內(nèi)蒙古巴彥烏拉鈾礦周邊井水鈾含量水平調(diào)查

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)，以直接開采和地浸開采為主，目前伴隨鈾礦資源開采所產(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)地浸開采的方式開采鈾礦，目前屬于開采階段[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采之前周邊井水的鈾含量水平，但本課題組在鈾礦開采前后對(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)。