中国辐射卫生  2008, Vol. 17 Issue (4): 397-399  DOI: 10.13491/j.cnki.issn.1004-714x.2008.04.001

引用本文 

袁克兵, 张秀云, 孟宪新, 戚贵峰. 鲁南地区采煤塌陷坑水体放射性水平调查与评价[J]. 中国辐射卫生, 2008, 17(4): 397-399. DOI: 10.13491/j.cnki.issn.1004-714x.2008.04.001.
YUAN Ke-bing, ZHANG Xiu-yun, MENG Xian-xin, QI Gui-feng. Investigation and Evaluation on Radioactive Level of Water Body in Collapse Pit Caused by Mining in Southern Shandong Province[J]. Chinese Journal of Radiological Health, 2008, 17(4): 397-399. DOI: 10.13491/j.cnki.issn.1004-714x.2008.04.001.

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收稿日期：2008-04-16
修回日期：2008-07-23
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鲁南地区采煤塌陷坑水体放射性水平调查与评价
袁克兵 , 张秀云 , 孟宪新 , 戚贵峰     
滕州市卫生防疫站, 山东 滕州 277500
收稿日期：2008-04-16；修回日期：2008-07-23
作者简介：袁克兵(1974~), 男, 山东滕州人, 主治医师, 从事卫生监测工作.
摘要：目的 为了解煤矿开采引起的塌陷坑水体放射性水平, 合理开发和利用资源, 对塌陷坑水体进行调查研究。方法 依据国家标准规定的有关放射性核素分析测定的经典方法。结果 塌陷坑水中总α平均活度浓度为4.99×10-2Bq/L, 总β平活度浓度为4.30×10-1Bq/L, Ra平均为1.28×10-2Bq/L, 此结果明显高于周围地下下水及自来水中的相应的放射性水平。结论 对矿山造成的塌陷坑水体的开发利用和环境生态系统的恢复后就注意放射性水平的变化。
关键词：采煤塌陷坑    水体放射性    调查研究    
Investigation and Evaluation on Radioactive Level of Water Body in Collapse Pit Caused by Mining in Southern Shandong Province
YUAN Ke-bing , ZHANG Xiu-yun , MENG Xian-xin , QI Gui-feng     
Tengzhou Municipal Sanitation and Antiepidemic Station of Shandong Province, Tengzhou 277500 China
Abstract: Objective To investigate the radioactivive level of water body in collapse pit caused by mining, develop and use the resource reasonably, the water body in collapse pit was studied in detail. Methods radioactivity analysis was made according to the national standard. Results The average activity concentration of gross-alpha in the water was 4.99×10-2Bq/L.The average activity concentrations of gross-beta was 4.30×10-1Bq/L.The average activity concentrations of Ra was 1.28×10-2Bq/L.The results show that the average activity concentrations of gross-alpha, gross-beta and Ra were higher significantly than those in the groundwater and tap water. Conclusion The radioactive mornitoring of water body should be paid attention to when the water in collapse pit caused by mining is developed and utilizated and the environment ecological system recovered.
Key words: Collapse Pit Caused by Mining    Radioactivity in Water    Investigation    

为了解煤矿开采引起的塌陷坑水体放射性水平, 恢复矿山开采后的环境生态系统, 笔者于2003年至2006年对鲁南地区的9个塌陷坑水体放射性水平进行了全面调查, 并进行了卫生评价, 现将结果报告如下。

1 调查内容与方法 1.1 采样布置及调查内容

本次调查我们选择了兖州矿务局兴隆庄大型煤矿采煤塌陷坑、枣庄矿务局枣庄煤矿采煤塌陷坑及本市内7所煤矿采煤塌陷坑共计9个塌陷坑为调查对象, 调查塌陷面积970万m2水面, 水体深度为1.6 ~ 18m。该项目主要通过采煤塌陷坑水体外照射强度及周围环境进行现场监测, 同时5月枯水期和10月丰水期对水体采样进行放射性核素及总α、总β检验分析, 根据调查的目的和要求并结合兖州、枣庄矿区与我市矿区采煤塌陷坑的共同点(地质、煤质等)共设调查点9个, 土壤样品19个, 煤矿煤矸石样品14个, 鱼样品2类。分析项目有总α、总β、238U、232Th、40K、226Ra、137Cs, 共获得13 000个分析测量原始数据。

1.2 样品采集与预处理

采煤塌陷坑一般为不规则形, 水体不流动, 水面离岸边10 ~ 20m不等。根据塌陷坑的形状特点我们采用“S”型采样法, 即在“S”型线上等距离采取水面下0.5m处依据塌陷坑水面积的大小采集相应的多个水样, 枯水期5月和丰水期10月各采一次。塌陷坑岸边土壤采用梅花型取样, 对主体煤矿引起的塌陷坑按照随机原则还分别抽取3个煤矸石样品, 对柴里、曹庄采煤塌陷坑人工养殖当年草鲢鱼随机采取2类样品。

采集的水样采后放置一段时间后, 较大的固体颗粒通过自然沉淀与水分离, 再将液体相应部分进行抽滤, 分离出的为水样。每个水样取出2 L, 加入6N盐酸适量, 蒸发浓缩至干, 加入1: 1硫酸加热至不冒黑烟, 高温450℃灼烧, 以备测量总α和总β活度浓度。每个水样取出20L, 加入6N盐酸适量加热浓缩至20ml左右, 红外线灯下烤干, 测定238U、232Th、137Cs、40K活度浓度。每个水样取出5L加入浓硝酸调至pH=1 ~ 2保存, 供226Ra的分析测量。土壤、煤矸石样品经120℃烘干、破碎, 拣去动、植物残体及石子, 450℃灼烧1h后研磨用100目过筛, 把样品鱼去掉鳍、鳞、腮和内脏, 用蒸煮法将肉和骨分开、烘干, 450℃灰化, 密封以备测量。

1.3 分析方法

塌陷坑水中各种样品的总α、总β、238U、232Th、40K、226Ra、137Cs放射化学分析测量方法采用国家颁布的标准方法和国内通用的经典方法[1、2], 每个样品平均分两份进行分析测试, 各种核素的分析测量方法, 使用的测量仪器和仪器探测下限。

2 结果分析 2.1 鲁南地区采煤塌陷坑水中放射性水平(表 1 ~表 3)
表 1 鲁南地区采煤塌陷坑水放射性水平(Bq/L)

表 2 采煤塌陷坑水枯水期和丰水期水中放射性水平比较

表 3 采煤塌陷坑水与市辖区内生活饮用水放射水平比较

滕州市采煤塌陷坑水中总α平均活度浓度为49.89 ×10-2Bq/L, 统计学检验表明, 显著大于滕州辖区内饮用水总α平均活度浓度11.03 ×10-2Bq/L(P < 0.05), 明显大于黄河水系山东段总α平均活度浓度2.11 ×10-2Bq/L[3], 也大于1984年长江水中总α平均活度6.9 ×10-2Bq/L[4]和大于黄河水系α水平13.97 ×10-2 Bq/L[5]。从波动范围来看, 采煤塌陷坑水中总α活度浓度范围为(1.82 ~ 178.10)×10-2Bq/L, 非常显著大于滕州辖区内饮用水总α活度浓度范围(3.10 ~ 27.46)×10-2Bq/L(P < 0.05), 明显大于黄河水系山东段中总α范围(0.5 ~ 4.7)×10-2Bq/L[3], 也大于黄河水系总α范围(0.30 ~ 45.60)×10-2Bq/L[5], 也大于1984年长江水中总α波动范围(1.1 ~ 27.4)×10-2Bq/L[4]。

采煤塌陷坑水总β平均活度浓度为4.30 ×10-1Bq/L, 统计学检验表明非常显著大于滕州辖区内饮用水总β平均活度浓度0.92 ×10-1Bq/L(P < 0.05), 约是黄河水系山东段的总β水平2.04 ×10-1Bq/L[3]的两倍多, 约是1984年长江水系总β水平1.06 ×10-1Bq/L[4]的4倍。采煤塌陷坑水总β活度浓度范围为(0.15 ~ 9.17)×10-1Bq/L, 比滕州辖区内饮用水总β活度浓度范围(0.26 ~ 2.95)×10-1Bq/L大, 也大于黄河水系山东段水中总β活度浓度范围(1.61 ~ 3.49)×10-1Bq/L[3]和1984年长江水系中总β活度浓度浓度范围(0.47 ~ 2.99)×10-1Bq/L[4]大。与芬兰全国未处理饮用水中总β活度浓度范围(0.37~11.1)×10-1Bq/L[5]相近。

采煤塌陷坑枯水期水中238U平均活度浓度1.74 ×10-3Bq/L, 黄河水系山东段的天然铀的活度浓度128.0×10-3Bq/L[3], 238U的活度在天然铀中占48.9%, 也就是说采煤塌陷坑水中238U的水平约为黄河水系山东段的2.7%, 是1984年长江水系的1/10(1984年长江水系中238U为10.93 × 10-3Bq/L[4]), 采煤塌陷坑水中238U的活度范围为(0.15 ~ 3.38)×10-3Bq/L, 低于黄河水系中238U的范围(0.88 ~ 119.8)×10-3Bq/L[5]。采煤塌陷坑水中232Th的平均活度浓度为0.16×10-3Bq/L, 稍低于黄河水系山东段水中天然钍的活度浓度1.88×10-4Bq/L[3], 明显低于黄河水系中Th的3.58×10-4Bq/L[5]和1984年长江水系中Th的6.46×10-4Bq/L[4]。采煤塌陷坑水中232Th活度浓度范围为(0.01 ~ 0.52)×10-3Bq/L, 在黄河水系水中232Th的范围(0.37 ~ 12.88)×10-4Bq/L[5]和1984年长江水系水中232Th的范围(0.8 ~ 43.6)×10-4Bq/L[4]以内, 但超过了黄河水系山东段232Th的范围(1.09 ~ 3.03)×10-4Bq/L[3]的上限。

采煤塌陷坑水中137Cs的平均活度浓度为0.16 ×10-3Bq/L, 低于黄河水系山东段水中137Cs的平均活度浓度1.39×10-3Bq/L[3], 明显低于黄河水系中137Cs平均活度浓度1.31×10-3Bq/L[5]和1984年长江水系中137Cs平均活度浓度的0.24 × 10-3Bq/L[4]。采煤塌陷坑水中137Cs活度浓度范围为(0.02 ~ 0.70)×10-3Bq/L, 在黄河水系水中137Cs的范围(0.02 ~ 6.66)×10-3Bq/L[5]和1984年长江水系水中137 Cs的范围(0.03 ~ 2.71)×10-3Bq/L[4]以内。

采煤塌陷坑水中40K的平均活度浓度为0.21 ×10-1Bq/L, 约为黄河水系山东段水中40K1.34 ×10-1Bq/L[3]的1/7, 低于1984年长江水系中40K的0.49 ×10-1Bq/L[4]。采煤塌陷坑水中40K活度浓度范围为(0.03 ~ 0.81)×10-3Bq/L, 在黄河水系水中40K的范围(0.27 ~ 6.74)×10-1Bq/L[5]以内。

采煤塌陷坑水中226Ra的平均活度浓度为12.76 ×10-3Bq/L, 统计学检验表明, 非常显著大于滕州辖区内饮用水中226Ra平均活度浓度4.59 ×10-3Bq/L(P < 0.05), 约是黄河水系山东段水中226Ra平均活度浓度2.50×10-3Bq/L[3]的五倍, 约是1984年长江水系水中226Ra平均活度浓度6.00 ×10-3Bq/L[4]的两倍, 约是黄河水系水中226Ra平均活度浓度1.90×10-3Bq/L[5]的六倍多。采煤塌陷坑水226Ra活度浓度范围为(2.64 ~ 59.68)×10-3Bq/L, 明显超过滕州辖区饮用水中226Ra活度浓度范围为(0.81 ~ 8.71)×10-3Bq/L的上限, 超过了黄河水系山东段水中226Ra(0.64 ~ 4.90)×10-3Bq/L[3]、1984年长江水系水中226 Ra(0.74 ~ 36.26)×10-3Bq/L[4]及黄河水系226Ra (0.47 ~ 6.70)×10-4Bq/L[5]的范围。

根据采煤塌陷坑水中各放射性项目的分析测量结果, 可以见枯水期与丰水期存在一定差异(表 2)。统计学检验表明, 采煤塌陷坑水中总α、β、40K枯水期明显高于丰水期(P < 0.05)。238U平均活度浓度枯水期高于丰水期。可能是由于丰水期降水量相对较大其放射性核素浓度被稀释的原因而导致了水中放射性水平降低(表 2)。

2.2 草鲢鱼肉中的放射性水平(表 4)
表 4 草鲢鱼放射性活度浓度及长江鱼类活度浓度范围(Bq/kg)

将处理好的鱼灰进行核素分析, 其结果见表 4, 由表 4可清楚可见其总α活度浓度比总β活度浓度低一个数量级, 总β与40K活度浓度基本一致, 说明总β活度浓度主要为40K所贡献.鲢鱼肉中的U活度浓度高出Th和226Ra和此水的活度浓度, 鲢鱼肉中137Cs、90Sr活度浓度低于全国水平, 而U、Th、226Ra的活度浓度则分别高于江苏省鲢鱼肉一个数量级。40K为K的同位素, K则为体内所需要的物质, 鱼肉对水体的核素有浓集作用, 以40K最为突出。

3 结论

结果表明, 滕州市采煤塌陷坑水体的水中的总α活度浓度低于生活饮用水卫生规范, 但高于生活饮用水卫生标准4倍多, 采煤塌陷坑水体放射水平明显高于滕州市辖区内饮用水, 有的达到四倍多。调查数据表明采煤塌陷坑水体放射性水平符合生活饮用水水质卫生规范, 符合农田灌溉用水水质标准中露天水源中放射性物质限制浓度规定, 当年养殖草鲢鱼其放射性水平低于卫生防护基本标准, 食用是安全无害。

本次调查发现, 采煤塌陷坑水体放射水平高于黄河水系、黄河水系山东段和长江水系放射水平, 其中总α、β和226Ra明显增高, 有的况竟高达20多倍。

调查还发现, 某些核素在塌陷坑水中的浓度变化与其枯、丰水期变化有关, 总α、总β、40K、238U活度浓度其枯水期高于丰水期, 可能是由于丰水期降水量相对较大其放射性核素浓度被稀释的原因而导致了水中放射性水平降低。

由于我市辖区内煤矿众多, 煤炭工业的迅速发展, 塌陷坑面积的日益扩大, 耕地的日益减少, 采煤塌陷坑周围的不少居民已经利用其水体进行农田灌溉、水产养殖和牲畜饮用水, 由于鱼肉对水体的核素有浓集作用, 养殖鱼多数为1 ~ 2a, 牲畜长期饮用有无蓄集作用, 会不会造成潜在的威胁还不能断然下结论。我们认为, 应继续做好采煤塌陷坑水体放射性卫生监督是必要的, 依据采煤塌陷坑水体放射水平的高低加以综合利用并控制, 以保障公众及后代的健康与安全。

参考文献
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