原位微生物修复铀污染地下水的潜在风险：铀释放与迁移研究

为解决原位微生物修复铀污染地下水后，固定化铀因微生物衰变而迁移的问题，研究人员以 Leifsonia sp. 为对象，研究不同条件对铀释放的影响。结果表明，铀释放受 pH、金属离子和时间影响。该研究为合理应用原位微生物修复提供理论依据。

　　在当今的采矿领域，原位浸出铀技术凭借其诸多优势，如对地表扰动小、无放射性固体废弃物、生产成本低以及资源利用率高等特点，已成为开采砂岩型铀矿的主要技术。然而，这项技术也带来了令人头疼的问题 —— 它会导致浸出区域的地下水受到严重污染。要知道，地下水修复成本高昂，且原位浸出铀后的修复周期漫长，再加上目前缺乏成熟的修复技术，这一系列难题严重限制了原位浸出铀技术的发展。

原位微生物修复被视为一种极具潜力且成本效益高的地下水修复方法。它是通过向受污染的含水层中注入优势微生物菌群和碳源，利用微生物的富集、生物吸附、生物矿化或生物还原等作用，将地下水中的污染物去除。像 Leifsonia sp. 这类微生物菌株，在处理含铀废水方面表现出色，去除率能超过 92%，甚至高达 99.8%。但人们发现，原位微生物修复的长期有效性存在疑问。因为一旦修复完成，微生物失去持续的碳源供应，就会死亡并分解，原本被固定的铀可能会再次迁移，重新污染地下水。此前有研究表明，植物在分解过程中会释放积累的重金属或铀，微生物分解形成的胶体也可能影响固定化铀的迁移。可到目前为止，关于含铀微生物残骸中铀释放的机制，尤其是残骸携带铀的迁移机制，还没有相关报道。所以，为了揭示原位微生物修复铀污染地下水过程中的潜在风险，为合理应用该修复技术提供依据，研究人员开展了相关研究。虽然文中未提及具体研究机构，但该研究成果发表在《Applied Radiation and Isotopes》上，为该领域研究带来了重要突破。

在研究方法上，研究人员主要采用了批量实验和砂柱实验。批量实验用于研究不同 pH、作用时间以及不同金属离子（K⁺、Ca²⁺、Na⁺、Mg²⁺、Zn²⁺）浓度对含铀 Leifsonia sp. 残骸中铀释放的影响；砂柱实验则模拟了固定化铀在含 Leifsonia sp. 残骸情况下的迁移情况。

研究结果主要如下：

• 初始 pH 的影响：研究人员在反应时间为 120h、温度为 30°C 的条件下，研究了不同初始 pH 值（pH=3、4、5、6、7、8）的解吸溶液对含铀 Leifsonia sp. 残骸中铀释放的影响。结果发现，随着 pH 值升高，铀的释放率持续下降。在 pH 为 3.0 时，铀的释放率最高，达到 3.6% 。这表明酸性条件更有利于铀从 Leifsonia sp. 残骸中释放。
• 作用时间的影响：铀的释放率随接触时间增加而增加，之后随时间增加保持不变。在 pH 为 3、时间为 120h 时，铀的释放率达到峰值 4.98%。这说明在一定时间范围内，接触时间越长，铀的释放量越多，但超过一定时间后，释放量趋于稳定。
• 金属离子的影响：与不存在金属离子的情况相比，金属离子的作用使铀的释放率增加超过 10%。其中 Ca²⁺的影响最大，能使铀释放率提高至 18.4%。这表明金属离子会促进铀从 Leifsonia sp. 残骸中的释放，且不同金属离子的促进作用存在差异。
• 铀释放的机制：研究发现，残骸中的 U (IV) 会被氧化为 U (VI)，从而导致铀释放。同时，铀的释放与残骸中的羟基、羧基、氨基和酰胺基有关。并且，铀的释放动力学符合 Elovich 和双常数模型，这说明铀的释放是一个多因素综合的化学解吸过程。
• 铀的迁移：通过砂柱实验模拟发现，地下水中重新迁移的铀有两种形式。一部分铀从残骸中释放出来，以铀酰离子的形式独立迁移；另一部分则存在于残骸中，随残骸一起迁移，且前者的量远大于后者。

研究结论表明，含铀 Leifsonia sp. 残骸在其衰变后，其中的铀会释放到地下水中。铀的释放受到溶液中的 pH、与之相互作用的金属离子（K⁺、Ca²⁺、Na⁺、Mg²⁺、Zn²⁺）以及相互作用时间的影响，在 pH=3、Ca²⁺浓度为 100mg/L、时间为 120h 时影响最为显著。该研究为确定原位浸出铀污染地下水的微生物原位修复风险提供了理论基础，有助于人们更深入地了解原位微生物修复铀污染地下水过程中铀释放和迁移的机制，为合理利用该修复技术提供了重要的科学依据，对推动地下水铀污染修复领域的发展具有重要意义。