江西相山铀尾矿库中铀钍镉铅复合污染羽流的溯源解析及其环境活性

Uranium mill tailings discharged from uranium hydrometallurgical process contain amounts of radioactive elements such as uranium, thorium and non-radioactive heavy metals such as cadmium,and lead.The long-term weathering will cause several toxic heavy metals to be leached and migrated from uranium mill tailings into the surrounding river and groundwater.It is important for Jiangxi uranium mining area of South China to protect the regional safe drinking water and ecological environment from integrated pollution..The project aims to Xiangshan uranium mill tailings of Jiangxi Province. By means of shallow hole, sampling and analysis,static immersion test, dynamic immersion test,speciation extraction,soil column tests,numerical simulation and other methods, the spread, subsidence, transport, conversion, spatial distribution of U/Th and Cd/Pb are investigated. The pollution model and environment effect of main heavy metal complex pollution plume from Xiangshan uranium mill tailings are concluded under acidification/oxidation condition.The experimental results are helpful not only for uranium mining bioremediation and phytoremediation, but also for improvement after South China uranium mill closure,ecological protection of Poyang Lake Basin,sustainable economic strategies of Jiangxi province.

铀尾矿是经过水冶处理提取铀后排出的废渣，其不仅含有铀钍等放射性元素，而且含有镉铅等非放射性元素，要做到使铀尾矿这一潜在放射性-金属复合污染源与环境永久隔离，难度很大。长期风化淋溶作用可能致使铀尾矿库中大量有毒有害重金属迁移至周围河流及地下水中，对周边地区的饮水安全、生态环境、污染综合防治等产生重大影响，这在以江西为代表的我国南方铀矿冶生产中具有普遍性。.本项目拟以江西相山铀尾矿为研究对象，通过野外浅孔调查、采样和分析、静态浸泡、动态淋滤、形态区分、室内土柱、数值迁移模型等方法，来研究铀尾矿库中铀钍和镉铅的扩散、沉降、输送、转化行为和空间分布特征，进而归纳酸化/氧化氛围下主要重金属复合污染羽状体在铀尾矿库中的污染模型和环境效应。项目研究成果不仅为铀矿山生物植物修复、铀尾矿处理处置提供科学依据，而且对我国南方铀矿山退役治理、鄱阳湖流域生态环境保护和江西省经济可持续发展战略具有重要意义。

在自然风化氧化、水-岩反应等地球化学作用下，重金属储存环境的理化性质发生变化时，铀尾矿中的放射性元素、非放射性元素将被释放，这些污染羽状体会随着库区水系向地下或周边区域蔓延，进而严重污染人类环境和危害人类健康。因此研究不同气候条件下铀尾矿中放射性元素铀钍和非放射性重金属元素镉铅污染羽流的形成机制与环境活性尤为重要。.本项目以江西相山铀尾矿为研究对象，通过野外调查、采样分析、静态浸泡、动态淋滤、形态区分、室内土柱、广域溯源、迁移模型等方法，研究铀尾矿库中铀钍的扩散、沉降、输送、转化行为、空间分布、生态风险，进而归纳主要重金属铀钍复合污染羽状体在铀尾矿库中的污染模型和环境效应。研究发现：江西相山铀尾矿主要为石英、钠长石，还有部分高岭石、伊利石等黏土矿物，尾矿胶体含量不高，阳离子吸附容量较小。铀尾矿平均pH为8.32，整体偏碱性。尾矿粒径主要集中在0.3 mm ~ 0.9 mm区间内，深层尾矿细砂粒组分增多，质地更紧实。尾矿含水量呈现深度增加，含水量增多的趋势，尾矿渗透性随着深度的增加逐渐降低。铀在表层尾矿中富集效果明显，大多处于400 mg/kg ~ 600 mg/kg范围内，与深层尾矿中铀含量差异较大。尾矿中约有40%铀存在于残渣态中，但可迁移态铀含量也相对较高，容易从尾矿中释放出来，对环境的危害极大。在模拟降雨的静态浸泡条件下，铀尾矿中铀钍会不断释放迁移到水溶液中，受尾矿自身性质、粒径、固液比、溶液pH等多方面复合影响。酸性溶液有利于尾矿中铀的释放。粒径<0.15 mm尾矿中铀的浸出速率最快，铀累计浸出量随固液比的增大而上升，铀尾矿所处环境含水量变多或者浸泡时间变长都会促进铀的释放泄露。时空分布趋势表明，距铀尾矿库越远，污染程度先减小后增大。库区水稻土各重金属元素污染水平随时间推移而降低，迁移速度随元素种类的不同而不同。淹水可能对铀尾矿库区农田的理化性质产生了较大影响，并因而影响到土壤中铀的迁移性，最终导致铀分布不均。当地稻田土中铀的形态以残渣态为主。pH 只与弱酸提取态铀表现出了一定的负相关性，土壤有机质与可氧化态铀和铀总量之间存在显著正相关性。根际土比非根际土对放射性元素的富集能力更强。.项目研究成果不仅为铀矿山生物植物修复、铀尾矿处理处置提供科学依据，而且对我国南方铀矿山退役治理、鄱阳湖流域生态环境保护和江西省经济可持续发展战略具有重要意义。