自然环境中广泛存在的各种微生物和腐殖质,能与许多无机、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、迁移沉降和转化等行为。本项目拟从极低放废物填埋选址现场土壤中分离、筛选典型微生物,提取腐殖质,考察微生物和腐殖质共存时与锕系元素U、Am的相互作用及对核素迁移的影响,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)土壤微生物和腐殖质与U、Am的相互作用,包括吸附/解吸、氧化还原、络合等及各因素对相互作用的影响;3)微生物和腐殖质对U、Am在土壤介质中的迁移影响。通过本研究建立微生物和腐殖质对核素迁移影响的实验方法,总结出微生物和腐殖质与U、Am等锕系元素的相互作用及对核素迁移的影响规律。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理论依据。
humic substance;microorganism;actinide;chemical behavior;migration
本项目针对我国西南某极低放废物填埋处置场,以考察其土壤中微生物和腐殖质与锕系元素U、Th、Am等的相互作用及对核素迁移的影响。课题的实施取得了一系列很有意义的研究结果,主要有1)发现土壤中微生物与腐殖质的含量均随着土壤的深度增加而减少,而真菌、细菌和放线菌为土壤中三种具有代表性的微生物,且同一环境中微生物的分布规律为细菌>放线菌>真菌;2)系统地开展了微生物对Th和Am的吸附行为研究,发现不同微生物对同一元素,同一微生物对不同元素的吸附行为均有所不同,但其吸附作用均受到温度、pH以及微生物含量等因素的影响;3)利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)结合质子诱导X射线荧光光谱(PIXE)和增强背散射(EPBS)等分析方法等揭示了微生物对锕系元素的吸附机理是离子交换、络合作用以及静电吸附等是多作用耦合过程;4)考察了微生物与腐殖质对铀的氧化还原规律,发现当腐殖质或上述三种微生物单独存在时,对六价铀均无明显还原作用,但当腐殖质存在时,明显有助于细菌对铀的还原;5)建立了腐殖质和微生物条件下的核素迁移模型,开展了微生物和腐殖质对U、Th、Am在土壤介质中的迁移影响研究,发现微生物对上述核素的迁移行为无显著影响,来源不同的腐殖质对核素迁移的影响有所不同,而微生物和腐殖质共存时对迁移的影响主要决定于腐殖质。 通过上述研究,建立了微生物和腐殖质对核素迁移影响的实验方法,总结了出微生物和腐殖质与U、Th、Am等锕系元素的相互作用及对核素迁移的影响规律。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理论依据。 基于本项目,已在国内外发表和交流论文20篇,其中已正式发表SCI收录论文4篇,国内核心期刊论文1篇,SCI收录期刊待发表论文4篇,另在国际系列学术会议交流论文2篇;申请国家发明专利1项,已公开;招收和培养博士研究生1名,硕士研究生2 名。