0 引言

稀土是我国重要的战略矿产资源，其储量和产品年出口量均居世界第1 位.已开采利用的稀土矿主要有内蒙古包头、四川冕宁、山东微山和广东、湖南以及南方7 省离子吸附型矿等.稀土矿资源常伴随高于天然本底水平的放射性核素^[1-2]（如钍、铀和镭），在其采冶、加工过程中，放射性核素也将被富集、迁移和重新分布，其中一部分放射性核素进入废渣、废水中，另一部分留存在稀土产品中.含放射性核素的废弃物存在环境污染的潜在隐患，稀土产品中放射性核素的含量高低影响产品是否达到人类友好使用的标准.

本文主要分析总结我国不同类型稀土矿采冶及利用过程中放射性核素的放射水平及迁移演变的研究现状，并指出上述领域主要的研究发展方向.

1 研究现状

对我国稀土中伴生的天然放射性核素的研究可分为稀土开采、冶炼和加工过程中放射性核素的种类、放射强度及核素迁移与分布规律研究和稀土产品中放射性核素随时间的演变规律研究两方面.

1.1 稀土放射性核素的种类、放射强度及迁移与分布规律

稀土伴生的放射性核素的种类、放射强度及放射性核素迁移与分布规律的研究随着不同地域不同稀土类型而不同^[3-7].

1.1.1 放射性核素的种类、强度研究概况

稀土伴生放射性核素种类研究方面，根据王国珍等的总结分析^[1，8，9]，我国稀土矿选矿产出的稀土精矿中主要含有天然放射性元素钍、铀.罗建军等在第1 次全国污染源普查中对稀土行业天然放射性核素的调查分析表明^[2]，我国稀土原料和产品中主要含有天然放射性元素钍、铀及镭.据王国珍对放射性核素的含量分析显示：广东、湖南独居石精矿的钍、铀含量高达7.5 %ThO₂和0.4 %U₃O₈，内蒙古包头稀土精矿、四川攀西地区冕宁牦牛坪稀土精矿、山东微山稀土精矿含钍高、含铀低，南方7 省离子吸附型稀土精矿含钍低、含铀高（分别含0.002 %ThO₂和0.032 %U₃O₈）.

稀土伴生放射性核素的放射强度研究方面，根据王国珍等的分析结果，广东、湖南独居石精矿的总放射性比活度最高（4×10⁶ Bq/kg），四川冕宁、内蒙古包头和山东微山精矿的总放射性比活度均为105 Bq/kg 量级，南方7 省离子吸附型稀土精矿的总放射性比活度相对较低，为2×10⁴ Bq/kg；罗建军等的分析表明^[2]，我国稀土原料和产品中，独居石中天然放射性核素放射性比活度的平均值分别为： 总U 为16 911 Bq/kg，²³²Th 为49 683 Bq/kg，²²⁶Ra 为20 072 Bq/kg；磷钇矿中天然放射性核素放射性比活度的平均值分别为：总U为2 258 Bq/kg，²³²Th 为195 Bq/kg，²²⁶Ra 为780 Bq/kg；氟碳铈镧矿中天然放射性核素放射性比活度的平均值分别是：总U 为42 Bq/kg，²³²Th 为701 Bq/kg，²²⁶Ra为91 Bq/kg； 离子型稀土矿中天然放射性核素放射性比活度的平均值分别是： 总U为3 918.6 Bq/kg，²³²Th 为2 315 Bq/kg，²²⁶Ra 镭为1 221 Bq/kg.按照《中华人民共和国放射性污染防治法》，含有高水平天然放射性核素浓度的非铀矿为伴生放射性矿，上述稀土矿属伴生放射性矿.

部分学者采用现场加实验室检测的方法，对稀土产区的工作场所和周围环境辐射剂量率进行测量，分析样品中总α 和总β，并对天然放射性核素含量进行分析.江苏省辐射环境监测管理站赵福祥等^[10]对1998 年~2004 年江苏省稀土矿开发利用单位的工作场所和周围环境的放射性污染进行调查，分析测量了所采集的稀土原矿、废渣、土壤、排放废水和纳污水体底泥样品中的总α 和总β.其结果表明，北方稀土精矿中的总α 和总β 放射性水平为南方稀土精矿的10 倍，南方离子型稀土精矿的放射性水平又高于氯化稀土或碳酸稀土，稀土提取中产生的酸溶渣及一些中和渣属低放射性废物.

程丰民^[11]通过环境、空气吸收剂量率进行现场监测，并对实地采集的稀土矿样品、外排废水废渣中的天然放射性核素含量进行实验室分析，调查了山东省某稀土矿环境放射性污染现状.调查结果显示，被检测稀土矿的环境放射性水平明显高于当地的天然放射性本底水平，稀土精矿样品中²³²Th、²²⁶Ra 平均含量和总α 放射性水平分别是稀土矿中²³²Th、²²⁶Ra 平均含量的7 倍、1.6 倍和总α 放射性水平的4.4 倍，表明稀土矿在生产过程中部分天然放射性核素得到了浓缩.

陈志东等^[12]总结了广东省伴生放射性矿资源利用过程辐射水平调查结果，结果表明：广东稀土矿中独居石天然放射性核素含量最高，²³⁶U、²³²Th 和²²⁶Ra的放射性比活度分别为3.51×10⁴，1.74×10⁵ 和4.8×10⁴ Bq/kg，其冶炼废渣中核素的含量分别为5.10×10⁵，6.38×10⁶ 和1.52×10⁶ Bq/kg，这也表明稀土矿在生产过程中部分放射性核素得到了浓缩，还测出稀土选冶厂周围陆地环境γ 射线的空气吸收剂量率比一般地区的高.

作者对赣南的龙南、定南、全南、寻乌、安远、信丰、赣县、宁都等县的离子型稀土原矿、稀土母液、稀土加工提取过程样品进行了放射性核素初步检测分析，结果显示离子型稀土伴生的放射性核素主要为铀、钍、镭，在离子型稀土提取过程中伴生的各种放射性核素强度会随工艺演变.

1.1.2 稀土放射性核素迁移与分布规律

（1）北方稀土采冶、加工过程中放射性核素迁移与分布规律研究现状.北方稀土采冶、加工过程中放射性核素迁移与分布规律的研究主要针对钍进行，重点集中在包头伴生型稀土矿、四川攀西地区氟碳铈稀土矿等几类矿中.帅震清等^[13]针对包头伴生型稀土、四川攀西地区氟碳铈稀土中放射性钍的迁移规律及其对人体所致辐射剂量开展了相关研究工作.作者采用中子活化分析技术、γ 能谱分析法和相对饱和层法对稀土矿、稀土产品、废弃物及环境介质中的放射性钍作了研究，揭示了这两种稀土加工过程中钍的放射水平与分布规律，获得了放射性钍的迁移系数，还研究了不同加工工艺中钍的存在形式，结果发现：放射性钍主要富集在废渣和产品中、排入大气的钍粉尘约1 %、进入废水的钍为0.27 % ^[14]；对四川攀西地区氟碳铈稀土矿及稀土产品中的放射性物质的研究表明，矿中伴生的天然放射性物质主要是天然钍系，稀土材料中总α、总β 放射性水平排序为混合稀土矿（原文为稀土合金）>氢氧化稀土>混合氯化稀土>单一化合物>稀土金属，其中稀土硅合金、稀土镁合金、低铈抛光粉，混合氯化稀土和氢氧化稀土的总α 大于1 000 Bq/kg ^[15].

（2）南方离子型稀土采冶、加工过程中放射性核素迁移与分布规律研究现状.与其他稀土相比，南方离子吸附型稀土的放射性有其自身特点.离子吸附型稀土矿是我国特有的稀土矿，该矿主要分布在南方7省，江西赣南尤为集中^[16]，其稀土元素以阳离子的形式吸附于花岗岩风化壳中的黏土上，可分为富轻稀土、富重稀土、富铕、富钇等类型，这与某一具体地质体的地质环境有关^[17].离子吸附型稀土矿生产的富集物中伴有铀系、钍系和锕系3 个天然衰变系，γ 谱能峰多，放射系复杂^[18].

目前对南方离子型稀土放射性核素迁移与分布规律还缺乏系统研究，只有王国珍、赵淑权等对南方离子吸附型稀土采、冶、加工过程中放射性核素的种类、放射性强度进行了初步研究.

王国珍等的研究结果表明^[1，8，9]，我国南方各地生产的离子吸附型稀土精矿含铀、钍差别较大，其中龙南、寻乌、平远、揭西等地产的含90 %REO 的精矿中U₃O₈含量小于0.032 %、ThO₂含量小于0.002 %，总放比活度2×10⁴ Bq/kg，为非放射性精矿；在其后的提取过程中，酸溶渣中铀的含量为0.031 %、钍的含量为0.14 %，总α 和β 放射性比活度分别达105 和104 Bq/kg量级，属于放射废渣.

复旦大学放射医学研究所赵淑权等^[19] 采用γ 谱仪对南方稀土矿的环境和稀土产品放射性进行了初步分析，其研究表明，离子吸附型稀土矿中3 个天然放射系铀系、钍系和锕铀系以不同比倒共存，γ 射线能峰多达数十个，需要进一步深入研究.

1.2 稀土产品中放射性核素随时间的演变规律

稀土产品放射性核素演变规律的研究是基于稀土产品放射性强度随时间变化的问题而提出的，典型的是La₂O₃产品，其α、β 放射性在出口到达客户口岸后再检测时比在国内高出许多倍，甚至超过客户的要求，引发贸易纠纷^[20].

对稀土产品放射性核素随时间演变规律的研究，主要有复旦大学赵淑权等做的一些工作，赵淑权等^[21-26]研究发现，不同产品中的放射性核素种类随产地原料和稀土提取工艺的差别各不相同，这会导致放射性平衡破坏，产品中的放射性产生衰变、增长.离子吸附型稀土矿中的α 放射性是由于²²⁷Ac 及其子体所致，²²⁷Ac 的α 衰变分支比为1.4 %，初期很难测到，但放置一段时间后，放射性随着子体的生长明显增高，到140 d 左右达最大值（可增长数百倍）.不同地域的稀土放射性核素演变规律不同，包头稀土基本上没有²²⁷Ac 这个问题，²²⁷Ac 放射性较低.通过采集江西、福建、广西等省离子吸附型稀土矿生产的富钇或富铕稀土富集物以及部分纯稀土氧化物，测定分析²²⁷Ac 的含量，表明富钇稀土富集物²²⁷Ac/La₂O₃平均值是富铕稀土富集物的81 倍，²²⁷Ac 通常紧伴随La，所以氧化镧产品放射性水平随时间的演变表现突出.

对稀土产品放射性核素随时间演变规律的研究还需要针对不同稀土产品种类和纯度变化深入进行，为稀土产品达标、出口创汇、资源的综合利用提供指导理论.

2 发展趋势

虽然已有不少研究者对我国稀土放射性核素进行了相关研究，也取得不少研究成果^[27-35]，但我国稀土资源丰富、品种繁多，稀土天然放射性比较复杂，不同地域、不同类型稀土提取与应用过程中放射性核素的种类、放射水平以及不同核素随时间的迁移规律也不尽相同，仍需要不断探索稀土天然放射性的分析方法，建立相关放射性核素数据库，为放射性污染防治和产品利用提供科学依据，应在以下几个方面开展相关研究工作：

（1）稀土元素中天然放射性核素种类的确定和不同稀土矿中伴生的天然放射性核素种类的确定.联合国原子辐射效应科学委员会（UNSCEAR）₂₀₀₀ 年报告书^[25]认定的稀土元素天然放射性核素只有3 个，即¹³⁸La、¹⁴⁷Sm 和¹⁷⁶Lu，而国内研究认为稀土元素天然放射性核素有7 种^[36-39]，因此，稀土元素放射性核素的具体种类有待进一步研究确定，同样，不同类型稀土矿中伴生的天然放射性核素种类也有待于广泛深入的研究确定.

（2）离子型稀土伴生天然放射性核素放射性质的研究.在离子型稀土富集物中还有一些α 放射性核素表现为没有γ 辐射或γ 辐射不能识别.应进一步从放化分析角度或用ICP-MS 分析法，或者两者结合起来加以分析^[18].

（3）南方离子型稀土提取加工过程中放射性核素迁移与演变规律的研究，放射性核素分布数据库的建立.对离子型稀土放射性核素迁移规律的研究包括对不同种类放射性核素进入废渣或稀土产品中的比例、放射性核素在工艺过程中以什么方式转移.对离子型稀土放射性核素演变规律的研究主要是研究不同种类和纯度稀土产品中放射性核素随时间的变化规律.在上述研究的基础上建立离子型稀土放射性数据库，为进一步的研究提供基础.

（4）GB26451-2011 稀土工业污染物排放标准^[40]只对铀和钍作了限制，规定铀、钍总量小于0.1 mg/L，但对镭未作限制.对南方离子型稀土加工利用过程中放射性核素镭的放射性水平及处理方法等需要进行深入研究.

3 结论

我国稀土资源品种繁多，其天然放射性也比较复杂，分析确定各种稀土矿天然放射性核素种类和辐射性质、研究南方离子型稀土提取利用过程中放射性核素迁移与演变规律、建立放射性核素分布数据库是稀土产业发展的迫切需要，将为环境管理、放射性污染防治和稀土资源的有效利用提供重要科学依据.