Естественная и антропогенная радиоактивность почв
Дипломная работа - Экология
Другие дипломы по предмету Экология
ности между физико-химическим состоянием радионуклидов в почве и их поглощением.
Уран. Известно что в водной среде более устойчивы шестивалентные соединения урана.
При pH< 2.5 они представлены ионом уранила , склонным к гитратации, комплексообразованию и гидролизу.
При концентрации свыше 0.2 мг/л урана гидролизуется в слабокислых почвах (pH 2-4.2) . На поведение урана влияют псевдоколлоидные свойства гидратированного уранила и его адсорбция на частицах с положительным зарядом поверхности. При pH 5-6 коллоид перезаряжается, и катионы урана переходят на отрицательно заряженные коллекторы. Уран может мигрировать в сорбционном виде на гидроксидах железа, глинистых частицах, органических взвесях. На поверхности коллоидной формы уранил-ион образует прочное комплексное соединение. В природных водах с pH<7.5 и концентрацией фосфатов 1 мкМ доминирует ион . В отсутствии ортофосфат-ионов в средах с низкими (1мМ) концентрациями карбонатов продукты гидролиза уранила преобладают в интервале pH 2-12. Прочность комплексов элемента с гуминовыми кислотами в среднем в 1.5-2 раза выше, чем с фульвокислотами. В восстановительных условиях при pH 5 гуминовые кислоты, а при pH 6.0-6.6 - фульвокислоты осаждают уран, в окислительных - образуются растворимые соединения. Концентрация карбонатов 1 мМ почти исключает образование растворимых продуктов гидролиза и препятствует гуматному связыванию при меньших 0.1 мкМ содержаниях гуматновых кислот. При их концентрации 50 нМ и низких (0.5 мМ) содержаниях карбонатов образование гуматов урана доминирует.
Радий. Поглощению радия в почвах способствует высокая концентрация сульфат-иона, низкие содержания кальция и небольшая ионная сила раствора. Ион малосклонен к комплексообразованию. В присутствии органических веществ в почве повышается подвижность и снижается эффективность радиоэлемента. В условиях не загрязнённых поверхностных растворах возможны соосождение радия с карбонатами кальция, гидротированными оксидами железа и сорбция радиоактивного элемента глинистыми элементами, коллоидной кремнекислотой, оксидами марганца. Радий избирательно поглощается коллоидами кремнекислоты даже из высококонцентрированных растворов бария.
Торий. Ионы существуют только в средах с pH 2-3. Он находится в виде полимерных продуктов гидролиза в природных поверхностных водах и в отсутствии комплексообразователей. Торий в виде полимерных продуктов гидролиза эффективно поглощается тонкодисперсными фракциями глинистых минералов и гуминовой кислоты. В природных растворах осаждению тория препятствует комплексообразование тория с органическими лигандами. Торий может мигрировать в форме координационных соединений с фторит-, сульфат-, фосфат-, хлорид-, нитрат карбонат- ионами. В грунтовых водах высокое содержание органических веществ и низкое pH способствует поглощению тория почвами.
Закрепление урана, радия и тория твёрдофазными компонентами почвы. Согласно накопленным данным, поглощение урана, радия, тория зависит от химических свойств, физико-химического состояния и концентрации элементов, гранулометрического и минералогического состава почв, содержание органического вещества, присутствие в растворе некоторых ионов, миграционноспособных коллоидов, комплексообразователей и т.д.
Форма нахождения радионуклидов при поступлении в почву и их распределение по почвенному профилю. В условиях загрязнения радиоэлементы фиксируются в верхних горизонтах почвы глинистыми минералами и органическим веществом почв. При загрязнении изотопы радия мигрируют в более глубокие почвенные горизонты. Радий фиксируется в органоминеральном комплексе верхнего горизонта. Решающие влияние на процессы закрепления радия в загрязнённых почвах оказывает pH, катионный состав среды и концентрация кальция и бария. Совместное присутствие кальция и органического вещества усиливают степень и прочность поглощения радия. В отсутствии кальция наблюдается обратное действие. Со временем физико-химическое состояние и прочность закрепления урана, радия и тория в радиоактивных - загрязнённых почвах может изменяться. На основе проведённых опытов обнаружено, что биологическое поглощение урана зависит от его исходной физической формы. Прочность сорбции водорастворимого радия со временем возрастает. В минеральной толще почвенного профиля даже спустя 2 года преобладает обменная форма радиоэлемента.
Сорбция и мобильные формы радионуклидов в почвах. Значения коэффициента межфазного распределения радионуклидов сильно варьирует даже в средах одного типа. Так, в песчаных почвах для радия они составляют от 106 до 3.810, для урана - от 0.13 до 16.0 мл/г. Различия обусловлены механизмами взаимодействия с почвенными компонентами. Для почв гумидной зоны выдерживается ряд миграции элементов Ra>U>Th.
Концентрация радионуклидов в жидкой фазе в зависимости от pH. При увеличении в жидкой фазе содержания урана и тория, концентрация элементов уменьшается. При возрастании концентрации тория степень его поглощения луговой почвой увеличивается. Максимум сорбции тория наблюдается в нейтральных и слабощелочных средах, минимум в кислых. В зависимости от параметров сорбции почвой урана от кислотности жидкой фазы существует несколько максимумов. В интервале pH от 9.5 до 10.5 происходит резкое увеличение коэффициентов распределения нуклеотида. При гидролизной формы уранила преобладают в интервале pH от 2 до 12. Поэтому извлечение урана из почв не возрастает. При pH свыше 10 уменьшается извлечени?/p>