摘要：對湘南某鈾礦山周邊地表水進行取樣，采用電感耦合等離子體質譜法(ICP-MS)對20個樣本進行放射性金屬和重金屬元素分析。利用SPSS軟件研究了樣本中重金屬以及放射性元素間的相關性，并采用內梅羅指數法對水質進行評價。結果表明，Ⅰ號水體(礦區附近的小溪)大部分重金屬及放射性金屬濃度遠高于Ⅱ號水體(主干河流)，礦區周邊地表水中Tl、Ni元素超標。放射性元素U和重金屬元素Pb、Ni、Tl、Cu、Co、Zn的含量在0.05水平或0.01水平上顯著相關，表明其污染源可能相同。礦區水體污染主要來源于礦井水、碎礦廢水、渣場淋浸產生的廢水，該礦區水體水質整體評價處于優良水平。

　　關鍵詞：放射性金屬;重金屬;鈾礦;地表水

　　鈾礦山的勘探、開采和水冶工作為中國核工業、核電以及國防事業作出了杰出的貢獻[1]。鈾礦開采及相關活動中重金屬污染和放射性污染經常是相伴存在的[2]。重金屬具有毒性、持久性、來源廣泛和不能生物降解的特點[3-5];放射性污染具有穿透性、毒性，既可給人類的遺傳帶來影響，也會造成動植物的基因突變[6]，因此重金屬污染以及放射性污染一直受到全世界的廣泛關注[7-11]。

　　湘南某鈾礦是中國天然鈾生產的重要來源，為了更加深入地了解其周邊地表水的污染狀況，本試驗對該鈾礦山周邊地表水中放射性元素U、Th以及相關重金屬元素含量進行了測定，并利用SPSS 19.0軟件分析了重金屬及放射性元素間的相關性，采用內梅羅指數法對礦區水質進行了綜合評價，以期對該礦區周邊地表水的污染狀況提供有效的科學數據支持。

　　1 材料與方法

　　1.1 礦區概況

　　湘南某鈾礦位于湘贛兩省重要水系源頭，年降雨量為1 662 mm，最大年降雨量為2 112 mm，雨季集中在3—5月。礦區內地表水系為樹枝狀。Ⅱ號水體所處河流為主干河流。

　　1.2 樣品采集

　　樣品采集時間為2017年5月上旬，屬于礦區河流豐水期，河流水量充沛。根據污染源分布以及礦區周邊地勢等具體情況布置了20個采樣點，如圖1所示。Ⅰ號水體為礦區附近的小溪，共5個采樣點，由1號采樣點流向5號采樣點，1號與2號采樣點之間有一污水處理廠，2號采樣點距離尾礦庫向南1 km，3號和4號采樣點為放礦口，5號采樣點位于渣場附近。Ⅱ號水體為受納水體，共15個采樣點，礦區污水在10號采樣點后匯入受納水體，13號采樣點上游為一小型水電站。

　　1.3 樣品檢測

　　1.3.1 現場實測 對所采集水樣的pH、溶氧量、電導率等進行野外現場實測，后將樣品存放于經2%的HNO3浸泡24 h的聚乙烯瓶，并用1%的優級純HNO3酸化，密封保存。

　　1.3.2 實驗室檢測 野外采集處理過后的水樣帶回實驗室，搖勻后依次通過濾紙與0.22 μm的水系濾膜過濾，取5 mL過濾液備用。采用電感耦合等離子體質譜儀(ICP-MS)檢測過濾液放射性以及重金屬元素的含量。

　　1.4 水質評價方法

　　內梅羅指數是一種兼顧極值或突出最大值的計權型多因子環境質量指數[12-14]。這種評價方法既突出了污染物最大值，同時又考慮了多種污染物對環境質量的綜合影響[15]，因此采用內梅羅指數法對礦區周邊地表水放射性與重金屬元素污染狀況進行綜合評價，評價公式：

　　Pi=■ (1)

　　P綜合=■ (2)

　　式中，P綜合為地表水綜合污染指數;Pi、Pimax分別為污染物元素i的污染指數和最大污染指數;Pi為污染物元素i的平均值;Ci為污染物元素i的實測濃度;Si為污染物元素i濃度的標準值。

　　根據地表水綜合污染指數將礦區周邊地表水水質分為5個等級：P綜合<0.80，優良;0.80≤P綜合<2.50，良好;2.50≤P綜合<4.25，較好;4.25≤P綜合<7.20，較差;P綜合≥7.20，極差。

　　2 結果與分析

　　2.1 放射性金屬與重金屬元素含量

　　由表1可知，礦區周邊地表水的pH為6.30～8.80，溶氧量為5.37～8.67 mg/L，符合地表水Ⅰ類水質標準;Ⅰ號、Ⅱ號水體電導率分別為430～822 mS/cm、44～80 mS/cm，Ⅰ號水體的電導率遠高于Ⅱ號水體，這可能是由于Ⅰ號水體位于礦區附近，重金屬以及放射性元素含量相對較高所致。由各金屬元素含量可知，除2號采樣點的Tl含量外，Ⅰ號水體各采樣點Tl、Ni含量均高于標準值，其匯入Ⅱ號水體后均未超過標準值。

　　2.2 放射性金屬與重金屬元素的相關性分析

　　研究重金屬元素間的相關性可以推測重金屬來源是否相同[18]，用SPSS軟件對污染物受納水體中的重金屬元素進行Pearson雙變量相關性分析，結果見表2。放射性金屬元素U和重金屬Ni、Tl、Zn、Pb、Cu、Co的含量在0.01或0.05水平上顯著相關，表明其污染來源可能相同。

　　2.3 水體中放射性金屬與重金屬元素的分布

　　根據圖2至圖4的元素點分布狀況可知：礦區周邊地表水重金屬及放射性金屬元素含量總體上隨著水流方向遞減。

　　2.3.1 U元素點分布 由圖2可知，U元素含量均未超過標準值，在Ⅰ號水體中的2號采樣點達到峰值，這是由于2號采樣點位于尾礦庫附近，該礦區的礦井水、碎礦廢水等都在該采樣點處匯入;3號和4號采樣點U元素含量隨水流方向逐漸遞減，因此3號和4號采樣點U元素含量逐漸降低;5號采樣點處于渣場附近，渣石受雨水淋浸、滲透、溶解作用，產生含有U元素的廢水，因此，該采樣點的U元素含量明顯升高。Ⅰ號水體自10號采樣點后匯入Ⅱ號水體，由于Ⅱ號受納水體河流流量充沛，稀釋能力較強，因此受納水體并未遭受明顯污染，但在13號采樣點出現極值，這是因為該采樣點上游是一個小型水電站的出水口，因為水壩的阻隔和約束，受納水體流速減緩，泥沙和污染物等在此處沉淀、富集，溶解相與懸浮相和底泥相之間的吸附-解吸、懸浮相與底泥相之間的沉降-再懸浮使得此處U元素含量增加[19]。

　　2.3.2 Tl、Ni元素點分布 Tl和Ni元素含量的分布極其相似，Ⅰ號水體明顯高于Ⅱ號水體。Tl元素最高點濃度為0.335 μg/L，但在2號采樣點驟降，這是由于2號采樣點的水體經過了上游廢水處理系統的再處理，因此在該點處濃度降低;而在3號采樣點再次回升，這是由于被封死的放礦口與外界物質交換較少，污染物濃度聚集導致;5號采樣點也有小幅度的升高，表明渣場淋浸產生的廢水對該鈾礦區周邊地表水的影響也不容忽視。Ni元素隨著水流方向持續遞減，最高濃度位于1號采樣點，這可能是由于廢水處理系統對U、Tl等元素污染的處理效果較為明顯，而對其他重金屬元素的處理效果相對有限造成的，其在Ⅱ號水體均未超標，在11號采樣點處濃度升高，這是由于Ⅰ號水體從該采樣點匯入導致。

　　綜上所述，由礦山開采而產生的礦山廢水的污染元素主要有U、Ni、Tl等。該礦區的污染主要來源于廢水處理廠的排放、碎礦廢水以及渣場淋浸產生的廢水等。

　　2.4 礦區周邊地表水環境綜合評價

　　由表3可以看出，Ⅰ、Ⅱ號水體水質評價分別處于良好、優良水平。1號采樣點各金屬單因子污染指數值并不高，但綜合污染指數值較大，這說明該鈾礦周邊地表水污染不僅僅來自礦山開采活動產生的廢水，同時農田灌溉以及其他生產活動排放的廢水對其也產生了一定的影響。但該鈾礦區的水體水質評價整體良好，表明其并沒有遭受明顯污染。

　　推薦閱讀：《金屬礦山》(月刊)創刊于1966年，是向國內外公開發行的綜合性行業科技及信息交流的國家重點期刊，是國內創刊最早的一份礦業類科技期刊。