大亚湾海域表层沉积物中放射性核素60Co、137Cs、90Sr的赋存形态及其富集机制研究

Relative to the amount of radionuclides，the speciation of radionuclides is more important to understand the nuclides source, migration,transformation and biological effectiveness. This project use the BCR morphological analysis of heavy metals to study the enrichment situation and speciation of 60Co, 137Cs and 90Sr by surface sediments in daya bay surface sediment through the sea surface sediment and water sample collection and analysis. Using single factor experiment method to study the accumulation performance and law of 60Co, 137Cs and 90Sr by sediment.Using kinetic and thermodynamic model to study the enrichment regularity and mechanism of 60Co, 137Cs and 90Sr; The models of EQ3/6、VISUAL MODELFLOW and PHREEQC will be used to study the speciation、transition conditions、balance computation and establish the migration model of 60Co，137 Cs and 90Sr in the marine sediments system, we expecte to make active exploration on the basic research, the results can provide scientific basis environmental quality assessment, quality monitoring and control the marine radioactive pollution

相对于放射性核素总量，核素赋存形态的研究对于了解核素的来源、迁移转化规律和生物有效性等具有重要意义。本项目以大亚湾附近海域为主要研究区域，通过海域表层沉积物和海水样品的采集分析，选择BCR 重金属形态分析法，研究核电站废水中主要放射性核素 60Co、137Cs 和90Sr在大亚湾海域表层沉积物中的富集状况及赋存形态；运用单因素实验法研究沉积物富集60Co、137Cs 和 90Sr的性能及规律；运用动力学和热力学模型模拟研究表层沉积物富集放射性核素 60Co、137Cs 和 90Sr的规律和机制；运用EQ3/6、VISUAL MODELFLOW和PHREEQC等模型模拟研究60Co 、90Sr、137Cs在沉积物及海洋中的存在形式，迁移条件、平衡计算，建立60Co 、90Sr、137Cs在海洋-沉积物体系之间的迁移模式,有望对上述基础研究作出积极探索。

海洋中的放射性核素来源于陆地、大气圈和海洋系统内部，而建在沿海的核电站会排放含有低水平放射性的废水到海水中，进入水体的放射性核素大部分在物理沉淀、化学吸附等作用下迅速由水相转入固相，通过沉降而进入海洋沉积物中。沉积物通过富集放射性核素而成为水环境中放射性污染物的蓄积库，从而减少了对水体的污染。而当外界条件发生变化时, 在水-沉积物界面一系列生物地球化学过程的作用下，沉积物中的核素发生解吸和溶解再次进入水体，构成“二污染”，成为对水质具有潜在影响的次生污染源。本项目以大亚湾附近海域为主要研究区域，通过对海洋表层沉积物和海水样品的采集及放射性核素含量的分析测试，选择 BCR 重金属形态分析法，研究了核电站废水中主要的放射性核素 60Co和90Sr 在大亚湾海域表层沉积物中的富集状况及赋存形态；运用单因素实验法研究沉积物富集 60Co和 90Sr 的性能；运用动力学和热力学模型模拟研究沉积物富集放射性核素 60Co和90Sr 的规律和机制。研究结果表明，大亚湾海域表层沉积物主要为粘土质粉砂，矿物含量主要为钾长石，石英和伊利石。放射性核素在大亚湾海域表层沉积物中的含量处于正常水平，其分布具有一定的空间差异性。90Sr在沉积物中的分配系数在反应时间为6-8天可达平衡，60Co在沉积物中的分配系数在反应时间为5-6天可达平衡。90Sr和60Co在沉积物中的赋存形态主要以碳酸盐结合态、硫化物结合态和金属可交换态存在，极少量以铁锰氧化态和残渣态存在。热力学研究结果表明，沉积物对90Sr和60Co的吸附吸热反应，吸附过程不是一个自发的过程，而是在固液界面的无序增加。