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湖南某铀尾矿中铀的活性及其固定的实验研究

梁连东  
【摘要】:逐级化学提取方法由于其操作简单、适用范围广泛、能够提供丰富的信息等优点,得到了人们的广泛应用。逐级化学提取技术是通过模拟各种可能的、自然的以及人为的环境条件变化,合理地利用一系列选择性提取剂,按照由弱到强的原则,连续地溶解不同吸附痕量的矿物相。 化学形态分析已成为当前环境科学、地球化学、生物化学和生命科学领域中颇为活跃的前沿性课题,而放射性核素的化学形态将直接影响其在介质中的淋溶速率和随后在环境中的迁移性及生物可利用性。本文以湖南某铀尾矿为例,利用逐级化学提取技术,将所采集的铀尾矿试样中的铀分为可交换态(包括水溶态)、碳酸盐结合态、有机质结合态、无定型铁锰氧化物/氢氧化物结合态、晶质铁锰氧化物/氢氧化物结合态、残渣态,分别分步进行提取,并定量分析铀在各个相态中的所占份额。然后,进行了实验室模拟,利用化学方法(主要是用磷酸铵和氯化钙)对铀尾矿试样中的活性铀进行原位固定实验,以期查清研究对象中活性铀的固定效果。本文的主要研究成果如下: (1)在逐级化学提取的6个相态中,可交换态(包括水溶态)、碳酸盐结合态、有机质结合态,这3个相态中的铀极易通过风化、氧化、雨淋、地表径流等作用向环境中释放,这部分铀活性最强,称为活性铀;无定型铁锰氧化物/氢氧化物结合态和晶质铁锰氧化物/氢氧化物结合态只有在强还原条件下,才能将铀释放出来,这部分铀活性相对较弱,称为潜在活性铀。其中,活性和潜在活性铀占逐级化学提取总铀量的百分比为(平均值):42.41%(范围:37.41%~48.13%)。即在湖南某铀尾矿中平均40%左右的铀对环境构成威胁和潜在威胁,是在环境质量评价和环境污染治理中最为关注的部分。 (2)通过逐级化学提取技术对铀尾矿中铀的赋存形态研究表明,残渣态是铀尾矿中铀的主要赋存形态,一般赋存于原生、次生硅酸盐及其他一些稳定矿物中,在环境中能够长期存在且很难向环境中释放,对环境是安全的。 (3)在研究对象中,约40%左右的铀能直接或者通过简单的风化、氧化、还原等作用向环境中释放,是一个易释放的潜在的放射性污染源。为此,笔者在实验室条件下,用不同pH值的稀H2SO4浸泡尾矿试样。然后,利用不同浓度的磷酸铵和氯化钙溶液对过滤后浸泡液中的活性铀进行原位固定。结果表明,无论是同一试样之间,还是不同试样之中,浸泡后的上清液铀浓度都是随着pH值的增大而降低。当pH值大于或等于4.0时,浸泡液中铀浓度太低,甚至低于我国9种土壤中的铀含量(1.30~3.99μg/g),固定意义不大。


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