我国伴生放射性矿环境管理中存在问题的讨论

第27卷第1期(总第157期) Ó管理与决策Ó

辐射防护通讯2007年2月

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我国伴生放射性矿环境管理中存在问题的讨论

苏永杰 封有才(清华大学, 北京, 100084)

摘 要 介绍了我国伴生放射性矿物开发利用的环境污染现状, 对伴生矿国内外辐射环境管理情况进行分析, 提出了在我国伴生放射性矿物开发利用中辐射环境管理存在的一些问题, 并就如何解决这些问题进行了探讨。关键词: 伴生放射性矿 环境管理 问题

中图分类号:X837 文献标识码:A 文章编号:1004-6356(2007) 01-0023-05

1 前言

我国伴生放射性矿(下文简称/伴生矿0) 资源丰富, 种类繁多, 几种具有代表性的伴生矿为稀土矿、铝矿、铅锌矿、钽铌矿、锆英矿、煤矿、磷矿等。伴生矿物除了含所需的矿用成分外, 同时伴生有高于规定水平的天然放射性物质, 在开采、冶炼、加工和利用过程中, 由于伴生矿中的天然放射性物质被迁移、浓集和扩散, 对环境造成一定程度的放射性污染。同时在伴生矿资源的开采冶炼过程中, 没有注意对资源的综合利用, 既浪费了一些宝贵的资源(如铀钍伴生矿中的核燃料资源) , 又对环境造成了污染。因此, 构建一整套完善的伴生矿开发利用中的放射性环境管理体系, 将对国家保护重要的核燃料资源和防止伴生矿的放射性环境污染具有极其重要的意义, 对加强伴生放射性矿物资源开发利用项目的辐射环境监督管理, 改善我国辐射环境状况显得尤为重要。

蒙、天津、贵州和吉林7省市内的稀土伴生矿物资源利用企业进行了调查, 得出其放射性核素含量总A 浓度范围为2815~67000Bq P kg, 其中稀土矿、独居矿的天然放射性核素含量较高, 稀土精矿(品位60%) 的天然放射性含量高达2. 9@10~6. 7@10Bq P kg 。

2. 1. 2石煤伴生矿中放射性核素的含量

湖北、湖南、安徽、江西、浙江5省在对石煤的综合利用中, 其中一项是用石煤渣作建筑材料制成碳化砖。5省石煤、石煤渣、碳化砖样品中放射性核素U 和Ra 比活度比5省/水平调查0土壤值高得多。5省石煤、石煤渣、碳化砖和矿区土壤

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238

226

4

[1]

4

U 比活度平均值分别为1278、1209、895和367

226

Bq P kg(干重) (以下简写为Bq P kg) , 约分别为5省/水平调查0土壤值的27、26、19和8倍;

Ra 比活

度平均值分别为1302、1437、963和237Bq P kg, 分别约为五省/水平调查0土壤值的28、31、21和5倍。

2. 2伴生矿开发利用企业放射性/三废0排放情况

四川、广东、山东、内蒙、天津、贵州和吉林7省市部分伴生矿资源开发利用企业放射性/三废0排放情况统计结果列于表1。

由表1可见, 7省市伴生矿资源开发利用企业每年产生的放射性含量小于2@10Bq P kg 的固体废物2. 61Mt, 放射性含量大于2@10Bq P kg 固

44

[1]

[2]

2 伴生矿开发利用的环境污染现状

我国伴生矿资源开发利用分为伴生矿的开采和精选、冶炼和加工, 以及伴生矿产品的使用。从调查的情况看, 在伴生矿的采选、初加工和深加工

的过程中, 对环境造成放射性污染。2. 1部分伴生矿中放射性核素的含量2. 1. 1稀土伴生矿中放射性核素的含量

2000年, 我国对分布在四川、广东、山东、内

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收稿日期:2006-08-23作者简介:苏永杰(1975-) , 男, 1997年毕业于兰州大学现代物理系放射化学专业, 工程师, 清华大学工程物理系工程

硕士在读。

辐射防护通讯 2007年2月第27卷第1期

体废物7. 92Mt, 废水排放量约为84. 2Mt, 废水放射性排放量为5. 5@10Bq P a, 废气中放射性排放量为1. 9@10Bq P a, 固体废物中放射性含量为

13

1. 83@10Bq P a 。2. 3伴生矿开发利用地区环境C 辐射水平

部分省市伴生矿开发利用地区的环境空气C 辐射剂量率平均值在222~1120nGy P h, 比全国原野天然C 辐射剂量率平均值72. 8nGy P h 高3~15倍。说明伴生矿开发利用过程中对周围地区造成

11

11

了放射性污染。对部分省市伴生矿开发利用地区环境C 辐射水平进行了监测调查, 测量统计结果列于表2。

湖北、浙江、江西、安徽、湖南5省石煤矿区碳化砖房室内、外C 辐射剂量率平均值分别为308nGy P h 和197nGy P h, 均为对照点普通房和原野值(119nGy P h 和75. 5nGy P h) 的2. 6倍, 为5省/水平调查0普通房和原野值(105nGy P h 和66. 8nGy P h) 的2. 9倍

[2][1]

。

表1 7省市部分伴生矿资源开发利用企业放射性/三废0排放情况统计

资源利用类别稀土矿采选稀土冶炼磷化工铅锌矿开发

合计

企业数量[1**********]6

年开采或使用量(Mt)9. 040. 075. 180. 90~1. 20

固废产生量(MtP a) A 1) 0. 030. 011. 860. 712. 61

7. 92

1. 284. 2

5. 5@1011

1. 9@1011

1. 83@1013

B 2) 5. 922. 00

废水排放量(MtP a) 71. 012. 0

废水放射性排放量(Bq P a) 7. 8@1093. 2@10112. 2@1011

废气中放射性排放量(Bq P a) 1. 8@1092. 2@1091. 9@1011

固体废物中放射性含量(Bq P a) 1. 13@10132. 05@10124. 92@1012

1) 放射性含量小于2@104Bq P kg 的固体废物; 2) 放射性含量大于2@104Bq P kg 固体废物。

表2 部分省市伴生矿资源开发利用中环境C 辐射水平(均值, nGy P h)

矿 名四川稀土矿广东稀土矿山东稀土铅锌矿内蒙稀土矿贵州磷矿天津磷矿

厂矿区环境

[1**********]94

[1**********]51

1546

尾矿坝或废渣场

原料库(场)

[**************]

产品堆放场(库)

[1**********]97

325298车 间2399

原野本底值

62. 884. 856. 553. 263. 557. 5

2. 4伴生矿开发利用对公众造成的辐射影响

伴生矿开发利用过程中, 矿物中的天然放射性核素的迁移和扩散使环境中的辐射水平增高, 从而增加了公众的照射剂量。釉包头伴生矿开发利用为例, 在其开发过程中对公众造成的有效剂量当量见表3。

表3 伴生矿开发利用过程中对公众造成的

有效剂量当量

伴生矿开发利用

包头城区白云城区全国居民

人均年有效剂量当量(mSv P a) 地面C 辐射

0. 690. 870. 54

宇宙射线0. 330. 380. 32

天然贯穿辐射

1. 021. 250. 86

[3]

全国居民。

伴生矿物资源开发利用中放射性环境污染的防治已经成为辐射环境管理的一项重要任务, 直接关系到辐射环境的质量状况与公众的健康。

3 伴生矿开发利用的管理现状分析

3. 1我国伴生矿开发利用中辐射环境管理现状

我国一向重视辐射环境的监督管理工作, 正在不断的完善辐射环境管理体系, 加强法律法规的制定, 增进与国际的接轨, 具有一套较完备的辐射环境监管体制。

3. 1. 1伴生矿开发利用中环境管理的相关法规

5中华人民共和国环境保护法6第十九条/开发利用自然资源, 必须采取措施保护生态环境。0是伴生矿开发利用中环境管理的法律基础。

5中华人民共和国放射性污染防治法6在全部

由表3可以看出, 包头城区、白云城区居民接

受天然地面C 辐射人均年有效剂量当量与全国居民水平相比, 大小顺序为:白云城区>包头城区>

我国伴生放射性矿环境管理中存在问题的讨论 苏永杰

六十三条内容中有十条涉及伴生放射性矿, 并且第五章专门讲/铀(钍) 矿和伴生放射性矿开发利用的放射性污染防治0, 是伴生放射性矿开发利用中环境管理的重要法律依据。要点如下:

(1) 县级以上地方人民政府环境保护行政主管部门和同级其他有关部门, 按照职责分工, 各负其责, 互通信息, 密切配合, 对本行政区域内核技术利用、伴生放射性矿开发利用中的放射性污染防治进行监督检查。

(2) 规定对铀(钍) 矿和伴生放射性矿开发利用过程中产生的尾矿, 应当建造尾矿库进行贮存、处置; 建造的尾矿库应当符合放射性污染防治的要求。并对使用伴生放射性矿渣和含有天然放射性物质的石材做建筑和装修材料作了限制, 必须符合相应标准。

(3) 规定了开发利用伴生放射性矿的单位在申请领取采矿许可证前编制环境影响报告书, 报省级以上人民政府环境保护行政主管部门审查批准。把环境影响评价与/三同时0制度纳入到伴生放射性矿的管理活动中。

(4) 加大伴生放射性矿开发利用单位的管理责任, 让其采取清洁生产措施。

(5) 初步定义伴生放射性矿是指含有较高水平天然放射性核素浓度的非铀矿(如稀土矿和磷酸盐矿等) 。

1990年, 由国家环境保护局发布的5放射环境管理办法6中涉及伴生放射性矿物资源利用环境管理的规定如下:

(1) 伴生放射性矿物资源利用项目必须执行环境影响评价和/三同时制度0。

(2) 伴生放射性矿物资源利用项目产生的废渣及副产品的使用, 必须符合5建筑材料用工业废渣放射性物质限制标准6(GB6763) 86) , 超过标准的, 不得批准用做建筑材料。大量的放射性废渣应建坝贮存或者送至核工业部门的尾矿坝贮存, 小量的放射性废渣应送所在省的城市放射性废物库贮存。

(3)定义伴生放射性矿物资源:是指某种矿石或矿砂资源中, 除了含有所需的矿用成分外, 同时伴有高于规定水平的天然放射性物质。

1987年, 由国家环境保护局颁布实施的5城市放射性废物管理办法6中与伴生矿管理的相关

规定主要有:

(1)含人工放射性核素、比活度大于2@10

4

Bq P kg, 或含天然放射性核素、比活度大于7. 4@4

10Bq P kg 污染物, 应作为放射性废物看待。小于此水平的放射性污染物应妥善处置。

(2)在环境中处置放射性废物时, 对公众中任一成员造成的年有效剂量当量不应超过0. 25mSv 。

5中华人民共和国职业病防治法6只是简单规定了对放射工作场所和放射性同位素的运输、贮存, 用人单位必须配置防护设备和报警装置, 保证接触放射线的工作人员佩戴个人剂量计。3. 1. 2伴生矿开发利用中环境管理的相关标准5电离辐射防护与辐射源安全基本标准6是辐射防护的基础标准, 其中的与伴生放射性矿管理相关的规定如下:

(1) 被豁免实践或源使任何公众成员一年内所受的有效剂量预计为10L Sv 量级或更小。

(2) 实践使公众中有关关键人群组的成员所受到的平均年剂量估计值不应超过1mSv, 职业照射水平的控制限值是由审管部门决定的连续5年的平均有效剂量限值为20mSv 。

(3)定义开采放射性矿石的矿山, 是指任何开采含铀系或钍系放射性核素数量充足、品位值得开采的矿石的矿山, 或者当铀系或钍系放射性核素与被开采的其他矿物共生时其数量或品位要求按审管部门的规定采取辐射防护措施的矿山。5污水综合排放标准6中规定了:污水中放射性最高允许排放浓度是总A 放射性1Bq P L, 总B 放射性10Bq P L 。

3. 2国际上的伴生放射性矿管理新进展

3. 2. 1国际组织的相关管理进展

伴生矿开发利用中产生的废物的放射性比活度一般不高, 但是放射性废物的量很大, 对其按照一般的低放废物进行地质处置代价较高, 但是如果不对其进行管理, 按一般废物进行处理, 又会产生辐射环境问题, 因此对伴生放射性管理是国际上的一个难题。各国在伴生放射性管理中普遍存在的问题是:急需建立辨别方法, 缺乏对相关人员的培训机制, 缺乏相应的导则和完善的管理体系。

2006年1月的I AEA -TEC DOC -1484报告, 对伴生矿的管理进行了一些探讨。该报告认为参考

辐射防护通讯 2007年2月第27卷第1期

水平比剂量对管理而言更简单一些, 还有一种方法就是以剂量为标准, 用一个筛选水平来简化评价的工作量, 并且应当在豁免水平10L Sv P a 和干预水平0. 3mSv P a 之间建立一个剂量标准, 以便决定是否对相关企业进行管理。3. 2. 2其它国家伴生矿管理的情况

目前各国根据其技术、国家政策、法律框架、社会经济因素、管理和执行的资源(人、技术、财力) 、文化因素和公众对原材料的循环使用和放射性处置设施功效的危险意识的不同, 对伴生放射性采取不同的管理方法与管理限值

[4]

4. 2现有国家标准、法规中规定的基本限值在对

伴生矿的监管中可操作性不强

5电离辐射防护与辐射源安全基本标准6中对

公众的辐射防护基本限值是1mSv P a, 对职业人员的辐射防护基本限值是20mSv P a, 豁免水平是10L Sv P a 。剂量约束值通常在公众照射剂量限值的10%~30%的范围内。5城市放射性废物管理办法6第三十四条/在环境中处置放射性废物时, 对公众中任一成员造成的年有效剂量当量不应超过0. 25mSv 。0然而无论是1mSv 、0. 25mSv, 还是10L Sv 都是有效剂量当量, 而有效剂量当量必须根据关键核素、关键人群组、关键途径等进行评价才能得到, 在实际应用过程中这些标准限值很难直接用来确定各种伴生矿开发利用企业在开采、冶炼、加工、使用和处置所产生的放射性污染及对环境的影响。因为现实情况下, 由于人力和物力等经济条件的限制, 监管部门不可能对每一个与伴生放射性相关企业按照关键人群组、关键途径等国家标准的要求进行评价, 以确定企业对环境和公众的影响是否满足相应的标准。

4. 3伴生矿固体废物管理不完善

目前我国法律法规未对伴生矿固体废物提出明确辐射环境管理范围。5放射环境管理办法6中提到/伴生放射性矿物资源利用项目产生的废渣及副产品的使用, 必须符合5建筑材料用工业废渣放射性物质限制标准6, 超过标准的, 不得批准用作建筑材料。大量的放射性废渣应建坝贮存或送至核工业部门的尾矿坝贮存, 小量的放射性废渣应送所在省的城市放射性废物库贮存0。在已废止的5辐射防护规定6中也只是提到/含天然放射性核素的尾矿砂和矿石及有关固体废物, 当比活度处于(2~7) @10Bq P kg 时, 应建坝存放, 退役时应妥善管理, 要防止污染物再悬浮和扩散。当比活度大于7@10Bq P kg 时, 应建库存放0。5放射性废物分类6中也没有规定低放废物的下限。尽管5电离辐射防护与辐射源安全基本标准6给出了放射性核素豁免活度浓度和豁免活度, 但仅适用于小批量的概念, 对于伴生矿的大批量的监管, 需审管部门进一步考虑。所以在伴生矿的实际管理中一般只是根据以上规定, 对放射性比活度大于2@10Bq P kg 的尾矿进行建坝存放, 对比活度小于2@10Bq P kg 的伴生矿尾矿或者矿石没有采取措

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4

4

。

巴西在伴生放射性管理中将工矿企业分为三类:第一类, 物质中放射性比活度高于500Bq P g,

且对公众和职业人员的有效剂量当量超过1mSv P a; 第二类, 放射性比活度范围10~500Bq P g; 第三类, 物质中放射性比活度低于500Bq P g, 且对公众和职业人员的有效剂量当量不超过1mSv P a 。对三类工矿企业, 按不同的要求进行管理, 对第三类企业进行豁免。

德国对伴生放射性有一套完整的管理体系, 其中最主要的是以0. 2Bq P g (对于物质中

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U 、

Th 衰变系中最高的放射性核素而言的) 筛选水

平, 对这个值以下的进行豁免, 以上的根据不同的类别进行管理。

4 伴生矿开发管理中存在的问题

4. 1伴生矿的定义不明确, 相关配套法规不健全

我国对伴生放射性矿的管理一直很重视, 1990年国家环保局颁布了5放射环境管理办法6明确将/伴生放射性矿物资源0(指某种矿石或矿砂资源中, 除了含有所需的矿用成分外, 同时伴有高于规定水平的天然放射性物质。) 纳入监管范围; 在5中华人民共和国放射性污染防治法6中对其有相关条款进行约束, /伴生放射性矿, 是指含有较高水平天然放射性核素浓度的非铀矿(如稀土矿和磷酸盐矿等) 0。这些法律法规标准只是给出伴生矿一个基本定义, 对于定义中的/规定水平0、/按审管部门的规定0和/较高0的含义, 本应在相关的法规中明确量化, 但现有标准或者规定对此没有给予相应的支持, 使得伴生放射性矿辐射环境管理工作很难着手, 相关法律要求也难以具体执行。

我国伴生放射性矿环境管理中存在问题的讨论 苏永杰

施, 而这部分伴生矿固体废物的数量巨大, 产生了一定的放射性环境问题。

伴生矿的定义, 通过简单的化学或物理测量就可以得出, 并在今后的标准或者法规中确定下来, 以便于实际工作中的应用。

最后, 在明确伴生矿定义的基础上, 以伴生矿的定义量值化作为是否对其进行放射环境影响评价的筛选水平, 把伴生矿的放射性环境管理纳入到我国比较完善的环境影响评价管理体制中。根据环境评价的结果对不同放射性含量的矿产资源进行分类, 采取不同的管理方式, 并对达到一定品位的可裂变核素应该作为资源采取保护措施, 以便以后的进一步利用。并在此基础上做好管理限值和现有的伴生矿辐射环境管理制度的接口, 逐步完善伴生放射性辐射环境管理体系, 建立一整套伴生矿的开采、矿冶、加工、产品、使用、三废处理和处置的全过程管理体系, 同时完善相关职业人员的辐射防护管理、伴生矿资源和固体废物的综合利用等相关方面的管理。

5 如何解决关键问题的探讨

伴生矿的辐射环境管理问题日渐引起国际社会、审管部门、环境工作者、废物管理工作者的关注, IAE A 的废物技术科已明确伴生矿放射性废物

为其工作内容之一。审管立法是目前的焦点, 豁免值的导出与应用, 各国有不同的认识和理解。

在我国伴生矿的环境管理一直是一个重点, 也是一个难点, 国家环保总局和各省辐射环境保护部门对此作了大量的研究工作, 对不同地区和不同种类伴生矿进行了调查和研究, 获得了一些基础数据, 并对此提出了一些相应的管理建议, 这在5中华人民共和国放射性污染防治法6中也得到了不同程度的体现。但是对伴生矿的辐射环境管理还没有提出一套完整的管理体系。因此, 针对上述问题提出以下几点建议:

首先, 对不同地区和不同种类伴生矿的开发、利用、处置等环节进行调查研究, 从关键核素、关键人群组、关键途径等方面进行伴生矿放射性环境影响评价, 在此基础上制定出矿石中的天然放射性核素的放射性比活度达到某一水平, 就必须进行放射性环境影响评价, 将其作为伴生矿进行监管的法规和标准, 对5中华人民共和国放射性污染防治法6进行完善。

其次, 在上述研究的基础上, 以放射性比活度为单位, 确定一个基本管理限值, 并以此限值来定义伴生矿。也就是说以放射性比活度为单位量化

6 参考文献

1 帅震清, 温维辉. 伴生放射性矿物资源开发利用中放

射性污染现状与对策研究. 辐射防护通讯, 2001, 21(2) :3.

2 叶际达, 孔玲莉. 五省放射性伴生石煤矿开发和利用

对环境影响研究. 辐射防护, 2004, 24(1) :1.

3 王灵秀, 张利成. 包头市环境陆地C 剂量率现状调

查. 辐射防护通讯, 2001, 21(2) :24.

4 IAE A. Regulatory and Management Approaches for the Con -trol of Environmental Residues Containing Naturally Occurring Radioacti ve Material (NOR M ) . 2006.

IAEA -T ECDOC -1484,

Discussion of Problems in Environmental Management of

Mines Associated with Radioactivity in China

Su Yingjie Feng Youcai

(TsinghuaUniversity, Beijing, 100084)

Abstract The article introduces the radioac tive pollution presently occurring in the development and utiliza -tion of radioactivity -associated minerals, analyzes the complexion of environmental management of the mines as -sociated with radioactivity in the world, presents the key problems of environmental manage ment, and discusses ho w resolve these problems.

Key words : Mines associated w ith radioactivity Environmental management Problems

(责任编辑:程金茹)