随着核技术的广泛应用和伴生放射性矿物的开发利用, 产生了大量的各种含有放射性的废弃物, 有的已被综合利用, 有的只能作为废物等待处理和处置。因这些废弃物中含有较高水平的放射性, 不管是综合利用还是被处置, 都必须严格按照国家放射性管理和辐射防护的有关要求进行。特别是低中水平放射性固体废物的处理处置, 因其数量大, 涉及面广, 其处理问题应引起我们的高度重视。笔者结合江苏省放射性废物的综合利用及废物处理过程中存在的问题及其解决途径进行讨论。

1 放射性废物概况

所谓放射性废物, 是指含有放射性核素或者被放射性核素污染, 其浓度或者活度浓度大于国家确定的清洁解控水平, 预计不再使用的废弃物。按其物理性状不同又可分为放射性气载废物、放射性液体废物和放射性固体废物三类。在放射性固体废物中, 除核废料外, 废物来源大致可以归为二类, 一类是核技术应用放射性废物, 如工科医等单位在利用放射性同位素或者使用放射源所产生的放射性废物。此类废物在《城市放射性废物管理办法》(国家环境保护局, 〔87〕环放字第239号)中规定:"含人工放射性核素、比活度大于2×10⁴Bq/kg(5×10^-7Ci/kg), 或含天然放射性核素、活度浓度大于7.4×104Bq/kg(2×10^-6Ci/kg)的污染物, 应作为放射性废物看待。"小于此水平的放射性污染物应妥善处置。此类放射性废物相对活度较高, 但数量较少, 较便于管理, 并且已纳入了我国城市放射性废物管理的范畴, 与废密封放射源一并入库处理。目前我国大部分省份都已建有城市放射性废物库, 用于集中存贮本地区的废放射源, 同时对上述放射性固体废物实行集中处理与处置, 有效地解决了上述工业、农业、医疗、科研、教学及其他应用放射性同位素中产生的放射性污染问题, 核技术利用中的放射性废物处理问题得到了很好的解决。江苏省城市放射性废物库于1991年开始建设, 1992年底竣工, 1993年投入运行, 至今除已贮存数千枚废放射源外, 亦已按固体废物的物理化学性质, 特别是放射性半衰期的长短存贮了6000多公斤的放射性废物。这些废物主要来源是科研院校及地质勘探部门, 城市放射性废物库的运行基本解决了江苏省核技术利用过程中的放射性污染问题。另一类是工业生产中产生的放射性废物, 如使用伴有放射性的原辅材料产生的含有放射性的固体废弃物。这类废物活度一般较低, 但数量较大。由于原料中伴有的放射性核素一般都是天然放射性同位素, 其放射性半衰期长达亿万年, 与地球同龄, 处理与处置难度很大。我国目前只有少数省份地方建有此类工业放射性固体废物暂存处置场所, 如内蒙古包头市于1986年建有20万立方米的工业放射性废物库, 专用于贮存工业稀土废渣。我国大部分省份仍未有专门的工业放射性固体废物集中处理处置设施。

2 工业放射性固体废弃物排放

铀、钍伴生矿放射性废物是工业放射性固体废弃物的主要来源。从上世纪八十年代开始, 江苏省伴生放射性稀土矿和锆矿开发利用就逐步兴起, 全省现有稀土分离和锆化工企业近30家。在开发利用过程中, 稀土矿将产生酸(碱)溶渣和工艺废水, 锆矿将产生硅渣和工艺废水, 并在对工艺废水处理过程中产生中和(沉淀)渣。至2005年, 江苏省年分离南方离子型稀土精矿1.56万t、北方稀土精矿1.48万t、北方氯化(或碳酸)稀土2.19万t; 年使用锆英砂2.25万t, 其中生产氧氯化锆年使用1.47万t, 生产超细硅酸锆年使用0.78万t。由于锆和稀土元素与天然放射性元素铀钍等物理化学性质相近, 在地球漫长演化、聚积成矿的过程中, 不可避免地混杂在一起, 形成共生矿, 导致矿床中含放射性水平较高。在原矿初加工过程中, 放射性核素往往被浓缩在精矿里。在精矿深加工时, 有用的金属元素被提取, 放射性元素又被转移到废水和废渣中。监测结果表明, 主要被转移到固体废渣中去, 多数情况下, 产生的是低水平放射性固体废弃物。根据历年来伴生放射性矿开发利用单位生产运行情况, 在企业生产正常的情况下, 江苏省每年约产生放射性酸(碱)溶渣7千t、硅渣3千t、中和渣1万t, 共计2万t左右。历年实际累计产生酸溶渣1.1万t、硅渣1.2万t、中和渣3.4万t, 共计5.7万t左右。其放射性水平见表 1。

放射性不仅对人体造成辐射伤害, 更重要的是废弃物处理处置不当将可能对环境造成永久性的放射性污染, 因而有关放射性废物处理处置的政策性较强。GB9133-1995《放射性废物的分类》对废物进行了分类, 按物理性状分为气载、液体和固体废物, 再根据放射性活度水平分为豁免废物、低水平放射性废物、中水平放射性废物和高水平放射性废物。对含有半衰期大于30a的放射性核素的废物(不包括α废物), 按其放射性比活度水平分为三级, 其中第一级为低放废物, 其活度浓度小于或等于4×10⁶Bq/kg。另外, 豁免废物标准为:对公众成员照射所造成的年剂量值小于0.01mSv, 对公众的集体剂量不超过1人·Sva的含极少放射性核素的废物, 这与GB18871-2002《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》中豁免准则^{[1, 2]}关于实践中的源予以豁免要求基本一致。对照《放射性废物的分类》(GB9133-1995)标准, 江苏省工业放射性固体废弃物绝大多数属于低放水平放射性固体废物, 都必须进行安全处理处置。由于这些低放固体废弃物中, 所含的天然放射性核素寿命极长, 在可预期的时间内, 放射性比活度将保持不变, 国家对此类低水平放射性固体废物的处理处置尚无明确的标准。江苏省地少人多, 符合对固体放射性废物处置的场地较少, 产生固体放射性废物的单位就只能在厂区内集中存放, 固体废物的长年累积存放不仅污染环境, 也带给企业沉重的发展负担, 严重影响了企业的可续持发展。

3 污染防治及存在问题

江苏省近30家伴生放射性矿开发利用企业按设计能力满负荷运行将年产生固体废渣2万t, 历年实际累计产生固体废弃物5.7万t, 其中1.1万t为酸溶渣和碱溶渣, 其他为硅渣和处理废水过程中产生的中和沉淀渣。根据国家有关放射性处理和环保要求, 在项目环境影响报告批复时均要求开发利用单位自建库存放, 且采取防雨防渗的措施, 或者将稀土渣返回原生产矿区, 避免产生二次污染; 对硅渣除采取防雨防渗的措施外, 还须进行综合利用, 以免胀库。在实际工作中, 由于固体废弃物产生量大, 处理情况不尽令人满意。早期的稀土渣返回原生产矿区时, 渣中剩余的稀土元素还可以进行再取炼, 有部分的经济效益, 然而, 随着生产工艺的不断改进, 稀土的提取技术不断提高, 剩余利用价值已不多, 返回矿区的可能性越来越小, 最终只能是在厂区建库一直存放, 导致厂内暂存库内固体废渣越积越多, 有少数企业在库容不能满足需要时, 出现乱倾乱倒的现象, 给周围环境带来放射性污染。锆矿开发利用企业为了实现硅渣综合利用的目的, 进行了大量的研究, 发现硅渣中含有较高的活性硅, 其组成与普通生产水泥混合材料相似, 硅渣可以部分替代水泥生产中的混合原料, 经反复试验, 最终确立利用锆化工硅渣与石灰混合预处理后, 代替部分水泥原料, 所生产的水泥完全符合《硅酸盐水泥、普通水泥硅酸盐水泥》、《矿渣硅酸盐水泥》和有关放射性的规定要求; 另外, 通过对硅渣进行予处理, 研发偏硅酸钠产品, 都取得了很好的经济效益和环境效益。但由于生产不稳定, 综合利用不能适应废渣产生的要求, 加上历年积累的硅渣和中和渣, 在厂区内也越积越多, 放射性二次污染依然存在, 仍需要采取进一步的废渣综合利用与安全处置措施。

4 污染防治对策 4.1 从源头控制

根据《中华人民共和国放射性污染防治法》和《建设项目环境保护管理条例》等法律法规, 项目建设前应进行环境影响评价^[3], 污染防治设施必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投入使用, 确保所有污染物, 包括放射性污染物的排放符合国家标准。应特别重视放射性固体废弃物的处理处置问题, 落实好废物综合利用的途径和出路, 确保项目实施后, 固体废物能得到及时的处理。在生产工艺中, 应尽可能选用低活度浓度的放射性原辅材料, 减少放射性排放量, 改进工艺设计, 尽可能减少废弃物产生量, 同时防止废物的跑冒滴漏, 避免放射性二次污染。

4.2 加强综合利用

由于锆矿开发利用方式不同, 产生的各类废渣中的放射性水平也不一样, 特别是废水在处理过程中, 有的采用石灰中和, 有的采用自然沉淀, 有的采用絮凝剂处理, 这时所产生的废渣量相差较大, 其中的放射性水平也相差较大。应加强放射性监测工作, 分类收集存放, 进行废渣的综合利用。对于稀土酸或碱溶渣, 企业应充分研究开发提取其他稀土元素, 减少资源的浪费。同时伴生放射性矿开发利用单位要积极探索固体废渣利用的途径, 政府有关部门应在政策上的予以支持, 进行科技攻关, 妥善处理好放射性废物的利用, 并符合相关的产品及辐射防护的要求, 如用作建筑材料时, 放射性活度应符合《建筑材料放射性核素限量》(GB6566-2001)中放射性活度限值要求。

4.3 建设集中处置场

不管是稀土矿开发还是锆矿开发利用, 各类伴生放射性矿开发利用过程中产生的废渣放射性活度浓度差别较大, 高低相差2~3个数量级, 这与生产工艺和处理工艺有关。企业应对不同时期的各类废渣进行放射性监测, 区别存放, 分类处理, 对符合国家近地表处置的低放固体废物应进行近地表处置, 或集中建设工业放射性低放废渣场, 对废渣实施统一管理。根据《放射性废物的分类》(GB9133-1995), 酸溶渣和碱溶渣属低放射性固体废物, 部分中和渣也属于低放射性废物范畴, 在江苏省人多地少, 居住密集的情况下, 可按照《放射性废物管理规定》的基本要求建设省工业放射性废物库, 集中处理全省的工业低水平放射性固体废物, 有利于控制污染, 防止污染扩散, 节约土地。对经鉴别与土壤放射性本底水平接近的中和渣进行就地覆土近地表处置, 保证所有固体废物都得到妥善的处理与处置。

4.4 加强标准的建设

由于放射性的特殊性以及人们对放射性的敏感性, 人们普遍对放射性的处理处置采取十分谨慎的态度。在实际工作中, 由于缺乏有关的放射性标准, 放射性废物的处理处置很难得到有效的实施。国家应加快进行有关如环境放射性质量标准、豁免标准、放射性废物处理处置技术标准等操作性强的文件标准建设, 特别是低水平和较低水平放射性废物的处理处置标准的建设, 使放射性废物能得到及时的处理和处置, 这将有利于辐射环境保护和辐射防护工作, 促进国民经济的可持续发展。