植物和动电修复铀污染土壤的研究现状

核工业的发展,导致重金属铀的排放和扩散,造成了地表局部土壤的污染,对社会和环境造成了一定的影响。由于铀的特殊性和土壤成分的复杂性,如何修复铀污染的土壤成为了一个难题。本文在已有研究基础上,对土壤中铀的形态特征、植物修复和动电修复的概念、国内外的研究进展、制约因素、优势和局限性、未来的发展趋势、两者的互补性进行了讨论,提出未来的发展方向是使植物修复和动电修复相结合,植物修复用于大面积、中低浓度铀污染土壤的修复,动电修复应用于较高浓度、环境恶劣、深层的铀污染,两者的结合将有望成为解决这一难题的希望。     

博落回和竹柳间作修复铀污染土壤的研究

采用铀富集植物向日葵、博落回和竹柳进行单作与间作,开展铀污染土壤修复实验,研究了各植物富集铀的性能、根际土壤中微生物群落、有机酸含量以及铀的化学形态变化。结果表明,与单作相比,博落回和竹柳间作时,它们对铀的富集量分别提高了183.50%和24.93%,转运系数分别提高了120.31%和104.3%,修复效率最高。博落回和竹柳间作时,根际土壤中耐受菌Acidobacteria、促生菌Bradyrhizobium以及分泌有机酸真菌Aspergillus的比例显著升高,草酸和丙二酸的含量明显增加。Acidobacteria和Bradyrhizobium等细菌提高了植物对铀的耐受性能和富集性能,Aspergillus分泌的有机酸与铀形成螯合物,增加了土壤中可交换态铀的比例。这些可能是博落回和竹柳间作时修复效率显著高于两者单作时的主要机理。     

硫粉量对铀矿石嗜酸氧化硫硫杆菌通气柱浸的影响

研究了铀矿石酸化-硫粉细菌通气柱浸体系的pH值、Eh值和铀离子浓度等参数随时间的变化规律,探索了铀矿石的浸出率与硫粉含量的关系。结果表明:在酸化阶段,同一酸化级数下各酸化体系的pH值和铀离子浓度随酸化时间的延长而升高,Eh值随酸化时间的延长而降低;随酸化级数的增加,各酸化体系的pH值、Eh值和铀离子浓度随酸化时间的延长变化量减小。在细菌浸出阶段,同一酸化浸出级数下各浸出体系的pH值、Eh值和铀离子浓度随浸出时间的延长而升高;随浸出级数的增加,各浸出体系的pH值和铀离子浓度的增长率减小,Eh值的增长率增大;硫粉加入量越大,浸出体系pH值降低的幅度越大,Eh值和铀离子浓度升高的幅度也越大。铀矿石的浸出率与硫粉含量呈正相关,硫粉含量为5g/L的浸出体系中,铀的浸出率高达95.45%。     

新型磁性螯合聚合物的合成及其对铀吸附性能的研究

合成了一种新型的、具有高吸附量和机械强度且易于分离的双偕胺肟基聚合物/Fe₃O₄@SiO₂吸附剂,通过静态吸附实验,研究了pH值、固液比、吸附时间、溶液初始浓度等因素对吸附剂吸附铀的影响,并探讨了吸附过程的热力学和动力学。结果表明,吸附剂对铀的吸附量随吸附剂用量、吸附时间及铀酰离子初始浓度的增加而增加,但当这些因素达到一定值时,吸附达到平衡。最佳吸附条件为：pH=5、固液比为0.6 g/L、吸附时间为90 min、铀溶液初始浓度为100 mg/L,在此条件下其饱和吸附量可达到160 mg/g。吸附剂对铀的吸附遵循Langmuir等温吸附线,符合准二级动力学方程。     

某铀尾矿区植物组成及其对铀的积累作用研究

分析研究了某铀尾矿区植物资源,并对这些植物的铀积累作用进行了研究。结果显示,该尾矿区污染土壤上植物群落较简单,共有高等植物31种,隶属12科,其中：禾本科最多,12种;其次是菊科植物,5种;凤尾蕨科和莎草科植物各3种;其他科各1种。1年生或多年生草本植物有28种,占总数的90.3%,其他3种为灌木或小乔木。对这31种植物进行了铀含量测定,结果发现,铀富集量在200 mg/kg以上的植物有14种,占总数的45%,其中富集量在600 mg/kg以上的有3种,分别是水莎草、牧草、小飞蓬。植物体内铀迁移系数大于1的有9种,其中燕麦、牧草、鼠曲草、青蒿中铀的迁移系数较大。这31种植物中,可考虑将水莎草、牧草作为超富集植物应用于铀污染土壤的修复,小飞蓬、盐肤木、枸骨、燕麦、鼠曲草、碎米莎草、龙葵等对铀污染土壤的修复具有潜在应用价值,可进一步研究。     

铀尾矿渗滤液中铀在地下水中的迁移模拟

选择某铀尾矿库作为研究对象,采集尾矿坝中的铀尾矿样品、含水层砂土样品及隔水层粘土样品,研究U在关键地层土壤样品上的等温吸附规律及降雨条件下U的浸出过程,得到U在关键地层的吸附迁移参数及源项释放规律,并运用FEFLOW6.2软件建立铀尾矿评价区地下水三维模型,模拟U的迁移行为及浓度分布。实验结果表明U在砂土与粘土上的吸附符合线性等温吸附模型,分配系数K_d分别为20.41 L/kg、45.92 L/kg;实验周期内酸雨淋浸与去离子水淋浸条件下U浸出平衡浓度分别为0.83 mg/L、0.79 mg/L,浸出率分别为46.07%、20.92%。模拟结果表明经过30年的迁移,U污染晕峰值浓度为0.595 mg/L,峰值浓度迁移距离为36.44 m;经过50年的迁移,U污染晕峰值浓度为0.440 mg/L,峰值浓度迁移距离为42.93 m。     

修复铀污染土壤超积累植物的筛选及积累特征研究

采用土壤盆栽试验,以十字花科、锦葵科、菊科共十种植物为研究材料,在100 mg/kg铀浓度土壤环境中培养55 d后收割,采用ICP-AES分析方法测定植物地上部分和根部铀的含量.结果表明:试验的十种植物中,特选榨菜地上部分铀含量最高(1115 mg/kg干重),艾蒿地上部分铀提取量最大(1113μg/盆);泡青菜和特选榨菜地上部分铀含量高于根部,迁移系数、生物富集系数均大于1,这两种植物地上部分均有较高的铀提取量,适合推荐作为铀超积累植物进行植物修复.     

甲醛改性多壁碳纳米管吸附铀的性能研究

对纯化后的多壁碳纳米管（MWCNTs）采用甲醛进行羟甲基化改性,研究了改性后的MWCNTs对铀的吸附性能,考察了介质酸度、温度、超声时间、溶液初始浓度以及改性MWCNTs加入量对铀的吸附量和吸附率的影响。结果表明,改性MWCNTs在水溶液中的分散性良好,在pH为2.0～7.0范围内,改性MWCNTs对铀的吸附量和吸附率随pH增大而升高。铀的吸附量随初始浓度的增大而升高,铀初始浓度为50 μg/mL时,吸附量达46.44 mg/g,对铀的吸附率达90%以上。温度、超声时间和离子强度对其吸附量影响不大。吸附反应符合Langmuir和Freundlich方程,最大理论吸附容量为55.87 mg/g。     

土壤中球孢枝孢对铀（Ⅵ）的吸附

从拟作为低放射性废物处置填埋场土壤中分离出一种霉菌,经过鉴定为链孢霉目黑霉科球孢枝孢,并考察该菌对UO₂²⁺的吸附行为。实验结果表明：铀初始质量浓度为10mg/L,加入5g/L的新鲜湿菌体,其吸附平衡时间约为24h,最终吸附率约94.1%,吸附符合准二级动力学模型;吸附最适宜pH=5～9,当pH≤2时,菌体几乎不吸附UO₂²⁺;铀初始质量浓度为2~10mg/L时,吸附率均在90%左右;吸附近似符合Langmuir吸附经验公式;菌体累积吸附6次吸附量可达6.6mg/g;Ca²⁺会降低微生物对铀的吸附;柠檬酸、硝酸和EDTA对吸附的铀均具有一定的解吸能力,其中柠檬酸最高为67%。采用红外吸收光谱分析,显示吸附后出现UO₂²⁺的吸收峰,表明铀主要以UO₂²⁺的形式被菌体吸附。     

柠檬酸对黑麦草修复铀污染土壤的影响

为探究柠檬酸浓度对黑麦草修复铀污染土壤的效率及其生理特性的影响,通过盆栽试验,研究了15 mg/kg铀胁迫下不同浓度（0、1、5、10 mmol/kg）柠檬酸对黑麦草生长、生理及重金属积累与分布的影响。结果表明：相同浓度铀胁迫下,随柠檬酸浓度的升高,黑麦草长势、光合色素、可溶性蛋白含量、根系活力、还原型谷胱甘肽（GSH）及几种酶(过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽还原酶（GR）)的活性呈先升后降的趋势;黑麦草根叶质膜透性、丙二醛（MDA）含量及氧化型谷胱甘肽（GSSG）含量逐渐上升;黑麦草对铀的富集量呈先升后降的趋势,但均表现为根部富集量高于地上部分;亚细胞分布中,铀的富集量为细胞壁及残渣部分＞可溶性部分＞细胞器及膜部分,且各部分铀含量均先增后降。透射电镜结果显示,铀胁迫对黑麦草超微结构造成了不可逆伤害,添加5 mmol/kg柠檬酸,损伤程度得以减轻。以上结果表明,低浓度（1、5 mmol/kg）柠檬酸可促进黑麦草在铀污染土壤中的生长,增强黑麦草对铀污染土壤的修复效率,其中5 mmol/kg柠檬酸的施加效果最佳,而10 mmol/kg柠檬酸则会抑制黑麦草生长。     

环境土壤样品微波消解及钚的ICP-MS测量

钚是环境放射性污染调查和核事故应急监测重点关注的污染核素,土壤样品中钚的定量分析包括样品消解、化学分离和仪器测量等3个步骤。为缩短样品消解时间、提高化学分离效率,对土壤样品微波消解和钚的阴离子交换分离进行了研究,建立了微波消解-阴离子交换分离-电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）测量 同位素稀释法定量分析污染土壤样品中²³⁹Pu的流程。以6 mol/L盐酸为浸取试剂,在浸取液体积与土壤质量之比为4∶1~5∶1 mL/g时,5 g土壤样品中²³⁹Pu的加标回收率大于99%。以氢氟酸、硝酸和盐酸的混酸为消解试剂,在氢氟酸浓度为13.2 mol/L时,1 g土壤样品中²³⁹Pu的加标回收率大于94%。用所建流程测得的IAEA-375土壤标准样品中²³⁹Pu的含量与参考值无显著差异,该流程对1 g土壤样品中²³⁹Pu的检出限为84 mBq/kg。     

黄原胶辐射接枝N-乙烯基吡咯烷酮及其物性研究

采用共辐射法制备了黄原胶-N-乙烯基吡咯烷酮接枝共聚物(XG-g-NVP).研究表明在黄原胶浓度及XG/NVP质量比一定的情况下,接枝率随吸收剂量的增加而增加,并逐步达到平衡:在吸收剂量和质量比一定时,接枝率住浓度为10g/L达到最大;在吸收剂量和黄原胶浓度一定时,接枝率在质量比为10:1达到最大值.红外光谱研究表明接...     

铀尾矿废渣回填治理区植物中铀放射性水平调查

为了解北方某铀矿尾渣回填区内放射性核素铀在植物体中富集情况,为进一步探讨利用植物修复技术对铀矿区进行土壤修复的可行性,以及寻找放射性核素污染土壤治理的方法提供理论依据,采集矿区内堆浸工位与矿区外尾渣回填治理区常见植物样本,采用ICP-MS测定植物和土壤中放射性铀水平,针对植物对铀的耐受性和富集能力进行评估,筛选出富集能力较强的植物,进一步探索利用植物修复技术对放射性废物治理。结果表明,经对采集的植物中铀含量检测发现植物的地下部分铀含量高于地上部分,铀主要集中在根部,植物各部位铀含量由高到低分别为根、叶、茎。矿区内堆浸工位处的大籽蒿根部铀活度为 64.26 Bq/kg;在矿区外尾渣回填区同一植物根部铀活度为0.86 Bq/kg。所调查的北方某铀矿尾渣回填区内所采集的植物中铀含量极低,远小于矿区内堆浸工位所采植物样品中铀含量。深埋回填铀矿尾渣是切实有效可行的。     

某铀尾矿库周边土壤中铀元素的空间分布与污染评价

为查明某铀尾矿库周边土壤中铀元素的空间分布特征及污染程度,对该铀尾矿库进行了现场采样,利用便携式XRF元素分析仪进行了原位测试,并采用SPSS软件对铀元素的测试数据进行了统计分析。结果表明:该铀尾矿库周边土壤中铀元素含量的平均值分别是中国及其所在省土壤中铀元素含量背景值的4倍和2.3倍,而样品中铀元素含量变异系数达到61.84%,属于强变异,且样品中铀元素含量的统计频数属于正偏态分布,这说明该铀尾矿库对其周边土壤产生了一定的污染效应。在统计分析基础上,运用单因子污染指数法与地质累积指数法,并结合Arc GIS空间分析功能对该铀尾矿库周边土壤中铀元素污染程度进行了定量评价,评价结果表明,主要污染区域集中在该铀尾矿库坝址区0~500 m范围内及尾矿库NE侧的应急处理池周围0~100 m内,该评价结果可为铀尾矿库治理及植物修复提供基础数据。     

聚丙烯腈/氧化石墨烯的偕氨肟化复合材料的制备及其对铀的吸附行为

合成了一种新型的具有高吸附量和较好吸附选择性的聚丙烯腈/氧化石墨烯的偕氨肟化复合材料(■-AO/GO)吸附剂,采用XRD、红外光谱对■-AO/GO进行了表征,通过静态吸附实验研究了pH值、固液比、吸附时间、铀溶液初始质量浓度等因素对吸附剂吸附铀的影响,并探讨了吸附过程的热力学和动力学。结果表明,吸附剂对铀的吸附量随吸附剂用量、吸附时间及铀酰离子初始浓度的增加而增加,但当这些因素达到一定值时,吸附达到平衡。在pH=5、固液比0.6g/L、吸附时间60min、铀初始质量浓度150mg/L的最佳吸附条件下,■-AO/GO对铀的吸附量达237mg/g。■-AO/GO对铀的吸附遵循Langmuir吸附等温线,说明■-AO/GO对铀的吸附属于单层吸附。■-AO/GO对铀的吸附较好地符合准二级动力学模型,表明吸附主要为化学吸附过程。     

含铀褐煤综合利用的研究

本文是研究从含铀褐煤中直接提取铀和锗的工作报告。给出了用硫酸和硝酸方法浸取的条件和结果。重点讨论了用硫化钠溶液和清水分步浸取原煤中的锗和铀及用丹宁沉淀浸出液中锗的条件。铀的浸出率和沉淀率分别为76%和98%;锗的浸出率和沉淀率分别为80%和98—100%。分析了控制锗的浸出率的因素,提出了从研究浸取过程的化学机理和过程机理出发,进一步寻求提高铀、锗浸出率和降低试剂消耗的方向。     

用于分离铀的萃取剂微胶囊制备及其吸附性能研究

为解决传统萃取工艺中溶剂损失和乳化等问题,本文结合萃取和离子交换的特点,采用溶剂挥发法制备了一种聚砜壁材的含二（2-乙基己基）磷酸酯（D2EHPA,或P204）的萃取剂微胶囊,研究了稀释剂、分散剂、表面活性剂和无机盐（NaCl）对微胶囊成球的影响,确定了微胶囊的最佳制备条件。结果表明：当采用二甲苯作稀释剂、P204萃取剂浓度为50%时,微胶囊对铀的吸附容量能达到40 mg/g以上;采用100 g/L H₂SO₄作解吸剂,铀解吸率可达99%;聚砜壁材的P204萃取剂微胶囊在低浓度铀溶液中具有较好的吸附性能,解吸后可重复使用。     

钙-铀-碳酸络合物对红土吸附铀性能的影响

采用静态实验法研究了钙-铀-碳酸络合物对红土吸附铀性能的影响。结果表明:溶液的pH值、总碳酸和钙离子浓度增大会抑制红土对铀的吸附,当pH=7.0,红土投加量为1g/L,钙离子、总碳酸根和初始铀浓度分别为0.4mmol/L、3.8mmol/L和50mg/L时,红土对铀的最大吸附容量约为4.20mg/g。铀在红土上的吸附形态为UO2(CO3)2-2、UO2(CO3)4-3和UO2CO3(aq)。利用铀-碳酸络合物总量c(UCO3)T可预测红土吸附铀的容量qe,c(U-CO3)T与qe呈非线性关系,其方程为qe=18.2(c(UO2+2)·c(CO2-3)(K1+K2c(CO2-3)+K3c2(CO2-3)))0.36。该研究成果可为铀污染土壤的修复和治理提供技术和理论参考。     

微陶材料对铀的吸附特性

采用多种方法对微陶材料进行了表征,分别采用静态法和动态法研究了溶液pH、吸附时间、铀初始浓度、吸附剂用量、解吸流速、吸附剂粒度等因素对微陶材料吸附铀的影响;探究了微陶材料对模拟放射性废水的处理能力。实验结果表明,扫描电镜显示微陶材料底部为层状结构,能谱显示其表面主要成分为铝元素,还有少量(质量分数6.00%)的铁元素;XRD结果显示微陶材料表面无明显Fe的衍射峰;红外光谱显示微陶材料对铀进行了吸附;当pH=5、吸附时间为1h、铀初始质量浓度为100μg/L、微陶材料用量为50mg时,微陶材料对铀的吸附率达到95%以上;动态法中流速和粒度对吸附影响较小;微陶材料对铀的吸附等温线符合Freundlich吸附等温模型;采用准二级反应动力学模型描述微陶材料对铀的吸附,吸附过程主要为化学吸附;微陶材料对模拟放射性废水中铀的吸附率均在90%以上,对锶、铯也有一定的吸附能力。     

硝酸介质中铀矿冶设备表面放射性污染的规律

为了掌握铀矿冶生产实践中常用设备材质经放射性污染后表面活度的变化规律，研究了不锈钢、有机玻璃、橡胶3种材质经不同浓度的硝酸铀酰溶液连续浸泡26 d后，样品表面活度、表面形貌及铀的存在形式等变化特征。结果表明：在26 d内，当铀溶液质量浓度为10.22 mg/L时，3种材质表面活度随浸泡时间增加变化不显著，当溶液铀质量浓度分别为563.58 mg/L、25.54 g/L时，各材质表面活度值均随浸泡时间增加逐渐增大。此外，3种材质表面活度从大到小依次是橡胶>不锈钢>有机玻璃。样品表面活度的增加主要是由于样品被腐蚀，导致铀在样品表面的附着沉积引起，并且表面的铀主要以UO₂(NO₃)₂•6H₂O及少量UO₃的形式存在。