Am(III)、Eu(III)与典型环境胶体的相互作用研究

Quantitative description of the interaction between critical radionuclides and typical media in the environment is the basis for safety evaluation of environmental radioactivity. Although it has been recognized that environmental colloids contribute significantly to the migration of radionuclides, the study on the interaction between radionuclides and colloids is insufficient. Therefore, this project aims to study the interaction between 241Am(III)/152Eu(III) and typical composite colloids at a site in southwest China as well as their single colloidal components. The adsorption of 241Am(III)/152Eu(III) on field composite colloids will be analyzed by AF4-ICP-MS to find dominant components of the composite colloids for the adsorption. Chemical models for the adsorption of 241Am(III)/152Eu(III) on typical component colloids will be developed and applied on quantitative interpretation and prediction of 241Am(III)/152Eu(III) adsorption on the composite colloids. This would be a breakthrough in quantitative description of the interaction between radionuclides and composite colloids in the environment.

定量描述关键放射性核素与典型环境介质的相互作用是环境放射性安全评价的基础。尽管人们已认识到环境胶体对放射性核素的迁移具有显著贡献，但目前关于放射性核素与典型环境胶体相互作用的研究尚不够深入。为此，本项目拟研究241Am(III)/152Eu(III)与西南某地区现场环境复合胶体及其典型组分胶体的相互作用；采用AF4-ICP-MS联用技术解析复合胶体吸附241Am(III)/152Eu(III)的主要贡献组分；构建可量化描述241Am(III)/152Eu(III)在典型组分胶体上吸附的化学模型；利用组分加和的思想，在构建描述241Am(III)/152Eu(III)在单一组分胶体上吸附作用的化学模型的基础上，定量解释和预测241Am(III)/152Eu(III)在现场复合胶体上的结合特性，力争在放射性核素与环境复合胶体相互作用的定量描述方面取得突破。

放射性废物的安全管理和处置是核裂变能可持续发展的瓶颈，定量描述关键放射性核素在环境介质中的迁移行为是突破该瓶颈的基础。环境胶体的存在会影响放射核素的迁移行为，如何有效控制和阻滞放射性核素在工程屏障中的迁移和预测其潜在的危害已成为一项紧迫的工作，同时也是高放废物地质处置库性能和安全评价的关键科学问题之一。深入认识和科学评价环境胶体对放射性核素迁移的作用机制是解决该问题的前提和基础。尽管人们已认识到环境胶体对放射性核素的迁移具有重要贡献，但目前关于放射性核素与胶体相互作用的研究尚不够深入，尤其是在复合胶体与放射性核素结合特性的认识方面尚且存在一定的局限性。为此，本项目主要研究了单一组分胶体的稳定性及不同组分胶体的相互作用、组分胶体、组分胶体混合物及地下水胶体对Eu(III)/Am(III)的吸附、迁移的影响，明确了主要化学条件对Eu(III)和Am(III)与单一组分胶体结合行为的影响，弄清了现场复合胶体对Eu(III)和Am(III)吸附的主要贡献组分，深化了对Eu(III)和Am(III)环境行为的认识，阐释了现场环境复合胶体对Eu(III)和Am(III)的迁移作用的机制，构建了可量化描述Eu(III)和Am(III)在各个组分胶体上吸附迁移的化学模型并解释和预测了Eu(III)和Am(III)在真实复合胶体上结合特性的可行性，可为核环境安全提供理论依据和重要支撑。