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核能资源的开发和利用加剧了铀废石、尾矿等放射性污染问题,对生态环境和居民健康造成严重威胁。本文以湖南省中南部某铀尾矿库的红褐壤表层土(020cm)为研究对象,利用纳米沸石、磷酸二氢钾、改性生物炭为固定剂对铀尾矿库中的核素铀进行固定化处理,测定其对土壤理化性质的影响,采用毒性浸出(TCLP)、Tesseir逐级化学提取试验评价其固定效果,通过Pearson相关矩阵法分析土壤pH值和速效磷含量与土壤TCLP浸取态铀含量的相关性来探讨纳米沸石、磷酸二氢钾、改性生物炭及其复配组合固定处理铀污染土壤的影响因素。最后,利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜能谱(SEM)分析土壤表面微观形态与结构,进一步探究其固定化机制。主要研究结果如下:(1)除改性生物炭单独添加以外,其它固定化处理均可使土壤中pH值提高,磷酸二氢钾对土壤速效磷含量有显著的提高效果,在投加量为6%时,使土壤中速效磷含量由59.49mg/kg增加到3745.83mg/kg。TCLP浸出结果显示,固定剂单独施用时,磷酸二氢钾对土壤中核素铀的稳定效果最佳,投加量为3%时,铀的浸出量达到最低,与对照组相比降低56.92%,其次是6%纳米沸石和6%改性生物炭投加,铀的浸出量分别降低55.03%、56.03%。固定剂组配施用处理中,以纳米沸石、磷酸二氢钾、改性生物炭按质量比1:1:1投加量6%施用效果最佳,与对照组相比铀浸出量降低69.26%。利用Pearson相关矩阵分析结果显示,速效磷含量不是影响铀活性的主要因素,但会对铀的活性产生一定影响,土壤pH值是控制土壤铀活性的关键因素。(2)Tesseir逐级化学提取试验研究表明:铀尾矿库土壤经三种固定剂修复以后,铀的形态分布发生明显改变,植物可利用性和生物有效性均有所降低,固定剂单独施用修复效果依次为:纳米沸石>磷酸二氢钾>改性生物炭,最佳投加量分别为6%、3%、6%,分别将44.74%、26.68%、25.25%的可交换态(包括水溶态)转化为其它更稳定的形态。在复配材料固定实验中,修复效果依次为:纳米沸石+磷酸二氢钾+改性生物炭>纳米沸石+磷酸二氢钾>纳米沸石+改性生物炭。三种固定剂按质量比1:1:1同时添加可使土壤可交换态铀比例降49.61%。纳米沸石与磷酸二氢钾、改性生物炭不同组配比例中以质量比1:1、1:2固定效果最佳,分别使土壤可交换态铀比例降低38.15%、18.66%。三种固定剂混合施用不仅可以协同增强固定效果,还能克服单一固定剂存在的缺陷,取得良好的修复效果。(3)通过XRD、SEM对固定前后的土壤进行表征分析得知,三种固定剂联合修复铀尾矿土壤的机制主要是通过磷酸盐溶解/沉淀作用,将U(Ⅵ)转化为磷酸铀矿物沉淀Co(UO2PO4)2和混合重金属矿物Fe(UO2)2(PO4)2OH,使铀向残渣态转化从而有效固定重金属。