该铝矿区位于贵州省境内, 是我国铝矿重要开采地之一, 其铝矿开采量位居全国第二。矿区有2个露天开采场和1个地下开采矿井, 本调查是在地下矿井、铝矿石粉碎生产车间以及矿区周围, 进行地表辐射测量、放射性核素分析和氡气、钍气测量, 根据测量结果作出放射性水平评价。

1 材料和方法 1.1 测量仪器

① 铝矿、铝矿渣以及土壤中天然放射性核素的分析采用HPGeγ能谱仪(美国CANBERRA公司, 探测下限²²⁶Ra为0.41Bq/kg、²³²Th为0.77Bq/kg、⁴⁰K为1.3Bq/kg)和BH1224γ能谱仪(北京核仪器厂, ²²⁶Ra、²³²Th、⁴⁰K总探测下限 < 37Bq/kg)。贵州省疾病预防控制中心γ能谱分析实验室测定; ②井下γ外照射水平采用LiF(Mg, Cu, P)热释光探测器, 由中国疾病预防控制中心辐射安全所提供。矿区周边采用BH3103AX-γ剂量率仪(北京核仪器厂), 仪器检定单位是中国测试技术研究院; ③氡测量仪器CR-39氡、钍射气探测器和美国DURRIDGE公司生产的Rad7型测氡仪, 经南华大学氡测量室检定。

1.2 测量方法

氡、钍射气测量在井下采矿工作面和矿井沿途进行, 现场抓测每个测量点1 h记录一次, 连续测量15 h。井下布放氡、钍射气探测器, 累积测量1 896 h; 核素分析在采铝矿的工作面上、铝矿堆场中、铝矿石粉碎车间采集5个点以上的样品混合均匀, 装入样品袋并密封。实验室内用烤箱烘干, 粉碎磨细经80~100目过筛, 再烘干, 称样, 精确 < 1g, 密封两周以上测量^{[1, 2]}。γ外照射水平测量在铝矿采掘面上、矿石堆场以及相关的车间和场所进行。

1.3 氡的剂量评价模式

氡及其子体所致的有效剂量H₁(mSv)

(1)

式中:5—空气中单位氡子体照射量的有效剂量, mSv/WLM; C_{p, T}—井下氡子体照射量, WLM。

(2)

式中:1.59×10^-6—平衡当量氡浓度暴露量与工作水平月之间的转换系数, WLM/(Bq·h·m^-3); T—工作时数, h; C_Rn—井下氡浓度, Bq/m³; F—平衡因子, 无量纲, F=0.4。

2 结果 2.1 放射性核素水平(表 1)

该铝矿山的主要2个露天开采场, 机械化程度较高, 开采工作面上工作人员一般为10~20名, 主要是挖掘、装载和运输。地下井开采点, 以机械和人工开采结合, 与露天矿不属于同一矿带。为反映矿石的分布和代表性, 我们在露天和地下矿井开采面以及矿石粉碎车间分别进行采样, 对铝矿石进行核素分析。

2.2 氡、钍浓度水平(表 2)

因露天矿山开采裸露的面积都比较大, 周围均无遮挡, 故矿石开采面上的氡、钍浓度均为本底水平。氡、钍气体的测量主要选择地下矿井, 我们在该矿井的沿途设点收集, 尽可能的反映矿井内的氡气水平。其余生产场所均为开放或半开放式, 四周大都无围墙和窗户, 空气流通量大, 氡气和室外已无明显差别。

2.3 γ天然辐射水平(表 3) 3 讨论

表 1中矿石1为地下矿井的铝矿石, 矿石2为露天开采的铝矿石。铝矿1中放射性核素²²⁶Ra的平均值为490.2Bq/ kg, ²³²Th的平均值为485.5Bq/kg, 其含量明显高于周边土壤, 矿石2中²²⁶Ra、²³²Th的含量也高于周边土壤。而矿石1中⁴⁰K的平均值为179.9Bq/kg, 矿石2中⁴⁰K的平均值为176.2Bq/ kg, 则略低于周边土壤中的含量。目前, 铝矿石的放射性核素限量, 尚无标准规定, 也暂不能作出评价。

铝矿氡气调查结果显示, 室外氡浓度为46.4Bq/m³, 高于贵阳市的室外平均值12.1Bq/m^3[3]和全国的室外平均值10 Bq/m^3[4]。地下铝矿井氡浓度73.3~208.0Bq/m³, 均值为162.9Bq/m³, 按采矿工人每年工作2400h计算, 即该铝矿区地下井工作人员个人年平均增加约1.24mSv的剂量。由于铝矿井下采用机械和自然相结合的通风方式, 通风情况较好, 故所测量的氡浓度未达到干预水平^[5]。钍浓度水平为57.2~ 349.0Bq/m³, 均值为269.1Bq/m³, 但目前釷浓度的控制值尚无标准规定, 故暂不作评价。

该铝矿区的γ外照射为(8~36)×10^-8 Gy/h, 平均值为21.7×10^-8 Gy/h, 总体水平略高于贵州省γ天然辐射平均值13.3×10^-8 Gy/h^[6]。露天矿石开采处γ辐射水平上与矿区地面γ辐射水平基本接近, 故对于此次调查的露天铝矿, 在评价其矿工及相关人员的职业照射时, 可忽略γ外照射产生的附加剂量。而井下开采面γ天然辐射平均为87.0×10^-8 Gy/h, 明显高于贵州省γ天然辐射平均值, 若按采矿工人每年工作2 400 h计算, 这将对该矿的矿工增加约2.09 mSv/a的附加剂量。