铀矿污染整治策略

本文作者：徐磊 钱建平 唐专武 单位：桂林理工大学地球科学学院

铀矿废渣石的特点

我国铀矿床成矿时代从古生代、中生代到新生代，以中生代为主，跨度大。在空间上，我国铀矿资源分布不均衡。我国铀矿主要分布在华东、华中、华南地区，占总数的８０％左右（表１）。目前，我国已经在２３个省（区）发现铀矿床，但主要集中分布在赣、湘、粤、桂四省（区）资源为富。从它们在我国的分布情况上看，７０％～８０％左右在潮湿多雨的山区和丘陵地带。大部分铀矿床所在地区为典型的温带季风气候和亚热带季风气候。这些地区人口稠密，可达２００～４００人／ｋｍ２；气温高，年平均气温可达１４℃～２０℃；雨量充沛，年平均降雨量可达１２００～２０００ｍｍ；而且这些铀矿床产生的废渣石大多数都堆积在山村农田周围，长期经受风蚀雨淋，大量的流失，对周围人民的生活，以及江河湖泊、农田等都带来了不同程度的污染。此外，我国铀矿床规模偏小，厚度较薄，品位较低，矿床水文地质条件比较复杂［７］，使得铀矿开采过程中产生大量“三废”。铀矿废渣石中放射性核素含量高，要比本底岩石高几个数量级（表２）。铀矿废渣石含有铀系一系列衰变子体，几乎９９％以上的２３０Ｔｈ及２２６Ｒａ等放射性核元素都集中在尾矿中［８］。如２３８Ｕ的半衰期为４．７×１０９ａ，２３０Ｔｈ的半衰期为２．７×１０４ａ，２２６Ｒａ半衰期为１６０２ａ。它们将分别长期衰变释放氡及短寿命氡子体ＲａＡ、ＲａＢ、ＲａＣ、ＲａＣ′、ＲａＣ″以及长寿命氡子体２１０Ｐｂ、２１０Ｂｉ和２１０Ｐｏ［６］。这些元素长期释放的氡的子体，构成了长期辐射的潜在危害。

铀矿开采过程产生的废渣石含有一定量的铀、钍和镭，在山洪冲刷和风化的作用下，废渣石中放射性元素及有害物质不断的淋浸和析出，污染范围不断的扩大［１０］。同时，铀矿废渣石中除了存在放射性危害外，还存在非放射性危害。废渣石中含有的重金属如锰、镉、锌、铜、汞、有机物和酸性物质，它们随着废水和废渣的流失，将对地表水、地下水、农田、土壤等造成一定的污染。我国大部分铀矿所在地区属于湿润、地下水丰富地区，其铀矿山废水排放量较大。由于废石堆中常含较丰富的硫化物和重金属元素，硫化物的风化导致孔隙水和地下水的酸化，从而加速放射性核素和重金属的释放。因此，废石堆浸出液通常是富含放射性核素和重金属的酸性水。与一般矿山不同，铀矿山废水污染的一个重要特征是，除含有镉、锰、锌、砷、镁和硫酸根等有害有毒物质外，还含有铀和镭等放射性元素。铀废渣石产生的废水，不仅影响矿区的水质，还影响着矿区的植物、农田和土壤，而且也不利于居民的身体健康。

铀矿废渣石的治理方法

与铀矿废渣石有关的典型环境问题，就是氡的析出。铀矿废渣石中所产生的氡，可大量的通过迁移而进入大气中。铀矿废渣石中含有２３８Ｕ、２３４Ｕ、２３０Ｔｈ、２２６Ｒａ、２２２Ｒｎ等放射性元素，这会对周围人民造成一定的辐射，对周围的环境造成污染。对这些废渣石的治理，通常都是运用覆盖法。即将粘土、黄土、石块、水泥等覆盖在废渣石上，以降低氡的析出。通过用不同覆盖材料进行了对氡的屏蔽效果试验［１２］。红土覆盖法是将红土作为覆盖来代替传统的黄土、混凝土等。对比表５与表６的分析结果可以看出，混凝土与沥青的降氡效果是最好的，但混凝土、沥青等材料的价格昂贵，而且不利于植被绿化及长期稳定废石堆。黄土与红土的效果是一样的，但根据我国铀矿主要分布在南方的特点，红土是我国南部地区的主要土壤，可以就地取材，很容易得到，而且价格低廉，施工也相对简单。有一定的厚度的覆盖层，可有效屏蔽辐射并减少氡的析出率，并且可以在覆土上进行绿化以及长期稳定废石堆。

近几年，含磷物质作为一种廉价有效的重金属污染修复剂而被应用于土壤修复。铀矿废渣石污染土壤的营养贫乏，重金属铀、镉、锌和铅的含量高，对植物的生长有抑制作用。但在该土壤中添加磷可以促进植物生长。添加１０ｇ／ｋｇ磷酸氢二铵，使矿区土壤铅、锌、镉的有效浓度下降９８．９％、９５．８％和９４．６％［１４］。添加磷，使铅、铜和锌残渣态增加５３％、１３％和１５％［１５］。铀与磷可结合生成磷酸双氧铀沉淀，降低其生物有效性［１６］。添加磷，促使镉、锌与磷形成难溶性的络合物［１７］。我国磷矿储量居世界第二位，是一种廉价有效的重金属污染土壤修复剂［１８］。应用含磷物质修复土壤重金属污染的研究，对充分利用我国磷矿资源，对我国重金属环境污染的有效治理具有重要的意义。

植物修复法是利用植物对土壤中重金属的吸收和富集作用，以减少土壤中重金属的含量，具有费用低、重金属再循环好、对修复场地的破坏小等优点。对于铀矿重金属污染的土壤修复的植物主要有超富集植物。目前国外已发现，菜豆、白菜、向日葵以及印度芥菜等对Ｕ有富集作用（表７），但已发现的富集植物种数较少。因此，寻找和筛选更多的铀富集或超富集本土植物，是提高修复效率的物质基础。我国最近几年也开始对植物修复铀矿污染进行了大范围的研究。超富集植物主要是指那些对某些重金属具有特别的吸收能力，而本身不受毒害的植物种或基因型［２０］。唐丽等［２１］以十字花科、锦葵科、菊科共１０种植物为研究材料，用ＵＯ２（ＮＯ３）２•６Ｈ２Ｏ配置铀浓度为１００ｍｇ／ｋｇ的土壤作为培养基，培养５５ｄ后发现，特选榨菜地上部分铀含量最高１１１５ｍｇ／ｋｇ（干重），所以得出特选榨菜适合作为铀超累积植物进行植物修复。在铀矿废渣石上面种植植物前，需要尽力改变某些不利的因素，应根据不同的自然环境栽种耐旱、易活、耐酸碱的植物。种植的植物如果是树木的话，要注意树木的枯死和老化，以免树木连根拔起，导致覆盖层破坏。种植的植被不是树而是草的话，就可以减少这种事情的发生，因为树的根部会破坏覆盖层，使氡有机会扩散。

结论

铀矿废渣石的环境治理，是一项关系到环境保护和人民健康的大事。应该采取适宜的方案，根据实际情况与地理情况，进行红土覆盖法、添加含磷物质修复法和植物修复等方法。根据实际情况与地理情况，进行红土覆盖法、添加含磷物质修复法和植物修复等方法。铀矿废渣石不仅占用了大量的土地，还对土壤和水资源造成污染。红土覆盖法是针对我国地质土壤特点，就地取材，既减少了花销，又能有效的代替传统的黄土覆盖法，减少了氡的析出率。含磷物质是一种廉价有效的重金属污染土壤修复剂。通过对土壤添加含磷物质，既能促进植物的生长，又能有效的对被污染的土壤进行治理。植物修复则是操作比较简单，成本低，又能美化环境。采用这些新技术、新方法，既能提高资源利用率，降低环境治理的成本，又能保护环境，对我国铀矿工业的可持续发展有着重要的意义。应该指出，铀矿山污染是一个系统，要立足矿山尾矿—水体—土壤—植物系统进行综合治理方能取得良好的效果［２２］。