优先流作用下非饱和多孔介质中可移动胶体与放射性核素复合共迁移研究

In this experiment，clay loam，collected from the farmland around uranium tailings pond and fine sand collected from the uranium tailings pond in Fuzhou, respectively, will be chosen for the matrix to study the adsorption and desorption capacity of 238U、232Th and 210Pb by soil colloid. The turbidimetric method will be used to study the colloid stability, as well as the methylene blue indicator papers will be used to study the colloid mobility influenced by the solution chemistry of the unsaturation infiltration water. And the dynamic testmethod will be also used to study the impact of unsaturation infiltration water on the releaseand migration compacity of the colloid. Hydrological model will be used to study composite co-migrate patterns and rule of colloid with radionuclides complexs under matrix and preferential flow.Finally mathematical statistics will be used to obtain the migration parameters of the colloid and complexes.This is important to establish the precise transportion model of radionuclides, characterize the migration rule of radionuclides in unsaturation zone and provide more precise theoretical basis for scientific forecasts of radioactive pollution of groundwater around uranium tailings pond and reference data for Safety disposal site location of nuclear waste and engineering design.

本项目采用中核抚州金安铀矿尾矿库周围具有代表性的农田粘壤土、尾矿库中的细砂土为基质，以提取土壤胶体为对象，研究其对放射性核素238U、232Th、210Pb的吸附和释放性能及影响因素； 研究包气带入渗水溶液化学对土壤胶体稳定性和可移动性的影响；用动态试验法研究包气带入渗水对土壤胶体释放与迁移的影响；用水文地球模型的方法研究包气带入渗水对土壤胶体释放与迁移的影响以及包气带入渗水对土壤胶体-放射性核素复合体在土壤基质流和优先流中的共复合迁移形式及规律，并用数学统计的方法求得土壤胶体及土壤胶体携带放射性核素迁移的水化学迁移参数，从而可为实际铀尾矿库周围地下水放射性污染模拟预测及防治提供有意义的参数依 据，为核废物安全处置场选址和工程设计提供参考资料。

本论文以江西某铀尾矿库周边稻田表层土壤作为研究对象，采用斯托克斯和连续提取法分离土壤胶体和无机胶体，并结合扫描电镜（SEM）、比表面积（BET）、X射线光电子能谱（XPS）和X射线衍射表征（XRD）等技术，分析土壤样品的形貌、结构及物质组成；通过批实验研究在不同条件下，土壤各组分对铀的吸附性能和吸附机理；通过比浊法研究土壤胶体在不同pH、离子强度等条件下的稳定性和可移动性；通过研究土壤不同组分对多种共存离子的竞争吸附，分析其在土壤表面的吸附机理；研究不同溶液对土壤—放射性核素的解析性能，分析在土壤溶液理化性质发生改变时，土壤中放射性核素的浓度变化；同时，通过动态土柱淋滤实验和Geostudio软件数值模拟，分析了在非饱和土壤中，放射性核素分别在基质流和优先流作用下的迁移扩散规律，得出如下主要结论：.（1）入渗水的pH对土壤胶体和无机胶体的稳定性和可移动性有着很大的影响，随着pH的升高，胶体的稳定性在逐渐升高，可移动性也在逐渐升高。不同离子和离子浓度对土壤胶体和无机胶体的稳定性和可移动性也有着一定的影响。.（2）动态淋滤结果表明，非饱和土壤对放射性核素的饱和吸附容量是一定的，吸附容量为2.1mg/g左右。在分析不同入渗水对土壤中放射性核素的解析效果中，实验结果表明，在基质流中，土壤胶体和矿质胶体溶液可以提高土壤中放射性核素的解析效果，可以达到水溶液解析效果的1.63倍。优先流作用下，土壤胶体溶液对土壤中放射性核素的解析效果较基质流中的解析效果提高了10%左右。.（3）通过Geostudio模拟仿真软件对基质流和优先流作用下土柱的含水量和放射性核素的迁移扩散规律进行分析，实验结果表明，优先流作用下土壤中放射性核素的迁移扩散与解析效果都强于基质流作用下土壤中放射性核素的迁移扩散。