员进行分工，分别对8大事故进行事故机理分析、建立事故树和制定控制事故的措施。
2. 最后由总工组织所有相关人员集中进行审定。
谢谢大家！
1）瓦斯事故：瓦斯、煤尘爆炸或燃烧，煤（岩）与瓦斯突出，瓦斯
窒息（中毒）等。 2）顶板事故：
指冒顶、片帮、顶板掉矸、顶板支护垮倒、冲击地压、露天煤矿边坡滑移垮塌等。底板事故视为顶板事故。 3）机电事故：
指机电设备（设施）导致的事故。包括运输设备在安装、检修、调试过程中发生的事故。 4）放炮事故：
指放炮崩人、触响瞎炮造成的事故。
➢ 2.1 事故机理分析 2.1.3 事故类型说明
5）水灾事故：
指地表水、老空水、地质水、工业用水造成的事故及溃水、溃沙导致的事故。 6）火灾事故：
指煤与矸石自然发火和外因火灾造成的事故（煤层自燃未见明火逸出有害气体中毒算为瓦斯事故）。 7）运输事故：

安全评价中事故树分析法

课程设计（学年论文）课题名称：事故树分析法在加油站安全评价中的研究学生学号：1201050117专业班级：安全工程01班学生姓名：吴川学生成绩：指导教师：雷克江课题工作时间：2015年6月3日至2015年6月16日武汉工程大学制前言安全评价，国外也称为安全风险评价或危险评价，它是以实现工程、系统安全为目的，应用安全系统工程原理和方法，对工程、系统中存在的危险、有害因素进行辨识与分析，判断工程、系统发生事故和职业危害的可能性及其严重程度，从而为制定防范措施和管理决策提供科学依据。

安全评价是衡量风险,实现安全生产的重要途径。

安全评价既需要安全评价理论的支撑，又需要理论与实际经验的结合，二者缺一不可。

安全评价作为安全生产的至关重要环节,使得对建设项目进行安全评价,已成为必须进行的重要举措,因而客观形势对安全评价工作的研究提出了大量迫切的新课题,其中对安全评价方法的研究就是一个极其重要的方面。

为此,对进行安全评价常用的事故树分析法( Fault Tree Analysis, 简称FTA)进行了较为深入的研究。

事故树分析法是安全系统工程中常用的一种演绎推理分析方法，这种方法将系统可能发生的某种事故与导致事故发生的各种原因之间的逻辑关系用一种称为事故树的树形图表示，通过对事故树的定性与定量分析，找出事故发生的主要原因，为确定安全对策提供可靠依据，以达到预测与预防事故发生的目的。

目前，事故树分析法已从宇航、核工业进入一般电力、化工、机械、交通等领域，它可以进行故障诊断、分析系统的薄弱环节，指导系统的安全运行，实现系统的优化设计。

事故树分析法起源于故障树分析法，是安全系统工程的重要分析方法之一，它是从要分析的特定事故或故障开始（顶上事件），层层分析其发生原因，直到找出事故的基本原因，即故障树的底事件为止。

这些底事件又称为基本事件，它们的数据是已知的或者已经有过统计或实验的结果。

它能对各种系统的危险性进行辨识和评价，不仅能分析出事故的直接原因，而且能深入地揭示出事故的潜在原因。

事故树分析案例

事故树的编制程序第一步：确定顶上事件顶上事件就是所要分析的事故。

选择顶上事件，一定要在详细占有系统情况、有关事故的发生情况和发生可能、以及事故的严重程度和事故发生概率等资料的情况下进行，而且事先要仔细寻找造成事故的直接原因和间接原因。

然后，根据事故的严重程度和发生概率确定要分析的顶上事件，将其扼要地填写在矩形框内。

顶上事件也可以是在运输生产中已经发生过的事故。

如车辆追尾、道口火车与汽车相撞事故等事故。

通过编制事故树，找出事故原因，制定具体措施，防止事故再次发生。

第二步：调查或分析造成顶上事件的各种原因顶上事件确定之后，为了编制好事故树，必须将造成顶上事件的所有直接原因事件找出来，尽可能不要漏掉。

直接原因事件可以是机械故障、人的因素或环境原因等。

要找出直接原因可以采取对造成顶上事件的原因进行调查，召开有关人员座谈会，也可根据以往的一些经验进行分析，确定造成顶上事件的原因。

第三步：绘事故树在找出造成顶上事件的和各种原因之后，就可以用相应事件符号和适当的逻辑门把它们从上到下分层连接起来，层层向下，直到最基本的原因事件，这样就构成一个事故树。

在用逻辑门连接上下层之间的事件原因时，若下层事件必须全部同时发生，上层事件才会发生时，就用“与门”连接。

逻辑门的连接问题在事故树中是非常重要的，含糊不得，它涉及到各种事件之间的逻辑关系，直接影响着以后的定性分析和定量分析。

第四步：认真审定事故树画成的事故树图是逻辑模型事件的表达。

既然是逻辑模型，那么各个事件之间的逻辑关系就应该相当严密、合理。

否则在计算过程中将会出现许多意想不到的问题。

因此，对事故树的绘制要十分慎重。

在制作过程中，一般要进行反复推敲、修改，除局部更改外，有的甚至要推倒重来，有时还要反复进行多次，直到符合实际情况，比较严密为止。

第五章定性、定量评价5.1 对重大危险、有害因素的危险度评价XXX矿井的重大危险、有害因素有：矿井瓦斯危害、矿井火灾危害、矿压危害和水危害，因此本节重点对上述四大危险、有害因素进行危险度评价。