Page 179 - 《精细化工》2020年 第10期

第 10 期 周书葵，等: 3 种固定剂联合修复铀尾矿污染土壤 ·2109·

提取态铀含量，其中以 3 种固定剂配施处理的效果最 从图 6 可以看出，未固定处理的土壤中铀最主
佳，与对照组相比，铀的浸出量降低了 71.54%。纳 要的形态是可交换态，其质量分数为 44.49%（以全
米沸石、磷酸二氢钾、改性生物炭单独施用分别使 铀质量计，下同），其次是碳酸盐结合态（16.74%），
铀的浸出量降低 51.23%、56.92%、42.13%，纳米沸 有机质结合态（12.37%），残渣态（10.07%），无定
石与磷酸二氢钾、改性生物炭组合施用，则分别降 形铁锰氧化物-氢氧化物结合态（8.16%）和晶质铁
低 62.54%、50.18%，效果优于纳米沸石、磷酸二氢 锰氧化物-氢氧化物结合态（8.16%）。说明未添加固
钾、改性生物炭单独添加。 定剂的铀污染土壤（CK）因其自身具有矿物质、有
2.5 土壤 TCLP 提取态铀含量与土壤 pH、速效磷 机质和土壤胶体等物质，能够一定程度地吸附铀，
含量的相关性分析 土壤具有一定的自净能力。
分别对土壤 pH 和速效磷含量与土壤 TCLP 浸 与对照组相比，除纳米沸石单独添加外，施用
取态铀作 Pearson 相关矩阵分析。结果显示，TCLP 不同固定剂后，土壤中可交换态、碳酸盐结合态铀
提取态铀含量与土壤 pH 呈极显著负相关关系，相 含量均降低，铁锰氧化物结合态及残渣态含量均增
关系数为–0.701**（P<0.01）。TCLP 提取态铀含量 加。在不同固定剂处理下，土壤中活性最强的可交
换 态铀所占 质量分数 分别为： CK(44.49%) 、
与土壤速效磷含量也呈负相关关系，相关系数为
N(28.81%)、P(37.11%)、B(35.90%)、NP(31.45%)、
–0.5298，但未达到显著水平（P>0.1）。分析结果表
NB(31.26%)、NPB(18.43%)。其中，3 种固定剂同时
明，随着 pH 升高，土壤中铀的活性逐渐降低，pH
添加对土壤中可交换态铀含量影响最大，降幅达
是影响铀在土壤中化学形态变化的关键因素。土壤
26.06%。单独添加纳米沸石主要将 15.68%的可交换
速效磷含量与 TCLP 提取态存在负相关关系，但不
态铀转化为无定形铁锰氧化物-氢氧化物结合态铀，
明显，即速效磷含量对降低 TCLP 提取态铀含量起
质量分数增加 7.66%，同时碳酸盐结合态、有机质
到一定作用，是影响铀有效性的因素之一。
结合态及残渣态铀质量分数分别增加 1.09%、2.77%
2.6 不同固定剂对土壤中铀形态分布的影响
和 4.07%，但对晶质铁锰氧化物-氢氧化物结合态铀
土壤中铀的生物毒性不仅与其总量相关，更重
无显著影响。单独施用磷酸二氢钾对碳酸盐结合态
要的是与铀存在的形态及各形态的比例相关。土壤
铀的降低效果在 6 组固定化处理中最显著，与对照
中各形态铀的生物有效性顺序是：可交换态（水溶
组相比，碳酸盐结合态铀质量分数降低 6.99%，同时
态）>碳酸盐结合态>有机质结合态>无定形铁锰氧 可交换态铀质量分数降低 7.38%，二者主要转化为
化物-氢氧化物结合态>晶质铁锰氧化物-氢氧化物 无定形铁锰氧化物-氢氧化物结合态和残渣态铀，增
结合态>残渣态。其中，可交换态铀活性最强，是最 幅分别为 10.64%和 6.35%。改性生物炭单独添加使
易被生物吸收利用的形态。碳酸盐结合态、有机结 有机质结合态和残渣态铀质量分数分别增加 3.64%
合态和铁锰氧化物结合态铀属于生物潜在可利用 和 5.58%，无定形铁锰氧化物-氢氧化物结合态铀质
态，在适当的环境条件下，能够被释放出来，变成 量分数增加 2.71%，这主要源自 8.60%的可交换态
生物可利用态。残渣态铀在土壤中极其稳定，对环 铀和 3.30%的碳酸盐结合态铀的转化。3 种固定剂单
境的危害最小。 独添加实验中，以纳米沸石对铀的固定化效果最佳。
不同固定剂处理对铀的各形态分布比例的影响 3 组固定剂配施处理均可促进土壤中可交换态
如图 6 所示。 铀向性质更加稳定的铁锰氧化物结合态和残渣态铀
转化，其中纳米沸石与改性生物炭联合施用对晶质
铁锰氧化物-氢氧化物结合态铀的影响在 7 组处理中
最为显著，其质量分数占比增加 8.16%。纳米沸石
与磷酸二氢钾联合施用使土壤中可交换态、碳酸盐
结合态铀和晶质铁锰氧化物-氢氧化物结合态质量
分数分别降低 13.05%、1.43%和 1.59%，三者主要
转化为 2.56%的有机质结合态铀、5.72%的无定形铁
锰氧化物-氢氧化物结合态铀和 7.78%的残渣态铀。
配施处理方案中以 NPB 组对铀的固定效果最佳，该

组处理最大程度地实现将可交换态铀向铁锰氧化物
图 6 施用不同固定剂对土壤中铀形态分布的影响
Fig. 6 Effects of different stabilizers on the species 结合态铀（包括 1.59%的晶质铁锰氧化物-氢氧化物
distribution of uranium in soil 和 15.88%的无定形铁锰氧化物-氢氧化物结合态铀）