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微波燒結處理放射性污染土壤 版權信息
- ISBN：9787030714459
- 條形碼：9787030714459 ; 978-7-03-071445-9
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
微波燒結處理放射性污染土壤 內容簡介
本書系統地介紹放射性污染土壤的來源、特點及類型，放射性污染土壤的處理方法，微波燒結技術在放射性廢物處理及污染土壤方面的應用，以及微波處理模擬三價錒系元素污染土壤、微波處理模擬四價錒系元素污染土壤、微波處理模擬雙錒系元素污染土壤、微波處理模擬核試驗場鈾污染土壤、微波處理模擬不同種類鈾污染土壤、微波處理模擬鈾尾礦庫污染土壤、微波處理模擬核應急環境下含鍶污染土壤。本書步驟描寫具體細致，實驗過程系統完整，全書圖文并茂、數據翔實，具有較強的指導性和可操作性。本書理論論證科學，實踐性強，及時、準確地反映了國內外在該領域的**研究成果。
微波燒結處理放射性污染土壤 目錄
目錄
第1章 放射性污染土壤概述 1
1.1 放射性污染土壤的來源及特點 2
1.2 放射性污染土壤的類型 5
第2章 放射性污染土壤的處理方法 7
2.1 物理修復技術 7
2.2 化學修復技術 8
2.3 生物修復技術 10
2.4 其他種類的修復處理 10
第3章 微波燒結技術在放射性廢物處理及污染土壤方面的應用 16
3.1 微波燒結技術簡介 16
3.2 微波燒結技術處理放射性廢物 17
3.3 微波燒結技術處理污染土壤 18
第4章 模擬核試驗場α污染土壤的微波處理 20
4.1 樣品制備及工藝探究 20
4.1.1 土壤固化體的制備 21
4.1.2 土壤固化體的特性 22
4.2 模擬三價錒系元素污染土壤的微波處理 25
4.2.1 固化體的制備 25
4.2.2 固化體的特性 26
4.2.3 固化體的性能 28
4.3 模擬四價錒系元素污染土壤的微波處理 31
4.3.1 固化體的制備 31
4.3.2 固化體的特性 32
4.3.3 固化體的性能 38
4.4 模擬雙錒系元素污染土壤的微波處理 40
4.4.1 固化體的配方設計 41
4.4.2 固化體的特性 41
4.4.3 物理性能評價 46
4.5 模擬核試驗場鈾污染土壤的微波處理 47
4.5.1 固化體的制備 47
4.5.2 固化體的特性 48
4.5.3 固化體的性能 53
4.6 模擬不同種類鈾污染土壤的微波處理 53
4.6.1 固化體的制備 53
4.6.2 固化體的特性 55
4.6.3 固化體的性能 57
第5章 模擬鈾尾礦庫污染土壤的微波處理 62
5.1 固化體制備 62
5.1.1 配方設計 62
5.1.2 固化體燒結 63
5.2 固化體特性 63
5.2.1 物相分析 63
5.2.2 結構分析 65
5.2.3 形貌分析 67
5.3 固化體化學穩定性 67
5.3.1 土壤種類的影響 68
5.3.2 溫度的影響 69
5.3.3 酸堿度的影響 70
5.3.4 土壤鋁硅比的影響 72
5.4 固化體物理性能 73
5.4.1 密度 74
5.4.2 硬度 75
第6章 模擬核應急環境下含鍶污染土壤的微波處理 79
6.1 固化體制備 79
6.1.1 配方設計 79
6.1.2 固化體燒結 80
6.2 固化體特性 80
6.2.1 物相分析 80
6.2.2 結構分析 83
6.3 固化體化學穩定性 85
6.3.1 土壤種類的影響 85
6.3.2 酸堿度的影響 86
6.3.3 土壤鋁硅比的影響 87
第1章 放射性污染土壤概述 1
1.1 放射性污染土壤的來源及特點 2
1.2 放射性污染土壤的類型 5
第2章 放射性污染土壤的處理方法 7
2.1 物理修復技術 7
2.2 化學修復技術 8
2.3 生物修復技術 10
2.4 其他種類的修復處理 10
第3章 微波燒結技術在放射性廢物處理及污染土壤方面的應用 16
3.1 微波燒結技術簡介 16
3.2 微波燒結技術處理放射性廢物 17
3.3 微波燒結技術處理污染土壤 18
第4章 模擬核試驗場α污染土壤的微波處理 20
4.1 樣品制備及工藝探究 20
4.1.1 土壤固化體的制備 21
4.1.2 土壤固化體的特性 22
4.2 模擬三價錒系元素污染土壤的微波處理 25
4.2.1 固化體的制備 25
4.2.2 固化體的特性 26
4.2.3 固化體的性能 28
4.3 模擬四價錒系元素污染土壤的微波處理 31
4.3.1 固化體的制備 31
4.3.2 固化體的特性 32
4.3.3 固化體的性能 38
4.4 模擬雙錒系元素污染土壤的微波處理 40
4.4.1 固化體的配方設計 41
4.4.2 固化體的特性 41
4.4.3 物理性能評價 46
4.5 模擬核試驗場鈾污染土壤的微波處理 47
4.5.1 固化體的制備 47
4.5.2 固化體的特性 48
4.5.3 固化體的性能 53
4.6 模擬不同種類鈾污染土壤的微波處理 53
4.6.1 固化體的制備 53
4.6.2 固化體的特性 55
4.6.3 固化體的性能 57
第5章 模擬鈾尾礦庫污染土壤的微波處理 62
5.1 固化體制備 62
5.1.1 配方設計 62
5.1.2 固化體燒結 63
5.2 固化體特性 63
5.2.1 物相分析 63
5.2.2 結構分析 65
5.2.3 形貌分析 67
5.3 固化體化學穩定性 67
5.3.1 土壤種類的影響 68
5.3.2 溫度的影響 69
5.3.3 酸堿度的影響 70
5.3.4 土壤鋁硅比的影響 72
5.4 固化體物理性能 73
5.4.1 密度 74
5.4.2 硬度 75
第6章 模擬核應急環境下含鍶污染土壤的微波處理 79
6.1 固化體制備 79
6.1.1 配方設計 79
6.1.2 固化體燒結 80
6.2 固化體特性 80
6.2.1 物相分析 80
6.2.2 結構分析 83
6.3 固化體化學穩定性 85
6.3.1 土壤種類的影響 85
6.3.2 酸堿度的影響 86
6.3.3 土壤鋁硅比的影響 87
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微波燒結處理放射性污染土壤 節選
第1章 放射性污染土壤概述 經濟的發展、人類的生活都離不開能源的利用。目前世界上的能源主要依賴煤炭、石油、天然氣等化石燃料，這些化石燃料的大量使用不僅會排放大量的硫，造成環境污染和生態破壞等問題，而且會引起全球氣候變暖等效應。太陽能、風能、地熱能、潮汐能等雖然都是理想的清潔能源，但是由于非常容易受地理位置、氣候變化及技術條件等的限制，始終不能實現大規模的生產利用。核能作為一種經濟、安全、清潔、高效的能源[1， 2]，為能源危機的解決提供了有效途徑，給人類的生活帶來了諸多便捷。在核能的開發利用過程中，會不可避免地產生大量的核廢物，給人類及其生態環境造成嚴重危害[3]。大部分的放射性污染物經過大氣沉降、水源滲流等作用后進入土壤，隨后通過生態循環進入動植物體內，然后通過食物鏈進入人體，這給人體健康構成嚴重威脅[4]。圖1-1為放射性物質進入人體示意圖。 圖1-1 放射性物質進入人體示意圖 土壤作為生命的載體，與地球上的水、空氣一樣，是構成生命的基本要素之一，同時也是人類賴以生存、發展和進步的重要基石。土壤自身具備一定的凈化能力，當放射性廢物進入土壤后，通過土壤的物理、化學及生物等過程，能夠不斷地被吸附、分解、轉化，*終實現無害化。但是當放射性物質進入土壤的數量及速度超過土壤自身的容納能力和凈化速度時，土壤的性質、組分等就會發生很大改變，從而會破壞土壤的生態平衡，導致土壤功能失調、質量惡化[5]。 為順應土壤環境保護、生態可持續發展的現實需求，在過去的40年里，歐洲、美國、日本、中國等國家和地區紛紛研發、制定了許多放射性污染土壤治理計劃及方法，并針對不同類型土壤、不同污染源、不同放射性強度等形成了一套較為完善的治理體系，包括物理修復技術、化學修復技術、生物修復技術及聯合修復技術等[6]。這些技術在處理一些低放射性土壤時具有良好的效果，但是由于放射性污染土壤的受污染方式及程度具有很大差別，尤其是被α核素所污染土壤的治理尤為困難，α污染土壤中放射性污染物的成分較為復雜，其中錒系元素(actinides，U、Pu、Am、Cm等)具有放射性強、半衰期長(如239Pu半衰期為2.4×104a)及生物毒性大等特點，且大多錒系核素自身極不穩定，可衰變釋放出高能粒子(如α粒子能量為4～6MeV)，生成次錒系核素(minor actinides，237Np、241Am、243Am、247Cm等)。雖然所生成的次錒系核素種類較少，但由于其具有較長的半衰期，大多數次錒系核素又是α輻射體，在其衰變過程中產生的重離子、α、β及γ射線會對人類及生態環境構成極大的危害[7]，這對放射性污染土壤治理的安全性提出了較高的要求。因此，尋找高效快速且適應多種核素的α污染土壤治理方法，成為近年來放射性污染土壤處理處置研究的前沿及熱點問題之一。 1.1 放射性污染土壤的來源及特點 放射性污染土壤中的放射性物質來源于兩個方面[8]。一是天然放射性物質，此類放射性物質主要存在于天然產物之中，其種類較多，主要包括40K、238U、232Th、226Ra等，它們經過自身衰變，產生一系列衰變子體，并廣泛分布在土壤中，具體見表1-1[9]。土壤屬于天然放射性核素的主要儲存庫，但由于其在土壤中的含量較低，對人體及生態環境的影響不大。 表1-1 土壤中天然放射性核素的含量 二是人工放射性物質，人工放射性污染是土壤放射性污染的主要來源。第二次世界大戰后，人工放射性物質的大量出現使土壤的放射性污染發生了質的變化。人工放射性核素主要有137Cs、240Pu、131I等[8]。其主要來源如下。 1. 核試驗 資料顯示，自1945年美國在新墨西哥州開展**次核爆試驗以來，人類已經在所建核試驗場進行了超過2000次的核試驗，其爆炸方式有地表、高空、大氣層以及地下核試驗等[10]。在這些核試驗場中，部分試驗場曾進行過數百次的核試驗，給核試驗場及其周邊地區造成了嚴重的土壤污染。造成核試驗場土壤放射性污染的三類主要核活動如下[11]。一是近地表核試驗，這類核試驗對試驗場土壤形成的污染主要集中在地面爆心附近區域及由爆炸風向支配的煙云沉降帶，若形成爆炸坑，則在爆炸坑附近富集大量的放射性物質。二是有泄漏的地下核試驗，地下核試驗產生的放射性物質主要集中在爆心周圍的地下空腔區域內，若爆炸造成明顯泄漏，則會在爆心周邊區域造成污染，且部分放射性物質會隨水流滲透，從而擴大污染范圍。資料披露，僅美國內華達核試驗場(圖1-2)由于放射性泄漏造成的大面積土壤污染的地下核試驗不少于38次。三是大氣層核試驗，大氣層核試驗爆炸后產生的放射性物質隨風飄散*終降落到地面，是大面積放射性污染土壤的重要來源。例如，美國在1954年將一顆600萬t以上三硝基甲苯(trinitrotoluene，TNT)當量的氫彈于馬紹爾群島比基尼環礁上空引爆，導致近2萬km2的區域變成永久的放射性污染區。 圖1-2 內華達核試驗場及核爆炸的危害 由于核試驗場所使用的類型、方式及次數不同，其污染核素的種類及場區的污染程度不同，具體見表1-2。主要的放射性污染物有十幾種[12]，包括：錒系核素238Pu、239Pu、240Pu、241Am等；裂變產物90Sr、137Cs、155Eu等；次生放射性核素60Co、152Eu等。 表1-2 部分核試驗場放射性污染情況 2. 核燃料生產過程 核燃料生產過程主要有鈾礦的開采、冶煉及燃料元件加工等。鈾礦開采和冶煉過程產生的廢物主要有廢礦石、廢礦渣、尾礦等固體廢物，礦坑水、濕法作業中產生的工藝廢水等液體廢物，以及氡和釙的放射性氣溶膠、粉塵等組成的氣體廢物。這類廢物主要含有鈾、釷、氡、鐳、釙等天然放射性物質，比活度較低，產生的數量大。此類放射性污染由于其種類、數量不同，對環境造成的污染程度不同，成為土壤污染的*常見來源。 3. 核技術應用過程 放射性同位素的應用是核技術應用的主要領域，如武器研發、輻射保鮮、放射治療、材料改性等；利用同位素示蹤技術研究藥物的作用、生物代謝、光合作用，進行肝腎掃描的醫學診斷等。放射性同位素還用于發光涂料、射線測厚儀、金屬探傷、消除靜電等。在這些應用中，放射性同位素生產所產生的放射性廢物相對量較小，污染性核素半衰期短、毒性低，多數的廢物經過儲存衰變可達到清潔解控水平，可以作為一般廢物處置。此外，同位素生產應用產生的廢物往往夾帶生物廢物，如實驗動物尸體、生物排泄物和生物試樣等，它們的生物危害作用可能大于放射性危害作用。在這個過程中還會產生的放射性廢物有核素組成和特性多變的低水平放射性廢物、廢輻射源(主要是60Co源和226Ra源)等。這些廢物進入土壤中，如果不加以處理，則會給土壤帶來嚴重的放射性污染。 4. 核能科研及核事故 在一些核能研究院所、高校、醫院及金屬冶煉、生物工程等研究部門幾乎都會涉及放射性方面的試驗。在這些研究過程中，都會有放射性廢物的產生，這些放射性廢物隨室內排水排氣系統排放至水流或大氣中，*終會滲透至土壤中，同樣會對土壤造成嚴重污染。另外，在核能利用過程中，不可避免地會出現核事故。例如，1957年，蘇聯車爾雅賓克钚生產基地發生儲存罐爆炸事故，罐中含有大量的放射性核素，爆炸后在其廠區周圍0～300km形成一個龐大的放射性沉積區，137Cs、90Sr、239， 240Pu等核素大量沉積，造成了嚴重土壤污染，涉及人口約27萬人。2011年，日本福島核電站發生爆炸，污染物對核電站周圍土壤及地下水造成了嚴重污染，事故的發生直接或間接造成近2萬人死亡，近10萬人被迫遷移[13]。 這些放射性物質無論是擴散到空氣中還是進入水源中，*終在生態循環的作用下匯集于土壤中。土壤中的放射性污染物通過食物鏈(植物—動物—人類)的作用進入人體，對人的生命健康造成巨大的危害[14]。不同放射性元素在人體內部的轉移不同，危害也有所區別。例如，可溶性的 進入人體后，在血液中有60%的 形成了具有超濾性的碳酸氫鹽化合物而轉移到各組織器官，40%的 與血紅蛋白結合，鈾(U)化合物主要損傷器官是腎臟，隨后出現神經系統和肝臟病變等。鐳(Ra)是親骨性元素，主要蓄積在骨骼。急性鐳中毒會引起與外照射相似的急性放射病，造成骨髓損傷以及造血組織的嚴重破壞等，慢性鐳中毒可引起骨腫瘤和白血病[15]。釷(Th)主要蓄積于肝、骨髓、脾和淋巴結，其次是骨骼和腎。釷在人體中聚集會造成人體的造血功能障礙、機體抵抗力減弱、神經功能失常以及由臟器損傷導致的病變和致癌效應[4]。氡(Rn)可沉積于肺部，處于原子態的氡子體則沉積于呼吸道，氡子體的長期過量積累使肺部和上部支氣管的上皮基底細胞接受慢性照射可誘發肺癌[4， 15]。釙(Po)在放射性元素中*容易形成膠體，它在體內水解生成的膠粒極易牢固地吸附在蛋白質上，也能與血漿形成不易擴散的化合物，進入人體后能長期滯留于骨、肺、腎和肝中，引起嚴重的輻射損傷，遠期效應可引起腫瘤。此外，個別放射性同位素可以分布到人體各個部位，影響的不僅僅是個體本身，還會形成遺傳效應對個體的后代帶來危害[16]。為了保證人體及生態環境不受放射性污染物的侵害，應對放射性污染土壤進行防治和處理。 1.2 放射性污染土壤的類型 目前對于放射性污染土壤尚未有統一的分類標準，可按照不同的要求將其進行分類。 1. 按土壤類型分類 受到自然條件和土壤自身發生規律的影響，世界上不同國家和地區的土壤分類標準不盡相同。目前主要有美國土壤分類體系、蘇聯土壤發生分類及西歐土壤發生分類等。本書以我國土壤系統分類為標準，分為12個土綱，32個亞綱，61個土類，200多個亞類；總體可分為以紅壤和黃壤為代表的黏質土，以棕壤、潮土等為代表的壤土及以風沙土為代表的砂質土等三種類型。 2. 按污染物種類分類 根據污染核素種類的不同，放射性污染土壤也呈現出不同類型的輻射危害，可分為α污染土壤、β污染土壤、γ污染土壤及多核素污染土壤。單一種類的污染常見于核技術應用所發生的應急事故中，多核素污染常見于大型核試驗所遺留的污染區域。 3. 按照射量率分類 放射性污染土壤屬于固體放射性污染物，按照國際原子能機構1970年對固體放射性廢物所推行的標準，對于表面照射量率低于或等于0.2R/h的污染區域不必采用特殊處理；對于表面照射量率高于0.2R/h的污染區域需要進行物理屏蔽處理或采用修復技術去除放射性核素。 參考文獻
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