铀尾矿库放射性核素铀钍镭钾在土壤-地下水系统中赋存形态和迁移行为研究

Uranium tailings belong to low specific activity of radioactive material, but because of the large amount of waste, many kinds of radioactive nuclide types and high toxicity, these radioactive nuclides have long-term potential harm to the environment, and mainly to the important influence on the atmosphere, soil and groundwater. In this project we will take 721 Xiang Shan uranium tailings of Jiang Xi province as an example, through on-site investigation to collect soil samples and water samples, The methods of on-site the gamma energy spectrum measurement, laboratory gamma spectrometry, total alpha/beta measurement and laboratory static adsorption experiment are used to study forms and enrichment behavior of the typical natural radioactive nuclide in tailings 238U、232Th、226Ra和40K in soil and groundwater system; Dynamic soil column Migration experiment will be operated and three-dimensional uranium tailings and nuclide transport in soil and groundwater model is to built by the hydrogeochemical simulation software MODFLOW program in the GMS, both the experiment and simulation methods are used to predict the nuclide migration behavior for environment and ecology.

铀尾矿属低比活度放射性物质，但由于废物量庞大，含放射性核素种类多，毒性高，这些核素对环境构成长期的潜在危害，主要是对大气、土壤和地下水带来了重要影响。本项目以江西相山721铀矿尾矿库为例，通过现场勘查采集土壤样品和水样品，采用现场伽马能谱测量、实验室伽马能谱和总α、总β测量、实验室静态吸附实验等方法，对尾矿库中典型天然放射性核素238U、232Th、226Ra和40K在土壤-地下水系统的释放、赋存形态、富集行为进行研究；并使用动态土柱迁移实验和使用水文地球化学模拟软件GMS中的MODFLOW程序建立三维铀尾矿库土壤和地下水中核素迁移模型，通过实验与模拟相结合的办法,预测核素迁移行为对环境和生态的影响。该研究结果对铀尾矿库区环境治理是具有重大意义的。

铀尾矿库和水冶厂周边含有大量的238U、226Ra、232Th、40K等长寿命放射性核素，常年迁移会污染地下水，给当地环境和居民带来潜在风险。以江西某铀矿尾矿库和水冶厂周边环境为研究对象，研究内容及结果：. （1）铀尾矿库内土壤中238U、226Ra、232Th、40K 4种核素含量和总α、β放射性水平均值高于环境本底2个数量级；尾矿坝坝体上放射性在正常范围内；核素含量随迁移距离增加呈现降低趋势，到下游和和农田时基本处于本底水平；水下游和农田空气吸收剂量率为160.14 nGy/h和114.66 nGy/h，高于全国和世界均值，但与抚州地区本底水平相当；两地γ外照射年有效剂量当量分别为0.81 mSv和0.73 mSv，低于国标规定限值。. （2）研究区排放废水及周边浅层地下水238U、226Ra、232Th和40K放射性浓度结果表明，尾矿库渗滤水和水冶厂排放水中核素含量比库内有明显降低，渗滤水总铀含量0.23 mg/L，226Ra为0.68 Bq/L，均低于国标限值；而水冶厂排放水总铀含量1.37 mg/L，226Ra为1.37 Bq/L，均高于国标规定限值。说明水冶厂周围部分地表水已被污染。. （3）室内静态和动态柱实验结合数值模拟分析结果表明，当pH对铀和钍吸附率和吸附量影响较明显。pH分别为5.5和3.5时，土壤对铀和钍吸附效果最好。温度对土壤吸附钍和铀也想也较明显，一般选取30-35℃为宜，实验过程符合准二级动力学模型。