铀矿区129I的来源及迁移规律研究

Investigation on the environmental behavior of 129I in varieties of environmental background is necessary, since 129I is regarded as a new sensitive environmental tracer, as well as one of a radioisotopes with potential radioactive hazard. Level of 129I is highly related with uranium concentration in uranium-ore deposit, therefore makes it an ideal area to investigate 129I properties in the environment. However, reports on biogeochemical characterizes of 129I under complex geological settings in uranium ore were insufficient. Aiding by analysis in rock, groundwater and river water samples collected in Zoige uranium ore field, this project is aiming to map the 129I and uranium distribution and identify sources of 129I. Besides, migration pattern of 129I can be revealed according to fission yield calculation in host rocks. In addition, because the uranium ore occurs in slate strata, this study can therefore reflect the geochemical behavior of 129I in slate-bearing system. The program will lead to interdisciplinary breakthroughs in hydrogeology, uranium-ore geology and isotope geochemistry. Moreover, this project will provide a basis for the coming investigations on 129I applications in uranium-ore deposit .

129I是一种新型高敏环境示踪剂，同时又是一种潜在的放射性污染源，因此有必要对其在各类复杂地质环境下的环境行为进行研究。铀矿床中129I与铀相伴相生，是一个理想的研究对象。然而，国内外对铀矿区不同地质背景条件下129I的迁移行为研究不足。本项目拟在若尔盖铀矿区主要开展地下水的采集，同时辅以若干岩石和地表水样品，分析样品中129I、U等核素的分布，计算129I的裂变产额，查明129I的主要来源，研究若尔盖铀矿区129I的迁移规律及其与铀含量的相关性。此外，由于该铀矿床产于板岩夹层中，此项研究结果反映了129I在板岩类地质体系中的地球化学行为。本项目的开展将在水文地质、铀矿地质、同位素环境地球化学的交叉融合方面取得进展，并为129I在铀矿区的应用前景提供参考。

碘-129是唯一天然存在的碘的长寿命核素，也是国际重点关注和监控 的指标性放射性核素之一，其半衰期长达15.7×106年。自然成因的碘-129主要产自地壳中铀-238的自发裂变和铀-235的热中子诱发裂变，以及高层大气氙元素与宇宙射线的核散裂反应。在人类的铀矿开采活动中会伴随着大量具有放射性污染的尾矿及废物的堆放。这些废弃物随着采矿活动和风化作用，会解吸和释放其中的碘-129等放射性核素，对环境中碘-129的累积水平有潜在的影响。本项目在研究全球碘同位素背景分布的基础上，针对我国川西高原上典型的若尔盖碳硅泥岩型铀矿床，采用加速器质谱测试技术，研究碘同位素在若尔盖铀矿区来源、分布及其指示意义。. 研究发现，全球范围内碘同位素的高值主要分布在南北半球的中纬度地区，而在两极和赤道地区，其含量相对偏低。某些受人类核活动强烈影响的地区，其碘-129水平及同位素比值129I/127I比出未受人类扰动的地区高出5-6个数量级。我们重点关注了英吉利海峡西部的碘同位素水平，并利用其分布示踪了该区域洋流循环，发现了该区域存在一个新的碘-129海流输送路径。针对稳定态碘-127，我们发现其全球海洋表层碘化物的分布具有明显的纬度分带。. 在若尔盖铀矿床区域，碘-129主要来源是因核试验导致的碘沉降，部分来自于铀矿床中铀-238的自发裂变和大型核燃料后处理厂的大气释放，其他常见的来源在本地区可以忽略不计。整体来看，雨水碘-129水平最高，土壤含量最低，其余样品碘同位素比值在10-10-10-9之间，其中地下水含量稍低，而裂隙水、河水、铀矿石和植物样品的碘-129水平比较接近。不同水体的碘同位素特征差异明显，可以进行水源示踪。铀矿体本身对地表水的碘-129水平影响不大，但在开采过程中的矿渣堆放对河水碘-129的含量有一定影响。固体样品中铀元素的浓度要高于水样，露天矿渣的堆放相比于矿体本身而言，对地表水的铀污染更为显著。研究还显示植物对碘的两种同位素的生物利用度存在差异，且碘的迁移活性比铀高得多，这可能与各自的形态差异及来源有关，有待进一步研究。