PhreePlot绘制某些可变价核素Eh-pH图

U、Np、Pu、^(99)Tc、^(79)Se等放射性元素或核素对氧化还原条件敏感,存在多种价态,且锕系元素(U、Np、Pu)具有丰富的配位化学,其在生物圈和地质圈中的化学行为较为复杂。电势(Eh)-pH图对解决在水溶液中发生的一系列反应及平衡问题具有广泛的应用。本工作采用PhreePlot软件绘制了这些元素或核素在人体血清、唾液、胃液、DMEM培养基和北山地下水中的Eh-pH图以研究它们的主要氧化态和赋存形态。结果表明,U在生物圈中的主要氧化态是Ⅵ,Np是Ⅳ,Pu是Ⅳ和Ⅲ,99 Tc是Ⅶ和Ⅳ,79Se是0和Ⅳ。相比其他元素或核素,pH对铀的赋存形态影响更大。在地质圈中,根据Eh-pH图来看,北山处置库有利于Np、Pu的长期储存而对于U、99 Tc、79Se的储存不利。本工作的对比研究也表明,在热力学数据库一致的情况下,采用免费软件PhreePlot绘制的元素Eh-pH图与Geochemist’s Workbench(GWB)程序绘制的Eh-pH图具有高度的一致性。

地下水中钚溶解度限值和存在形态模拟研究

为了获取钚在地下水中的溶解度变化范围和主要存在形态,利用PHREEPLOT软件模拟研究水中pH、Eh和离子种类对钚的溶解度和存在形态的影响,通过PHREEQC编码实现对与钚溶解度和形态分布相关的地球化学反应模拟。在此基础上,引入PHREEPLOT软件的“loop”功能,实现了PHREEQC输入文件各模块的迭代,继而通过PLOT输出计算结果。研究结果表明:钚在水中的溶解度限值变化范围较大,可以从10^(-7.9)~10^(-15.5) mol·L^(-1),主要存在形态多以碳酸根、氢氧根离子络合物为主。总体而言,水化学环境的Eh值和pH值决定了钚在水中的氧化态和溶解度限值,而水中阴、阳离子浓度决定了钚在水中的赋存形态,钚在水中的溶解度限值范围跨度很大,该限值不仅取决于pH值和Eh值,还跟溶解度控制相相关。