Миграция урана-238 в системе почва-растение
Дипломная работа - Биология
Другие дипломы по предмету Биология
p;
Уран - (лат. Uranium), U, радиоактивный химический элемент III группы периодической системы Менделеева, относится к семейству актиноидов ; атомный номер 92, атомная масса 238,029; металл. Природный Уран состоит из смеси трех изотопов: U238 - 99,2739% с периодом полураспада TЅ = 4,51109 лет, U235 - 0,7024% (TЅ = 7,13108 лет) и U234 - 0,0057% (TЅ = 2,48105 лет)Это химический элемент, обладающий высокой плотностью (19040 кг/куб.м). В чистом виде он представляет собой белый, блестящий, очень тяжелый металл
Валентность урана - переменная. В растворах наиболее устойчивы соединения шести- и четырехвалентного урана. В щелочной среде растворенный уран находится преимущественно в четырехвалентной, а в кислой - в шестивалентной формах [6]. С химической точки зрения представляет собой довольно активный элемент, амфотерный в высшей степени окисления, образующий большое число неорганических и органических соединений. На воздухе он медленно окисляется, в мелкодисперсном состоянии пирофорен. Реагирует с кислотами, особенно в присутствии окислителей, образуя ряд солей, как правило, хорошо растворимых в воде [13].
Уран (IV) в своих соединениях присутствует в форме U+4. С химической точки зрения ион U4+ является слабым основанием. Он существует лишь в сильнокислых растворах и при понижении кислотности гидролизируется с образованием U(OH)4. Гидроксид U(OH)4 слаборастворим в воде, но хорошо растворяется в кислотах [23,40].
Уран (VI) - наиболее устойчивая степень окисления урана при свободном доступе воздуха. U+6 энергетически неустойчив и в водных растворах мгновенно гидролизуется с образованием комплексного двухвалентного катиона уранила UO22+ . Соединения сравнительно хорошо растворимы и устойчивы в водных растворах. Наиболее растворимы уранил-нитраты. Хорошо растворимы сульфаты уранила и оксигалогениды (UO2Cl2 и UO2F2). Растворимы многие соли уранила с органическими кислотами. Важнейшими труднорастворимыми соединениями U (VI) являются фосфаты, арсенаты, ванадаты [23.41].
Природный уран состоит из трех изотопов. Все природные изотопы урана в той или иной мере радиоактивны, т.е. ядро их атомов может подвергаться самопроизвольному распаду. Он протекает как в форме естественного распада, сопровождающегося преимущественно альфа-излучением, так и спонтанного деления, сопровождающегося потоком нейтронов.
Наиболее ценным с точки зрения ядерной технологии представляется изотоп с массовым числом 235 (U235), который по достижении определенной критической массы способен расщепляться по цепному (лавинному) типу, что позволяет использовать его в качестве ядерного топлива или взрывчатого вещества[13].
Обедненный уран представляет собой остаток природного урана после извлечения из него изотопа U235. Он состоит преимущественно из изотопа с массовым числом 238 (U238). Так, если природный уран содержит до 0,7 % U235, то обедненный уран содержит всего (0,2 - 0,3) % от его начального содержания.
1.3Содержание U238 в почвах
Основным источником урана в биосфере является земная кора. Кларковое содержание урана в земной коре составляет 310-4%. Некоторое количество урана поступает на земную поверхность с вулканическими выбросами, а так же в результате антропогенной деятельности (при добыче и переработке урана) [20, 104].
Минералы урана делятся на первичные и вторичные. Минералы U (VI) содержат уран в виде U4+. Основные минералы - безводные окислы. Минералы U (VI) соответствует зоне окисления и характеризуется яркой (желтой, зеленой, оранжевой, белой и т. д.) окраской, свойственной солям уранила. Основной структурной единицей таких минералов является UO22+. Все минералы уранила растворимы в минеральных кислотах, а некоторые - в воде. Весьма распространены карбонаты, сульфаты, ванадаты, арсенаты, фосфаты, силикаты уранила. Все они построены по типу двойных (тройных) солей. Водные основные фосфаты, арсенаты, и ванадаты уранила, Ca, Mg, Ba, Cu, Pb и других объединены в группу урановых слюдок. Наиболее распространенными являются:
отенит - Ca(UO2)2(PO4)210H2O;
метаторбенит - [Cu(H2O)4][(UO2)2PO4)]4H2O;
карнотит - K2(UO2)2(VO4)2(0-3)H2O:
бейлииит - Mg2(UO2)2(CO3)318H2O [23.44].
Уран относиться к классу водных мигрантов, в природных водах он существует в виде иона уранила UO+2, однако, роль биогенной миграции при его перемещении в биосфере также весьма значительна [20, 104].
Фактором, определяющим поведение урана, является его высокая массовая концентрация в почвах, в результате чего в поведении радионуклида играют существенную роль химические свойства самого элемента [20, 104]. Среднее содержание урана в земной коре составляет 410-4 %. Уран аккумулируется в почве в результате выветривания пород и почвообразования, в последствии чего концентрация этого элемента в почве оказывается более высокая, чем в породах, из которых он происходит [20, 108]. За геохимический фон принята величина содержания урана, полученная В. И. Вернадским - 50,0 Бк/кг [20, 108], среднемировая концентрация в почвах - 24,4 Бк/кг [21, 29]. В районах, сложенных кристаллическими породами с высоким содержанием урана, концентрация его в почве повышается.
Распределение урана в почвах отдельных ландшафтных поясов определяется характером и направлением процессов почвообразования, в результате которых почвы сильно различаются по содержанию этого элемента. Отмечается увеличение концентрации естественных радионуклидов с севера на юг, что обусловлено существенными различиями в почвообразовательных процессов северных и южных регионов [20, 108].
Минимальное содержание урана приурочены к северным районам Восто