nukleáris geokémiai
11.6. A mesterséges radioaktív izotópok a kontinentális
ökoszisztémák
11.6.1. A viselkedés radionuklidok a talajban
Átvétele mesterséges radionuklidok a talajban és a két alapvető módja van: a légköri lerakódás, és a kapott hulladék mentesítés.
Geokémiai radionuklidok Kapott TALAJ
A légköri kihullás
A légköri lerakódás a felületen a talaj és a növényzet és tápláljuk radionuklidok kapott globális csapadék, Csernobil és egyéb balesetek részeként vagy aeroszol részecskék, és az oldatban a csapadék. Általános szabály, hogy ez vezet a szennyeződés nagy területeken milyen részletesen megvitatták az előző részekben. Az ilyen elvesztése ellenére a magas radioaktivitás mutatnak elhanyagolható tömegű értékeket. Például, a koncentráció a 90 Sr, esik a talaj felszínén a 60 - 70.. az átlag 10 mCi / km 2 (Pavlotskaya, 1974). Ez megfelel körülbelül 10 -14 # 37; a felületi réteg a talaj, ami 10 11-szer alacsonyabb, mint az a koncentráció a természetes stabil stroncium. Ezért ezek a bevételek nem változtatják meg a fizikai és kémiai összetétele, a környezet, mint a talaj.
A talaj - jó elnyelő radionuklidok. Minden mesterséges radionuklidok, kapott a talaj felszínére a légkörből, most koncentrálódik a felső réteg, és nem haladja meg a 30 cm-t. Az abszorpciós radionuklidok felszíni talajréteg kettős. Először is, ez akadályozza az szennyeződés a talajszelvény és adja meg a talajvíz. vízszintes radionuklid zajlik elsősorban a talaj részecskékkel eredményeként oldalsó kipirulás, mint korábban említettük. Az erősebben tartott radioizotópokra gyökér talajrétegben, annál kevésbé lehet letölteni növények. Másodszor, a felhalmozási radionuklidok a gyökér zónában talajréteg létrehoz egy többé-kevésbé hosszú életű a szennyezés forrásának (a szabály, hogy a szennyeződés magában foglalja a különböző radioaktív izotópok), amely állandó depó radionuklidok növényzet.
A viselkedés a radionuklidok a talaj függ: 1) az alakja radionuklid, különösen a fokú oldékonyságot; 2) a geokémiai tulajdonságait a radionuklid; 3) a fiziko-kémiai feltételeinek a környezet, amelyek összetétele határozza meg a talaj, nagyrészt klimatikus, domborzati és geológiai körülmények között.
1. Az első időszakban lerakása után a talaj felszínén (általában az első 2 év) radionuklidok viselkednek tökéletesen stabil elemek a talaj, ezek izotópok. talaj felszívódása radionuklidok mértéke elsősorban attól függ, az oldhatósága felületén kicsapódnak, a részecskék. Vízben oldható formáinak könnyebb, hogy befolyásolja a talaj elnyelő, mint gyengén oldódó komplexet alkot. Általában, az oldható formák álló lerakódás függ kémiai tulajdonságait az elemek és növekvő száma (Pavlotskaya 1974) 144 Ce, Y → 91 95 95 Zr + Nb → 137 106 Cs → Ru → 90 Sr. Fontosságát a töltés aeroszol részecskék. Negatív töltésű, és a semleges részecskék deponálása kevéssé erősen kötődnek, mint a pozitív a talajjal kolloidok, amelyek előnyösen egy negatív töltés. Radionuklidok fokozatosan kezd bele a geokémiai ciklus után néhány évvel a szennyezés már megfelelően viselkednek azok izotópos vagy nem izotópos hordozók. Van egy úgynevezett folyamat „öregedés”, ha a radionuklidok idővel, fokozatosan haladva a metabolikus állapotok nem csere.
Attól függően, hogy az állam és összetétele a vegyületek, amelyekben az radionuklidok a talajban, fizikai-kémiai jellemzőit a talaj, időjárási és éghajlati viszonyok a különböző radionuklidok lehetséges migrációs mechanizmust a talajban: A konvektív szállítás, diffúzió oldatban vagy egy kettős diffúziós réteget. A konvektív szállításával víz beszivárgását a jelenlegi, a talajon keresztül uralja öblítő mód talajokon. Így radionuklidok szállítják oldható állapotban, és ennek egy része a finompor. Átvitele radionuklidok kevésbé szorosan kötődik a talajban (például, Sr radionuklidok) fog bekövetkezni a formájában oldható komplex sók vagy vegyületek szerves ligandumokkal. Ők is gyakoribb diffúziós oldatban, mint a kettős diffúziós réteg, ellentétben a Cs radionuklidok.
2. geokémiai jellemzői az ökológiailag fontos radionuklidok fent tárgyalt. Viselkedésük a talajban sok köze van a viselkedés az üledékben, ami szintén arra az előző szakaszok ebben a fejezetben.
Cs + kationok kezdetben on adszorbeált negatív töltésű felületekkel kolloidok agyagásványok, majd
hatolnak diffúzió útján a közbenső rétegben helyet és a beágyazott egy rácsos ásványi izomorf helyettesítésével K. eredetileg formájában Cs elsősorban csere. Akkor válnak, nem csere és nagyrészt rosszul hozzáférhető a növények számára.
144 Ce ioncserélő talaj abszorpciós mechanizmus nem a legfontosabb egy. Sokkal kevésbé mobil a talajban, mint Sr. Úgy tartják, hogy Ce például radionuklidok és más ritka földfémek lehetnek izomorf helyettesítheti Ca, Fe, Al bizonyos exogén ásványi anyagok, különösen ásványi anyagok típusú sókat (Pavlotskaya 1974)
Felszívódás és megtartása a talaj Ru radionuklid függ a formában, amelyben megérkezik (anionos, kationos vagy semleges). Ru, amelynek nagy az affinitása a Fe, tartják szilárdan a vas-hidroxid gélt film felületén az ásványi szemcsék. Víz migráció Ru kapható anionos formában vagy oldható komplexek. Ezt a kérdést vizsgálták rosszul.
Pu talajban előnyösen inaktív. Még azokban az esetekben, amikor az belép a talaj formájában oldódó vegyületek, a viselkedését az alábbiak határozzák hidrolízissel. Szinte az összes oldható és képes a migráció Pu találtak a talajban formájában Pu (OH) n. Úgy tartják, hogy rendelkezésre álló Pu növényi lehet formájában Oldható komplexek karbonát vagy karbonátok. Legalább azt tudjuk, hogy a száraz éghajlaton Pu képes behatolni, hogy a mélysége 30 cm. Viselkedés Pu (FV) hasonló a viselkedését Th. Am (OH) 3 és Cm (OH) 3, mint Pu (OH) 4 jobban oldódnak, és a növények számára elérhető, míg a hidrolízis reakciót is nagyban meghatározza a viselkedésük a talajban. Np viselkedése a talajban kevéssé ismertek. Ismeretes, hogy azok a vegyületek különböznek a legnagyobb oldhatóságot és a rendelkezésre állás
Plant között transzurán elemek (transzurán elemek a környezetben, 1985).
Az FI Pavlotsky (1974), az azonos talaj azonos körülmények között, az intenzitás a felszívódását radionuklidok általában megnöveli a sorozat 106 Ru → 90 Sr → 144 Ce → 137 Cs, és a kötési szilárdság - egy sor 90 Sr → 106 Ru → 95 Zr 144 → 137 → Ce Cs. Legkevésbé radionuklidok mozgatható Cs.
3. Befolyásolja a talaj összetétele a viselkedését radionuklidok meglehetősen összetett.
A szerepe a talaj humusz viselkedése radionuklidok kettős, és függ a sok feltétel. Egyrészt, a radionuklidok legtöbb szilárdan távlatokat humusz a talaj, különösen humates Ca talajban sivatagos régiókban. Másrészt, különösen a nedves területeken a talajban jelen lévő oldatokat szerves anyag hozzájárulhat a radionuklid kialakításával kevésbé szilárdan kapcsolódik a talajjal negatív töltésű és a semleges komplex vegyületek és kolloidok.
Természetes-klimatikus rendezési meghatározza a készítmény a talaj, és a reakcióközeg, és így befolyásolja a mobilitása radionuklidok a talajban. A legtöbb kationok mozdulatlanul enyhén lúgos talaj a sivatagos terület és mozgékonyabb savas talajú nedves övezetek. Például, a 90 Sr könnyen elmozdul a talajban nedves zónában, ahol ez kerül át a kompozíció a vízben oldható szerves vegyületek. A talajok sivatagos övvel inaktív, és összegyűlt a párologtató akadályok álló nehezen oldódó karbonátok, mint Ra (lásd. Ch. 8). Ugyanakkor, a mobilitás a oxidált formái Pu növelhető eredményeként képződésének oldható karbonát komplexek, mint a U. A csatlakozómodulok táj és felhalmozódása radionuklidok a legtöbb alacsony tehermentesítő elemekkel. Az elemek változó vegyérték fontos szerepet játszanak redox reakciók. Van egy felhalmozódása sok ilyen akadályok hasznosítás (Pu, Tc, Ru).
Ahhoz, hogy megbecsüljük a relatív mobilitását és erőssége rögzítésének radionuklidok talajok gyakran használják széles körben elterjedt a talajtani módszer kitermelése víz oldatok különféle sók és sósav. Sókitermeléshez meghatározásához használt ionok cseréje állapotban. Az ábra a hatását összetételét és tulajdonságait a radionuklidok talaj azok rögzítési szilárdsága talajok szolgálhat a táblázat adatai. 11,2, amelyből világosan látható, hogy az abszorpciós teljessége
radionuklidok a talaj és növeli az erejét a rögzítés egy sor sod-podzolos homokos vályog → sod-podzolos agyagos talaj fekete →. Ebben a sorozatban ez növeli a diszpergálhatóságot a talaj részecskéket, a szerepe a montmorillonit csoport, a szerepe a szerves anyagok és Ca cseréje közötti agyagásványok. Extrudálás formák radionuklid csere történik a hordozó elemek 90 Sr legjobb megoldás extraháljuk CaCl2. 137 Cs - KC1.
Leginkább látott geokémiai jellemzői az egyes radionuklidok. 90 Sr legtöbb mobil. A gyep-podzolos talajok fő része van a csere körülmények és könnyű kiszorított Ca. Csak mintegy a fele csernozjom felszívódik radionuklid Sr nem cserélhető kapcsolt humátok Ca.
Az egyik legkevésbé mobil radionuklid 137 Cs, amely szinte teljesen felszívódik a talajban bármilyen összetételű. A csere állapotban van a sod-podzolos talajok, elsősorban a könnyű szerkezetű. Az agyagos, és csernozjom szinte minden Cs kötődik, nem csere a rácsok agyagásványok.
Felszívódás talajok 106 Ru kicsit függ az összetétel és a látszólag aránya határozza meg az anionos és kationos formái Ru oldatban. Nyilvánvaló, hogy abban az esetben, táblázatban mutatjuk be. 11,2, mintegy fele a ruténium anionos formában, és nem szívódik fel a talajban. Mintegy 10 # 37; által elnyelt talajok Ru volt a csere állapotban, és könnyen kiszorítjuk Ca ionok.
144 Ce ebben az esetben kiderült, hogy a legkevésbé mobil radionuklid. Ez csaknem teljesen felszívódik a talajba bármely készítmény, és nem váltja Ca legközelebb legnagyobb az ionos sugara.
Viselkedés mesterséges radionuklidok
Kapott talaj a hulladék összetételén
Általában a viselkedés egyes radionuklidok talajban ugyanazok a fenti szabályok. Azonban jelentős különbségek vannak a viselkedése radionuklidok a talajban formájában kapott aeroszol lerakódás vagy folyékony hulladékot. Az első esetben, a radionuklidok formájában mikron alatti részecskék kerülnek a környezetbe folytatódott, és tartalmazza a meglévő geokémiai ciklusok. A második esetben, a talaj kap nagy mennyiségben különféle anyagokat, drámaian megváltoztatja a kémiai és fizikai-kémiai feltételeket, a környezet. A radionuklid majd az oka, hogy a fennálló helyzet a kölcsönhatás a szennyező anyagok a természetes környezetet. Példaként, meglehetősen gyakori módja a ártalmatlanítása a folyékony hulladék átlagos aktivitás az árkok tele darabokat a viharvert mészkő impregnált lúggal. Az árkok tele voltak sűrű talaj felső rétege (Olsen és mtsai., 1986). Az ilyen töltési létrehoz egy alkalikus puffer közeg elvándorlásának megakadályozására 90 Sr és 137 Cs. Azonban ilyen körülmények között, 60 Co bebizonyította, hogy nagyon mozgékony és könnyen vándoroltak az összetétele a felszín alatti kívül a boltban. Kobalt, amelynek két oxidációs fokú ilyen körülmények volt az alakja Co 2+. a legtöbb oldható és stabil pH = 9,5. Így tagja volt mind anionos komplexek szervetlen ligandumokkal, és szerves: kis molekulatömegű fulvósavak és EDTA talaj fertőtlenítő oldatok.
99 Tc 7 oxidációs fokú. Az oxidáló atmoszféra tároló a legstabilabb Tc (VII), jelen formájában pertechnetát TcO
Egy magasan a felszín alatti és mobilitása a talajban. Tc lehet csökkenteni Tc (IV) az akadályok csökkentéséhez, például egy szerves anyag, alkotó gyengén oldódó t CO2. A urán ilyen körülmények között is rugalmas és vándoroltak a talajvízben formájában a karbonát komplexek. A radioizotópok, alkotó bomlási lánc, szükséges, hogy figyelembe vegyék a mobilitás a köztes termékek. Migrációja mobil szülői radionuklidok beszennyezheti kevésbé mobil leányvállalata. Így, ebben a példában, van egy fokozatos szennyeződése 238 Pu és 240 Pu, 242 a mozgatható felhalmozódó Cm (T1 / 2 = 162 nap) és Cm-244 (T1 / 2 = 18).