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《浙江大学》 2002年
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~(60)Co+~(95)Zr在生态环境中的行为动力学

赵希岳  
【摘要】: 核电在我国近期内将有较快的发展,而~(60)Co、~(95)Zr是核反应堆主要活化产物和裂变产物之一;元素钴是动植物重要的微量营养元素。鉴于核污染事故的突发性及危害的严重性,需要对~(60)Co、~(95)Zr在环境、动植物中的行为有一较为系统的研究。本文利用核素示踪技术研究了~(60)Co+~95)Zr在不同生态系,不同动、植物中的运转,并利用示踪动力学分室模型原理,通过计算机拟合建立了~(60)Co、~(95)Zr在系统中行为规律的数学模式,为阐明放射性钴、锆的环境行为提供了基础资料。主要研究内容分为以下五个部分。 第一部分:采用BH1244型多道能谱仪测量了~(60)Co+~(95)Zr固体样品和水样的能谱图。确定了各自的测量道。并对其测量的重复性、样品量和活度对测量结果的影响等进行了测定分析,确定了相应的校正曲线。 第二部分:研究了~(60)Co+~(95)Zr在小粉土、黄红壤、青紫泥和海泥中的吸附和解吸。结果表明,~(60)Co、~(95)Zr进入淹水土壤之后,迅速地被土壤吸附而达到吸附平衡,不易解吸。吸附率和分配系数大小排列顺序均为:海泥>青紫泥>小粉土>黄红壤;解吸因数的大小排列顺序为:黄红壤>小粉土>青紫泥>海泥。~(60)Co、~(95)Zr在土壤中的动态变化可用封闭二分室进行描述。 第三部分:采用土柱法研究了~(60)Co+~(95)Zr在2种土壤(小粉土、红黄壤)中的淋溶和垂直迁移。结果显示:(1)淋溶后收集到的全部淋溶水中~(60)Co、~(95)Zr的含量较少,不过引入量的4.33%。(2)滞留于土壤中的~(60)Co、~(95)Zr绝大部分分布在土壤表层1cm内,占土壤中总量的87.47%。(3)土壤中~(60)Co、~(95)Zr含量随土壤深度按单项指数规律衰减。 第四部分:研究了~(60)Co+~(95)Zr在小麦-土壤、蚕豆-土壤系统中的迁移、消长和分配动态,并建立了其行为规律的数学模型。结果表明:(1)~(60)Co、~(95)Zr由表土进入系统后即在系统中发生迁移,小麦、蚕豆主要经根吸收~(60)Co、~(95)Zr,然后向其各部位转移和分配。小麦、蚕豆植株中~(60)Co、~(95)Zr比活度起初随时间迅速增高,在达到某一最大值后开始下降。根中~(60)Co、~(95)Zr比活度显著高于植株其它部位,小麦各部位中~(60)Co、~(95)Zr比活度的大小顺序为:麦根>麦秸>麦壳>麦粒,蚕豆各部位中~(60)Co、~(95)Zr比活度的大小顺序为,豆根>豆秸>豆壳>豆粒。(2)土壤中~(60)Co、~(95)Zr主要滞留于表层6cm内, 其比活度与距土表深度呈单项指数负相关。()’℃趴’℃f在小麦-土壤、蚕豆-土壤系 统中比活度的动态变化规律由多项指数描述。N)小麦、蚕豆对土壤中的‘℃o、’℃r具 有一定的富集能力,其CF值约2石3。 第五部分:研究了“Co、’℃r在水生生态系统中的分布积累。‘℃o、’℃r进入水中 后,在水生生态系统中发生沉淀或与其他离子进行络合或被水生生物吸收或被吸附等 形式在系统中迁移和转化,从而在系统各部分中分配和积累。在引入后的很短时间内, 池水中的‘℃o、’℃r比活度迅速降至一定值后缓慢下降;底泥通过与‘℃O、’℃r进行离 子交换,对‘’Co、”Zr凝聚物的吸附富集了大量的“Co、”Zr;水葫芦也可在短期内吸 附大量的‘’Co、”Zr;鲫鱼和螺蜘对‘’Co、”Zr的吸附能力较弱,“Co、”Zr在鱼体内 的分布主要集中在内脏中,螺蜘肉中‘’Co、”Zr的富集率大于在壳中的富集率。‘’Co。 ”Zr在系统各部分的量均受时间的影响。 利用封闭五分室模型原理,对‘’Co、”Zr在水生系统各部分的动态行为进行数学表 达。 本文对‘’Co、”Zr在与人类生活联系紧密的生态系统中的行为作了研究,并首次将 示踪动力学分室模型应用于含有‘’Co、”Zr的模拟水生生态系中,对于”Co、”Zr在生 态系统各部分的转移进行了较为科学的量化表达,为可能的核事故的应急处置及核燃 料后处理提供了部分参考,为制定有关法规提供了部分基础数据,同时也充实和丰富 了我国的放射生态学理论,缩短了该领域中我国与先进国家间的差距。
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