12 Вплив видобутку урану на навколишнє середовище

хоча уран є радіоактивним загалом, його інтенсивна радіоактивність обмежена, оскільки основний ізотоп U-238 має період напіврозпаду, що дорівнює віку Землі. U-235 випромінює альфа-частинки та гамма-промені, і його період напіврозпаду становить одну шосту від цього.

Тому гамма-промені від шматка чистого урану були б дещо вищими, ніж гамма-промені від шматка граніту. На практиці його альфа-радіоактивність залежить від того, чи присутній він у вигляді сухого порошку чи у вигляді шматка (або в породі як руда).

В останньому випадку альфа-випромінювання становить можливий ризик, хоча й невеликий. З хімічної точки зору він так само отруйний, як і свинець. При роботі з металевим ураном зазвичай використовуються рукавички як достатній запобіжний захід. Щоб запобігти вдиханню або споживанню людьми, урановий концентрат контролюється та зберігається.

Геологи-розвідники, які шукають уран, виявили гамма-випромінювання від споріднених елементів, таких як вісмут і радій, які утворилися протягом геологічного часу в результаті радіоактивного розпаду урану.

Зміст

Вплив видобутку урану на навколишнє середовище

Нижче наведено деякі основні екологічні проблеми, пов’язані з видобутком урану

Порушення середовища існування
Деградація ґрунту
Забруднення води
Кількість поверхневих вод
Хвостосховища та управління відходами
Вплив радіації
Забруднювачі повітря
Кислотний дренаж шахти
Забруднення ґрунтових вод
Енергоємність
Проблеми меліорації
Занепокоєння щодо розповсюдження ядерної зброї

1. Порушення середовища існування

Місцеві екосистеми і біорізноманіття може постраждати по фрагментація та деградація середовища існування викликані гірничими роботами. Видалення ґрунту та рослин може спричинити порушення середовищ існування диких тварин.

2. Деградація ґрунту

Вивіз ґрунту та розкривних порід під час гірничих робіт має негайний вплив на фізичні, хімічні та біологічні характеристики ґрунту.

Зміни в здатності ґрунту постачати вологу для росту рослин, втрата живих організмів, необхідних для здорових ґрунтів (наприклад, мікроорганізмів і дощових черв’яків), втрата життєздатних банків насіння при тривалому зберіганні, втрата органічної речовини та азоту в ґрунті, втрата порового простору через до ущільнення та зміни структури ґрунту, а також зміна структури ґрунту є одними з найпоширеніших ефектів.

Ці наслідки типові для великомасштабних промислових порушень у цілому та сучасних гірничих робіт, а не лише для видобутку урану.

Більшість цих первинних впливів відбувається на ділянці видобутку, і тип видобутку, який використовується, визначатиме, наскільки сильно видобуток має вплив на ґрунт.

Оскільки порушення поверхні в підземний видобуток обмежується дуже скромними підземними отворами, наслідки для ґрунту незначні. З іншого боку, під час є найбільша кількість порушеного ґрунту відкрита розробка корисних копалин.

Крім того, на умови за межами майданчика можуть впливати вторинні ефекти, такі як збільшення стоку води, спричинене ущільненням ґрунту, про що вже йшлося в цьому розділі.

3. Забруднення води

Вода часто використовується на стадіях видобутку та переробки урану.

Декілька операцій з рекультивації, зневоднення гірничих виробок і кар’єрів, тимчасове зберігання руд і відходів видобутку та переробки на території, а також порушення поверхні землі, спричинене видобутком корисних копалин, можуть мати значний вплив на концентрації та навантаження розчинених і зважених матеріалів у поверхневі води за межами ділянки.

Ґрунтові води не повинні потрапляти в шахту або видобуватися за допомогою процедури, яка називається зневоднення для роботи шахти.

Ряд видобувних свердловин навколо шахти можна використовувати для зниження місцевого рівня грунтових вод і запобігання надходженню води, або підземні води, що надходять у шахту, можна відкачувати та скидати на поверхню.

На якість поверхневих вод можуть вплинути операції з осушення шахт, особливо якщо скиди не очищаються.

Може мати широкий спектр матеріалів вплив на поверхневі води, як-от певні нерадіоактивні речовини (зокрема, розчинені важкі метали та металоїди), природні радіоактивні матеріали (NORM), технологічно покращені природні радіоактивні матеріали (TENORM), а також рідкі та тверді хвости з переробних операцій.

Це може призвести до наявності радіонуклідів, важких металів та інших забруднень, небезпечних для здоров’я людини та водних організмів, які забруднюють сусідні джерела води.

4. Кількість поверхневих вод

Можна було б очікувати, що з ділянок видобутку урану у Вірджинії, підземних чи надземних, час від часу відбуватиметься витік води за межі ділянки. Одним із джерел контролю над рівнем скидання буде

Вхідні дані про опади (наприклад, інтенсивність опадів).
Попередні умови вологості;
Характеристики поверхні землі (наприклад, здатність до інфільтрації ґрунту)
Доступне сховище води (яма-сховище, відстійники тощо)
Вода від гірничодобувних робіт скидається спеціально.

Поверхневий дренаж із замінованих територій, ймовірно, буде вищим локально, ніж з нерозмінованих територій, вкритих природними вторинними лісами.

Незважаючи на те, що відсоткове збільшення зменшуватиметься з віддаленням від шахт, а вплив хвостосховищ на кількість поверхневих вод може бути більшим, відносне збільшення стоку також призведе до збільшення потоку потоку в приймальних водах нижче за течією.

5. Управління хвостами та відходами

Однією з основних екологічних проблем, пов'язаних з видобутком урану, є захоронення радіоактивних хвостів. Неналежне зберігання може призвести до проникнення забруднюючих речовин у землю та воду, що призведе до довготривалого забруднення.

Кількість і склад різних відходів, технології, що використовуються для переробки уранової руди, те, як різні відходи зберігаються та утилізуються, а також заходи, вжиті для зменшення впливу на якість поверхневих вод, все це впливатиме на те, як поводження з відходами шахт і хвостосховищами впливають на поверхневі води.

Усі природні радіоактивні та нерадіоактивні елементи, присутні в урановій руді, включно з усіма радіонуклідами в серії розпаду урану, зокрема 238U, знаходяться в хвостах шахт і фабрик.

Незважаючи на те, що переробка видаляє 90–95 відсотків урану в руді, знижуючи концентрацію урану принаймні на порядок, більшість продуктів розпаду урану, таких як 230Th, 226Ra та 222Rn, які можуть становити більшу частину радіоактивність руди — залишаються в хвостах.

Через довгий період напіврозпаду 230Th (76,000 XNUMX років) активність хвостів по суті не зміниться протягом багатьох тисяч років.

Враховуючи дуже тривалий період напіврозпаду, геохімія та мінералогія 230Th і 226Ra (період напіврозпаду становить 1,625 років) є особливо важливими з точки зору якості води.

6. Радіаційне опромінення

Під час гірничодобувних робіт можуть викидатися радіоактивні елементи, включаючи газ радон і радіонукліди, що створює небезпеку опромінення для місцевого населення та персоналу.

7. Забруднювачі повітря

Видобуток і переробка урану може дати забруднення повітря, тверді частинки та процеси в повітрі, які мобілізують забруднюючі речовини.

Як і на будь-якому будівельному майданчику, під час будівництва буде відбуватися неконтрольований пил, занесення ґрунту та вихлопи від будівельного обладнання. Дизельні двигуни, які запускають будівельні машини та транспортні засоби, виділяють дизельні пари.

Для забезпечення безпеки працівників у підземних шахтах необхідні вентиляційні пристрої; але повітря забруднюється пилом, що виділяється.

Наслідки для повітря підземних і відкритих гірничих робіт різні. Під час вибухових робіт, завантаження в транспортні засоби та транспортування на переробний комплекс відкритими шахтами пил викидається безпосередньо в атмосферу.

Тверді частки, що транспортуються за межі підприємства, мають такі неприємні наслідки, як засмічення зору та накопичення пилу на автомобілях і будинках. Однак вплив твердих частинок потенційно може погіршити астму, збільшити кількість відвідувань невідкладної допомоги та навіть спричинити смерть, пов’язану із захворюваннями легенів чи серця.

Люди з респіраторними розладами, включаючи астму, бронхіт, емфізему легенів, серцеві захворювання, діабет, новонароджені, діти та підлітки, є серед тих, підвищений ризик.

8. Дренаж кислотних шахт

Якщо кислотний дренаж шахт (AMD) не буде належним чином керований, це може стати однією з найнебезпечніших екологічних проблем, спричинених видобутком урану.

Популяція ацидофільних бактерій окислює сульфіди металів (такі як FeS2), що містяться у відходах або гірничодобувній промисловості, для створення AMD. Оскільки ці бактерії можуть виживати лише в кислому середовищі, у присутності сульфідів і кисню кислотність може пришвидшитися і, зрештою, стати самопідтримуваною.

Кисла шахтна вода має більшу ймовірність містити важкі метали (такі як залізо, марганець, алюміній, мідь, хром, цинк, свинець, ванадій, кобальт або нікель) або металоїди (такі як селен або миш’як), що виділяються в розчин в результаті окислення сульфідні мінерали, на додаток до радіонуклідів у серії розпаду урану-238 (238U) (тобто уран, радій, радон і торій).

Таким чином, передумовою, яка сприяє викиду радіонуклідів і небезпечних важких металів з уранових шахт у навколишнє середовище, є наявність сульфідних мінералів в урановій руді.

9. Забруднення підземних вод

Підземні води можуть бути забруднені радіоактивними та небезпечними сполуками, що вимиваються з уранових шахт, створюючи загрозу екосистемам і джерелам питної води.

Через геохімічну взаємодію підземні води, що контактують із твердими речовинами водоносного горизонту, набудуть хімічного складу, який відображає склад вміщуючих порід. Численні геохімічні та гідрогеологічні фактори впливають на ступінь цих реакцій і, відповідно, на хімічний склад води, такі як

Мінералогія вміщуючої породи
Розмір мінеральних зерен
Хімічний склад води, що проходить через водоносний горизонт
Як довго вода у водоносному шарі була там
Маршрути течії (наприклад, течія через розрив на відміну від течії через гранульований пористий матеріал).

Деякі з цих факторів можуть бути змінені гірничими роботами, що згодом може вплинути на якість підземних вод.

Сучасне управління хвостосховищами створює загрозу якості ґрунтових вод у двох основних напрямках:

Порушення роботи конструкцій (таких як конструкції для утримання хвостів, вкладиші та системи збору витоків), призначені для запобігання потраплянню токсинів із хвостів у найближчі ґрунтові води
Невідповідна гідравлічна ізоляція на спорудах для захоронення нижче рівня може мати різні форми, наприклад, неадекватна відмова насоса в активній ізоляції, недостатнє розуміння гідрогеології майданчика та неадекватне ущільнення хвостів у пасивній гідравлічній ізоляції.

10. Енергоємність

Значні витрати енергії, часто з невідновлюваних джерел, необхідні для видобутку та переробки урану, що збільшує викиди парникових газів і екологічні наслідки виробництва енергії.

11. Проблеми меліорації

Після видобутку урану рекультивація землі є складною процедурою. Може знадобитися деякий час для відновлення екосистем і пом’якшення шкоди навколишньому середовищу, і стан до майнінгу може не повернутися повністю. Перш ніж рівень води відновиться до рівня, який був до видобутку, може пройти кілька років або навіть десятиліть.

Крім того, порушення водоносного горизонту, викликане будівництвом шахти, може назавжди змінити схеми потоку ґрунтових вод у цьому районі, що може вплинути на кількість води, доступної для сусідніх побутових свердловин, хоча загалом цей вплив, ймовірно, буде незначним.

Зменшення темпів поповнення підземних вод також може відбуватися на місцевому рівні. Накопичений під час гірничих робіт верхній шар ґрунту замінюється на земельну ділянку під час процедури рекультивації шахтної ділянки.

Однак фізичні, хімічні та біологічні характеристики рекультивованих ґрунтів значно відрізняються від характеристик природних ґрунтів, і для усунення деяких із цих розбіжностей може знадобитися до 1,000 років.

Наприклад, природні ґрунтові горизонти, які формуються протягом сотень-тисяч років, стираються, коли верхній шар ґрунту видаляється, насипається та замінюється.

Ущільнення, вимивання та біологічне псування поживних речовин змінюють фізичні, хімічні та біологічні властивості накопиченого верхнього шару ґрунту, що призводить до його занепадання.

Зміни в кругообігу азоту в таких ґрунтах під час накопичення призводять до втрати запасів азоту у верхньому шарі ґрунту, які згодом відновлювалися після накопичення.

Крім того, мікробна популяція (грибки та бактерії) у відкладених ґрунтах зазнала довготермінових змін, які змінили їхнє функціонування після відновлення шахтних ділянок у порівнянні з умовами до видобутку або нерозробленими ділянками.

12. Занепокоєння щодо розповсюдження ядерної зброї

Оскільки видобутий уран може бути використаний для виробництва ядерної зброї, видобуток урану викликає питання щодо поширення ядерної зброї.

Висновок

Щоб зменшити ці негативний вплив на навколишнє середовище, при видобутку корисних копалин необхідно використовувати найкращі практики, необхідно розробити та запровадити суворі правила, а також використовувати передові технології управління відходами та очищення води.

Щоб зменшити довготерміновий вплив видобутку урану на навколишнє середовище, необхідні екологічні методи видобутку та безпечне поводження з радіоактивними продуктами.