包钢尾矿坝周围土壤放射性钍污染趋势及其防治措施研究_王晓卿

Abstract There is a radiothorium contamination to be found in soils around the Baotou Steel Factory tailing dam，with a yearˉbyˉyear increasing trend. This article presents massive amounts of data to prove that the radioactive contamination is due to the flyash from tailing dam and provides the special prevention and control measures.
WS
79～660
－
3000
N
80～122
－
80
1） 表示未测。
污染面积 （km2）
4.94
10.0
15.0
表 2 监测、分析方法及仪器情况 Tab.2 Analytical methods and instruments for investigation
监测分析项目
分析方法
贯穿辐射 核素分析
GB/T 14583ˉ93 《环境地表 γ 辐射剂量率测定规范》
233±3
267±7
174±2
115±1
103±2
96±1
76±2 873±11 86±4
王晓卿等：包钢尾矿坝周围土壤放射性钍污梁趋势及其防治措施研究
·273·
检测结果表明，土壤中放射性钍含量随深 度增加迅速降低，主要分布范围在 0～10 cm 之 间，30 cm 以下土壤中钍放射性水平与对照点基 本处于同一水平；其他核素含量随深度增加基 本不变，其含量与对照点相当；土壤表层中钍核 素含量高的地方外照射贯穿辐射水平也高；尾 矿坝内尾矿粉中钍核素含量明显高于其它核 素，其它核素含量与土壤中其它核素含量水平 相当。在采样过程中也发现，在 0～10 cm 范围 内目测可见有黑色的尾矿粉，尾矿粉随土壤深 度增加迅速减少；而在 20～30 cm 和 30～40 cm 范围内几乎看不到黑色的尾矿粉，为正常的土 壤颜色。表明包钢尾矿坝周围土壤污染主要是 由富含钍核素的尾矿坝扬尘引起的。
44
574
10～20
14
33
93
555
东南 800 m
20～30
19
46
94
830
30～40
19
37
52
592
0～10
15
10～20
24
西南 1 km
20～30
11
30～40
21
39
118
593
37
58
620
32
50
588
34
43
515
0～10
20
33
89
510
10～20
21
38
58
576
西南 3.5 km
人审定。采用的监测、分析方法及仪器情况列于 表 2。
3 不同深度土壤放射性核素含量水平
在包钢尾矿坝的坝体东南、西南和正北等 方向不同距离进行 γ 贯穿辐射测量后，在可能
污染范围内下风向取代表性的点进行不同深度 分层采样，在每个采样点每 10 cm 取一层土壤 样品，共取四层进行 γ 能谱核素分析，并在取 样点处测量外照射贯穿辐射水平。测量结果列 于表 3。
包钢尾矿坝所处地区大陆性季风气候明 显。具有春季多风沙，夏秋季炎热、雨水集中、日 照强烈、蒸发量大，冬季寒冷、昼夜温差大的特 点。大风多集中在每年 3～5 月份，年主导风向 为北风。包钢尾矿坝污染区为其下风向，尾矿坝 南和西南方向污染较严重。富含钍的尾矿粉密 度 8～10 g/cm3，粒径小于 200 目，尾矿粉在干 燥的状态下容易随风飘散。造成环境尤其是土 壤的放射性钍污染（钍含量超过 63 Bq/kg［2］）。
800
ES
605～8336
100～800
2000
S
534～7675
100～800
1500
1998
SW
502～2190
33～480
1200
W
511～5910
50～200
600
WN
474～1122
36～50
500
N
534～1642
50～100
200
E
94～345
－1）
800
EES
101～381
－
1500
（编辑部收稿日期 2008 年 6 月 5 日）
·274·
辐射防护
第 29 卷 第 4 期
RADIOTHORIUM CONTAMINATION TENDENCY AND CONTROL MEASURE FOR BAOTOU STEEL FACTORY TAILING DAM
Wang Xiaoqing1） Guo Chengxiang2） Bai Lina1） CaiYingmao1） LiuYingxia1） Tao De3）
率，同时周围加大种植耐干旱、耐盐碱、耐高温 树木的力度，在尾矿坝周围形成防护林带。
（3） 管理措施 从尾矿坝安全角度考虑，不可能做到完全 水封。因此，在尾矿坝运行期间，要强化管理，增 加四周放矿频率，保证尾矿粉湿润，减少扬尘和 子体的析出。切实落实对包钢尾矿坝的环保 治理措施，并有专人负责。建立对尾矿坝的安全 检查制度；防洪、排洪设施的检查制度；尾矿坝 周围环境的放射性及其他各种有害物监测制 度。加强对坝外坡面维护和保养，保护坝体安全 和稳定。根据具体情况，如在雨季、洪水时期，要 加强对尾矿坝的巡视和值班。及时疏通尾矿流 槽内的尾矿粉，保证尾矿粉及废水不从流槽内 漫流，污染周围环境。
2 质量保证
为进一步了解包钢尾矿坝周围土壤放射性 钍污染状况，包头市辐射环境管理处于 2008 年 初在包钢尾矿坝周围进行了一次全面的采样监 测。为保证数据的可比性和有效性，这次土壤采 样和分析方法以及使用的仪器均与 2006 年、 2002 年和 1998 年包头市辐射环境管理处对包 钢尾矿坝周围土壤放射性分析的方法和仪器一 致，并采用了以下一系列的质量保证措施：监 测、分析方法采用国家有关部门颁布的标准；监 测人员经考核并持有合格证书上岗；监测仪器 每年经计量部门检定合格后方可使用；每次测 量前后均检查仪器的工作状态是否正常，并用 校准器对仪器进行校验；监测数据严格执行三 级审核制度，经过校对、校核，最后由部门负责
1 包钢尾矿坝概况及污染概况
包钢尾矿坝是 1965 年兴建的国家级重点 工程，用于储存选矿剩下的矿粉，是一平地建起 的尾矿堆存设施，占地约 11 km2，尾矿粉以循环 水冲渣方式通过露天流槽排入坝内。尾矿坝水 封约 50%，水的来源为选矿废水和九原钢铁稀 土工业园区稀土企业的废水，经过处理后排放 至尾矿坝水封。白云鄂博矿开发利用引入的放 射性钍，其中 90%都转移到包钢尾矿坝中［1］。 尾矿粉年产生量约为 5.49×106 t，钍量为 3.16× 103 t/a，放射性钍含量为 2.34×103 Bq/kg，尾矿 粉总放射性比活度为 1.03×104 Bq/kg 左右，接 近建坝时存放限值 （2×104 Bq/kg）。截至 2006 年底，尾矿存贮量为 1.49×104 万 t，钍含量达 8.8 万 t，总活度约 2.11×1014 Bq。
20～30
14
33
41
625
30～40
12
28
39
553
0～10
11
34
54
688
10～20
12
尾矿坝西 1 km
20～30
15
30～40
17
尾矿坝内尾矿粉
21
对照点：包头市青山区团结广场
23
31
56
572
36
53
668
34
53
650
17
1520
150
21
33
564
贯穿辐射 （nGy/h）
274±8
（1. Baotou Radiation Environment Administrative Office， Baotou， 014030; 2. Tsinghua University, Beijing, 100084; 3. Baotou Environmental Monitoring Station, Baotou, 014030）
（1.包头市辐射环境管理处，014030；2，清华大学，北京，100084；3，包头市环境监测站，014030）
摘 要 包钢尾矿坝体周围土壤中出现放射性钍污染，且污染面积呈逐年扩大的趋势。本文经过对实测数据 分析表明包钢尾矿坝周围土壤的放射性污染是由于尾矿粉随风飘散引起的，并提出了具体的防治措施。 关键词 包钢尾矿坝 放射性钍污染 防治措施
2006 年包头市辐射环境管理处对包钢尾矿坝 周围土壤放射性污染进行调查［1］。调查结果表 明［3，4］，2006 年污染范围最远达到距坝 3 km 左 右的距离，受放射性污染的面积约为 15 km2，是 2002 年污染范围（10 km2）的 1.5 倍，是 1998 年 污染范围（4.92 km2）的 3 倍多，钍污染呈逐年扩 大的趋势。具体见表 1。
4 污染防治措施
根据包头市辐射环境管理处《包头钢铁（集 团） 有限责任公司结构调整总体发展规划实施 工程放射性环境影响报告书》中测量结果，包钢 尾矿坝内表面干的尾矿 析出率为 1.5 Bq·s-1· m-2，而表面潮湿的尾矿 析出率仅 0.18 Bq·s-1· m- 2。考虑到不利气象因素，保证尾矿粉含水率 达到 8%，做到基本不起扬尘可减少 析出。
30～40
30
26
44
556
0～10
17
21
444
414
10～20
30
东南 10 m
20～30
25
30～40
16
0～10
17
10～20
25
西南 100 m
20～30
22
23
38
443
23
36
475
19
33
446
36
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37
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469
29
128
612
30～40
19
35
52
690
0～10
19
28
参考文献
1 包头市辐射环境管理处. 包头市辐射环境质量报告 书（2006 年度）. 包头市辐射环境管理处内部资料.未 发表，2007
2 国家环境保护总局标准. 拟开放场址土壤中剩余放
射性可接受水平规定（暂行）. HJ 53ˉ2000. 2000 年 5
月实施 3 包来自百度文库市辐射环境管理处. 包钢及周边地区环境放射
* 第一作者简介：王晓卿，女，1978 年 2 月出生，1999 年 7 月毕业于内蒙古大学生态与环境科学系环境科学专业，2008 年 1 月 毕业清华大学工程物理系核能与核技术领域辐射防护与环境保护专业，获工程硕士学位，工程师。
王晓卿等：包钢尾矿坝周围土壤放射性钍污梁趋势及其防治措施研究
·271·
表 1 包钢尾矿坝历年污染监测结果
Tab.1 Radiothorium contamination area around the Baotou Steel Factory tailing dam
年度
方位
贯穿辐射 （nGy/h）
钍含量 （Bq/kg）
最大污染 距离（m）
E
484～1302
50～800
第 29 卷 第 4 期 2009 年 7 月
辐射防护
辐射防护 Radiation Protection
第 29 卷 第 4 期 Vol. 29 No. 4 Jul. 2009
包钢尾矿坝周围土壤放射性钍污染趋势 及其防治措施研究
王晓卿 *1 郭呈祥 2 白丽娜 1 蔡英茂 1 刘瑛霞 1 陶 德 3
ES
107～874
－
2000
ESS
121～814
－
2000
S
94～808
－
2000
2002
SSW
114～623
－
SW
105～395
－
1800 1500
SWW
97～636
－
1000
W
122～585
－
500
WN
105～205
－
200
N
93～102
－
20
EN
109～114
－
20
ES
78～663
－
2000
2006
性现状分析. 包头市辐射环境管理处内部资料. 未发 表，2003 4 包头市一八九六管理所. 白云鄂博矿开发利用对包 头地区环境放射性影响研究. 包头市一八九六管理 所内部资料. 未发表，1998 5 包头市辐射环境管理处. 包头钢铁（集团）有限责任 公司结构调整总体发展规划实施工程— ——放射性环 境影响报告书. 包头市辐射环境管理处内部资料.未 发表，2004
GB 11743ˉ89 《土壤中放射性核素的 γ 能谱分析方法》
仪器 环境 Xˉγ 剂量率仪 多道 HPGeγ 谱仪
型号 BHˉ3103A GEMˉ50195ˉP
·272·
辐射防护
第 29 卷 第 4 期
表 3 包钢尾矿坝周围土壤分层取样分析放射性核素水平 Tab.3 Radionuclide quantity in soils around the Baotou Steel Factory tailing dam
核素含量（Bq/kg）
采样地点
深度（cm）
238U
226Ra
232Th
40K
0～10
28
10～20
34
西南 10 m
20～30
33
30～40
24
21
331
444
24
58
529
28
43
519
25
44
514
0～10
25
22
304
380
10～20
21
正南 10 m
20～30
22
23
129
468
25
41
529
为了减轻尾矿坝周围土壤放射性污染，应 进一步采取完善的工程措施、生物措施和尾矿 坝运行的管理措施，可具体实施的措施有：
（1） 工程措施 目前尾矿坝水封约占总库面积的 50%。在 确保尾矿坝体安全的前提下，尽量增加尾矿坝 内的水封面积。完善现有截流沟及渗漏水回用 及坝体喷淋设施，保证尾矿粉含水率达到 8%， 抑制扬尘产生，并做到渗漏水全部回用。 （2） 生物措施 对坝体采取复土种草措施，保证植被成活