ДИНАМИКА СОСТОЯНИЯ УРАНА, РАДИЯ И ТОРИЯ В ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЕ,
ЗАГРЯЗНЕННОЙ ВОДОРАСТВОРИМЫМИ СОЛЯМИ РАДИОНУКЛИДОВ
Научные интересы: миграция и трансформация состояния радионуклидов, сорбенты радионуклидов Ряд тенденций современного мирового производства, таких как рост объемов выпуска продукции фосфатной, редкометальной, нефтедобывающей промышленностей, положительная динамика потребления электроэнергии от атомных и тепловых станций указывают на то, что загрязнение тяжелыми естественными радионуклидами (ТЕРН) компонентов биосферы будет нарастать. Почвы принимают на себя основной удар от этого негативного воздействия. Дальнейшая судьба радионуклидов зависит как от физико-химических свойств почвы, так и от формы поступления и свойств ТЕРН. В задачу наших исследований входило изучение трансформации состояния урана, радия и тория в подзолистой почве, загрязненной водорастворимыми соединениями радионуклидов. Исследования проводили в 1983-1996 гг. на универсальном многоцелевом полигоне. Участок с сильноподзолистой суглинистой почвой общей площадью около 500 кв. м разбили на прямоугольные делянки (1ґ2 м), разделенные защитными полосами шириной 0.5 м. В пахотный (0-20 см) слой почвы делянок путем поверхностного полива растворами UO2(NO3)2 , ThC14 , RaC12 было внесено 1.0450-52.3721 г урана; 0.9564-47.6957 г тория; 0.2508ґ10-6-12.5400 ґ10-6 г радия. Таким образом, в 0-20 см слое экспериментального участка была создана градация концентраций радионуклидов, максимальные значения которых превышали содержание ТЕРН на контрольных делянках в 100 раз в момент внесения. Кроме указанных солей радионуклидов на каждую делянку внесли по 10 кг органического удобрения, 100 г нитроаммофоски и 13 г аммиачной селитры, затем для более однородного распределения внесенных веществ в пахотном слое почву вскопали [1]. Результаты исследований показали, что за период наблюдений значительно снизилась доля обменного радия. Очевидно, это произошло за счет трансформации состояния радионуклида, прочного его закрепления неорганическими гелями и органическим веществом, частичного вхождения в кристаллическую решетку минералов. В результате, если в 1986 г. в обменных состояниях находилось 19-44 % радионуклида, то спустя 10 лет доля обменного радия составила лишь 2-8 % от валового содержания в пахотном слое. В сумму мобильных форм наибольший вклад вносит кислоторастворимая составляющая, концентрация которой в почве к 1996 г. на порядок превышала содержание радионуклида, закрепленного в обменных состояниях. Таким образом, результаты наблюдений убедительно свидетельствуют о том, что при внесении RaC12 в пахотный слой сильноподзолистой суглинистой почвы происходит трансформация состояния радионуклида. Уже в 1986 г. (через три года после загрязнения) содержание водорастворимой составляющей находилось на пределе чувствительности метода. В последующие 10 лет обменный радий через кислоторастворимое состояние или минуя его трансформировался в более прочносвязанные формы. В итоге доля наиболее доступного растениям водорастворимого и обменного радия в 1996 г. составила не более 10 % во всех вариантах загрязнения. В пахотном слое радионуклид находится преимущественно в кислоторастворимой и прочнофиксированной формах. На делянках, загрязненных нитратом уранила, уже в 1986 г. концентрация водорастворимого урана составила лишь 0.1-0.2 % от валового содержания в 0-20 см. Сопоставляя результаты разных лет, мы обнаружили, что с течением времени уран стал значительно подвижнее. Если в 1986 г. сумма мобильных форм радионуклида в различных вариантах опыта составляла 16-25 %, то десять лет спустя — в пахотном слое находилось в подвижном состоянии 25-68 % урана. Причем с ростом валового содержания радионуклида в почве мы наблюдали тенденцию к повышению доли всех подвижных форм этого радионуклида. Отмеченное выше явление не типично, поскольку общеизвестно, что с течением времени подвижность урана в корнеобитаемом слое почвы снижается вследствие перехода растворимых шестивалентных соединений в нерастворимые четырехвалентные состояния. В условиях нашего эксперимента малорастворимые соединения могли образоваться в слабокислом почвенном растворе сразу после загрязнения в результате взаимодействия уранил-ионов и фосфат-ионов из состава нитроаммофоски, внесенной в качестве удобрения. В результате подвижность урана была низкой уже в первый год и на длительный период он был выведен из миграционных процессов. Даже через десять лет после начала экспериментов содержание этого радионуклида в пахотном слое делянок превышает контрольные значения более чем в 50 раз (заметим, что соответствующие концентрации радия и тория лишь в 13 раз больше контрольных). Обнаруженное повышение подвижности урана можно объяснить разрушением в течение времени труднорастворимых уранилфосфатных комплексов. Приведенные данные позволяют наглядно убедиться, сколь велико влияние фосфорных минеральных удобрений на подвижность урана в почве. Разрушение уранилфосфатных комплексов способствовало повышению доступности урана для растений, увеличению его концентрации и подвижности в пахотном слое. При этом в сумме подвижных состояний радионуклида доминирует кислоторастворимая форма. В отличие от радия и урана, содержание тория в пахотном слое за период с 1986 по 1996 гг. заметно уменьшилось. Вероятно, миграция радионуклида, сорбированного на мелкоземе, илистой фракции и частицах органического вещества, произошла в периоды максимального увлажнения (весной и осенью) с нисходящим током воды. Доля подвижного тория за период наблюдений незначительно возросла, но по-прежнему составляет не более 2 %. В сумме подвижных форм радионуклида преобладает торий, растворимый в кислоте, содержание которого на порядок превышает концентрации водорастворимого и обменного состояний. Таким образом, водорастворимые формы тяжелых естественных радионуклидов в природных условиях при длительном контакте с почвой трансформируются в кислоторастворимые и фиксированные состояния. За более чем десятилетний период нахождения в сильноподзолистой суглинистой почве за пределы пахотного слоя мигрировало до 55 % урана, 38 % тория и 28 % радия. Содержание наиболее доступных растениям водорастворимых и обменных форм ТЕРН во всех вариантах эксперимента не превысило 7 %. ЛИТЕРАТУРА 1. Рачкова Н.Г., Шуктомова И.И. Вертикальная миграция тяжелых естественных радонуклидов и трансформация их водорастворимых форм в почве подзолистого типа // Сочетанное действие факторов радиационной и нерадиационной природы на растительные и животные организмы. Сыктывкар, 2000. С.132-141. – (Тр. Коми НЦ УрО РАН; Вып. 164).
Логотип -
Начало -
Общие
сведения -
Структура -
Научная деятельность 3001 посещений с 31.12.2001 |