一.背景
地下水污染可分为四类:有机污染、无机污染、微生物污染和放射性元素污染。其中，放射性元素污染是随着现代核工业的发展而出现的危害最大、持续时间最长的新型污染。例如来自铀矿开采和水冶的废水、来自铀精炼和核燃料制造的废水、来自反应堆操作的废水、来自反应堆燃料后处理的废水、来自放射性同位素生产的废水和来自使用放射性同位素的工厂和研究部门的废水等。，都是放射性污染源。由于处理技术的步伐跟不上核能的生产进程，一些放射性元素进入环境造成污染。这种污染已经成为当前和未来最突出的环境问题之一。
二。来源和危害
含铀废水是一类来源广泛的放射性废水，如铀矿开采和水冶废水、铀精炼和核燃料制造废水、反应堆运行废水、反应堆燃料后处理废水、放射性同位素生产废水、使用放射性同位素的工厂和研究部门的废水等。
地浸采铀是将按一定配方配制的浸出液通过注液孔注入天然含矿含水层，然后在水力梯度的作用下沿矿层渗流。通过对流和扩散，铀被选择性氧化溶解，形成含铀溶液，通过抽液孔提升到地表，再经水冶处理，得到所需的铀浓缩产品。由于我国地浸铀矿山多采用酸浸工艺，矿区退役后地下水中SO4-2、NO3、U (VI)、H+和重金属离子等多种成分严重超标。这些污染物如不及时处理，将通过渗透和迁移威胁下游地下水资源，对工农业生产和人类饮水安全造成极大影响。
我国的铀污染从建国初期研究原子弹的时候就出现了，但当时并没有引起重视。由于常规铀矿和铀矿石加工厂尚未建成，全国各地都在进行大范围的本地铀冶炼。土法炼铀是将开采出来的铀矿石磨碎，倒入盛有稀硫酸的大桶中溶解，然后用麻布包裹，逐一过滤，最后得到少量的原生铀。这些过程中留下的硫酸溶液只是经过简单的中和处理就进入了环境水体，造成的危害是长期的。
放射性废水对生态环境和人体健康危害极大。如果任其排入环境，会造成极其严重的后果。放射性废水对环境的污染主要是由于其中所含的放射性核素，会对生物体和人体产生多种损伤和致病作用。放射性废水中的放射性核素通过外照射和内照射对人体产生危害。外照射包括废水中的辐射体(主要是γ和β射线)直接对人体的照射和人在被放射性废水污染的水中游泳或划船时的照射。废水中的放射性核素进入人体产生内照射:被放射性废水污染的饮用水；食用放射性废水污染水体中的水生生物；放射性污染水灌溉的农作物通过食物链进入人体。放射性核素会转移到水和土壤中的水生生物、谷物、蔬菜等食物以及畜禽体内，并被浓缩放大。人们会通过食物链将污染环境的放射性核素摄入体内，超过允许含量时，就会受到损害而患病。放射性危害这些射线在较大的照射剂量下对人体组织器官有危害，如脱发、皮肤红斑、白细胞减少、红细胞或血小板减少、白血病、白内障、生殖功能、癌症等。高剂量的辐射会致人死亡。比如核燃料再加工过程中产生的高放废液，只要极少量从贮存设备中泄漏出来，人只要短时间不慎接触，就会受到严重的辐射伤害，甚至死亡。
三。铀和铀化合物
铀(yóu，铀)，原子序数为92的元素，其元素符号为U，相对分子量为238.0289g/mol，是自然界中能找到的最重的元素。一般具有放射性，半衰期很长，为7.038×108年。化学性质活泼，空在气体中易氧化，能与所有非金属(惰性气体除外)反应，能与各种金属形成合金。常见的价态是+6，工业上常用的化合物有碳酸氢铵(俗称黄饼)、三碳酸铀酰铵、二氧化铀、八氧化铀、六氟化铀、铀酸钠、铀酸钠等。铀和铀化合物具有放射性，因此在生产过程中必须采取预防措施。
天然水中铀的基本形态可分为三类:真溶液中的无机分子或离子、可溶性复杂有机化合物和胶体形态。【4】
表1天然水中铀的存在形式
四。迁移运动
地下水中的铀主要是分子的扩散运动。流体力学扩散由两部分组成:机械扩散和分子扩散。(1)机械扩散:流体流经多孔介质时，由于微观速度不均匀而引起的物质输运现象称为机械扩散。流体在多孔介质中流动时，固相和液相之间的相互作用非常复杂，包括吸附、沉淀、溶解、离子交换、化学反应和生物过程。但一般来说，最重要的还是机械作用，这是由于孔隙系统的存在，使得流体在孔隙中的微观速度分布(包括速度和大小)变得不均匀。(2)分子扩散:是流体中溶质浓度不均匀而引起的物质运动现象。分子扩散使溶质从高浓度向低浓度移动，使浓度分布趋于均匀。即使在静止的流体中，分子的扩散也会使溶质扩散到越来越大的区域。[1]
图1铀在地下水中的迁移
动词 （verb的缩写）影响因素
半衰期:铀衰变产生另一种元素，并发出辐射。由于铀的半衰期为7.038×108年，可以说是永远存在的，很难让它自己消失。因此，铀的管理是一个大问题。
溶解度:不同的铀化合物溶解度不同，影响其在地下水中的含量。当达到饱和时，多余的化合物将沉淀或吸附在岩石表面。在20°C时，硫酸铀(U(SO4)2·8h2o)的溶解度为11.9g/100cm3，硝酸铀酰(UO2(NO3)2)的溶解度为122 g/100cm3，硫酸铀酰(UO2SO4 3H2O)的溶解度为21 g/100cm3。
pH值:不同地区地下水的PH值差异很大，可影响铀化合物的存在形式、种类和浓度。酸性废水中的铀一般以六价形式存在。四价铀易与无机碳形成稳定的络合物沉淀。在研究过程中应进行预先测量。
不及物动词保护和控制
所有的污染都可以提前避免。特别是对于放射性污染，在中间生产过程中防止污染物的形成比污染物的处理更重要，也可以降低成本。排放的废水低于0.05毫克/升的国家排放标准..核电站产生的核废料应首先储存在硼池中，然后统一运送到国家核废料处理场。未经申请，它们不应堆放在任何地方。
目前处理地下水中铀的常规方法是物理化学法，但成本较高。新方法有硫酸盐还原菌生物法和生物吸附法。
(1)物理和化学方法
主要分为中和沉淀法、离子交换法和萃取法。
①中和沉淀法:
碱中和:在酸性含铀溶液中加入氨水、氧化镁、气态氨等碱性沉淀剂，控制最终pH值为6.5 ~ 8.0，使铀以重铀酸盐的形式完全沉淀。氢氧化钠沉淀剂主要用于碱性浸出液，以获得铀酸钠或重铀酸钠沉淀。
过氧化氢沉淀法:将含铀溶液的pH值调至2.5 ~ 4.0，缓慢加入超过化学计量的30%过氧化氢，再加入适量氨水中和反应过程中产生的酸，使最终pH值达到2.8，然后沉淀出过氧化铀(UO4·xH2O)。
②离子交换法:一般用强碱性阴离子交换树脂吸附铀。根据吸附液的固体含量，吸附可分为清液吸附、悬浊液吸附和浆液吸附。当树脂吸附饱和时，用水洗涤，然后用洗脱剂(硫酸-氯化钠、硫酸-氯化铵、硝酸-硝酸钠、硝酸-硝酸铵、稀硫酸或稀硝酸)从树脂中浸出铀。
③萃取法:浸出过程中使用的萃取剂为0.2mol/L二(2-乙基己基)磷酸-0.1 mol/L三烷基氧化膦体系。有机相饱和度控制在85%以上。水洗后，用碳酸铵晶体反萃取，可得到核纯的三碳酸铀酰。
(2)硫酸盐还原菌生物法
其机理是SRB在厌氧条件下通过异化硫酸盐还原将硫酸盐还原为H2S。与H2S废水中的重金属离子反应，生成低溶解度的金属硫化物沉淀，去除重金属离子。有人做了大量的研究，其代谢机制一般可以归纳为以下三个阶段:
如图所示:
图2硫酸盐还原菌分解代谢过程
分解阶段:在厌氧条件下，有机碳源降解，通过“底物水平磷酸化”产生少量ATP和高能电子。
电子传递阶段:前一阶段释放的高能电子通过SRB中特有的电子传递链(如黄素蛋白、细胞色素C等)逐级传递。)，同时产生大量的ATP。
氧化阶段:电子转移到被氧化的硫，硫被还原成S2-，消耗ATP提供能量。
从这一过程可以看出，有机物不仅是SRB的碳源，也是其能量来源，硫酸盐(或氧化硫)只是作为最终的电子受体。即SRB利用SO4-2作为最终的电子受体，有机物作为细胞合成的碳源和电子供体，同时将SO4-2还原为硫化物。
俄罗斯研究人员利用SRB混合菌处理地浸矿山地下水，取得了良好的实验效果。试验方法是:培养出相当数量的SRB后，注入钻孔，使其到达过滤器所在的位置。净化过程完成后，检测分析表明，地下水的污染大大减少。我国研究人员利用混合SRB菌模拟动态还原法酸浸铀地下水，最终铀和硫酸盐的去除率分别约为93.55%和75.5%。[2]
(3)生物吸附法
生物吸附是利用某些生物的化学结构和组成特性来吸附溶解在水中的金属离子，然后通过固液两相分离将金属离子从水溶液中去除的方法。主要功能包括离子交换、表面络合、螯合、氧化还原和静电吸附。根据细胞对代谢的依赖程度，生物吸附机制可分为代谢依赖型(活生物体)和代谢不依赖型(死生物体)。波利卡尔波夫曾指出，海洋微生物可以通过其直接吸附作用从海水中积累放射性核素。这种特性不依赖于微生物细胞的活性功能，死细胞也可以吸附，甚至比活细胞更好地表现出这种吸附特性。[3]
核工业的出现是人类在新时代发展的结果，不可阻挡。它的出现对解决能源危机有很大的帮助。随着有机碳能源的减少，核能成为高能量、低污染(无温室气体)的新一代超级能源，未来将得到广泛应用。所以放射性污染是相对不可避免的。
参考
[1]，李，康，傅，史，特定场地地下水中铀的存在和迁移形式及其沉积热力学分析研究，2004
[2]张，胡晓明，丁德新，杨，蒋晓辉，徐依群，，DNB和SRB .关于地浸采铀矿山污染地下水治理的研究现状与展望，2009
[3]林颖，高柏，李源丰，核工业低浓度含铀废水处理技术进展，2009
[4] B.Merkel，地下水中铀的反应迁移模拟，2000年
