铀尾矿库区稻田土中放射性核素的空间分布和放射性水平评价

以我国南方某铀尾矿库下游稻田土壤为研究对象,通过现场取样与室内检测,对土壤中放射性核素238U、226Ra、232Th、40K的比活度进行空间分析。同时采用γ辐射吸收剂量率和年有效剂量法进行土壤环境放射性水平评价,得出土壤中所检测的4种典型核素放射性比活度差异较大。在土壤表层和剖面,226Ra和40K的均值、最大比活度和标准差均较高,232Th和238U较低。而226Ra含量超出当地背景值较多。剖面上4种放射性核素比活度均有随深度降低的趋势,高值出现在土壤浅层,这可能与土壤的有机质含量等有关。综合垂向和平面上的分布特征可知核素232Th、40K的迁移能力比238U、226Ra弱。放射性水平评价结果显示:研究区土壤年有效剂量率平均值小于联合国原子辐射效应科学委员会和全国年有效剂量率的推荐背景值,但是γ辐射吸收剂量率均值高出全国和世界平均水平的3倍。准确定量评价了尾矿库对居民造成的辐射影响,同时为放射性核素在周边稻田植物根系中的迁移机理研究提供基础资料。     

华东某铀矿区周边河流表层沉积物的天然放射性评价

利用高纯锗γ能谱分析仪测量中国华东某铀矿区附近河流沉积物的放射性核素比活度,计算γ辐射吸收剂量率(D)、有效镭浓度(Ra_(eq))、外照射指数(H_(ex))、内照射指数(H_(in))、年有效剂量当量(AEDE(室内和室外))和年性腺剂量当量(AGDE)等放射性参数,并开展沉积物的放射性危害评估,最后通过Pearson线性系数确定放射性核素比活度之间的相关性。结果表明,河流沉积物中放射性核素~(238)U、~(226)Ra、~(232)Th和40K的平均比活度分别为51.55、37.32、57.63和756.86 Bq·kg~(-1),除~(226)Ra外,其他放射性核素的比活度均高于中国平均值;距离污染区较远或存在河流稀释作用的区域,沉积物的天然放射性核素处于正常水平,作为建筑材料使用时比活度不存在超标;放射性核素~(238)U、~(226)Ra和~(232)Th之间存在显著相关性。     

拉萨河放射性核素238U和232Th分布特征及健康风险评估

为了解拉萨河中放射性核素238 U和232 Th的污染水平及其对人类的致癌风险,利用拉萨河中下游和堆龙曲支流16个采样点水样的238 U和232 Th含量,采取美国环境保护局(U.S.Environmental Protection Agency,US EPA)推荐的放射性核素健康风险评价方法,评估不同年龄人群因饮水途径摄入核素的致癌风险.结果表明,拉萨河中238U和232Th平均活度浓度分别为(2.62±3.46)×10-2 Bq·L-1和(2.3±0.478)×10-3 Bq·L-1,比我国地表水平均值分别高31％和低61.7％;238U和232Th含量沿程分别呈波动稳定和波动变化的趋势;不同人群平均总致癌风险分别为(4.81±4.61)×10-8(幼儿组)、(2.29±1.81)×10-8(少年组)和(3.08±2.13)×10-8 a-1(成年组),均低于1×10-6 a-1(US EPA标准)和我国地表水平均致癌风险值,但对幼儿的致癌危害最大;238U和232Th的致癌风险贡献率随年龄的增长分别下降和上升;建议对羊八井镇附近河水进行持续监测,确保地热资源开发不会造成拉萨河放射性核素的污染.本研究不仅可以为拉萨河放射性核素污染的研究提供参考,而且可以为拉萨河未来的环境保护提供科学依据.     

南沙海域沉积物岩心中~(238)U和~(40)K的测定及深度变化

用HPGeγ谱方法测定了6个来自南沙海域沉积物岩心的~(238)U和~(40)K,获得结果如下:~(238)U的放射性活度变化范围为(13.87±1.73)—(46.63±3.08)Bq·kg-1,平均值的变化范围为(19.30±1.72)—(43.19±3.06)Bq·kg-1;~(40)K的放射性活度变化范围为(147.37±8.13)—(569.35±11.11)Bq·kg-1,平均值的变化范围为(159.32±6.51)—(471.30±9.16)Bq·kg-1.与其他海域比较发现,本研究海域的~(238)U活度范围及平均值与其他海域比较接近,而~(40)K的活度范围与平均值则比其他海域要稍低点.这两个核素的深度变化趋势均随深度的增加有微弱的增大、减小或不明显变化的3种类型,相比较而言,~(40)K随深度的变化幅度不如~(238)U明显,造成这种现象的原因主要可能是沉积物组成、水动力学等.     

90Sr、137Cs在河流-沉积物体系的吸附规律研究进展

90Sr、134Cs在河流-沉积物体系的吸附规律及分配系数(Kd)是我国内陆核电厂选址和核环境安全管理的重要环节,放射性核素在河流-沉积物体系的吸附规律包括:①放射性核素在河流、沉积物中的浓度分布;②核素在河流-沉积物体系的分配系数;③多种因素对放射性核素在河流.沉积物中吸附规律的影响;④吸附机理、吸附动力学等的有关研究.介绍了国内外90Sr、134Cs在河流-沉积物体系的吸附规律研究进展及发展动态.20世纪80年代,国外已开展了90Sr、134Cs在河流-沉积物中吸附规律研究,20世纪90年代以来,90Sr、134Cs在河流-沉积物中吸附行为研究日益受到关注,研究内容主要集中在:①现场河流、沉积物中核素浓度调查;②现场及实验室Kd值测定;③各种因素对Kd值影响研究.目前,我国拟建内陆核电厂排放核素在河流生态系统的行为研究还未开展,其实验方法学、影响因素研究等仍是空白领域,建议尽快开展这方面的研究,为评估内陆核设施放射性排放对生态系统的影响研究提供科学依据.     

不同改良剂对铜矿尾矿砂的改良效果研究

研究了用蒙脱石、稻草和鸡粪作为改良剂对铜矿尾矿砂有效养分、有效态重金属含量、pH值以及对尾矿砂上黑麦草生长的影响。结果表明 :(1 )蒙脱石可显著提高尾矿砂对铵态氮的保留能力 ;(2 )施肥可降低尾矿砂的pH值 ,施用鸡粪可使尾矿砂pH值下降约 1个单位 ,而添加蒙脱石和稻草对尾矿砂pH值未产生明显影响 ;(3 )添加蒙脱石可使尾矿砂中铜、锌的有效态含量降低 ,而添加稻草和鸡粪则使其有效态重金属含量增高 ;(4 )随改良剂添加量的增加 ,蒙脱石和鸡粪处理组黑麦草吸收铜、锌的量减少而稻草处理组则增加 ;(5 ) 3种改良剂可明显影响尾矿砂上黑麦草的生长状况     

铀尾矿中铀、钍及部分金属的模拟淋浸实验初探

模拟广东某地区降雨的几种要素,对该地某铀矿区的两种粒径(<0.45 mm和>6 mm)的铀尾矿,分别采用1 h及24 h的初始浸泡时间、pH=3.0及pH=6.0的淋浸剂,以开放体系,进行7周的半动态淋滤实验,初步考察铀尾矿中铀钍的释放规律及其与金属元素Al、K、Mg释放行为的相关性.结果表明:(1)对铀尾矿释放铀能力的影响作用依次为:粒径>pH>浸泡时间;对钍释放能力的影响作用依次为:pH>粒径>浸泡时间.(2)pH、粒径和浸泡时间的改变将影响U与Th、Al、K和Mg的释放相关性.     

137 Cs在我国滨海核电周边海洋生物的富集及生态风险研究

铯-137(~(137)Cs)是滨海核电站液态流出物中主要人工放射性核素和重要监控指标之一,易被水生生物累积,有关核电周边海域内海洋生物的核素富集状况备受关注。通过分析海洋生物富集放射性~(137)Cs的方式、生物富集系数的种群特征、人工放射性核素在生物体内的辐射剂量率状况,结果显示:1)滨海核电周边海域内~(137)Cs的放射性水平较低; 2)海洋生物对于~(137)Cs的富集未呈现显著的种群规律; 3)目前对放射性铯的富集能力较高的生物主要是底栖生物; 4)核电厂周边海域内海洋生物通常未达到可导致电离辐射损伤的辐射剂量率水平。随着滨海核电在我国的大力发展,对能够快速反映环境放射性状况的指示生物的筛选、生物放射性质量安全及其生态健康风险需进一步关注。     

不同来源重金属污染的土壤对水稻的影响

采用人工污染土壤、尾矿砂、污泥等不同载体的污染源来模拟土壤污染 ,研究其对水稻生长、吸收养分和吸收重金属的影响。结果表明 ,不同污染载体对水稻生长的影响不同 ,其影响的大小顺序为人工污染土壤 >尾矿砂 >污泥 >尾矿砂 +污泥。不同污染载体对水稻吸收重金属的影响亦不同 ,以纯化学试剂的形式添加到土壤中的重金属最易被提取出来 ,植物从中吸收的Cu、Zn、Pb、Cd最多 ,而从以污泥为污染载体的土壤中吸收的Zn、Pb、Cd最少。研究表明 ,用添加纯化学试剂的方法来模拟污染土壤对生态与环境的影响是可行的 ,确定土壤负载容量是安全的 ,因为在实验条件下它对供试植物的影响最明显     

尾矿砂颗粒表面特征与吸附作用的研究——Ⅰ.尾矿砂颗粒的表征

本文采用多种仪器和化学分析方法对酸性矿山废水污染河流中的细微尾矿砂颗粒的物理化学特性,如矿物组成、化学成份、粒径分布及比表面积等进行了表征。同时实验研究了尾矿砂颗粒表面特性,计算求解了颗粒表面双电层结构中的表面电荷密度σ_0,表面总吸附位N_s,pH_(zpc和pH_(lcp),最后,应用表面络合三层模式计算求取了尾矿砂颗粒表面固有常数K_(al)~(int),K_(a3)~(int)及表面络合稳定常数K_(Na)~(int)和K_(NO_3~-)~(int)     

镉铜污染尾矿土中添加耐镉铜菌剂J5后微生物区系多样性的变化

采用酶解法和化学裂解法相结合的方法从安徽铜陵镉铜污染尾矿土中提取出土壤微生物基因组总DNA,并应用PCR-DGGE技术对比研究尾矿土中添加外源硫酸镉、硫酸铜和耐镉铜菌剂J5(Pseudomonassp.)后微生物区系多样性的变化.结果表明,尾矿土中微生物基因组总DNA分子量大小为21kb左右,未复垦的尾矿砂中微生物总DNA量较少,CdSO4处理后的尾矿土中微生物基因组总DNA量明显下降,而添加菌剂J5的尾矿土中微生物基因组总DNA量上升.DGGE电泳图谱进一步显示,尾矿土样中添加镉离子使图谱条带减少,分析表明尾矿土中的细菌种类数减少;而添加菌剂J5使图谱中条带明显增加,表明菌剂J5可提高尾矿土中土著微生物的活性和群落丰富度,可用于复合重金属污染尾矿区的生态恢复.     

复合污染状态下尾矿区有害化学品的迁移研究

用混合尾矿浆及尾矿渣淋溶柱,研究选矿药剂在尾矿渣及尾矿废水中的静态分布及其淋溶作用,结果表明:①选矿药剂对整个尾矿区都污染,即使是水溶性好的药剂,它们在尾矿渣中的静态分布也占有相当的比例,油溶性好的药剂多存在于尾矿渣中,尾矿污染为多种药剂的复合污染,各种药剂在尾矿渣及尾矿废水中的总浓度成倍加大;②用尾矿渣淋溶柱测得单一药剂的淋溶值:25号黑药>MIBC> CN->二号油>乙基黄药>丁基黄药>Y-89黄药.但多种药剂复合污染时,药剂的淋溶距离明显加大,其中CN-和Y-89黄药加大近一倍.复合药剂污染加大药剂的残留期,也加大它们向地下水及其它水源迁移的几率.     

238U、239Pu在板岩和土壤中迁移速度的实验模拟

以西南某低放废物处置库地质环境中板岩和土壤介质为研究对象,开展了238U和239Pu核素在这两种地质介质中的动态迁移实验研究,通过氚穿透实验(地下水流速=1 mL.min-1、实验柱连续淋洗时间=180 d)得到氚在板岩中的弥散系数DL为0.027 cm2.min-1,弥散度αL为0.324 cm,在土壤中的弥散系数DL为0.064 cm.2min-1,弥散度αL为0.895 cm.通过淋滤实验(地下水流速=0.1 mL.h-1、实验柱连续淋洗时间=350 min),得到了238U在板岩和土壤介质中的迁移速度分别为6.1—8.1 cm.a-1和7.3—8.5 cm.a-1,239Pu在板岩和土壤介质中的迁移速度分别为4.1—6.1 cm.a-1和3.7—4.9 cm.a-1.     

田湾核电站周边土壤及植物中137Cs含量调查及人群内辐射风险评价

为了调查田湾核电站运行后土壤环境中核素137Cs放射性水平的变化及评估其对当地居民的健康风险,采用现场采样测定的方法,分析了田湾核电站装料2年后周边土壤及植物中137Cs的放射性水平,并与运行前的本底调查结果进行了比较,同时利用放射性核素对人群内辐射风险评价模型结合田湾地区居民饮食情况对人群辐射风险进行了评估.结果表明,核电站运行2年后周边土壤中137Cs的放射性水平与运行前相比总体上没有明显变化,但个别村镇点位的137Cs放射性水平升高;核电站周边植物中137Cs的放射性水平均远低于我国相关国家标准(GB14882-1994)和运行前的本底值;田湾地区高公岛居民核素137Cs的年总摄入量为18.62Bq·a-1,远低于我国国标成人限值(GB14882-1994).通过摄入137Cs引起的人群内辐射总致癌风险较低,为1.51×10-7a-1,其中超过50%的风险来源于摄入鱼类海产品.     

模拟降雨对铀尾矿中U、Sr、Mn、Fe释放规律的影响

为查明某铀尾矿中U、Sr、Mn和Fe等4种元素在模拟降雨下的释放规律,在研究铀尾矿中4种元素赋存状态的基础上,采用静态浸出和动态淋滤的方法对铀尾矿溶浸特征进行研究.结果表明,铀尾矿中U、Sr、Mn和Fe的赋存总量分别为:30.4、122.0、523.0、9700.0μg·g~(-1),其中U、Mn迁移活性最强,Sr次之,Fe最弱.在静态浸出过程中,除Fe的浸出量与pH值相关性不明显外,U和Mn的浸出量随pH值增加而减少,Sr的浸出量随pH值增加而增加;动态淋滤过程中,各元素都表现出释放速率随淋滤时间增长而减小,淋滤初期pH值对Mn和Sr的累计释放量影响不显著,但淋滤后期pH值对其累计释放量影响显著.     

纳米材料在放射性废水处理中的吸附应用

随着核能的开发与利用,放射性污染已经成为一个严峻的环境问题,放射性废水的处理日益引起人们的重视.近年来,纳米技术飞速发展,纳米材料已成为一种新型材料.纳米材料具有独特的物理化学性质,如小尺寸效应、巨大比表面积、极高的反应活性等,这些特性使纳米材料在水处理领域展现了巨大的应用潜力.利用新颖高效的纳米材料吸附去除废水中的放射性核素已越来越受到研究者的关注.本文综述了国内外纳米材料吸附处理废水中放射性核素的研究进展,主要总结了碳纳米材料、纳米金属氧化物、钛基纳米材料、零价金属纳米颗粒对放射性废水的处理性能,简要阐述了纳米材料对放射性核素的吸附机理.最后,对纳米材料去除放射性核素污染研究的未来发展方向及待研究问题进行了展望.     

某铀矿区农田土壤重金属生物有效性分析

为探究某铀矿区附近农田土壤的重金属生物有效性,以该铀矿采矿区、冶炼厂和尾矿坝附近农田土壤为研究对象,分析土壤理化性质并采用经改良后的BCR四步提取法对土壤重金属Pb、Cd、Cr、Cu和U生物有效性进行评估。结果表明:研究区农田土壤偏酸性;不同区位农田土壤有机质含量由大到小依次为尾矿坝、冶炼厂和采矿区;重金属赋存形态主要为残渣态;重金属元素Pb、Cd、Cr和Cu生物有效态含量分别占其总含量的27%～42%,放射性核素U生物有效态含量为U总含量的43%～45%;不同区位农作物对重金属Cr、Cd、Cu和Pb富集系数由大到小依次为采矿区、冶炼厂和尾矿坝;各区位农作物对U的富集效果均最强。综上,研究区农田土壤重金属生物有效性受pH值、有机质含量及重金属生物有效态含量等因素的综合影响,重金属生物有效性越强,其引起的生态风险越大;不同区位农田土壤中重金属Cr、Cd、Cu和Pb生物有效性由大到小依次为采矿区、冶炼厂和尾矿坝;不同区位农田土壤重金属中U的生物有效性均最强;由于受提炼铀矿石的影响,冶炼厂相较于其他研究区域具有更强的U生物有效性;虽然尾矿坝农田农作物对重金属元素的富集效果较差,但考虑到该区位土壤重金属含量较大,其带来的生态风险仍值得关注。研究结果可为今后该矿区重金属污染的科学生物防治提供重要理论依据。     

氧化石墨烯纳米材料的制备及其对Eu(Ⅲ)吸附性能

通过改良的Hummers法制备了氧化石墨烯纳米材料,用于水中核素的吸附.通过调节氧化剂用量,改变了氧化石墨烯的微观结构进而获得了良好的核素吸附性能.研究发现随着氧化剂用量的提高,氧化石墨烯结构的无序度逐渐增大,结构层缺陷增多,晶面间距增加,微晶尺寸减少,氧化石墨烯片层出现褶皱.静态单核素吸附实验表明,氧化石墨烯对核素有着良好的吸附效果,高氧化度的氧化石墨烯纳米材料对Eu(Ⅲ)的吸附性能良好,最大吸附容量为76.46 mg·g~(-1),吸附规律更接近于Langmuir模型.此外,本文还对氧化石墨烯的吸附动力学、固液比影响进行了研究.研究结果表明,氧化石墨烯在核电厂放射性废水的处理方面具有广阔的应用前景.     

华南某铀矿开采利用对地表水环境质量的影响

以广东省某铀矿区为研究对象,利用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)测定了矿山、水冶厂及其周边地表水体共42个水样(包括工业废水、池塘水、溪流水、河水和矿区饮用水)中放射性元素(U和Th)和其它一些金属元素(Fe、Mn、Mg、Cu、Zn、Co、Ni、Li、Ca、Na、K、Al、Sr和Ba)的含量.由此确认铀矿区产生高污废水的重要环节和关键污染元素,并了解这些元素的迁移变化规律以及对周边地表水产生的影响.结果表明:(1)铀矿区产生高污外排废水的主要生产环节是采矿、铀矿堆浸和尾矿露天堆积,排放废水中U和Mn含量分别为0.238—8.700 mg.L-1和0.62—94.23 mg.L-1,均高于国家工业废水允许排放标准(GBJ8—74和GB8978—1996)的限定值;(2)铀矿周边用作当地农业灌溉和露天水源的溪流由于受纳了矿区外排废水,明显受到了U和Mn的污染:U含量在枯水期和丰水期分别为(0.415±0.619)mg.L-1和(0.233±0.308)mg.L-1,Mn含量在枯水期和丰水期分别为(8.72±12.8)mg.L-1和(8.56±12.61)mg.L-1;(3)受纳溪流中U、Fe的含量枯水期高于丰水期,而Mn和Cu的含量基本保持不变,且大多数元素的含量随着迁移距离的增加在枯水期和丰水期均呈下降趋势,指示污染源来自铀矿区;(4)铀矿区生产活动引起的地表水污染目前仅局限于铀矿区和周边较小的区域,但仍应引起重视.     

赣南某钨矿区土壤重金属污染生态风险评价

对赣南某钨矿区及周边农田土壤重金属的污染进行调查,分析了2个尾矿堆积区及17个农田采样区土壤中重金属Pb、Cr、Mn、Zn、Cu和Cd的总量和形态,采用潜在生态危害指数法和RAC风险评价法对研究区域土壤重金属的生态风险进行评价.结果表明,尾矿堆积区尾砂中6种重金属远远超过江西省土壤背景值和国家土壤环境质量二级标准,土壤重金属浓度水平分布表现为尾矿堆积区尾矿附近农田土壤矿区周边农田土壤.形态分析结果显示矿区农田土壤中6种重金属主要以可还原态、可氧化态和残渣态存在,尾矿附近农田土壤重金属Pb、Mn、Zn和Cd酸溶态占比均大于10%,具有较强的生物有效性.潜在生态危害指数评价表明研究区域表层(0—20 cm)和中层(20—40 cm)土壤存在极强的重金属生态危害,Cd是土壤重金属潜在生态风险主要的贡献因子.RAC风险评价结果表明,尾矿附近农田0—40 cm土壤中Zn和Cd存在的生态风险较大,而矿区周边农田0—40 cm土壤中Cd和Mn存在的生态风险相对较大.综合基于重金属总量分析的潜在生态风险指数和基于重金属有效态的RAC评价结果,Cd、Zn和Mn的污染是研究区域土壤污染风险控制需要关注的重点.