第七届青年地学论坛

铀（uranium）是自然界中天然存在的重要的放射性元素之一。在厌氧环境中，高溶解度、高迁移度的正六价铀酰（UO₂²⁺）经过化学或生物还原，被含Fe(II)、S^2-的矿物或金属还原菌等有效的还原成低溶解度的晶质铀矿或非晶质四价铀。此外，正五价铀（U(V)）是铀还原过程中重要的中间价态，其在特定还原反应过程中的存在正在逐渐被证实，然而U(V)在还原反应中的形成机制尚不明晰。Ilton等研究表明低pH下，在磁铁矿表面进行溶解和重结晶的过程中，铀以U(V)的形式进入磁铁矿结构中并成为了主要的还原产物（Ilton 2010）。本研究在中性pH、厌氧条件下观测六价铀在磁铁矿表面还原过程中的微观机制，通过结合高能分辨荧光检测X射线吸收近边结构光谱（HERFD-XANES）和高分辨扫面透射电镜（HR-STEM）等技术，结果表明，磁铁矿表面吸附态的U(VI)首先被还原为U(V)并且存在于磁铁矿表面，U(V)在相当长一段时间内都是主要的还原产物。接着，磁铁矿表面的U(V)再被还原为粒径在1-2 nm左右的纳米颗粒状UO₂。通过电镜可以观察到，在还原反应过程中，纳米颗粒状的UO₂聚集形成纳米线的过渡结构，并最终坍塌成10-100 nm的纳米团簇结构。研究通过证实中间价态U(V)和过渡形貌存在，揭示六价铀还原过程中产物价态和形态变化的微观机制，为进一步理解铀在环境介质中的迁移转化行为提供新的依据。
 

五价铀,铀的迁移转化