微生物和腐殖质对核素的化学行为及其迁移的影响研究

微生物和腐殖质是自然环境中广泛存在的有机质，能与许多无机或有机物发生相互作用，从而影响这些物质在环境中的化学形态、迁移沉降、转化等行为。本项目将针对核能发展方向和放射性废物地址处置，开展腐殖质和微生物共同存在时U和Tc-99等关键核素的化学及其迁移行为研究。主要内容包括：1）土壤微生物的分离、筛选、培养及腐殖质的提取、分析表征；2）腐殖质和微生物对U、Tc的吸附、络合、氧化还原及其影响因素研究；3）腐殖质和微生物介质条件下U、Tc在水溶液中的化学行为研究；4）微生物和腐殖质对U、Tc在土壤介质中的迁移影响研究。通过本研究了解腐殖质和微生物共存时U和Tc的化学行为，建立微生物和腐殖质对核素迁移影响的实验方法。研究结果不仅可为放射性废物的地质处置及安全性评价提供具有指导意义的实验方法和理论依据，对核设施退役治理也有一定的参考价值。同时，还可为国内急需的核化学与放射化学领域培养高层次专门人才。

微生物和腐殖质是自然环境中广泛存在的有机质，能与许多无机或有机物发生相互作用，从而影响这些物质在环境中的化学形态、迁移沉降、转化等行为。本项目针对我国西南某极低放废物填埋处置场，以考察土壤腐殖质和微生物条件下U等核素的化学与迁移行为。项目取得的主要进展有： 1）对我国西南地区典型土壤进行了分析，发现腐殖质含量和微生物种群数量均随土壤深度增加而减少，同一土壤环境中微生物的分布规律为细菌＞放线菌＞真菌；2）在对三种不同来源腐殖酸官能团与分子量进行比较分析的基础上进行了腐殖质与铀络合行为的研究，发现其络合行为与腐殖质-OH, -NH和-C=O等基团密切相关；3）通过DNA鉴定从土壤中筛选出地霉菌（Geotrichum dwc-1）、芽孢杆菌（Bacterium dwc-2） 和链霉菌（Streptomyces sp. dwc-3）等三种代表性微生物，并系统考察了对铀的吸附行为，发现pH是影响微生物吸附U的主要因素，死活微生物均对铀均有不同程度的吸附，而腐殖酸的适量加入有利于微生物对铀的吸附；4）利用SEM、TEM、IR、PIXE、EPBS、EXAFS等方法探讨了微生物对U的吸附机理，发现其吸附过程涉及静电吸附、络合、离子交换和胞内沉积等多种机理，其无论细胞外还是细胞内均能形成针状颗粒；5）考察了上述微生物对铀的还原行为，发现Bacillus和Geotrichum对U（Ⅵ）具有一定的还原作用，还原的U（Ⅳ）可以晶体沉积于细胞内。腐殖质虽无明显还原作用，但其存在有助于Bacillus对U（Ⅵ）的还原；6）建立了加速器生产95m/97mTc的方法以及腐殖质和微生物条件下的核素迁移模型，发现腐殖酸对Tc、U在土壤中的迁移具有促进作用，而微生物对U、Tc迁移行为无显著影响。微生物和腐殖质共存时，腐殖质对Tc、U的迁移行为起主导作用。这些研究结果不仅对极低放废物的地质处置及安全性评价具有重要的指导意义，也可为中、低放及高放废物的地质处置提供具有参考价值的实验方法和研究结果。.基于本项目，已在国内外发表和交流论文26篇，其中已发表SCI收录论文10篇，国内核心期刊论文1篇，在国际系列学术会议交流论文2篇，另有SCI收录期刊待发表论文4篇；申请国家发明专利2项，已公开；招收和培养博士研究生2名，硕士研究生2名；此外，与本项目有关的部分成果还获得2013年度四川省科技进步二等奖。