CN115561429A - 一种铀矿区放射性核素污染土壤调查程序 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铀矿区放射性核素污染土壤调查程序，属于辐射防护技术领域，该调查程序分两个阶段：第一阶段主要在放射性核素污染识别的基础上，结合γ辐射剂量率巡测，按照γ辐射剂量率水平将铀矿区放射性核素污染区域划分为三类区域；第二阶段同时对三类潜在放射性污染区域进行土壤和地下水中放射性核素取样监测，确定污染物种类、浓度和空间分布。通过该程序能够科学准确的表达铀矿区土壤中放射性核素的空间分布，识别铀矿区放射性污染区，为铀矿区放射性核素污染修复治理方案的编制提供指导。
Description
技术领域
本发明属于辐射防护技术领域，具体为一种铀矿区放射性核素污染土壤调查程序。
背景技术
在相当长时间内，核能仍将在我国得到大幅度的开发和利用，带动铀资源开发的持续加强。由于铀矿冶工业的特殊性和污染防治先天不足，往往造成周边土壤和地下水的放射性污染，这些天然放射性核素不仅在污染物中长期存在，而且会通过动植物重新分布和扩散进入人类食物链内，对生态环境人的健康造成影响，使得铀开采过程中放射性核素污染问题随着开采时间增加变得越来越严峻，对其修复治理已成为目前环境治理的最大难题和需要迫切解决的环境问题之一。铀矿区放射性核素源项调查是修复治理的前提条件，科学合理的源项调查有助于铀矿区修复治理工作的有序开展。
铀矿区放射性核素污染土壤调查与重金属污染场地调查的差异主要体现在以下几方面：
(1)铀矿区可采用γ辐射剂量率仪表进行巡测/航测，用于识别潜在污染区域，而重金属主要是采用便携式X射线荧光光谱分析等，且该方法存在检出限普遍偏高、测量精度偏低及测量深度有限等问题；
(2)铀矿区治理目标均有相关标准规定，不需要通过风险评估来确定修复目标值，因此在水文地质和土壤性质的调查方面没有建设用地土壤污染状况调查技术导则要求严格；
(3)铀矿区主要污染核素明确，主要包括天然放射性核素铀、钍、镭、钾及氡，在调查技术导则中可以明确铀矿区内不同放射性核素的检测分析对土壤和地下水的采样量的要求；
(4)在铀矿区开采前均开展了铀矿区土壤和地下水中天然放射性核素的本底水平调查，该调查结果对铀矿区土壤和地下水中天然放射性核素水平的评估有较大意义；
(5)铀矿区土壤污染区域较明确，包括冶厂、尾矿库、矿山废石堆和坑井口及塌陷区、运矿道路等，因此在铀矿区放射性污染土壤第一阶段调查重点对该类区域进行现场踏勘和调查，在铀矿区放射性污染土壤第二阶段调查细化网格按照10m×10m划分；
(6)土壤中污染物分析方法有区别，同时放射性核素交叉污染较重金属容易，在采样过程中要重点关注放射性污染土壤交叉污染问题。
铀矿区放射性核素污染土壤调查与重金属污染场地的目的趋于一致，主要目的都是通过调查摸清污染物在土壤和地下水中的污染水平、范围，为场地修复提供基础数据。因此，本发明分析重金属污染土壤调查程序的同时考虑放射性核素与重金属的差异，提出我国铀矿区放射性污染土壤的调查流程。
发明内容
为解决现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种铀矿区放射性核素污染土壤调查程序，通过该程序能够科学准确的表达铀矿区土壤中放射性核素的空间分布，识别铀矿区放射性污染区，为铀矿区放射性核素污染修复治理方案的编制提供指导。
为达到以上目的，本发明采用的一种技术方案是：
一种铀矿区放射性核素污染土壤调查程序，包括以下步骤：
第一阶段：对铀矿区进行放射性核素污染土壤状况调查，调查内容包括资料收集与分析、现场踏勘、人员访谈和γ辐射剂量率巡测，根据调查结果对潜在放射性污染区域进行划分；
第二阶段：对潜在放射性污染区域进行土壤和地下水中放射性核素取样监测，确定污染物种类、浓度和空间分布。
进一步，如上所述的铀矿区放射性核素污染土壤调查程序，第一阶段中现场踏勘重点考虑的区域包括采石场、原矿堆场、水冶场、运矿道路、运渣道路及尾矿/渣库。
进一步，如上所述的铀矿区放射性核素污染土壤调查程序，第一阶段中根据铀矿区土壤中放射性核素污染水平将铀矿区分为三类区域，三类区域的主要特征分别为：
第一类区域：属于现场踏勘重点考虑的区域；采用γ辐射剂量率仪表巡测得出该区域的γ辐射剂量率较本底水平高，同时初步判断该区域放射性核素活度浓度高于最大可允许残留水平；该区域历史上操作过放射性物料；
第二类区域：不属于现场踏勘重点考虑的区域；采用γ辐射剂量率仪表巡测得出该区域γ辐射剂量率水平与本底水平相当或者略高于本底水平，同时初步判断该区域放射性核素活度浓度高于最大可允许残留水平的概率低；该区域历史上未操作过放射性物料；
第三类区域：不属于现场踏勘重点考虑的区域；采用γ辐射剂量率仪表巡测得出该区域γ辐射剂量率水平与本底水平相当，同时初步判断该区域放射性核素活度浓度小于等于最大可允许残留水平；该区域历史上未操作过放射性物料。
进一步，如上所述的铀矿区放射性核素污染土壤调查程序，第二阶段具体包括以下步骤：
S21、对三类潜在污染区域进行网格划分和调查深度的判定，从而确定所需的采样点数目和初始采样位置；
S22、根据实际地表情况，对初始采样位置进行调整；
S23、进入采样场所，按照土壤样品采样流程实施采样；
S24、对采样数据进行统计和分析，根据分析结果采取进一步的调查；
S25、编制源项调查报告。
进一步，如上所述的铀矿区放射性核素污染土壤调查程序，步骤S21中三类潜在污染区域的采样布点要求分别为：
所述第一类区域的网格划分面积≤100m2，根据土壤的理化性质及分析的核素确定调查深度；
所述第二类区域的网格划分面积≤1600m2，根据土壤的理化性质及分析的核素确定调查深度；
按照经验对所述第三类区域进行随机布点，同时不需要考虑分层土壤的调查。
进一步，如上所述的铀矿区放射性核素污染土壤调查程序，步骤S22中采样位置的选取原则为：
尽可能选择开阔平坦、远离建筑物和树木的地方；地表不易受人为活动和自然条件的影响而发生显著变化；位置能够实现重复采样。
进一步，如上所述的铀矿区放射性核素污染土壤调查程序，步骤S23中土壤样品采样流程具体为：
S231、对采样场所的地形、土壤利用情况、土壤种类和植被情况进行观察与记录；
S232、清除采样点上的杂物，植被只留1～2cm高；
S233、按照采样位置的确定方法，划定设定面积的区域作为采样单元，根据采样布点要求确定出采样单元中心点位置的X、Y坐标；
S234、在一个采样单元内，依据地形和污染特点，采用合适的方法进行多点土壤采样，然后将多点采集的土壤样品均匀混合在一起从而得到所述采样单元的土壤样品；
S235、把采集到的土壤样品装入塑料封口袋中，密封称重、贴上标签，再装入布样品袋中。
进一步，如上所述的铀矿区放射性核素污染土壤调查程序，步骤S234中所述合适的方法包括对角线法、梅花五点法、棋盘行法和蛇形法。
进一步，如上所述的铀矿区放射性核素污染土壤调查程序，步骤S236中所述标签用于记录土壤采集时的信息，包括土壤采样位置、土壤质地、土地利用情况、采样深度和采样面积。
进一步，如上所述的铀矿区放射性核素污染土壤调查程序，步骤S24中根据分析结果采取进一步的行动具体为：
当所述第一类区域的分析结果没有明确污染边界时，则在现有边界处按照≤10m的间隔外扩来布置采样点，进行进一步布点取样，直到发现边界为止；
当所述第二类区域的分析结果没有明确污染边界时，则在现有污染边界处向外按照≤40m的间隔外扩来布置采样点，进行进一步布点取样，直到发现边界为止；当所述第二类区域的分析结果明确污染边界后，在污染边界范围内细化布点，按照网格面积≤100m2的要求进行布点取样；
当所述第三类污染区域的分析结果发现放射性污染时，则按照第二类区域的调查程序进行调查；没有发现放射性污染时，则调查结束。
采用本发明所述的铀矿区放射性核素污染土壤调查程序，具有以下显著的技术效果：
本发明提供的调查程序按照两阶段进行。第一阶段土壤放射性核素污染状况调查主要在放射性核素污染识别的基础上，结合γ辐射剂量率巡测，按照γ辐射剂量率水平对铀矿区放射性核素污染进行区域划分，主要分为三类区域：第一类区域为热点区域，土壤中放射性核素残留放射性活度浓度高于最大可允许残留水平；第二类区域为放射性水平较高的区域，土壤中放射性核素残留放射性活度浓度预计不会高于最大可允许残留水平；第三类区域为存在残留放射性核素可能性很小的区域。第二阶段土壤放射性核素污染状况调查施行多步走的策略，以减少调查的不确定性，同时提出每一类区域的调查要求和程序。通过该程序能够科学准确的表达铀矿区土壤中放射性核素的空间分布，识别铀矿区放射性污染区，为铀矿区放射性核素污染修复治理方案的编制提供指导。
附图说明
图1是本发明实施例中提供的一种铀矿区放射性核素污染土壤调查程序流程图；
图2是图1所述调查程序中第二阶段的调查程序流程图；
图3是土壤样品采样流程图；
图4是本发明实施例中提供的一种铀矿区放射性核素污染土壤调查程序的另一种流程图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例与说明书附图对本发明进行进一步的描述。
考虑到铀矿区放射性核素污染土壤区域明确、辐射风险管控标准明确及γ辐射剂量率巡测易识别潜在污染热点的因素，本发明提出将铀矿区放射性核素污染土壤的调查程序按照两阶段进行。第一阶段土壤放射性核素污染状况调查主要在放射性核素污染识别的基础上，结合γ辐射剂量率巡测，按照γ辐射剂量率水平对铀矿区放射性核素污染进行区域划分，主要分为三类区域：第一类区域为热点区域，土壤中放射性核素残留放射性活度浓度高于最大可允许残留水平；第二类区域为放射性水平较高的区域，土壤中放射性核素残留放射性活度浓度预计不会高于最大可允许残留水平；第三类区域为存在残留放射性核素可能性很小的区域。第二阶段土壤放射性核素污染状况调查施行多步走的策略，以减少调查的不确定性，同时提出每一类区域的调查要求和程序。
参考图1-图4所示，本发明实施例中提供的一种铀矿区放射性核素污染土壤调查程序包括以下步骤：
S1、第一阶段：对铀矿区进行放射性核素污染土壤状况调查，调查内容包括资料收集与分析、现场踏勘、人员访谈和γ辐射剂量率巡测，根据调查结果对放射性污染区域进行划分。
放射性核素污染土壤第一阶段调查中，本发明在资料收集与分析、现场踏勘、人员访谈的基础上增加了γ辐射剂量率巡测和放射性污染区域划分。
本发明明确了铀矿山现场踏勘中主要的潜在放射性污染区域包括采石场、原矿堆场、水冶场、运矿道路、运渣道路、尾矿/渣库等，该类区域是主要存在放射性核素污染的区域，在现场踏勘中应重点考虑。
本发明在放射性核素污染土壤第一阶段调查中增加了γ辐射剂量率巡测。考虑到放射性核素衰变特性，铀矿区中存在γ衰变核素，其产生的γ辐射剂量率穿透性较强，可通过γ辐射剂量率较准确的发现土壤中放射性核素的大致活度浓度范围，识别污染热点区域和未污染区域。
通过前期资料收集、现场踏勘、人员访谈及γ辐射剂量率巡测，可以初步判断铀矿区放射性核素污染的潜在污染区域和其它区域，并根据铀矿区土壤中放射性核素污染水平将铀矿区分为三类区域，提出了三类区域的主要特征。
第一类区域需具有以下特征：
1)属于本发明提出的现场踏勘重点考虑的区域；
2)采用γ辐射剂量率仪表巡测得出该区域的γ辐射剂量率较本底水平高，同时初步判断该区域放射性核素活度浓度高于最大可允许残留水平；
3)该区域历史上操作过放射性物料。
第二类区域具有以下特征：
1)不属于本发明提出的现场踏勘重点考虑的区域；
2)采用γ辐射剂量率仪表巡测得出该区域γ辐射剂量率水平与本底水平相当或者略高于本底水平，同时初步判断该区域放射性核素活度浓度高于最大可允许残留水平的概率低；
3)该区域历史上未操作过放射性物料。
第三类区域具有以下特征：
1)不属于本发明提出的现场踏勘重点考虑的区域；
2)采用γ辐射剂量率仪表巡测得出该区域γ辐射剂量率水平与本底水平相当，同时初步判断该区域放射性核素活度浓度小于等于最大可允许残留水平；
3)该区域历史上未操作过放射性物料。
S2、第二阶段：对潜在污染区域进行土壤和地下水中放射性核素取样监测，确定污染物种类、浓度和空间分布。
铀矿区第二阶段放射性核素污染土壤状况调查是以采样与分析为主的污染证实阶段。该阶段同时需进行污染场地水文地质资料调查与收集，形成水文地质调查报告。具体包括以下步骤：
S21、对三类潜在污染区域进行网格划分和调查深度的判定，从而确定所需的采样点数目和初始采样位置。
上述三类区域的采样布点要求各不相同，具体为：
对于第一类区域，划分的网格面积≤100m2，调查深度主要取决于土壤的理化性质以及分析的核素等因素，以满足对分层土壤的调查。采样点垂直方向的土壤采样深度可根据污染源的位置、迁移和地层结构以及水文地质等进行判断设置，若对地块信息了解不足，难以合理判断采样深度，可按1m等间距设置采样位置，直到识别出垂直方向上的污染边界；
对于第二类区域，划分的网格面积≤1600m2，调查深度同第一类区域；
对于第三类区域，可按照技术人员的经验对该区域进行随机布点，同时不需要考虑分层土壤的调查。
S22、根据实际地表情况，对初始采样位置进行调整。
如果采样点的初始采样位置条件不允许，则要在初始采样位置附近一个小区域范围内选择合适的采样位置。一般按照以下原则确定具体的采样位置：
1)尽可能选择开阔平坦、远离建筑物和树木的地方；
2)地表不易受人为活动的影响而发生显著变化；
3)位置能够实现重复采样，在不同时间都可以实施采样；
4)不易发生水土流失，不易受降水冲刷，不易受自然条件影响而发生变化的地表。
S23、进入采样场所，按照土壤样品采样流程实施采样。土壤样品采样流程包括以下步骤：
S231、对采样场所的地形、土壤利用情况、土壤种类和植被情况进行观察与记录。
S232、清除采样点上的杂物，植被只留1～2cm高。
S233、按照采样位置的确定方法，划定设定面积的区域作为采样单元，根据布点要求确定出采样单元中心点位置的X、Y坐标。
使用坐标定位系统确定采样单元中心点位置的X、Y坐标，然后以X、Y坐标为中心点画出一个正方形采样单元。
S234、在一个采样单元内，依据地形和污染特点，采用合适的方法进行多点土壤采样，然后将多点采集的土壤样品均匀混合在一起从而得到所述采样单元的土壤样品。
对一个采样单元内的土壤进行采样时，一般采用对角线法、梅花五点法、棋盘行法、蛇形法等对一个采样单元进行多点采集，然后将多点采集的样品均匀混合在一起，代表该采样单元的土壤样品。
采集深层土壤时，在采样单元内采用钻机采取拟采深度的土壤圆柱形样，然后采样人员根据钻机采取的土壤进行不同深度土壤样品采集。
S235、把采集到的土壤样品装入塑料封口袋中，密封称重、贴上标签，再装入布样品袋中。
在采样过程中，要制作土壤样品标签，用于记录土壤采集时的信息，包括土壤采样位置、土壤质地、土地利用情况、采样深度、采样面积等。
完成土壤样品的采集后，需要清洁用过的采样设备，避免交叉污染。
S24、对调查数据进行统计和分析，根据分析结果采取进一步的行动。
当第一类区域调查没有明确边界时，则在现有边界处按照小于等于10m的间隔外扩来布置取样点，进行进一步布点取样，直到发现边界为止；
当第二类区域没有明确污染边界时，则在现有污染边界处向外按照小于等于40m的间隔外扩来布置取样点，进行进一步布点取样，直到发现边界为止；第二类区域明确污染边界后，在污染边界范围内细化布点，按照网格面积小于100m2的要求进行布点取样；
当第三类污染区域发现放射性污染时，则按照第二类区域的调查程序进行调查；没有发现放射性污染时，则调查结束。
S25、编制源项调查报告。
本发明提供的一种铀矿区放射性核素污染土壤调查程序，按照两阶段进行。第一阶段土壤放射性核素污染状况调查主要在放射性核素污染识别的基础上，结合γ辐射剂量率巡测，按照γ辐射剂量水平对铀矿区放射性核素污染进行区域划分，主要分为三类区域：第一类区域为热点区域，土壤中放射性核素残留放射性活度浓度高于最大可允许残留水平；第二类区域为放射性水平较高的区域，土壤中放射性核素残留放射性活度浓度预计不会高于最大可允许残留水平；第三类区域为存在残留放射性核素可能性很小的区域。第二阶段土壤放射性核素污染状况调查施行多步走的策略，以减少调查的不确定性，同时提出每一类区域的调查要求和程序。通过该程序能够科学准确的表达铀矿区土壤中放射性核素的空间分布，识别铀矿区放射性污染区，为铀矿区放射性核素污染修复治理方案的编制提供指导。
上述实施例只是对本发明的举例说明，本发明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。
Claims (10)
1.一种铀矿区放射性核素污染土壤调查程序，包括以下步骤：
第一阶段：对铀矿区进行放射性核素污染土壤状况调查，调查内容包括资料收集与分析、现场踏勘、人员访谈和γ辐射剂量率巡测，根据调查结果对潜在放射性污染区域进行划分；
第二阶段：对潜在放射性污染区域进行土壤和地下水中放射性核素取样监测，确定污染物种类、浓度和空间分布。
2.根据权利要求1所述的铀矿区放射性核素污染土壤调查程序，其特征在于，第一阶段中现场踏勘重点考虑的区域包括采石场、原矿堆场、水冶场、运矿道路、运渣道路及尾矿/渣库。
3.根据权利要求2所述的铀矿区放射性核素污染土壤调查程序，其特征在于，第一阶段中根据铀矿区土壤中放射性核素污染水平将铀矿区分为三类区域，三类区域的主要特征分别为：
第一类区域：属于现场踏勘重点考虑的区域；采用γ辐射剂量率仪表巡测得出该区域的γ辐射剂量率较本底水平高，同时初步判断该区域放射性核素活度浓度高于最大可允许残留水平；该区域历史上操作过放射性物料；
第二类区域：不属于现场踏勘重点考虑的区域；采用γ辐射剂量率仪表巡测得出该区域γ辐射剂量率水平与本底水平相当或者略高于本底水平，同时初步判断该区域放射性核素活度浓度高于最大可允许残留水平的概率低；该区域历史上未操作过放射性物料；
第三类区域：不属于现场踏勘重点考虑的区域；采用γ辐射剂量率仪表巡测得出该区域γ辐射剂量率水平与本底水平相当，同时初步判断该区域放射性核素活度浓度小于等于最大可允许残留水平；该区域历史上未操作过放射性物料。
4.根据权利要求3所述的铀矿区放射性核素污染土壤调查程序，其特征在于，第二阶段具体包括以下步骤：
S21、对三类潜在污染区域进行网格划分和调查深度的判定，从而确定所需的采样点数目和初始采样位置；
S22、根据实际地表情况，对初始采样位置进行调整；
S23、进入采样场所，按照土壤样品采样流程实施采样；
S24、对采样数据进行统计和分析，根据分析结果采取进一步的调查；
S25、编制源项调查报告。
5.根据权利要求4所述的铀矿区放射性核素污染土壤调查程序，其特征在于，步骤S21中三类潜在污染区域的采样布点要求分别为：
所述第一类区域的网格划分面积≤100m2，根据土壤的理化性质及分析的核素确定调查深度；
所述第二类区域的网格划分面积≤1600m2，根据土壤的理化性质及分析的核素确定调查深度；
按照经验对所述第三类区域进行随机布点，同时不需要考虑分层土壤的调查。
6.根据权利要求5所述的铀矿区放射性核素污染土壤调查程序，其特征在于，步骤S22中采样位置的选取原则为：
尽可能选择开阔平坦、远离建筑物和树木的地方；地表不易受人为活动和自然条件的影响而发生显著变化；位置能够实现重复采样。
7.根据权利要求6所述的铀矿区放射性核素污染土壤调查程序，其特征在于，步骤S23中土壤样品采样流程具体为：
S231、对采样场所的地形、土壤利用情况、土壤种类和植被情况进行观察与记录；
S232、清除采样点上的杂物，植被只留1～2cm高；
S233、按照采样位置的确定方法，划定设定面积的区域作为采样单元，根据采样布点要求确定出采样单元中心点位置的X、Y坐标；
S234、在一个采样单元内，依据地形和污染特点，采用合适的方法进行多点土壤采样，然后将多点采集的土壤样品均匀混合在一起从而得到所述采样单元的土壤样品；
S235、把采集到的土壤样品装入塑料封口袋中，密封称重、贴上标签，再装入布样品袋中。
8.根据权利要求7所述的铀矿区放射性核素污染土壤调查程序，其特征在于，步骤S234中所述合适的方法包括对角线法、梅花五点法、棋盘行法和蛇形法。
9.根据权利要求7所述的铀矿区放射性核素污染土壤调查程序，其特征在于，步骤S236中所述标签用于记录土壤采集时的信息，包括土壤采样位置、土壤质地、土地利用情况、采样深度和采样面积。
10.根据权利要求7-9任一项所述的铀矿区放射性核素污染土壤调查程序，其特征在于，步骤S24中根据分析结果采取进一步的行动具体为：
当所述第一类区域的分析结果没有明确污染边界时，则在现有边界处按照≤10m的间隔外扩来布置采样点，进行进一步布点取样，直到发现边界为止；
当所述第二类区域的分析结果没有明确污染边界时，则在现有污染边界处向外按照≤40m的间隔外扩来布置采样点，进行进一步布点取样，直到发现边界为止；当所述第二类区域的分析结果明确污染边界后，在污染边界范围内细化布点，按照网格面积≤100m2的要求进行布点取样；
当所述第三类污染区域的分析结果发现放射性污染时，则按照第二类区域的调查程序进行调查；没有发现放射性污染时，则调查结束。
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