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1、 分类号 密级 U D C 编号 硕士学位论文 铀矿冶地域土壤中铀污染特征及其环境有效性研究 研 究 生 姓 名： 张彬 指导教师姓名、 职称： 冯志刚 教授 学 科、 专 业 名 称： 矿业工程 研 究 方 向： 矿山放射性环境地球化学 2015 年 5 月 铀矿冶地域土壤中铀污染特征及其环境有效性研究 论文作者签名论文作者签名: 指导教师签名指导教师签名: 论 文 评阅人 1： 史文革 教授 硕导 南华大学 评阅人 2： 胡凯光 教授 硕导 南华大学 评阅人 3： 答辩委员会主席： 谭凯旋 教授 博导 南华大学 委员 1： 王清良 教授 硕导 南华大学 委员 2： 夏良树 教授 硕导 南华
2、大学 委员 3： 史文革 教授 硕导 南华大学 委员 4： 谢炎石 副教授 硕导 南华大学 委员 5： 委员 6： 答辩日期： 2015 年 5 月 24 日 南华大学学位论文原创性声明 本人声明， 所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得南华大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 作者签名： 年 月 日 南华大学学位论文版权使用授权书 本学位论文是本
3、人在南华大学攻读硕士硕士学位期间在导师指导下完成的学位论文。 本论文的研究成果归南华大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人同意南华大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保留学位论文；学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。同意学校将论文加入中国优秀博硕士学位论文全文数据库，并按中国优秀博硕士学位论文全文数据库出版章程规定享受相关权益。同意授权中国科学信息技术研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公众提供信息服务。对于涉密的学位论文
4、，解密后适用该授权。 作者签名： 年 月 日 导师签名： 年 月 日 I 铀矿冶地域土壤中铀污染特征及其环境有效性研究铀矿冶地域土壤中铀污染特征及其环境有效性研究 摘要:铀（U）矿冶过程中产生了大量铀尾矿和铀废石。尾矿中易残留大量的化学杂质，其中包括一定量的放射性元素铀。铀尾库虽然做了相应的防护措施，但污染问题仍不断被报道。铀废石通常认为其放射性核素含量低，大多沿山谷露天自然堆放，一般不对堆场做防渗漏处置，故对铀废石堆产生的潜在环境影响尚未引起重视。本文以湖南某尾矿库和广东某花岗岩型铀矿山的废石堆周边土壤为研究对象。 在尾矿堆表层取四个尾矿样， 并在尾矿坝外的上下游分别采集了 2 条剖面（视作
5、背景土壤）和 3 条剖面（视作潜在 U 污染土壤）。在废石堆采集四个废石样，同时在上、下游分别采集了 2 条剖面（视作背景土壤）和 4 条剖面（视作潜在 U 污染土壤）。简单分析和探讨了尾矿及废石中铀的释放能力；通过剖面间 U 分布特征的对比，定量估算了受污染土壤中外源 U 的输入通量；根据富集因子评价了土壤的污染程度；结合逐级化学提取技术，分析了 U 在土壤剖面的赋存形态（包括六个相态：可交换态（）；碳酸盐结合态（）；有机质结合态（）；无定型铁锰氧化物/氢氧化物结合态（）；晶质铁锰氧化物/氢氧化物结合态（）；残渣态（）及其环境有效性（活性态（可交换态+碳酸盐结合态）；潜在活性态（有机质结合态
6、+无定型铁锰氧化物/氢氧化物结合态）；惰性态（晶质铁锰氧化物/氢氧化物结合态+残渣态）；探讨了 U 与 pH、有机质、常量元素的相关性；通过本研究为铀矿冶区域安全评价提供参考，同时为土壤中II 放射性元素的监测和治理提供理论依据。结果表明： 一、铀尾矿及铀废石中 U 含量普遍高于本底基岩，活性铀与潜在活性铀之和所占的比例都在 60%以上。 铀在铀尾矿及铀废石中释放能力相当，活性铀与潜在活性铀在一定条件下容易发生迁移，威胁周边的生态环境。 二、根据富集因子对铀矿冶地域周边土壤进行评价，铀尾矿及铀废石堆对周边土壤均产生了显著的放射性污染。 三、根据外源铀通入量及风化土壤中 U 的质量迁移系数表明：
7、土壤中铀污染主要来自于污染源输入的外源铀。 四、总体来看，铀尾矿及铀废石周边污染剖面距污染源由近及远铀含量呈明显减小趋势。污染较重的土壤剖面中，铀随着深度增加有减小的趋势，并在土壤中部易出现峰值。周边土壤活性铀距污染源由近及远土壤中活性态 U 所占比例增大， 潜在活性态 U 所占比例降低。 五、 铀尾矿及铀废石周边污染剖面中活性铀所占的平均比例均高于背景剖面， 潜在活性铀除了污染最重的 Fp1 所占平均比例高于背景剖面外其余均低于背景剖面。 六、总体来看，铀尾矿与废石堆周边土壤距污染源愈近，土壤中外源 U 的输入通量愈大，在近源区，大量的外源 U 优先在土壤表层聚集，随着远离污染源，逐渐转变为
8、优先在土壤剖面的深部淀积。 七、本文研究的 7 条污染剖面中，尾矿周边土壤剖面平均活性铀在 40%以上， 加上潜在活性铀近 90%以上； 废石堆周边土壤近半及以上的 U 为活性态，加之潜在活性态，近 90及以上。土壤在被污染III 的同时也变成了新的更具活性的污染源， 对生态环境产生的影响应引起充分重视。 八、土壤中 U 与 pH、有机质、常量元素（SiO2 、TFe2O3 、P2O5等）有较好的相关性。 关键字关键字：铀尾矿、铀废石、土壤、污染特征、活性、相关性 IV V Pollution characteristics and environmental availability of
9、uranium in the soils around uranium mining and metallurgy Zhang Bin(Mining Engineering) Directed by Professor Feng Zhigang Abstract: Large amounts of waste uranium rocks and uranium tailings have been produced during uranium mining and hydrometallurgy in China. A large number of chemical residues in
10、 tailings, including some radioactive elements uranium. while the corresponding protective measures are used, but many problem of environmental pollution has been reported, waste uranium rocks are generally believed that their radionuclide contents are low, so these rocks are mostly open-air stacked
11、 along the valleys, and the percolation-proofing for the pile yards in which they are stored are not commonly done. Therefore, their potential environmental effects have yet not received extensive attention. In this study, the uranium tailings from Hunan Province and waste uranium rock from Guangdon
12、g Province ,and their surrounding soil as the research object, we analyzed four uranium tailings and five soil profiles (two and the other three are used as background and potential uranium pollution, respectively) around a tailings from Hunan Province, China. We analyzed four waste uranium rock and
13、 six soil profiles (two and the other four are used as background and potential uranium pollution, respectively) around a waste uranium rock pile of certain granite-type uranium mine VI from Guangdong Province, China. We analyze and investigate the release ability of uranium tailings and waste rock.
14、 Through the comparison between uranium distributions in these profiles, we quantitively estimated the fluxes of exogenous uranium in uranium-polluted soils. The degree of soil pollution was evaluated on the basis of enrichment factor. In addition, chemical speciations（, exchangeable (including wate
15、r soluble), , carbonate bound, , organic matter bound, , amorphous Fe Mn oxides / hydroxides bound, , crystal Fe Mn oxides / hydroxides bound, , residue.）and environmental availability(active state(+), potentially active state(+),inert state(+) )of uranium in soil profiles have been analyzed by using the sequential chemical extraction techniques. And to explore the correlation between U and pH, organic matter
