铀矿山放射性危害及其防治

1、铀矿山放射性危害及其防治至 1965 年，已发现有 1130 个不稳定的核素。不稳定的核素能自发地 发生衰变而成另一种不稳定的核素 (或稳定的元素 )，在衰变过程中同时 放出射线。放射性核素的这一特性在工业、农业、医学、国防等领域 得到了广泛的应用。在当今世界，核科技竞争，能源危机日益加剧， 加快了核能利用的过程。核辐射对大气、对环境的危害日趋严重，人 们对此非常关心是理所当然的。现就放射性的来源、放射性的危害、 放射性的防治三方面谈谈自己的粗浅认识。1 放射性的来源1.1 自然界中的天然放射源 在自然界中存在着铀镭系、钍系和锕系三个放射性系列。铀镭系 的起始核素是铀 238，它经过 15 代

2、的衰变后成为稳定元素铅。其衰变形式是：23893UH23490T 22688Rar22386RrT20782P。氡经过8 代 衰 变 成 稳 定 的 元 素 铅 。 其 衰 变 形 式 是 ：Rn RaA Rai RaCQ 20782Pb放射性核素在衰变过程中，放出各种不同的射线。主要有a仅丫射线及电子俘获。a衰变，不稳定的原子核自发地放出 a粒子而变成另一种核即氦 (42He)原子核，由二个中子，二个质子组成，带二个正电荷。放射性核 素在a衰变后，新形成的核素的原子量比原来的降低 4,原子序数降低 2。如22688Ra放出a粒子后就变成22286Rn。a射线穿透能力很弱，一张纸就可挡住。B衰

3、变，放射性核素衰变时放出 B粒子，B粒子即为电子。B衰变 前后，母体与子体核素质量数不变，但子体核素的原子序数比母体提 高了。女口 21483Bi（RaC在B衰变后，就变成21484Po（RaC,） （3射线比a 射线穿透能力强，但可被 5mm 铅板挡住。电子俘获是指原子核俘获了核外的一个轨道电子）使核里的一个 质子变为中子） 所以产生的子体原子核的原子序数比母体少 1）而质量 数不变。如4019K经电子俘获后变为4018Ar。放射性核素在衰变过程中，一般都伴随丫射线放出，丫射线是一种 波长极短的电磁波，不带电荷。它的穿透能力很强，需要10cm厚铅板 才能挡住。1.2曰异。天然放射性物质的分布

4、 由于地区的不同）环境中各种天然放射性核素的分布有很大的差 在一些矿区尤其是铀矿区和火山浸入岩的地区放射性元素含量就土壤和岩石中的天然放射性核素是环境中放射性核素的主要来源。 铀在土壤中含量为2.8卩g/g在岩石中为1卩g/g Ra（镭）在土壤中含量为 1 x 1（6- g/g在岩石中为8x 10-g/g不同的土壤，岩石其含量不尽相 同）火成岩中的放射性核素的含量高于水成岩）石灰石最低。河水中天然U的浓度一般为0.310卩g/L Ra的浓度一般为0.3737 x 10-2Bq/J_陆地上大气中Ra的浓度平均为4.44 x 10-3Bq/L海洋上空Rn的浓 度约为 3.7 x 10-5Bq/L不

5、同建筑物内空气中 Rn 浓度亦各异。如农村土房为 33.5 x 3.7 x 10-4Bq水泥地砖瓦房为 38.8 x 3.7 x 10-4Bq此外，食物如 大豆、面粉、牛奶、牛肉、蔬菜等都不同程度含有放射性物质。1.3 人工放射源 随着核能利用步伐的加快，人工辐射源对大气、环境的污染日趋 严重。(1) 大气层核武器爆炸，地下核爆炸含有核燃料，感生放射性及核 裂变产物的放射性气溶胶、放射性沉降物扩散到大气层中或因自身的 重量降到陆地、江河湖海。核爆炸产生的放射性物质和感生放射产物 达几十种元素 200多种放射性同位素。自 1 945年以来，世界环境受人 工放射性污染的主要来源美国、前苏联两国在大

6、气层进行一系列核武 器试验和地下核爆炸试验所产生的裂变产物。(2) 正常进行的核电站和反应堆对环境和大气的污染主要是放射性 废气、废碴，排放出的主要放射性物质有85Kr、140Ba等。到2000年， 世界核电总装机容量可达 10301652GW(e),占总发电量的50%。由 此可见，放射性核素对大气和环境的污染日益加剧。核电事故释放出的放射性物质更是触目惊心。 1957年10月英国的 温茨开尔反应堆事故向环境释放放射核素 1311约为740TBq,同时伴有 106Ru等核素释放。1986年4月前苏联切尔诺贝利核电站爆炸，使东欧、北欧环境遭到严重污染，对整个北半球均有不同程度的影响。(3) 矿山

7、尤其是铀矿山开采过程中对环境和大气的污染主要来自于四废”即废碴、废气、废水、废物)。如一个留矿法采场高 3m，面积 为200m2,堆积1000t矿石，其品位为0.1%,经计算其氡气产生量约 为3.0Bq/(s.t)，10min后，可产生 Rn 179.82X 10B,其他采矿方法也不 同程度地产生Rn并释放到空气中。此外，废碴、废水、废物中的放射 性物质渗入地下,流入河流、小溪,扩散到矿山周围大气中,铀水冶 厂生产中所产生的 “四废”放射性浓度更高,对大气和环境污染更严重。 实质上铀矿厂是一个庞大的放射源。(4) 放射性诊断。随着核科学的发展,放射性同位素在医疗领域得 到广泛的应用。它不仅造成

8、对环境的放射性污染,而且对人体造成直 接损伤,甚至还产生对遗传的影响。2 放射性的危害 大气和环境中的放射性物质,可经过呼吸道、消化道、皮肤、直 接照射、遗传等途径进入人体,一部分放射性核素进入生物循环,并 经食物链进入人体 换行。放射性核素及其衰变产物进入人体的途径如 图 1 所示。放射性核素进入人体后, 由于它具有不断衰变并放出射线的特性, 以及放射性环境、放射性诊断等对人体的直接辐射,即内照射和外照 射,使体内组织失去正常的生理机能并给组织造成损伤。其中氡的危害最为显著。 氡是镭的衰变产物, 镭是铀的衰变产物。氡从镭 A 经过八代衰变，最后才形成稳定的元素铅，前四代，即从Ra2RaC,半

9、衰期很短，叫做短寿命子体。氡是一种无色、无味、 无臭而透明，-65C温度时为液态，-17C时由液态变为气态，气态 Rn 的重率为9.37g/L,液态氡的重率为5.7g/mm3。氡的化学性质不活泼， 一般不参加化学反应。能溶于水、油类、有机溶剂，在脂肪中的溶解 度为在水中的 125 倍。亦能被固体物质吸附，吸附在固体表面上的氡 形成难解脱的放射性薄膜。图 1 放射性核素及衰变产物进入人体途径示意图前面已经提到，氡及其子体具有 a仅丫三种衰变形式。三种衰 变的特性不同，对人体危害程度各异。其中以a射线的内照射危害最大，因为它的射程短，一张纸就可以阻挡住。可集中在人体小范围内 进行强烈的内照射，使小

10、范围的肌体组织承受高度集中的辐射能而造 成损伤。如在呼吸道器官中的 a粒子的射程正好可以轰击到支气管上 皮基底细胞核上，而造成严重的呼吸道疾病，乃至肺癌。射线对人体的危害不仅来自于 a粒子的内照射，也来自 仅丫及其 他射线的外照射。在辐射防护中，用来度量射线对物质的作用程度，引用了吸收剂 量这个概念，并用“ D”示。式中 是由辐射给予某一体元中的物质的平均质量，J； dm 该体积元中物质的质量，kg。此外，还引用了剂量 当量 ”这个概念，用“ H”示。H=DQN式中 Q品质因素；N其他任何修正因素的积。根据有关资料介绍，青年妇女在怀孕前受到诊断性照射(0.7 5rad) 后其小孩发生Down

11、、综合症的几率增加9倍。低剂量的照射对人胎 儿是有害的。此外，放射性辐射尚可诱发致癌机理，目前有两种主要假说：一是辐射诱发体细胞突变，从而使正常细胞向恶性细胞转变；二是辐射 可使细胞的环境发生变化，从而有利于病毒的复制和病毒诱发恶性病 变。除致癌效应外，辐射的晚期效应还包括再生障碍性贫血、寿命缩 短、白内障和视网膜发育异常。事物总是一分为二的，放射性辐射除了对人体的危害外，也有益 人类的方面，如放射性探测，放射性治肿瘤等。关键在于人类如何正 确应用，坚决防治有害于人类的放射性危害，使核科学朝着造福于人 类方向不断发展，不断完善。3放射性的防治放射性污染的防治是关系到保护环境、保障人们健康，促进

12、社会 物质文明、精神文明建设一个重要问题。具有重要的现实意义和深远的历史意义防治要标本兼防，标本兼治，以 “防 ”为主，在 “治”字上狠下功夫。 从而使我们赖以生存的空间和环境更干净、更美丽。这应当成为全人 类共同奋斗目标。3.1 有效控制氡及子体的析出对于铀矿山而言，有效地控制氡及其子体的析出是至关重要的。 就技术条件而论，矿井使用抽出式通风不佳。因抽出式通风，井卷、 采场、硐室均处于负压状态，而矿岩中空隙的空气压力高于井巷、采 场、硐室的空气压力，由于气体压力降低时的吸出效应，使氡及子体 从矿岩内随空气流动而析出到矿井空间。而压入式通风，井巷内空气 压力大于矿岩中空隙空气压力，压入空气渗入

13、矿岩空隙，一方面冲淡 了矿岩空隙中的氡浓度，另一方面改变了矿岩中压力梯度，约束了氡 向井巷扩散速度，使井巷空气氡浓度显著下降。有关资料表明，如采 用573.7Pa的负压，会引起氡析出量增加 3倍，而573.7Pa正压，则导 致氡析出量下降 60%以上。此外，最大限度减少矿岩的暴露面，选择最佳的采矿方法。充填 法不仅适应于铀矿床规模小、矿体不连续、品位变化大的特点，而且 有利于控制氡的析出。严禁脉内开拓采准。在铀水冶厂的破碎、磨矿、筛分等工艺过程中会产生大量的放射 性粉尘，应采用湿式操作，同时在各个设备上加装密封罩，加强通风 和排气除尘。3.2 有效处理放射性工业废水随着原子能工业的发展，产生放

14、射性废水量也在增加。放射性废 水的处理在放射性的污染防治中占有很重要的地位。目前世界上约有 1/3 的核电站，其冷却水排入海洋、湖泊、土地中，这只是一种消极处 理方法，无益于全球环境的保护。美国研究发展了一种低水平放射性废水处理的新工艺，即将放射 性废水经凝沉淀、离子交换处理后再重复使用。它是补充水资源缺乏 的新途径，有益于全球环境的保护。3.3 个体防护在放射性场所工作人员配戴高效防尘口罩；清除表面污染，上班 更衣、下班沐浴；充分提高工作效率，缩短工作时间；上班不进食， 不吸烟，皮肤破裂不得在放射性场所工作；设置密闭罩，使操作者与 含氡空气隔离；除非出于健康的绝对需要，任何人都不要受到任何辐 射量的照射。 换行 3.4 从根本上防治全面调查已退役或将退役的放射性矿山、尾矿坝。在有条件的地 方，应坚决做到植被还林、还田。严禁土法开采治炼；大力推广溶浸 采矿、钻孔浸矿技术。因为它无需矿石转运、无需水冶工艺、无尾矿 坝、无废碴。是采、选、冶的结合，有广阔的发展前景；对高放射性 废物可选择合适的地层， 在地下数百米或更深的地层建造最终处置库， 可利用地层作隔离层把放射性废物包容起来。保持从废物中透出的放 射性核素在潜入生物圈之前能够衰变到无害水平；大力开展放射