《飽和孔隙介質中膠體對Sr形態及遷移的作用機制研究》是依託北京師範大學，由左銳擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：飽和孔隙介質中膠體對Sr形態及遷移的作用機制研究
- 依託單位：北京師範大學
- 項目負責人：左銳
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
放射性廢物近地表處置由於可能會引發核泄漏和核釋放等二次環境污染備受關注。核素Sr是放射性廢物中典型組分，由於其具有高毒性和較強的環境活性，對環境的潛在危害大。孔隙介質中膠體可以起到促進或阻滯核素遷移的作用，但不同膠體對Sr在孔隙介質中的化學形態和吸附遷移等作用過程尚不清晰。本次申請擬以我國北山高放廢物處置預選場區淺層地下水和包氣帶介質為研究對象，通過野外調查取樣、分級過濾、靜態批實驗和動態柱實驗等手段，在膠體理化特徵分析基礎上，採用熱力學計算、軟體模擬分析和數理統計等方法，進行孔隙介質中不同膠體類型與Sr化學形態相關性分析，探索膠體作用於Sr吸附行為及影響因素，揭示膠體對Sr在孔隙介質中遷移過程的影響，系統闡明膠體對Sr的形態變化和遷移影響作用機制及有效性，為我國放射性廢物處置安全和環境管理提供科學依據。
結題摘要
本研究以甘肅北山高放廢物處置場為研究區，採集處置場天然地下水和孔隙介質樣品為研究對象，採用室內靜態批實驗和動態柱實驗的方法，研究Fe(OH)3膠體、矽酸溶膠、腐殖酸膠體作用於Sr吸附遷移行為的影響過程，為放射性核素的地下處置提供科學依據。經過對天然孔隙介質和地下水樣品的測定分析可知，研究區地下水環境中可能存在含Al、Fe、Mg等金屬元素的氧化物或氫氧化物、含矽礦物、有機膠體以及由Ca2+、Mg2+、Fe3+等離子作為紐帶的有機-無機複合膠體。通過靜態實驗對比分析了有無膠體、有無孔隙介質、以及Fe(OH)3膠體、矽酸溶膠、腐殖酸膠體存在條件下，膠體加入量、固液比、pH值、Sr初始濃度、吸附時間對孔隙介質吸附Sr的作用。實驗結果表明：吸附作用在24h內均達到平衡；3種膠體單獨作用、膠體與孔隙介質共同作用於Sr吸附過程，均呈現隨著膠體加入量的增加而增加的規律，最終趨於穩定；Sr初始濃度為0.5～500mg/l範圍內，3種膠體單獨作用、孔隙介質單獨作用、膠體與孔隙介質共同作用對Sr的吸附過程呈現隨著濃度的增加而增加，最終趨於穩定的規律；在3≤pH≤10範圍內，膠體單獨作用時，隨pH值變化的規律差異較大；Fe(OH)3膠體對Sr的去除效果隨著pH的增加而增加，最高去除量為0.31mg，矽酸溶膠在pH=6時、腐殖酸膠體在pH=7時對Sr的吸附最好，Sr去除量分別為0.37mg和0.18mg；孔隙介質單獨作用、膠體與孔隙介質共同作用時，對Sr的去除效果均呈現隨著pH增加而增加的規律，最終趨於穩定。孔隙介質單獨作用，去除量比膠體單獨作用增加約1倍，膠體與孔隙介質共同作用時，去除量增加約0.5～2倍。通過柱實驗對比分析了Fe(OH)3膠體、矽酸溶膠、腐殖酸膠體存在條件下，馬鬃山水庫、公婆泉、大白石頭泉、饅頭家、紅柳疙瘩井孔隙介質中，Sr穿透曲線變化，及各孔隙介質對Sr吸附量的變化。馬鬃山水庫、公婆泉、大白石頭泉孔隙介質中Sr完全穿透所需時間較長，孔隙介質對Sr吸附量較大。Sr在各孔隙介質完全穿透時間分別2920min、2980min、2980min、1860min、1440min，吸附量分別為508mg/g、493mg/g、592mg/g、166mg/g、196mg/g。膠體存在促進了Sr在土柱中的遷移，降低了土壤對Sr的吸附量。
