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內(nèi)蒙古巴彥烏拉鈾礦周邊井水鈾含量水平調(diào)查

2023-04-29 00:44:03張帥哈日巴拉格日勒滿達(dá)呼等
輻射防護(hù) 2023年2期
關(guān)鍵詞:井水飲用水

張帥 哈日巴拉 格日勒滿達(dá)呼等

關(guān)鍵詞:巴彥烏拉鈾礦;井水;飲用水;鈾

中圖分類號(hào):X824 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

鈾資源是我國(guó)原子能事業(yè)發(fā)展的重要基石與主要原料,自國(guó)務(wù)院提出《核工業(yè)發(fā)展規(guī)劃》以來(lái),我國(guó)鈾礦勘探與開(kāi)采的力度逐步加大[1] 。我國(guó)鈾資源比較豐富,鈾礦床類型較多,主要分布在24個(gè)省、市、自治區(qū),以直接開(kāi)采和地浸開(kāi)采為主,目前伴隨鈾礦資源開(kāi)采所產(chǎn)生的環(huán)境及健康問(wèn)題也備受關(guān)注。在地質(zhì)和人為因素的作用下,鈾礦山中的放射性核素鈾很容易向周邊環(huán)境遷移、擴(kuò)散,在降水、滲漏、風(fēng)化等作用下進(jìn)入地下或地表水系[2-4] 。水系附近的巖石及土壤的化學(xué)性質(zhì)和礦物性質(zhì)的不同,使水中鈾的濃度變化范圍很大,從小于0. 01 μg/ L 到大于1 500 μg/ L 均有報(bào)道[5] 。文獻(xiàn)報(bào)道當(dāng)一些含有鈾的礦物質(zhì)溶解于水源后,可能通過(guò)飲用途徑進(jìn)入人體,主要富集于腎臟、肝臟及骨骼中,根據(jù)劑量大小可表現(xiàn)為放射性損傷和化學(xué)損傷,引起中毒或誘發(fā)疾病[6] ,因此水源是否受到放射性核素鈾的污染,歷來(lái)是人們普遍關(guān)心的問(wèn)題。但是迄今為止,除國(guó)家環(huán)境保護(hù)局在20 世紀(jì)90 年代做過(guò)全國(guó)環(huán)境天然放射性水平調(diào)查外[7] ,目前關(guān)于開(kāi)采鈾礦周邊井水中鈾含量的系統(tǒng)報(bào)道較少。本研究以巴彥烏拉鈾礦為例,調(diào)查鈾礦周邊30 km 范圍內(nèi)的全部井水中的鈾含量水平。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1. 1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位

巴彥烏拉鈾礦位于內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟蘇尼特左旗西北部,其中心距滿都拉圖鎮(zhèn)北約30 km,屬巴彥烏拉蘇木,如圖1 所示。巴彥烏拉地區(qū)有著我國(guó)內(nèi)陸氣候的特點(diǎn),夏天熱、冬天冷,四季分明,年均降水量不超過(guò)200 mm,周圍沒(méi)有農(nóng)耕地和企業(yè),居民以放牧為生。巴彥烏拉鈾礦位于內(nèi)蒙古二連盆地,具有礦體埋藏淺、鈾資源量大等特點(diǎn),屬于特大型的砂巖型鈾礦,鈾礦層深度與周圍水井深度相近,2015 年后通過(guò)地浸開(kāi)采的方式開(kāi)采鈾礦,目前屬于開(kāi)采階段[8-10] ,巴彥烏拉當(dāng)?shù)啬撩窈蜕蟮娘嬘盟縼?lái)自井水。采樣工作于2020 年進(jìn)行,以鈾礦為中心30 km 半徑范圍內(nèi),對(duì)當(dāng)?shù)厝康?8 個(gè)井水按照枯水期(3 ~ 5 月份)及豐水期(6~9 月份)分別進(jìn)行樣本采集,采樣點(diǎn)如圖2 所示。98 個(gè)井水均為地下水,水井深度范圍從5~150 m 不等。采集枯水期井水樣本98份、過(guò)濾后樣本6 份,豐水期井水樣本98 份、過(guò)濾后樣本6 份,共采集樣本208 份。

1. 2 儀器與方法

采樣前將采樣瓶洗滌干凈,然后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的硝酸浸泡8 h,取出瀝干后用純凈水淋洗干凈。采樣時(shí)先將井水抽出1~2 min,再用該水樣蕩洗采樣瓶和瓶蓋2 ~ 3 次,水樣采集完成后用硝酸酸化至pH 值3 左右,并詳細(xì)記錄水樣編號(hào)、采樣地點(diǎn)及采樣日期等相關(guān)信息,密封保存后粘貼唯一性標(biāo)簽,送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析。

儀器與試劑:所用儀器是HD-3025 型微量鈾分析儀(核工業(yè)北京地質(zhì)研究院)。試劑有鈾標(biāo)準(zhǔn)溶液(1 mg/ L,核工業(yè)北京地質(zhì)研究院)、熒光增強(qiáng)劑(核工業(yè)北京地質(zhì)研究院)、硝酸,實(shí)驗(yàn)中使用的水均為超純水。

標(biāo)準(zhǔn)與方法:實(shí)驗(yàn)方法參照《環(huán)境樣品中微量鈾的分析方法》(HJ 840—2017)[11] 中3. 5. 2 節(jié)樣品測(cè)定。

結(jié)果計(jì)算:水樣中總鈾的濃度計(jì)算見(jiàn)下式:

質(zhì)量控制:取5 mL 超純水放入比色皿中后加入0. 5 mL 熒光增強(qiáng)劑并測(cè)定熒光強(qiáng)度,然后分6次加入鈾標(biāo)準(zhǔn)溶液,并依次測(cè)定熒光強(qiáng)度得出線性公式y(tǒng) = 72798x +85. 968,其中R2= 0. 9995。測(cè)定低、中、高三種濃度加標(biāo)水樣,每個(gè)水樣平行測(cè)量6次,得出每種濃度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD 值分別為8. 5%、9. 5%和7. 53%,得出每種濃度加標(biāo)回收率分別為92. 0~112. 0%、86. 4~113. 6%和87. 2~106. 4%。

統(tǒng)計(jì)學(xué)處理:使用SPSS 21軟件進(jìn)行分析,使用t 檢驗(yàn)比較枯水期和豐水期的飲用水中總鈾的測(cè)量結(jié)果。

2 結(jié)果與討論

2. 1 枯水期和豐水期總鈾濃度監(jiān)測(cè)結(jié)果與分析

2020年巴彥烏拉鈾礦周邊井水總鈾濃度列于表1,巴彥烏拉鈾礦周邊井水的總鈾濃度在枯水期和豐水期的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p>0. 05)。目前關(guān)于開(kāi)采鈾礦周邊井水的總鈾濃度報(bào)道較少,有文獻(xiàn)報(bào)道某鈾尾礦周邊地下水總鈾濃度范圍在0. 88~25. 1 μg/ L 之間[12] ,華東某鈾礦開(kāi)采礦井區(qū)地表水總鈾平均濃度47. 61 μg/ L[13] 。國(guó)家環(huán)境保護(hù)局20 世紀(jì)90 年代監(jiān)測(cè)的內(nèi)蒙古錫林郭勒盟牧區(qū)井水的總鈾濃度平均值為35. 57 μg/ L,總鈾濃度范圍為10. 4 ~ 101. 6 μg/ L[7] ,本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)巴彥烏拉鈾礦周邊牧區(qū)井水與90 年代錫盟牧區(qū)井水的總鈾濃度平均值基本一致,說(shuō)明礦區(qū)周邊井水的鈾含量近30 年間整體相對(duì)穩(wěn)定。由于相關(guān)文獻(xiàn)較少,未收集到巴彥烏拉鈾礦開(kāi)采之前周邊井水的鈾含量水平,但本課題組在鈾礦開(kāi)采前后對(duì)當(dāng)?shù)鼐M(jìn)行過(guò)總放射性水平調(diào)查,經(jīng)對(duì)比未發(fā)現(xiàn)開(kāi)采前后井水總放射水平的上升[14] 。

2. 2 距鈾礦中心不同范圍內(nèi)井水總鈾濃度的監(jiān)測(cè)結(jié)果與分析

根據(jù)水井位置的不同,距鈾礦中心10 km 范圍內(nèi)的水井共有26 個(gè),距鈾礦中心10 ~ 20 km 范圍內(nèi)的水井共有48 個(gè),距鈾礦中心20~30 km 范圍內(nèi)的水井共有24 個(gè),結(jié)果顯示在距鈾礦中心10 km范圍內(nèi)井水的總鈾濃度在枯水期和豐水期分別為10. 07~ 125. 18 μg/ L 和17. 54 ~ 150. 36 μg/ L,在距鈾礦中心10~20 km 范圍內(nèi)井水的總鈾濃度在枯水期和豐水期分別為3. 74~88. 28 μg/ L 和3. 76~99. 66 μg/ L,在距鈾礦中心20~30 km 范圍內(nèi)井水的總鈾濃度在枯水期和豐水期分別為10. 44 ~66. 66 μg/ L 和10. 89 ~ 59. 34 μg/ L,如圖3 ~ 圖5所示。調(diào)查還發(fā)現(xiàn)距鈾礦中心10 km 范圍內(nèi)的15號(hào)樣品總鈾濃度明顯高于其他樣品,分析原因可能與水井的位置與深度有關(guān),鈾礦開(kāi)采過(guò)程中會(huì)將溶浸液注入礦層,經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)后溶浸液中含有大量鈾離子,隨著地質(zhì)機(jī)構(gòu)的變化和地下水流場(chǎng)的運(yùn)動(dòng),含有鈾離子的浸出液有可能向外擴(kuò)散[15] ,由于鈾礦山的走向和地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)可能使大量鈾離子富集于15 號(hào)水井附近,從而導(dǎo)致此井水總鈾濃度異常升高。

本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)水樣總鈾濃度均值在距離鈾礦中心10 km 范圍內(nèi)最高,距鈾礦中心10~20 km 范圍內(nèi)次之,距鈾礦中心20 ~ 30 km 范圍內(nèi)最低,具體見(jiàn)表2。由表2 可知,在枯水期和豐水期距鈾礦中心10 km 范圍內(nèi)、10 ~ 20 km 范圍內(nèi)和20 ~30 km 范圍內(nèi)井水的總鈾濃度的均值分別為38. 59 μg/ L、29. 96 μg/ L、25. 23 μg/ L 和43. 14μg/ L、31. 91 μg/ L、24. 97 μg/ L。井水總鈾濃度隨距離鈾礦中心距離越遠(yuǎn),鈾的含量呈下降趨勢(shì),這與鈾的遷移運(yùn)動(dòng)有關(guān),鈾的遷移會(huì)受到吸附、氧化還原和沉淀等作用的影響,而鈾礦周邊的地下水中的各類化學(xué)物質(zhì)較為豐富[12] ,這為鈾的遷移提供了更好的外界優(yōu)勢(shì),因此隨著與鈾礦距離的增加,鈾在地下水中的含量降低。

2. 3 飲用水總鈾濃度的限值與過(guò)濾

隨著飲用水的安全越來(lái)越受到重視,世界上多個(gè)國(guó)家或組織根據(jù)實(shí)際情況對(duì)飲用水中鈾的含量規(guī)定了限值,列于表3。目前我國(guó)對(duì)于飲用水中的鈾含量尚無(wú)限值規(guī)定,本調(diào)查參照世界衛(wèi)生組織規(guī)定的30 μg/ L 的限值,發(fā)現(xiàn)枯水期98 份樣品中總鈾濃度小于30 μg/ L 限值的有59 份,豐水期98 份樣品中總鈾濃度小于30 μg/ L 限值的有58份,值得注意的是井水總鈾濃度隨著與鈾礦中心的距離不同而不同,總鈾濃度超過(guò)30 μg/ L 的井水大部分位于距離鈾礦20 km 范圍之內(nèi),而在距鈾礦20~30 km 范圍內(nèi)的24 份井水樣本在枯水期和豐水期都只有5 個(gè)井水的總鈾濃度超過(guò)30 μg/L,見(jiàn)表4。鈾是重金屬離子,鈾的遷移擴(kuò)散范圍主要是分布在采區(qū)周圍,相對(duì)比較緩慢[16] ,井水距離鈾礦越遠(yuǎn),受到鈾礦的影響也越低。

據(jù)報(bào)道,鈾的主要暴露途徑可能是直接攝入井水,約占人類消費(fèi)者的毒理學(xué)和放射學(xué)劑量的99%[18] 。采樣時(shí)發(fā)現(xiàn),樣品編號(hào)分別為07、24、26、37、51、55 的井水安裝了過(guò)濾裝置,6 戶牧民將井水過(guò)濾后再飲用,采樣時(shí)除采集井水之外還對(duì)過(guò)濾后的井水進(jìn)行了采集。檢測(cè)發(fā)現(xiàn)枯水期6 份樣品過(guò)濾后的總鈾濃度從8. 73~61. 11 μg/ L 降低至0. 12~0. 66 μg/ L,豐水期過(guò)濾后的總鈾濃度從7. 49~70. 89 μg/ L 降低至0. 13 ~ 0. 70 μg/ L,如圖6 所示,這表明安裝飲用水過(guò)濾裝置可以顯著降低飲用水中放射性核素鈾的含量。內(nèi)蒙古地廣人稀鈾礦資源豐富,目前已發(fā)現(xiàn)部分牧區(qū)和農(nóng)村的井水中總α 放射性水平高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值[19] ,而天然鈾是飲用水中總α 放射性的主要來(lái)源之一,所以加裝過(guò)濾裝置不失為一個(gè)改善牧區(qū)和農(nóng)村飲用水安全的重要措施。

3 結(jié)論

本次對(duì)巴彥烏拉鈾礦周邊井水中鈾含量水平的調(diào)查表明,鈾礦周邊井水鈾含量與20 世紀(jì)90年代錫林郭勒盟牧區(qū)井水鈾含量基本一致,但仍有部分井水中總鈾濃度高于世界衛(wèi)生組織規(guī)定的飲用水限值要求,應(yīng)引起足夠重視。同時(shí),充分了解鈾礦地區(qū)周圍井水中鈾含量的情況,即有利于飲用水安全的保障與生態(tài)環(huán)境的治理,又能掌握相關(guān)地區(qū)水中鈾的本底水平,對(duì)于我區(qū)特定人群的內(nèi)照射劑量估算、核應(yīng)急情況下快速監(jiān)測(cè)評(píng)估等工作提供科學(xué)依據(jù)。

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