铀矿床氧化带铀系中长寿命元素的地球化学行为

<正> 在前第四纪封闭的地质体系中,铀系元素与~(238)U系母体处于放射性平衡状态。它们在空间分布上分离的趋势是由元素化学性质的不同以及子体元素的原子在铀矿物和含铀矿物结晶格架中所处的特殊位置决定的。在表生带中存在着破坏放射性系列各元素间的平衡关系并使其独立迁移的有利条件。因此,比较长期地,完全或部份独立存在的那些长寿命元素和同位素就具有最大的可能性,其中包括~(238U)、~(234)U、~(230)Th     

昆明市空气中~(238)U、~(232)Th、~(226)Ra、浓度的估算

1.原理和方法根据文献[1],假定地面空气中的放射性核素~(238)U,~(232)Th,~(226)Ra主要天然来源是土壤和土壤粒子的再悬浮,则可以认为空气中的放射性浓度决定于当地土壤中的放射性核素含量和空气中的含尘量。1980年Jacobi在慕尼黑测量地面空气中放射性浓度的结果证实了这一点。联合国原子辐射效应科学委员会1982年报告中的有关地面空气中     

玻璃固化体中~(239)Pu、~(237)Np、~(241)Am、~(238)U核素迁移计算

利用水解反应动力学模型,基于设计计算书中的玻璃固化体包容核素数据,自编程序计算了~(239)Pu、~(237)Np、~(241)Am和~(238)U几个包容量较大的典型核素在玻璃固化体中的迁移情况,计算结果表明:在完全释放情况下,长效α核素~(238)U的释放速率是最大的,在10~(-3)g/a这个量级上;在部分释放情况下,~(239)Pu、~(237)Np、~(241)Am和~(238)U核素的释放速率在10~(-10)g/a量级上;10万年这个时间尺度内,半衰期较短的~(239)Pu和~(241)Am需要加以关注,其释放率都在10~4 Bq/a以上。     

黄河干流铀同位素的沿程变化及入海通量

通过分析黄河干流溶解铀的沿程变化特征和下游利津站溶解铀浓度的季节性变化,估算了溶解铀的逐月及全年入海通量。研究结果表明,溶解铀浓度从上游至下游总体呈现出沿程逐步增加的趋势,234U/238U放射性活度比在上游源头附近比较高,其余河段234U/238U放射性活度比维持在较稳定的水平(1.3~1.7)。黄河下游利津站溶解铀浓度的变化范围为2.72±0.18 μg/L至7.57±0.66 μg/L之间,平均值为5.49±0.28 μg/L,并且呈现出夏、秋季低于春、冬季的变化规律。黄河下游水沙、溶解铀的月际入海通量年内变化显著,主要集中丰水期特别是调水调沙时期。利津站的径流量是影响溶解铀入海通量的主要因素。2010年、2013和2014年利津站溶解铀的入海通量分别为1.04×105 kg/a、1.31×105 kg/a和6.41×104 kg/a,占世界河流年入海通量的1%左右。     

铀、钍和镁同位素是海洋环境地质过程的指示剂

自然界存在的铀有三个长寿命同位素:U~(238)、U~(235)、和 U~(234)。在地质环境中 U~(235)/U~(238)的比值保持恒定;而 U~(234)/U~(238)的比值有很大的变化。这种变化,或称为母体与子体放射性失去平衡,在地质环境中,铀具有两种化学性质完全不同的价态,即 U~( 4)和 U~( 6)。     

帕米尔高原冰川流域碎屑颗粒的铀同位素组成及其对沉积物搬运的指示

铀(U)同位素作为一种新的地球化学示踪手段,被逐渐用于研究陆地和海洋沉积物的搬运过程。然而,这一新技术能否有效指示不同环境中各类沉积物的搬运还需更多流域数据的支持。本文选取位于帕米尔高原东北部具有显著海拔梯度和气候差异的盖孜河冰川流域作为研究对象,通过该流域河流沉积物细颗粒中的U同位素的活度比((~(234)U/~(238)U)_(AR))的空间变化,探索U同位素指示内陆冰川流域沉积物搬运的可行性。流域内河流沉积物的矿物组成以石英和长石(占51%—77%)为主,表明较弱的风化作用。流域内受冰川侵蚀控制的上游山区支流康西瓦河和木吉河沉积物的(~(234)U/~(238)U)_(AR)范围分别是0.990—1.017和0.988—1.009,盖孜河中下游段河流沉积物的(~(234)U/~(238)U)_(AR)则为0.913—0.997。从上游山区至中下游段显示了一个明显的下降趋势,指示了沉积物搬运过程中(~(234)U/~(238)U)_(AR)的确发生了系统的变化。然而,盖孜河流域碎屑颗粒比表面积和分形维数计算得到的反冲损失参数太低,未能利用U同位素破碎年龄模型获得合理的沉积物搬运时间,该模型如何用到冰川流域尚需更多的研究工作。     

洋葱假单胞菌处理含U(Ⅵ)废水

利用土著洋葱假单胞菌进行试验,探讨了其对低浓度含铀废水处理的性能。结果表明:ρ[U(Ⅵ)]为10 mg/L,pH为6. 0,温度为30℃时,菌体对U(Ⅵ)的最大平衡吸附量可达到160. 4 mg/g。重金属离子(Cu~(2+)、Pb~(2+)、Zn~(2+)等)对U(Ⅵ)去除存在较大影响。重金属离子浓度为100 mg/L时,Cu~(2+)、Pb~(2+)对菌体去除U(Ⅵ)有明显的抑制作用,而Zn~(2+)的影响微弱。采用SEM-EDX、XRD、FTIR表征分析,阐明铀-细菌相互作用的反应机理。结果表明:U(Ⅵ)以絮状磷酸铀化合物沉积在细胞表面,羟基、羧基和磷酸盐基团促进了U(Ⅵ)的生物沉积。土著洋葱假单胞菌可以耐受U(Ⅵ)和其他重金属毒性,可与U(Ⅵ)发生矿化反应,可在低浓度含铀废水处理方面发挥重要作用。     

铀尾矿库中238U运移数值模拟

铀尾矿库退役后要进行环境治理和长期监测,对库中放射性核素进行模拟可以为放射性废物安全管理提供科学依据.笔者采用有限元法对尾矿中238U在地下水中的迁移情况进行了模拟,结果表明,尾矿库治理后1 000 a,238U迁移到距尾矿库边缘183 m的地方,未到达附近河流.     

厌氧颗粒污泥处理含U(Ⅵ)废水的效果及生物特性

以生物活性高的厌氧颗粒污泥为对象,研究了U(Ⅵ)初始浓度、pH值、颗粒污泥的投加量和SO42-浓度对颗粒污泥处理含U(Ⅵ)废水的效果。结果表明:当U(Ⅵ)初始浓度为9.6 mg/L,湿颗粒污泥投加量为2 g,温度25℃,pH值为6时,对U(Ⅵ)的去除率达98.7%。随着SO_4~(2-)浓度的增加,微生物活性增强,SO_4~(2-)浓度为8 mmol/L时,反应9 h,溶液中的U(Ⅵ)基本去除。通过环境扫描电镜(SEM)分析颗粒污泥微观结构,SEM表明处理含U(Ⅵ)废水后的颗粒污泥主要以1~3μm的球菌和短杆菌为主,处理较高浓度(9.6 mg/L)含U(Ⅵ)废水后,生物活性较高,细菌数量较多、表面较光滑、形态较匀称,形成团聚结构。能谱分析(EDS)表明颗粒污泥内存在铀。高通量测序技术分析颗粒污泥微生物结构显示存在较多耐铀菌种,所占比重接近20%,颗粒污泥显示出良好的耐铀性。     

岩浆作用过程中流体对U、Th搬运、分异所起的作用

U、Th的地球化学对于地球的热总量分析、U-Th-Pb年龄测定和矿床成因研究都非常重要,而且由于~(238)U~(232)Th的放射性子体之间的不平衡,还可对岩浆产生过程中所发生的作用提供限制。我们实验研究了2×10~8Pa、750℃、Ni-NiO缓冲剂氧逸度条件下合成花岗质熔体与HCl、HF、CO_2含量不同的含水流体之间的U、Th分配。如果H_20是存在的唯一挥发组分,则U、Th的分配系数K_D~(f/M)都很低,但随流体中氟化物浓度的增高而显著增高,这说明流体中形成了氟化物配合物。另一方面,氯化物和CO_2只与U形成配合物,不与Th形成配合物。这些结果解释了热液型U、Th矿床的成因、岩浆形成过程中U与Th的分离以及麻粒岩相岩石中U比Th贫的原因。     

纳米零价铁去除水溶液中低浓度U(VI)的试验研究

采用硼氢化钠还原高价铁的方法制备纳米零价铁并用XRD和SEM图谱对其进行表征,通过批试验考察了pH值、离子强度、铀初始浓度、固液比和温度等因素对纳米零价铁去除水溶液中低浓度铀[U(VI)]效果的影响。结果表明:当溶液pH值为3.0~5.0时,纳米零价铁对水溶液中低浓度铀具有较好的去除效果;当铀初始浓度为100μg/L、pH值为5,铀的去除率达78%;离子强度和温度基本不影响钠米零价铁对低浓度铀的去除效果;纳米零价铁对水溶液中低浓度铀的去除主要是化学反应控制,还原沉淀作用使U(VI)变为U(IV)以达到去除的目的。     

我国东北地区土壤铀同位素水平、分布和来源

系统采集了我国东北地区132个表层土壤样品,采用混合酸全溶分解样品,使用UTEVA萃取色谱分离样品溶液中的铀,应用串联四极杆电感耦合等离子体质谱（ICP-MS/MS）测量样品溶液中²³⁸U、²³⁵U、²³⁴U,获得了研究区域表层土壤中3种铀同位素浓度水平和分布.首次大范围报道该地区表土中²³⁴U水平,发现在部分土壤中²³⁴U发生明显的同位素分馏.²³⁵U/²³⁸U原子比值分布显示区域大气核武器试验的放射性颗粒物在山脉迎风坡有明显沉积,导致大兴安岭等山脉的西侧²³⁵U/²³⁸U原子比值较高.但该区域铀同位素整体上处于环境本底水平,受人类核活动影响较小.来源分析表明研究区域表土中铀主要来源于成土母岩的岩石风化以及人类的工业和农业活动.     

对地下环境中的氡水平的几点看法

在自然环境中存在三种放射性气体:即镭射气,又称氡气(~(222)Rn)、钍射气(~(220)Rn)和锕射气(~(219)Rn)。它们分别是三大天然放射系,即铀系、钍系和锕系在自然衰变的过程中的衰变产物。但由于锕系元素在自然界中含量极少,如~(235)U的含量仅为~(238)U的0.72％,并且~(219)Rn及其子体的半衰期一般都很短,所以对人的危害不大。铀系和钍系元素虽然在地壳中广泛存在,但由于~(222)Rn和~(220)Rn的半衰期分别为3.82天和55.6秒的巨大差异,在大气中~(222)Rn的储最要比~(220)Rn多两个数量级,从防护的角度出发主要是~(222)Rn及其短寿命子体的防护。据最近的研究资料表明,在某些地区由     

~(238)Pu在干旱地区包气带砂土中的迁移

为了获取钚在干旱地区某处置场场址包气带砂土中的迁移规律,使用~(238)Pu作为示踪源,采用静态实验和动态实验方法对其在砂土的迁移进行了研究。结果表明,对于该场址,砂土对~(238)Pu的吸附能力很强;静态实验测量得到的分配系数与动态实验拟合计算得到的相差不大;采用非平衡模式模拟该场址包气带砂土中~(238)Pu的迁移是恰当的。     

细菌还原U(Ⅵ)分子生物学机理的研究进展

铀(U)污染对生态环境和人类健康的潜在危害受到越来越多的关注.U(Ⅵ)还原细菌可将U(Ⅵ)还原至U(Ⅳ),从而降低铀在水中的溶解性和移动性,达到污染修复的目的.目前发现的U(Ⅵ)还原细菌主要包括但不限于铁还原菌和硫酸盐还原菌.本文综述了细菌还原U(Ⅵ)的分子生物学机理,重点阐述了U(Ⅵ)还原细菌的胞外电子转移方式,包括希瓦氏菌的金属还原方式、土杆菌的孔蛋白介导方式和微生物纳米线方式.竞争性电子受体和共存离子对细菌还原U(Ⅵ)有重要影响.目前细菌还原U(Ⅵ)过程中胞外电子转移的机理仍需更多实证,土杆菌利用微生物纳米线和细胞色素协作调控电子转移的机制尚不明确.今后可将研究聚焦于细菌还原U(Ⅵ)机理的验证和完善,并开发和优化基于微生物还原的铀污染修复技术,进而提高铀污染生物修复效率和稳定性.     

放射性物质的污染与处置

(一)放射性是指某些物质具有不断放射出α、β粒子和γ、X 等射线的特性,这种不稳定特性的元素就称为放射性同位素。在人工放射性同位素和人工射线出现以前,自然界中就存在着宇宙射线和放射性矿物。天然放射性同位素主要有铀、钍、镭、氡、钾~(40)、碳~(14)、硼~7等;而地面水中铀的浓度为10~(-6)～10~(-7)克/升,镭的浓度为10~(-12)～10~(-13)。     

U(Ⅵ)胁迫下碎米莎草体内抗氧化系统响应特征

采用水培方式研究了铀尾矿库土著优势植物——碎米莎草不同生长期各部位在不同质量浓度铀〔U(Ⅵ),记为U〕溶液胁迫下w(SP)(SP为可溶性蛋白)、C_MDA(丙二醛含量)以及SOD(superoxide dismutase,超氧化物歧化酶)、POD(peroxidase,过氧化物酶)、CAT(catalase,过氧化氢酶)、ATPase(三磷酸腺苷酶)活性的变化. 结果表明,ρ(U)≤250 mg/L时,碎米莎草各部位SOD、POD、CAT活性在整个生长阶段均受到显著诱导(P＜0.05),而C_MDA、ATPase活性与对照组相比无显著差异(P＞0.05);ρ(U)≥750 mg/L时,SOD、POD和CAT活性与对照组相比显著降低(P＜0.05);ρ(U)达到1 000 mg/L以上时,与对照组相比,降低趋势更显著(P＜0.01),而ATPase活性受到显著诱导(P＜0.05),C_MDA在幼苗期显著增加(P＜0.05),膜脂过氧化损伤程度严重. 表明碎米莎草对铀胁迫的生理响应中,以根系SOD、C_MDA的响应最为敏感.      

广西防城港核电周边红树林沉积物中放射性核素是否存在富集现象?

放射性核素作为一类被广泛关注的危险物质,红树林典型生态系统中放射性核素研究极少。本研究利用高纯锗γ谱仪探索广西防城港核电站周边10处不同地点的红树林表层及沉积物柱样中天然放射性核素含量及分布特征。结果表明,红树林区表层沉积物中238U、226Ra、228Ra、40K活度范围分别为6.2～70.7 Bq/kg、7.3～55.3 Bq/kg、10.0～94.1 Bq/kg、26.5～479 Bq/kg,对应均值为（27.8±19.8） Bq/kg、（21.2±13.9） Bq/kg、(35.8±24.8) Bq/kg、(177±131) Bq/kg;不同深度的沉积物柱样中238U、226Ra、228Ra、40K活度与表层沉积物的结果接近,4种核素在垂向上的含量均无显著增加或者减少的变化趋势。广西防城港核电周边红树林沉积物中放射性水平低于广西、全国、全球的土壤和我国大部分海域的放射性水平,仅高于南海珊瑚礁区极低的放射性水平。此外,红树林沉积物中226Ra/238U活度比值与我国其他海区沉积物的结果一致,范围在0.5～1.0,但是显著高于珊瑚礁区的226Ra/238U活度比值（226Ra/238U<0.1）,说明地质成因的红树林沉积物（和其它海区沉积物）与生物成因的珊瑚礁沉积物存在显著不同的物质来源机制。总之,本研究结果表明广西红树林系统中天然放射性核素不存在富集现象。     

污泥基生物炭负载纳米零价铁除U(Ⅵ)性能及机理

为了考察污泥基生物炭负载纳米零价铁（n ZVI/SB）对铀(U(Ⅵ))的去除性能与机理,该文研究了环境条件对nZVI/SB除铀的影响,发现在初始pH为5、投加量0.2 g/L、温度313 K、吸附时间4 h条件下,n ZVI/SB对U(Ⅵ)的吸附量最大（231.80 mg/g）。nZVI/SB对U(Ⅵ)的吸附过程与行为符合准二级动力学与Langmuir吸附等温线模型。通过扫描电镜、能谱分析、X衍射分析仪和X射线光电子能谱等手段对nZVI/SB去除U(Ⅵ)的机理进行分析,发现铀去除方式包括吸附和还原共同作用。经过5次循环实验后,nZVI/SB对U(Ⅵ)去除率保持在90%以上,表明nZVI/SB复合材料用于含U(Ⅵ)废水处理具有良好的重复使用性能。     

陆丰核电周边海域表层沉积物放射性核素比活度水平研究初探

本文采用γ能谱法对陆丰核电周边海域表层沉积物中的放射性核素进行分析测定。研究表明, 陆丰核电周边海域表层沉积物样品中的铀系核素衰变不平衡:210Pb相对于226Ra过剩;226Ra相对于238U缺损。钍系核素228Th和228Ra则接近衰变平衡。与我国部分海域沉积物放射性含量相比,陆丰核电周边海域表层沉积物样品中核素238U、228Th的放射性比活度值位于中等水平,其余核素（40K、226Ra、210Pb、228Ra 、 137Cs）的比活度值均接近于南海东北部表层沉积物核素比活度值。总体而言,研究海域表层沉积物样品放射性水平与历史数据无明显差异,处于本底范围。