摘要：本文以某化工生产下游企业排放含重金属污泥中放射性核素的分布与含量为研究对象，考察生产末端随物料流下行的重金属及其中携带的放射性核素对环境的影响，同时还考察了企业化工生产过程对厂界外土壤环境放射性水平的影响。
关键词：化工污泥；放射性核素；重金属；检测；评价
环境中存在的天然放射性核素含量是造成辐射环境水平高低的主要因素。因为当核素的原子核处于不稳定状态，就会发生向稳定状态转化的过程中发射不同能量的α、β粒子和γ/X射线[1]，放射性核素的这种从不稳定状态向稳定状态转变的自然衰变历程和由此带来的射线、粒子能量向外发散的性质，提高了周围环境的辖射水平。辐射环境水平达到一定值时会影响周围人群的生活和物种的生存发展。本研究就以电镀企业对原料铬粉、镍板所进行的电化学工艺流程产生的污泥和电池企业对原料银板所进行的化学工艺流程产生的污泥为对象，分析污泥中因放射性核素带来的辐射相关问题；同时还研究了电银厂周边土壤中放射性核素含量及其变化。具体主要研究点探讨如下：
1 某化工生产对辐射环境影响检测和评价的实验介绍
通常我们评估物质中放射性核素带来的辐射水平时，主要考虑的是半衰期较长的放射性核素232Th、238U、226Ra，因为它们存在的时间较长，可产生众多放射性核素子体而引起环境辐射水平提高的特性。
本研究的污泥来自某化工厂电镀原料铬粉、镍板经电化学工艺流程产生的废液再经絮凝沉淀法产生含铬污泥和含镍污泥，以及电池原料镍板经化学工艺流程产生的废液再经絮凝沉淀法产生的含镍污泥。为了分析放射性核素232Th、226Ra只来源于原料铬粉、镍板且随着原料铬粉、镍板的处理下行到相应的污泥中，我们分别通过实验做了电镀、电池化工污泥中放射性核素232Th、226Ra活度分析实验，重金属元素含量与放射性核素232Th、226Ra活度的相互联系实验，以及电池、电镀企业厂外主窠中放射性核素232Th、226Ra的含量分布实验。
2 化工污泥中放射性核素、重金属元素检测及评价
在本研究中，我们通过对金属镍板、铬粉经历的电化学工艺流程、化学工艺流程产生的污泥中放射性核素232Th、226Ra、40K的含量进行研究，分析放射性核素232Th、226Ra、40K在原料铬粉、镍板和对应原料加工处理后产生的污泥中含量分布情况。实验通过利用HPGeγ能谱仪测量放射性核素214Pb、214Bi的活度确定放射性核素226Ra活度，用放射性核素228Ac、208TI的活度确定放射性核素232Th活度，进而进行其他相关研究。
2.1 放射性核素232Th、226Ra活度分析
辐射剂量水平的的提高会使得人群患有结肠癌的风险提高，尤其是年龄较小的人群受到的影响较大，此外，环境辐射水平的提高，会随机性的使受照人群的细胞凋亡发生异常，继而使得癌细胞的增长束缚减小[2]。在本文研究的区域内，对电池、电镀化工原材料中放射性核素活度进行分析，测得电池、电被化工污泥放射性核素空气吸收剂量率为（21.2~118.8）μSv/a。污泥总量较大且分布较广泛时，会使得区域环境辐射水平在原有基础上得到提高，尤其是电池、电镀化工污泥的最终处理处置，如焚烧，会明显增加我们所计算得出的有效剂量率值。
本实验可得，放射性核素226Ra在含铬污泥中的比活度要普遍高于镍污泥中的，而且放射性核素226Ra在含铬污泥中的比活度普遍高于放射性核素232Th。
放射性核素232Th和226Ra是目前公认的造成环境辐射水平高低的主要天然放射性核素，它们的含量对辐射环境具有重要影响。经研究电池、电彼化工污泥中232Th、226Ra的富集因子发现，226Ra的EF值均高于1.0，说明226Ra在电池、电镀化工企业污泥产生过程中存在富集过程，且在Pc和Tc中EF值超过3，有明显的富集现象。放射性核素226Ra在电镀化工铬泥中发生明显累积，由此带来的辐射水平影响是长远的，故针对电池、电镀化工污泥的最终处理处置需要考虑放射性核素的去除。
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2.2 重金属元素含量与放射性核素232Th、226Ra活度的相互联系
一般来说，232Th、226Ra核素的含量在原料和污泥中相对较少，较难通过常用的化学物理分析手段检出，但其造成的放射危害不容忽视。利用分辨率高、检测线较低的HPGeγ能谱仪系统测量污泥中存在的232Th、226Ra活度和利用高精密的ICP测量重金属元素Cu、Cr、Pb、Ni、Zn的含量可以实现两者在含量上分析研究[3]，以关联两者在含量上的数学关系，这样就可以在实际工作中简化利用污泥中特定重金属浓度来确定该污泥的辐射水平。
在铬污泥中重金属元素与放射性核素226Ra在含量上的相关性研究中，得出污泥中Cr、Pb、Zn与226Ra的皮尔森相关系数分别为0.508~0.823、0.430~0.949和0.556~0.825，彼此的相关性较强，可在进行大量数据分析的基础上，建立它们彼此间在含量上的数学关系式，这样就可利用重金属元素来推算放射性核素226Ra的活度。实验还得出，Tc中重金属元素打与Raeq在含量上的皮尔森系数为0.855，相关程度较高，而镭当量活度（Raeq）可以很好的表示物质中放射性水平的高低。
2.2 厂外土壤中放射性核素232Th、226Ra的含量分布
通过研究易产生粉尘颗粒物的电锻厂周围土壤中的放射性核素232Th、226Ra的比活度可知，在厂界外不同距离上放射性核素232Th、226Ra的含量存在差异。研究表明，放射性核素232Th在距离厂界5m~20m处活度较大，随着离电镀厂厂界距离的増大，其含量下降；放射性核素226Ra在距离厂界5m处活度到达最大值，随着离电镀厂厂界距离的増大，其含量明显下降。此外，放射性核素232Th在距离厂界5m~20m的比活度约高于区域本底值约15.0Bq/Kg，放射性核素226Ra在距离厂界5m比活度约高于区域本底值约22.0Bq/Kg。
3结论
综上所述，通过对某化工厂污泥实验样品进行放射性核素种类、含量以及所含重金属元素分析，评估污泥所带来的放射性水平，分析放射性核素与重金属元素在含量上的相关性；对土壤实验样品，研究其所含放射性核素的种类、含量，分析放射性核素在电被厂周围土壤环境的含量分布。所得具体结论如下：
（1）辐射剂量水平的的提高会使得人群患有结肠癌的风险提高。污泥总量较大且分布较广泛时，会使得区域环境辐射水平在原有基础上得到提高，尤其是电池、电镀化工污泥的最终处理处置，如焚烧，会明显増加我们所计算得出的有效剂量率值。
（2）放射性核素232Th和226Ra是目前公认的造成环境辐射水平高低的主要天然放射性核素，它们的含量对辐射环境具有重要影响。经研究电池、电镀化工污泥中232Th、226Ra的富集因子发现，放射性核素226Ra在含铬污泥中的比活度要普遍高于镍污泥中的，而且放射性核素226Ra在含铬污泥中的比活度普遍高于放射性核素232Th；放射性核素226Ra在电锥化工铬泥中发生明显累积，由此带来的辐射水平影响是长远的，故针对电池、电態化工污泥的最终处理处置需要考虑放射性核素的去除。
（3）由原料化学性质进行的化工流程可使不同化学性质的元素发生不同的转移行为，一部分与原料中主体元素化学性质相近的元素会随着进入产品，而化学性质差异明显或者不需要的元素则会进入排放物中。放射性核素232Th、226Ra通常属于生产原料中的携带物质，且含畳相对较少，但是其带来的环境问题却不容忽视。
（4）通过研究易产生粉尘颗粒物的电链厂周围土壤中的放射性核素232Th、226Ra的比活度可知，在厂界外不同距离上放射性核素232Th、226Ra的含量存在差异。研究表明，放射性核素232Th在距离厂界5m~20m处活度较大，比活度约高于区域本底值约22.0Bq/Kg；而放射性核素232Th在距离厂界5m~20m的比活度普遍较高，约高于区域本底值约15.0Bq/Kg。此外，放射性核素232Th、226Ra在随着距离电锻厂厂界的距离增加时，其在土壤中的活度明显下降。
参考文献
[1]张忠新，刘建功，刘红艳．低剂量电离辐射生物效应研究[J].辐射研巧与辐射工艺学报，2013，31（5）：1-6.
[2]王春花.电镀污泥资源化利用的研究进展[J].化工环保，2012，32（1）：25-29.
[3]胡冠九，陈素兰，蔡嘉.江苏省化工园区污水处理厂污泥重金属污染及生态风险评价[J].长江流域资源与环境，2015，24（1）：122-127.
作者简介
侯硕硕，女，汉族，1992年5月，山西长治人，本科，助理工程师，主要从事一般项目及辐射方面等环境影响评价工作及研究。
论文作者:侯硕硕
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/23
标签：核素论文; 放射性论文; 污泥论文; 含量论文; 重金属论文; 化工论文; 水平论文; 《建筑学研究前沿》2018年第36期论文;