铀尾矿与土壤中放射性铀、钍及部分重金属元素的释放迁移规律研究

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露天堆放的铀尾矿经风化、雨淋、地表径流等外界作用,其中的放射性元素(U、Th等)与毒害金属元素会被淋洗出来,使得铀尾矿库成了一个潜在的放射性-金属复合污染源。本论文将实地考察研宄与实验室模拟试验相结合,分析了研宄区周边土壤环境中放射性元素及部分重金属元素的横向、纵向迁移规律;对铀尾矿进行模拟自然条件下的淋浸实验,分析元素的释放规律及元素之间的相关性。(1)模拟淋浸实验进行22周,取得浸出液样品154个,分析了样品的理化性质;分别用ICP-MS和ICP-OES测定了样品中放射性元素U、Th及七种重金属的浓度;依据Hck扩散理论,运用线性回归分析及相关性分析等对数据进行了分析,得出了铀尾矿中放射性元素U、Th及七种重金属元素的释放规律、释放机制及各元素之间的相关性。粒径对比分析研宄表明:①铀尾矿在去离子水的长期淋浸过程中,铀的释放量要远高于钍的释放量。各粒径的铀尾矿长时间暴露在环境下,浸出的铀总量均超过了尾矿库U的浓度排放限值50ng/L。且尾矿粒径越小,元素浸出量越高。②各元素的浸出机制主要受表面溶解控制,溶出基本上符合快速溶出阶段、缓慢溶出阶段或稳定阶段。③各元素在浸出过程存在相关性,但粒径的改变对元素浸出的相关性作用不明显。pH值对比分析研宄表明:①在较强酸性条件下,铀尾矿中的铀易释放到水环境中,铀含量均超过了尾矿库U的浓度排放限值50(ag/L。且符合酸性越强,浸出量越高的规律。②各元素的浸出机制主要是表面溶解。大部分元素(除Th和Pb)的释放基本上呈等速缓慢溶出趋势,并持续浸出但未达饱和阶段。③pH值降低,各元素间的相关性有增强的趋势,元素U与Th、Mn的相关性增强明显。(2)采集了研宄区域的土壤样品76个,测定了样品中放射性元素U、Th及七种重金属元素的含量;丫能谱仪测定样品中放射性核素238U、226Ra、232Th、40K的比活度;初步探讨了土壤环境中放射性元素及重金属元素的横向、纵向迁移规律,及各元素在迁移过程的相关关系。初步研宄结果显示:该研宄区土壤放射性元素U和Th,重金属元素Cd和Zn浓度较高,重金属Fe浓度很高,各元素在土壤环境中的迁移存在一定程度的相关性。元素的横向迁移规律是:元素U、Th、Fe、Mn、Zn、Ni的含量,随着与铀尾矿坝距离的增大而降低;纵向迁移规律是:随深度的增加,元素含量有上升趋势或变化不明显。此部分研宄为初步探索,寻找规律,为后续研宄提供方向。本研宄工作对于探讨铀尾矿区及周边环境的放射性污染及重金属污染有指示作用,对建立铀矿区环境污染的防治措施具有积极的意义。
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