曼彻斯特大学、英国国家核实验室和美国克莱姆森大学科研人员近日在《ACS ES&T Water》发表研究称，来自遗留核设施的碎混凝土，在放射性污染土地安全管理中可能比以往认为的更有作用。该研究由英国核退役管理局资助，重点考察碎混凝土与锶-90的相互作用。锶-90是一种在塞拉菲尔德、汉福德等遗留核场址中较为常见、且在地下水中迁移性较强的放射性污染物。
研究团队使用英国核退役管理局提供的混凝土样品，将其与含稳定锶或痕量锶-90的合成地下水混合，并在两类条件下进行了三个月实验：一类为空气受限环境，用于模拟密封或低氧地下环境;另一类为空气平衡环境，用于模拟存在空气的浅层处置场景。
结果显示，在空气平衡系统中，破碎混凝土三个月内可从溶液中去除约82%的锶;而在空气受限条件下，去除率约为14%。研究人员认为，这一差异与方解石形成有关。混凝土与空气中的二氧化碳反应后会生成方解石，锶可替代其中部分钙，并进入矿物结构，从而被更稳定地固定。X射线吸收光谱分析也证实，在暴露于空气的体系中，锶部分掺入了新形成的方解石中，为地下水中锶-90的长期去除提供了可能机制。
研究还测试了两种磷酸盐处理方式：一种是在实验过程中加入磷酸盐，另一种是预先对混凝土表面进行磷酸盐处理。两种方式都提高了混凝土对锶的吸收能力，即便在空气受限条件下也有效。在空气平衡的磷酸盐体系中，最高有98%的锶在48小时内从溶液中被去除。显微观察显示，混凝土表面形成了结晶度较低的磷酸钙涂层，为锶提供了更多吸附位点，使其有机会在更长时间尺度内被吸附或掺入相关矿物中，并随着放射性衰变最终转化为稳定的锆。
研究资深作者、曼彻斯特大学BNFL研究主席凯瑟琳·莫里斯教授表示，碎混凝土并不只是惰性废料，它能够主动从溶液中去除锶，并以较稳定形式保存。这一发现有助于理解轻度污染混凝土在现场处置中的潜在作用，并为放射性污染土地的长期管理和安全决策提供更多依据。
