Возделывание рапса, многолетних злаковых трав и сахарной свеклы. Радионуклиды в почве
Контрольная работа - Сельское хозяйство
Другие контрольные работы по предмету Сельское хозяйство
?тиц последние задерживаются в ее верхних слоях значительно дольше, но и они постепенно разрушаются, и радионуклиды переходят в почвенный раствор.
Миграционные возможности радионуклидов, перешедших в водный раствор, их передвижение по почвенному профилю в основном определяются характером взаимодействия с почвой. Почва довольно прочно удерживает попадающие в нее радиоактивные вещества. Для подавляющего большинства радионуклидов поглощение их почвой зависит от процессов распределения между двумя основными фазами - твердой и жидкой (почвенный раствор) и осуществляется главным образом в результате противоположных процессов: сорбции - поглощения твердым телом или жидкостью (сорбентом) вещества из окружающей среды, и десорбции - процесса освобождения сорбента от поглощенных им веществ; осаждения и растворения труднорастворимых соединений; коагуляции - слипания коллоидных частиц и пептизации - распада этих частиц. В свою очередь интенсивность этих процессов определяется типом почвы, обусловливающим химические и физико-химические условия среды; химическими свойствами и формой находящихся в почве радионуклидов; концентрацией и формой нахождения изотопных и неизотопных носителей. (В химии носителем называют весомое количество элемента, за которым невесомое (ультрамалое) количество элемента следует в химических реакциях. Изотопный носитель - это стабильный изотоп данного элемента, химические свойства которого тождественны его радиоактивному изотопу, напр. стабильный фосфор-31 и радиоактивный фосфор-32. Неизотопный носитель - это стабильный изотоп или изотопы химического элемента, которые лишь аналогичны по групповым химическим свойствам данному радионуклиду, напр. кальций - по отношению к радионуклидам стронция или калий - по отношению к радионуклидам цезия.)
В зависимости от типа почвы меняется степень поглощения радионуклидов, прочность их связи, а также сочетание тех или иных механизмов поглощения. Напр., песчаная почва по сравнению с глиной и суглинком в меньшей степени удерживает радионуклиды вследствие структурных особенностей. С физико-химических позиций сорбционная способность почвы тем выше, чем больше ее ионообменная емкость или чем больше в ней соединений, которые могут химически реагировать с радионуклидами. Глины и суглинки обладают высокой сорбционной емкостью, в силу чего продвижение в них радионуклидов затруднено. Относительно большой сорбционной способностью обладают черноземные почвы, что отчасти связано с наличием в их составе гумуса, который содержит высокомолекулярные вещества, находящиеся в коллоидном состоянии и отличающиеся хорошей обменной емкостью поглощения [3, с. 250].
Прочность удержания радионуклидов на частицах грунта различна и зависит от химических свойств каждого из них. Так, для осколочных радионуклидов (продуктов деления) поглощение почвой одного типа возрастает в ряду: рутений-106-стронций-90- церий-144-цезий-137, а прочность связи возрастает в ряду: стронций-90-рутений-106- цирконий-95-церий-144-цезий-137. Это во многом определяется различиями в механизме поглощения. Ионообменный механизм преобладает для радионуклидов стронция, которые обмениваются со стабильным стронцием и кальцием почвенного поглощающего комплекса. Для редкоземельных элементов, а также радионуклидов циркония, рутения, цезия ионообменный механизм имеет второстепенное значение. Редкоземельные элементы, как правило, образуют труднорастворимые гуматы, фосфаты, карбонаты, сульфаты, которые, отличаясь меньшей растворимостью, чем соответствующие соединения кальция, тем не менее, легко его замещают. Замещение преобладает и при поглощении цезия-137, который замещает калий в кристаллических решетках глинистых минералов.
На интенсивность и полноту поглощения радионуклидов, а также прочность их закрепления в твердой фазе почвы существенное влияние оказывает реакция среды, ее кислотность (рН). Независимо от того, что является носителем кислотности - почвенный раствор или твердая фаза, при низких значениях РН среды отмечается менее полная и прочная фиксация радионуклидов в почве. В этом отношении кислые почвы значительно менее способны к сорбции, чем почвы с нейтральной реакцией.
Радионуклиды, как правило, находятся в почве в ультрамалом количестве. Напр., содержание стронция-90 глобальных выпадений на поверхности почвы в среднем равно 10 мКи/км2 (примерно в 10 раз ниже содержания в почве стабильного стронция). Очень низкая массовая концентрация искусственных и естественных радионуклидов в почве и почвенных растворах обусловливает существенную зависимость поведения радионуклидов в почве от концентрации и свойств их изотопных и неизотопных носителей. Так, перемещающийся в почве стронций-90 распределяется между обменным кальцием почвы и кальцием, находящимся в почвенном растворе. В обоих случаях кальций выполняет функцию неизотопного носителя, при этом, чем больше обменного кальция в почве, тем больше задерживается в ней стронция-90 и чем больше кальция в растворе, тем больше стронция-90 остается в нем.
Скорость поглощения радионуклидов почвой зависит, прежде всего, от их растворимости. Водорастворимые формы радионуклидов легче взаимодействуют с почвенным поглощающим комплексом, чем малорастворимые. В составе глобальных выпадений доля растворимой фракции составляет: стронций-90 - 30-90%, цезий-137 -30-80%, церий-144 - 4-40%, цирконий-95 + ниобий-95 - 60-90%. Фиксация радиоизотопов стронция различными типами почвы в среднем равна 80-90%, однако они сравн