王威等-Chemosphere：铯在北山花岗岩多孔介质中迁移行为：矿物组成、共存离子和有机质影响
高放废物地质处置通过在稳定的深地质层中设置多重屏障系统将高放射性水平核废物长期隔离、圈闭，防止或减缓放射性物质向生物圈释放，是目前最安全可行的高放废物处置方法。甘肃北山地区是我国高放废物地质处置库的重点预选场址，该地区广泛分布的花岗岩可作为处置库的天然屏障。因此，花岗岩对放射性核素的阻滞能力是处置库性能和安全评价的重要基础数据。作为235U和239Pu的主要裂变产物，134Cs（T1/2=2.07 yr）、137Cs（T1/2=30.17 yr）和90Sr（T1/2=28.9 yr）具有产额高、半衰期长、易迁移等特点，是高放废物地质处置过程中重点关注的放射性核素。因此，开展放射性铯和锶在花岗岩介质中的迁移行为研究，对我国高放废物地质处置库的性能和安全评价具有重要的现实意义。
中科院西北生态环境资源研究院环境地球化学研究团队，通过调控北山花岗岩的矿物组成、流动相离子组成和有机质含量，系统研究了Cs+在花岗岩多孔介质中的迁移过程；并采用双位点非平衡模型定量描述了Cs+在北山花岗岩介质中的穿透过程。结果显示，Cs+在北山花岗岩多孔介质中的迁移过程表现出快速和慢速两个特征穿透阶段；当北山花岗岩中黑云母含量升高时，Cs+的迁移明显受到抑制；当长石含量升高时，Cs+的迁移行为未发生明显改变，表明北山花岗岩介质中Cs+的迁移过程主要受控于长石类矿物。与Na+相比，体系中共存K+时，Cs+在北山花岗岩上的吸附明显受到抑制，Cs+迁移速率升高。当体系中存在Sr2+时，可与Cs+形成较强的竞争吸附，进而导致Cs+在北山花岗岩多孔介质中的迁移速率明显提升。天然有机物胡敏酸（HA）对Cs+在北山花岗岩多孔介质中的穿透曲线和迁移速率无显著影响；然而，连续提取实验则证实HA可以改变Cs+在北山花岗岩表面的微观吸附形态。连续提取和双位点吸附模型研究表明，北山花岗岩中长石是Cs+弱吸附位点的主要贡献者，而Cs+强吸附位点则主要来自黑云母。相关研究进展和结果可为放射性铯在典型地质屏障中迁移转化行为的准确评价提供了重要的理论支撑，为我国高水平放射性废物地质处置库的性能和安全评价提供了重要的理论基础数据。
研究结果以“Transport behaviors of Cs+ in granite porous media: Effects of mineral composition, HA, and coexisting cations”为题发表在环境科学主流期刊Chemosphere上。西北研究院博士生王威为论文的第一作者，范桥辉研究员为通讯作者。该研究获国家自然科学基金（21876172、21906073和41573128）、中科院青年创新促进会、中科院西部之光、甘肃省油气资源研究重点实验室的资助。原文链接: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.129341
图1 铯在北山花岗岩多孔介质中迁移行为
近年来，范桥辉研究员团队一直致力于放射性铯的环境地球化学行为研究，取得了一些新认识，发表了系列学术研究论文，受到了国内外同行的广泛关注。
相关学术论文：
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