第九届青年地学论坛

核电快速发展使铀矿开采日益增加，地浸采铀给地下水环境带来严峻挑战，加大铀地下水铀污染治理研究成为重中之重。目前，对地下水铀污染治理的材料和方法已有大量研究，但实际应用过程中的成本效益却难以预测。数值模型是一种可能的解决方案，然而，铀在地下水中的形态十分复杂，修复过程涉及多种化学反应，还存在多物理场叠加等问题，使传统模型很难应对。此外，由于铀本身对氧化还原环境的敏感性，pH的变化往往会改变铀在介质表面的络合吸附过程，影响化学反应平衡，对模型准确性造成严重影响。因此，深入研究多化学反应过程和多物理场在铀迁移反应模型中的耦合，对评估修复效果，优化系统性能具有重要意义。
本研究的目的旨在建议一个多场耦合模型，模拟铀在微生物、PRB和电动修复等修复系统中的迁移衰减规律。研究从室内实验入手展开，首先计算和测量了铀在运移、修复过程中的各项反应方程和参数。然后，在传统地下水溶质运移模型的基础上，考虑微生物、PRB材料对铀的还原，以及还原过程中材料性能的损耗，将以上过程的化学反应过程耦合至溶质运移模型中，预测铀污染羽在PRB修复系统中的演变规律；进一步的，考虑电动修复中电渗场与水流场的叠加效应，建立水力-电渗多物理场耦合模型，预测铀污染羽在电动修复系统中的演变规律。最后，考虑修复过程中材料反应与电极水解等造成pH变化，计算不同pH下铀在系统中的表面络合行为和反应平衡变化，对耦合模型进行精细化改进。将改进后的模型应用于中试规模的地下水铀污染修复场地，为场地修复装置建立、修复性能优化提供理论指导与科学建议。

铀，地下水，多场耦合，数值模型，PRB，电动修复