广东省某地重点矿山天然放射性环境调查与监测

毛彦明，李冠超，阙泽胜，杨波

（广东省核工业地质局辐射环境监测中心，广东 广州 510800）

广东省某地为各类矿产的富集区，该区矿产资源丰富，已经探明和正在开发的矿藏主要有铅、锌、钨、铁、萤石矿、煤矿、锡、硅石、磷、水晶、花岗岩和地下热水等40多种。矿产的开挖随即带来对应的环境问题，其中放射性环境问题越来越受到社会的重视，但矿山的放射性环境调查监测工作较为欠缺，特别是各类重点特色矿产区的放射性环境调查及监测工作一直没有开展。因此对广东省某地重点矿山开展放射性环境调查与监测具有十分重要的意义。

本次调查监测通过区域地质资料、放射性地质资料和矿山基本信息的收集，采用地表γ辐射剂量率测量、土壤氡测量、环境空气中氡浓度测量以及环境水体、土壤和岩石中天然放射性核素实验分析等手段对矿区及外围区域进行全面调查与监测，对广东省某地五类重点矿山（铅锌矿、磁铁矿、煤矿、萤石矿和铀矿）进行放射性环境调查监测，了解该地各类矿山的放射性环境状况，确定其对应的放射性污染范围和程度，查明矿山污染源放射性水平和区域天然放射性水平，分析研究矿山辐射环境与辐射安全。

调查区位于广东省北部，北江上游。调查区处于南岭山脉大庚岭南麓、北江上游浈江支流流域，属中低山丘陵—河谷平原地貌。区域北东、北西部东南侧为中低山—丘陵区，中部西南侧为低丘—河谷平原区，构成北高南低，总体向南倾斜格局。北部东南侧山区山势陡峻，森林密布，沟谷幽深，湿度较大，霜雾期较长，具有独特的生态环境。中部西南侧低丘—河谷平原区地势开阔，阡陌纵横，海拔介于70～300 m之间。按成因类型可分为构造侵蚀、构造剥蚀、溶蚀侵蚀、溶蚀构造和侵蚀堆积5种类型。

根据上述调查区地貌类型划分，本次调查的铅锌矿属于构造剥蚀型地貌，形态类型为低山丘陵地形。铀矿、萤石矿、磁铁矿和煤矿属于构造侵蚀型地貌，形态类型为中高山—中低山地形。

（1）铅锌矿：矿产地2处，共探明资源储量5 000多万t。该类矿山资源丰富，品位高，储量大，主要赋存铅、锌、银矿，其中还赋含大量的镓、锗等稀有金属。铅锌银矿属超大型矿床，汞、镉、镓和锗等金属构成大型矿床。截至2009年 底，1矿正 常 生 产，1矿实施 资 源 整 合，停采。

（2）铁矿：主要矿产地2处，共探明资源储量47.59万t，伴生铜407 t，规模为小型，目前正在办理证照，处于停采阶段。

（3）煤矿：主要探明的矿产地共4处，累计探明资源储量7 182万t，主采二叠系龙潭组煤层，煤质较好，发热量高，以无烟煤为主，灰分30%以下，水分2%，挥发分7%，可采煤层有8至15层。由于国家政策原因，煤矿于2005年全部停产并加以关闭，目前没有继续利用。

（4）萤石矿：已知萤石矿床有3处，均为小型，矿床类型均属中-中低温热液充填型；
矿石矿物较简单，以萤石为主，脉石主要为石英，其次为方解石。累计探明储量为26.32×104t。CaF2含量不等，介于29.4%～64.74%之间。

（5）铀矿：主要探明矿产地3处。区域上位于闽赣后加里东隆起与湘桂粤北海西－印支坳陷的结合部位，处于诸广山复式花岗岩体南部长江矿田中部，开采铀矿为我国核电事业的发展做出了重要贡献。

广东省核工业相关部门早先对本次调查的铀矿组织过调查，调查的手段主要通过铀矿找矿工作，其调查方法和精度与环境调查有所差异，因此在调查铀矿山时可以利用以往资料，并进行环境级别的调查补充。

经过历年开采过程，露天开采的煤矿地表裸露范围较大，风吹雨淋可能将放射性污染进一步迁移，因此对这类露天开采的煤矿的放射性水平需要进行现场调查以确定是否存在放射性水平异常。

广东省核工业相关环境监测部门曾在萤石矿区进行过γ能谱测量，发现存在部分地区辐射水平偏高的现象，加之萤石矿往往辐射水平不可忽视，因此调查该区的萤石矿也具有一定的社会效益。

调查区磁铁矿处于扶溪岩体，在以往的调查过程中，扶溪岩体也存在放射性较高的区域，因此针对这类即将开采的磁铁矿也需要引起关注。

调查区铅锌矿属于亚洲最大的铅锌矿，多年的开采必然会将以往地表以下的放射性土壤或岩体裸露于地表，特别是尾矿库的辐射水平也应引起关注。

目前矿山经营和开采企业不可避免地造成了对当地土地资源、地表水和地下水系统、空气等环境影响和生态系统影响。为了实现广东“资源效益、经济效益、环境效益和社会效益”的同步发展，对重点矿山周边环境开展天然放射性环境调查和监测显得尤为重要。

针对5个重点矿山按照1：5 000比例尺精度逐个进行矿山及外围环境放射性水平调查与监测。调查范围包括矿区及矿区边界外延100～200 m范围，矿区内主要调查矿山范围、规模、开采矿种、开采方式、开采量、开采工程及设施分布（露天采区、矿石堆场、废石堆场、尾矿库、坑道（井巷）口、勘探钻井、探槽和选矿区等）。同步开展环境空气氡浓度、地表γ辐射剂量率、土壤氡监测以及环境岩石取样与天然放射性核素含量分析，分析各重点矿山环境辐射现状与水平，评价对环境的影响。总体工作思路遵循如下规则。

1）以γ辐射剂量率、土壤氡浓度调查为扫面工作，网度按200 m×100 m进行测量，这种调查方式方便后期区分放射性水平范围。

2）针对矿区内矿山露天采区、矿石堆场、废石堆场、尾矿库、探槽及选矿区等区域进行γ辐射剂量率、空气氡浓度测量及取样分析。

3）依据现场踏勘及γ辐射剂量率调查结果，补充对污染区域（特别是涉及人员活动及周边边界）进行详细调查；
对于监测数据偏高场地的地下水（主要出露基岩水、裂隙水）的调查，摸清辐射迁移途径。技术方法流程如图1所示。

图1 技术方法流程图Fig.1 Technical method flow chart

本次调查野外监测工作所用仪器主要包括：X-γ剂量率仪、（土壤）测氡仪和环境测氡仪。为了体现调查的广泛性、代表性和准确性，本次调查采取全面质量保证措施［1］，监测工作均使用在检定合格周期内的仪器，且工作开展前后均对各仪器进行了准确性、稳定性和一致性检查，确保工作测量数据真实、可靠，依据相应的标准方法进行测量。

监测γ辐射剂量率使用X-γ剂量率仪，测点选择物理上均匀、平坦、开阔、无积水的地方，远离公路，周围无高大建筑物。在选定的监测点位地表上方1 m测量周围物质中的天然核素和人工核素发出的γ射线产生的空气吸收剂量率。监测γ辐射主要依据《辐射环境监测技术规范》HJ 61—2021标准［2］。

监测土壤氡浓度使用（土壤）测氡仪，在人工覆盖（如柏油路、水泥硬化地貌、各类地砖铺面和人工松散堆积物）和浮土厚度不足0.5 m的地段不进行测量。使用专用钢钎进行打孔（直径介于20～40 mm之间，深度介于0.7～1.0 m之间），打孔后立即将头部有气孔的取样器插入孔中，并及时将取气器上部锥体周围土壤踏实，避免大气渗入孔中稀释氡浓度，插好取气器后进行测量。土壤氡主要依据《民用建筑工程室内环境污染控制规范》GB 50325—2020标准［3］。

监测空气中氡浓度使用环境测氡仪，仪器进气管放置在距地面1.5～2.0 m处，且与出气口高度差要大于50 cm，并在不同方向上。避免空气不流动的死角和通风速度较快的风道。测量时仪器应距离墙、窗或者开口大于1 m，距离其他物体不少于10 cm的地方。空气中氡浓度监测主要依据《环境空气中氡的测量方法》HJ 1212—2021标准［4］。

4.1 环境陆地γ辐射剂量率

本次调查环境陆地γ辐射剂量率点位共810点，测量结果表明5个重点矿山天然贯穿辐射水平均值从大至小排序依次为铀矿（317.8 nGy·h-1）、萤石矿（257.0 nGy·h-1）、煤矿（167.5 nGy·h-1）、铅锌矿（115.2 nGy·h-1）和磁铁矿（102.0 nGy·h-1）（表1、图2）。

图2 各重点矿山环境γ辐射剂量率Fig.2 Environmental gamma radiation dose rate of Key Mines

表1 各重点矿山环境γ辐射剂量率水平（含宇宙射线）Table 1 Level of environmental gamma radiation dose rate（including cosmic rays）in Key Mines

与《中国环境天然放射性水平调查研究》［5］（1983—1990年）天然贯穿辐射水平相比，高于广东省112.8 nGy·h-1水平的重点矿山包括铀矿、萤石矿、煤矿和铅锌矿，高于韶关市126 nGy·h-1水平的重点矿山包括铀矿、萤石矿和煤矿。

与《广东省天然放射性地质环境调查与评价》（2013—2016年）［6］天然贯穿辐射水平相比，高于广东省150.3 nGy·h-1水平的重点矿山包括铀矿、萤石矿和煤矿，高于韶关市145.7 nGy·h-1水平的重点矿山包括铀矿、萤石矿和煤矿。

4.2 土壤氡浓度

本次调查土壤氡浓度测量点位共827点，测量结果表明5个重点矿山土壤氡浓度均值从大至小排序依次为铀矿（19 744 Bq·m-3）、萤石矿（17 107 Bq·m-3）、磁铁矿（31 57 Bq·m-3）、铅锌矿（3 024 Bq·m-3）和煤矿（2 592 Bq·m-3）（表2、图3）。

图3 各重点矿山土壤氡浓度Fig.3 Soil radon concentration in Key Mines

表2 各重点矿山土壤氡浓度水平Table 2 Radon concentrations in soils of Key Mines

参考《民用建筑工程室内环境污染控制规范》GB 50325—2020［3］，当民用建筑工程场地土壤氡浓度不大于20 000 Bq·m-3时可不采取防氡工程措施。本次调查的5个重点矿山中，铀矿土壤氡浓度均值为19 744 Bq·m3，接近该限值。超过限值的点位若要进行民用建筑建设则建议采取防氡工程措施；
低于该限值监测数据的点位可不采取防氡工程措施。

4.3 空气氡浓度

本次调查空气氡浓度测量点位共29点，测量结果表明5个重点矿山空气氡浓度均值从大至小排序依次为萤石矿（209.9 Bq·m-3）、铀矿（53.0 Bq·m-3）、铅锌矿（37.0 Bq·m-3）、煤矿（34.5 Bq·m-3）和磁铁矿（31.8 Bq·m-3）（表3、图4）。参考《铀矿地质勘查辐射防护和环境保护规定》（GB 15848—2009）［7］，凡产生放射性粉尘和有害气体的地面作业场所，必须有通风装置，通风系统应防止污染物的回流，进风口的粉尘浓度不应大于0.1 mg·m-3，氡浓度不应大于150 Bq·m-3［7］；
坑道的排气风口应位于进风口最小风频的上风侧，出风口与进风口应有一定距离，使坑道主进风口粉尘浓度不大于0.1 mg·m-3，氡浓度不大于150 Bq·m-3。本次调查的5个重点矿山中，萤石矿空气氡浓度最高值为1 201.0 Bq·m-3，测点高值点位为萤石矿矿坑口，由于开采多年，该矿坑已封闭并有专人看管入口，但矿洞封口处密封程度较差，密闭栅栏较为稀疏导致空气氡浓度测值较高，应采取措施避免矿坑中的氡对周围环境造成影响，根据《铀矿地质勘查辐射防护和环境保护规定》（GB 15848—2009）［7］，已完工的巷道封闭要严密牢固，建议进一步密封、加强设施管理等防氡措施；
其他4个重点矿山低于该限值，可不采取防氡工程措施。

表3 各重点矿山空气氡浓度水平Table 3 Radon concentration levels in the air of Key Mines

图4 各重点矿山空气氡浓度Fig.4 Air radon concentrations in Key Mines

4.4 土壤中放射性核素比活度

本次调查分析土壤样72件，测量结果表明：5个重点矿山土壤中放射性核素238U比活度水平从大至小排序依次为铀矿、萤石矿、铅锌矿、磁铁矿和煤矿（数据比对情况见图5）。与《中国环境天然放射性水平调查研究》（1983—1990年）土壤中放射性核素238U比活度相比，高于广东省71.2 Bq·kg-1水平的重点矿山包括铀矿、萤石矿和铅锌矿，高于韶关市88.9 Bq·kg-1水平的重点矿山包括铀矿、萤石矿。与《广东省天然放射性地质环境调查与评价》（2013—2016年）土壤中放射性核素238U比活度相比，高于广东省79.4 Bq·kg-1水平的重点矿山包括铀矿和萤石矿，高于韶关市107 Bq·kg-1水平的重点矿山包括铀矿和萤石矿。

图5 各重点矿山土壤放射性核素含量Fig.5 Soil radionuclide contents in Key Mines

本次调查的5个重点矿山土壤中放射性核素232Th比活度水平从大至小排序依次为铀矿、萤石矿、磁铁矿、铅锌矿和煤矿。与《中国环境天然放射性水平调查研究》（1983—1990年）土壤中放射性核素232Th比活度相比，高于广东省57.2 Bq·kg-1水平的重点矿山包括本次调查的全部5个矿山，高于韶关市62.6 Bq·kg-1水平的重点矿山包括铀矿、萤石矿、磁铁矿和铅锌矿。与《广东省天然放射性地质环境调查与评价》（2013—2016年）土壤中放射性核素232Th比活度相比，高于广东省103 Bq·kg-1水平的重点矿山包括铀矿和萤石矿，高于韶关市123.7 Bq·kg-1水平的重点矿山包括铀矿和萤石矿。

本次调查的5个重点矿山土壤中放射性核素226Ra比活度水平从大至小排序依次为萤石矿、铀矿、铅锌矿、磁铁矿和煤矿。与《中国环境天然放射性水平调查研究》（1983—1990年）土壤中放射性核素226Ra比活度相比，高于广东省50.8 Bq·kg-1水平的重点矿山包括铀矿、萤石矿、磁铁矿和铅锌矿。高于韶关市61.4 Bq·kg-1水平的重点矿山包括铀矿、萤石矿和铅锌矿。与《广东省天然放射性地质环境调查与评价》（2013—2016年）土壤中放射性核素226Ra比活度相比，高于广东省74.6 Bq·kg-1水平的重点矿山包括铀矿、萤石矿和铅锌矿，高于韶关市100.5 Bq·kg-1水平的重点矿山包括铀矿和萤石矿。

本次调查的5个重点矿山土壤中放射性核素40K比活度水平从大至小排序依次为铀矿、磁铁矿、萤石矿、铅锌矿和煤矿。与《中国环境天然放射性水平调查研究》（1983—1990年）土壤中放射性核素40K比活度相比，高于广东省414.5 Bq·kg-1水平的重点矿山包括本次调查的全部5个矿山。高于韶关市537.2 Bq·kg-1水平的重点矿山包括铀矿、磁铁矿、萤石矿和铅锌矿。与《广东省天然放射性地质环境调查与评价》（2013—2016年）土壤中放射性核素40K比活度相比，高于广东省541.1 Bq·kg-1水平的重点矿山包括铀矿、磁铁矿、萤石矿和铅锌矿，高于韶关市734.5 Bq·kg-1水平的重点矿山包括铀矿、磁铁矿和萤石矿。

4.5 固体样中放射性核素比活度

本次调查岩石、固体样53件（数据见表4），根据《建筑材料放射性核素限量》（GB 6566—2010）［8］中对各类建筑材料进行了划定，本项目将五大重点矿山的岩石拟作为可能用于建材的原料，将其中226Ra、232Th和40K数据按照对应公式进行处理得到相应的内照射和外照射指数，通过比对划分了样品是否可作各类建筑材料的情况。结合数据分析可知，本次监测采集的53组岩石中可做建筑主体、A类装饰装修的样品共37组，可做B类装饰装修材料的样品共10组，可做C类装饰装修材料的样品共10组，不可做任何装修材料的样品共3组。其中本次采集的铅锌矿、磁铁矿、煤矿全部固体样品均可做建筑主体、A类装饰装修的样品；
萤石矿仅有3个固体样品可做建筑主体、A类装饰装修的样品；
铀矿全部固体样品均不可做建筑主体、A类装饰装修的样品，且有3个固体样品不可做任何装修材料。分析可知，萤石矿、铀矿整体放射性水平比其他矿区更高，其中铀矿监测数据在5个矿区内比较放射性水平最高，这与其所在的天然放射性环境息息相关，它们所在区域均有铀矿坑，岩石以花岗岩为主。这与本次调查的固体样品放射性水平较高导致其不能做高质量的建筑主体、装饰装修材料的结果相符合。

表4 各重点矿山固体样放射性核素比活度结果一览表Table 4 Summary results of the specific radionuclide activity of the solid samples in Key Mines

4.6 水体放射性核素比活度

本次调查测量水样19件，测量结果表明：本次调查的全部5个矿山所有的水体样品均能满足对应标准中《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）［9］限值（总α放射性1 Bq·L-1；
总β放射性10 Bq·L-1）要求，矿区附近河水及饮用水、地下水结果能达到《生活饮用水卫生标准》（GB 5749—2006）［10］中总放射性指导值（总α0.5 Bq·L-1，总β1 Bq·L-1）要求。

其中铀矿山的水样放射性水平虽然略高于其他矿山水样放射性水平，但是也满足相关标准排放限值：《铀矿冶辐射防护和辐射环境保护规定》（GB 23727—2020）［11］（废 水U 0.3 mg·L-1、226Ra 1.1 Bq·L-1）和《铀加工与核燃料制造设施辐射防护规定》（EJ 1056—2005）［12］：U 0.05 mg·L-1（总排放口）、0.1 mg·L-1（车间排放口）。

本次调查项目完成的主要实物工作量：1：5 000地 质 环 境 调 查18.635平 方 千 米，测线3 700 m/37条，γ辐射剂量率测量810点，土壤氡浓度测量827点，空气氡浓度测量29点，土壤样72件，岩石样43件，水样19件，底泥样4件，固体样10件。根据确定的重点矿山筛选原则，选择对调查区环境天然放射性影响较大的铅锌矿、铀矿、磁铁矿、萤石矿和煤矿作为进行放射性环境调查与监测的重点矿山。通过资料收集、调查与走访，采用γ辐射剂量率测量、空气氡浓度测量、土壤氡浓度测量以及环境水体、底泥、土壤和岩石中天然放射性核素实验分析等手段，完成了对5个重点矿山的矿区及外围区域的放射性环境调查与监测。

1）本次调查中γ辐射剂量率数据显示铀矿、萤石矿、煤矿区域数据存在高于铅锌矿、磁铁矿的情况。可知不同矿山天然环境的放射性水平因区域矿种特殊性显示出一定的差异。铀矿、萤石矿、煤矿为本次监测γ辐射剂量率数据偏高矿区，其矿的开采、开挖、运输、填埋等需要引起一定的重视，尤其是铀矿区的采场、水冶设施、尾矿库等应加强管理，做好行之有效的防护措施，对放射性废物（废矿石、铀矿废水、水冶废水）进行监管和治理，从而减少放射性环境污染。我国从铀矿的开采初期就比较重视铀矿开采所带来的环境问题［13］，加强了对这部分矿山的辐射照射控制，从而保护环境，确保工作人员及环境公众的安全和健康［14］。

2）对重点矿山调查范围内，土壤氡监测数据异常的建筑物，可在底板下采用抽氡装置和开挖氡井。对地下建筑物被覆盖层的裂隙要及时进行防氡堵漏性密闭，对氡异常地下建筑物地板可用高质量防蒸气防水封胶或聚乙烯膜喷涂防水阻隔氡。对于氡异常的地下工程，有条件的单位，可采用高压静电过滤静化器，静电织物净化，电离式负离子发生器等净化技术。

3）民用建筑选址时，避开空气氡浓度超限值区域（222Rn的年平均值不大于400 Bq·m-3）［15］。选取建筑材料时，按照国家建筑材料放射性核素限量标准《建筑材料放射性核素限量》（GB 6566—2010）［8］来进行相关类别评价。选用符合放射性要求的建筑材料，不要用天然放射性核素含量较高的石块、石片做建筑材料或装饰材料［16］。在地下建筑开工前，应对建材进行放射性含量的检测，使选用建材中放射性核素的含量不超过国家标准。

4）根据部分矿山监测数据发现空气氡、土壤氡监测数据均有超过相应标准限值的情况，建议加强对应区域点位环境中氡浓度的控制。通风是降低环境中氡浓度、提高空气质量最简单、最有效的方法，通风方式最好选择由室外向室内鼓风的方法，通过通风管道等方式进行处理，从而减少周围土壤和建材中的氡向空气析出。

致谢：本文是《广东省某县重点矿山天然放射性环境调查与监测成果报告》的部分成果，得到了广东省核工业地质局辐射环境监测中心领导和同事们的关心、帮助和指导，在此谨表谢意！

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