腐植酸の鉄・マンガン塩が土壌中のウラニウム(VI)移行に及ぼす影響.そのメカニズムと挙動

Influence on Uranium(VI) migration in soil by iron and manganese salts of humic acid: Mechanism and behavior.

• Yuan-Yuan Zhang
• Jun-Wen Lv
• Xue-Jie Dong
• Qi Fang
• Wen-Fa Tan
• Xiao-Yan Wu
• Qin-Wen Deng

抄録

土壌中には腐植酸（HA）、鉄イオン、マンガンイオンが多量に含まれており、これらはすべて土壌中のU(VI)の移動に影響を与える。HAは鉄イオンやマンガンイオンと相互作用してHA塩（本論文ではHA-Fe及びHA-Mnと呼ぶ）を形成するが、U(VI)の移動に及ぼすHA-Fe及びHA-Mnの影響については十分に理解されていない。本研究では、HAと塩化第二鉄六水和物及び塩化マンガン四水和物との相互作用により、それぞれHA-Fe及びHA-Mnを合成した。U(VI)の固定化及び移行に及ぼすHA, HA-Fe及びHA-Mnの影響を、浴中吸着実験及び土壌カラムを用いた脱着実験により検討した。その結果、HA, HA-Fe及びHA-Mnが土壌中のU(VI)の移動を抑制することがわかった。X線光電子分光法(XPS)及びBCR逐次抽出分析の結果から、HA-Fe及びHA-Mnは6価ウランを安定な4価ウランに還元し、Fe/Mn酸化物結合ウラン及び有機/硫化物結合ウランの比重を増加させ、土壌中での縦方向の移行を困難にしていることが、移行遅延の原因であると考えられた。走査型電子顕微鏡(SEM),フーリエ変換赤外(FTIR),X線回折(XRD),表面積及び細孔径の分析から、HA-Feの水酸基,アミノ基及びカルボキシル基とU(VI)との間に形成された錯体がHA-Feの結晶性を高めることが明らかになった。一方、U(VI)とHA-Mnの水酸基、アミノ基、アルデヒド基、ケト基、塩素含有基との反応は、HA-Mnの結晶化度に影響を与えなかった。特に、カラム脱離実験では、雨水浸出の影響で土壌中に固定化された6価ウランが再移行し、酸性雨の方が中性雨よりもウランの再移行が促進されることがわかった。これらの知見は、ウラン汚染サイトの廃止措置処分及びそのリスク評価のための指針となるものです。

Soil contains large amounts of humic acid (HA), iron ions and manganese ions, all of which affect U(VI) migration in the soil. HA interacts with iron and manganese ions to form HA salts (called HA-Fe and HA-Mn in this paper); however, the effects of HA-Fe and HA-Mn on the migration of U(VI) is not fully understood. In this study, HA-Fe and HA-Mn were compounded by HA interactions with ferric chloride hexahydrate and manganese chloride tetrahydrate, respectively. The influence of HA, HA-Fe and HA-Mn on U(VI) immobilization and migration was investigated by bath adsorption experiments and adsorption-desorption experiments using soil columns. The results showed that the presence of HA, HA-Fe and HA-Mn retarded the migration of U(VI) in soil. Supported by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and BCR sequential extraction analyses, a plausible explanation for the retardation was that HA-Fe and HA-Mn could reduce hexavalent uranium to stable tetravalent uranium and increase the specific gravity of Fe/Mn oxide-bound uranium and organic/sulfide-bound uranium, which made it difficult for them to longitudinally migrate in soil. Scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, X-ray diffraction (XRD), and surface area and pore size analyses indicated that the complex formed between the hydroxyl, amino and carboxyl groups of HA-Fe and U(VI) increased the crystallinity of HA-Fe. The reaction between U(VI) and the hydroxyl, amino, aldehyde, keto and chlorine-containing groups of HA-Mn had no effect on the crystallinity of HA-Mn. Notably, the column desorption experiment found that the U(VI) immobilized in the soil remigrated under the effect of rain leaching, and acid rain promoted uranium remigration better than neutral rain. The findings provide some guidance for the decommissioning disposal of uranium contaminated site and it's risk assessments.

Copyright © 2019 Elsevier Ltd. All rights reserved.