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氚(3H英文名tritium)是氢同位素之一,属于放射性核素。广泛应用在同位素示踪、地下水测龄等领域,同时它也是不同水平放射性废物处置中倍受关注的核素之一。在同位素示踪、同位素测龄的应用中,一般假设氚在孔隙介质中没有吸附,即分配系数(Kd)为0,并以此性质测定地下水的年龄。在实际应用中,氚被逐渐认识到在孔隙介质中可能存在吸附现象。如果氚在孔隙介质中存在吸附,将直接影响水分运动基本参数的准确性,造成大量污染物迁移实验结果的不可靠,并对地下水年龄计算的准确性提出挑战。因此,对3H在土壤中的吸附特征进行专门研究,可以为氚同位素技术、氚示踪技术应用结果的校正提供基础依据,为我国核废物处置提供参考,具有重要理论与实际研究价值和研究意义。
本文对氚在四川安县土、四川江油土、北师大校园土、山西黄土等四种土壤中的吸附特征开展研究,在土样预处理、矿物成分分析与化学成分分析的基础上,开展了批实验(BatchTest),考虑了吸附时间、氚水比活度、水土比、pH以及有机质质量等影响因素,进行了氚在四种土样中的吸附特征实验。
实验结果表明:
(1)四川安县土、四川江油土、北师大校园土、山西黄土等四种土样对氚的分配系数随不同吸附时间、水土比、氚水比活度、pH值、有机质含量等条件的变化,未表现出特别明显的变化趋势,预示着这四种土壤对氚的分配系数受上述条件影响不大;总体来说,四川安县土样对氚的分配系数为0.1292~0.2806ml/g,平均分配系数在0.1972ml/g左右;四川江油土样对氚的分配系数为0.1206~0.2932ml/g,平均分配系数在0.1678ml/g左右;北师大校园土样对氚的分配系数为0.0545~0.1785ml/g,平均分配系数在0.1252ml/g左右;山西黄土样对氚的分配系数为0.0520~0.2676ml/g,平均分配系数在0.1280ml/g左右。
(2)从四种土样对氚的绝对附量来看,吸附时间和pH值对其影响不大;受氚比活度和水土比的影响大于前者。四种土样对氚的绝对吸附量随着氚比活度和水土比的增大有增大趋势,且受有机质质量的影响,有较明显的变化。除了山西黄土对氚的绝对吸附量随所加富里酸质量的增大而呈减小趋势外,其它三种土样对氚的绝对吸附量随有机质质量的增大而呈明显增大。