19.06.2017
19.06.2017
19.06.2017
15.06.2017
12.06.2017
12.06.2017
16.05.2017
02.05.2017
14.04.2017
14.04.2017
Радионуклидное загрязнение
 27.10.2015

Природные радионуклиды. Естественная радиоактивность почв вызывается природными радиоактивными изотопами, которые всегда в тех или иных количествах присутствуют в почвах и почвообразующих породах. Естественные радионуклиды подразделяют на 3 группы. Первая группа включает элементы, все изотопы которых радиоактивны: уран (238U, 235U), торий (232Th), радий (226Ra) и радон (222Rn, 220Rn). Во вторую входят изотопы «обычных» элементов, обладающие радиоактивными свойствами: калий (40K), рубидий (87Rb), кальций (48Ca), цирконий (96Zr) и др. Третью группу составляют радиоактивные изотопы, образующиеся в атмосфере под действием космических лучей: тритий (3H), бериллий (7Be, 10Be) и углерод (14C).

Радионуклидное загрязнение

По способу и времени образования радионуклиды подразделяют на первичные, образовавшиеся одновременно с образованием планеты (40К, 48Ca, 238U); вторичные — продукты распада первичных радионуклидов (всего 45 - 232Th, 235U, 220Rn, 222Rn, 226Ra и др.); индуцированные — образовавшиеся под действием космических лучей и вторичных нейтронов (14C, 3H, 24Na). Всего насчитывают более 300 природных радионуклидов.
Валовое содержание естественных радиоактивных изотопов в основном зависит от почвообразующих пород. Почвы, сформировавшиеся на продуктах выветривания кислых пород (полевые шпаты, слюды), содержат больше радиоактивных изотопов, чем образовавшиеся на основных и ультраосновных породах; в тяжелых почвах их больше, чем в легких.
Естественные радиоактивные элементы распределяются по профилю почв обычно относительно равномерно, но в некоторых случаях они аккумулируются в иллювиальных и глеевых горизонтах; в почвах и породах присутствуют преимущественно в прочносвязанной форме.
На основании исходных данных, полученных центрами и станциями агрохимической службы в различных регионах страны, М.И. Луневым и П.М. Орловым проведен анализ и получена сводная информация о содержании и параметрах статистического распределения естественных радионуклидов (EPH) в основных типах почв сельскохозяйственных угодий страны (табл. 4.1).
Радионуклидное загрязнение

Среднее содержание 226Ra в почвах различного гранулометрического состава находится в интервале 19-25 Бк/кг. Оно последовательно возрастает в ряду почв: песчаные и супесчаные < легкосуглинистые < среднесуглинистые < тяжелосуглинистые. В глинистых почвах среднее содержание 226Ra несколько ниже, по сравнению с тяжелосуглинистыми почвами.
Среднее содержание 232Th в почвах различного гранулометрического состава находится в интервале 22-32 Бк/кг, возрастая от песчаных и супесчаных к глинистым почвам.
Естественный изотоп 40K вносит наибольший вклад в радиоактивность биоты, земной коры и вод океана, а выделяющаяся при распаде ядер 40K энергия играет заметную роль в тепловом балансе Земли.
Среднее значение содержания 40K в черноземах, серых лесных, дерново-подзолистых и почвах Дальнего Востока находится в интервале 380-500 Бк/кг. Стандартные отклонения в распределении 40K в почвах от 120 до 190 Бк/кг. Количество 40K в почвах зависит не только от природных факторов, но и от калийных удобрений, в результате чего повышается его концентрация в почве. За счет выноса с урожаем сельскохозяйственных культур содержание 40K понижается. Таким образом, удельная активность 40K в почвах не стабильна. В природе отношение 40K к стабильному калию - постоянная величина. Поэтому количество 40K в почве характеризует запас стабильного калия в почве и не является показателем радиационного загрязнения.
В каштановых почвах России содержание 226Ra и 232Th ниже, по сравнению с мировым, а в дерново-подзолистых почвах - выше. Единственное существенное различие относится к содержанию 40K в дерново-подзолистых почвах: в России оно в 1,7 раза выше (табл. 4.1).
В целом по России стандартные интервалы изменения удельных активностей EPH более узкие, чем типичные диапазоны для мировых данных. Подтверждением этому служат данные по радиационному фону почв Тывы, приведенные в таблице 4.2.
Радионуклидное загрязнение

Искусственные радионуклиды. При технологических авариях на производствах, связанных с использованием искусственных радионуклидов, последние попадают в окружающую среду, загрязняя ее. Наиболее часто искусственное загрязнение почв вызывают изотопы 235U, 238U, 239Pu, 129I, 131I, 144Ce, 140Ba, 106Ru, 90Sr, 137Cs и др.
Скорость миграции искусственных радионуклидов в почве и способность усваиваться растениями определяются следующими факторами:
- физико-химической формой радионуклида, путем поступления и вертикальным распределением его в почве;
- свойствами почвы (минеральным составом, кислотностью, содержанием ионов, вступающих в конкурирующие реакции, ионообменной емкостью, количеством гуминовых веществ, влажностью);
- особенностями строения и метаболизма растения.
Для количественного описания процесса переноса радионуклидов из почвы в растения используют коэффициент переноса Kp, равный отношению активности радионуклида в растении (Бк/кг сухого веса) и в почве (Бк/кг почвы). Однако выраженный в таких единицах Kp не отражает особенностей вертикального распределения радионуклида в почве, т. к. различные растения имеют разную глубину корневой системы, поэтому при расчете Kp следует определять активность радионуклида в соответствующем слое почвы. Так, по рекомендациям Международного союза радиоэкологов (IUR) используют активность в слое 0-10 см для злаковых культур и 0-20 см - для остальных. При поверхностном загрязнении почвы, например при аварийных ситуациях, применяют Kp в единицах Бк/кг/Бк/м2.
Минеральный и гранулометрический состав почвы в значительной мере определяет ее сорбционные свойства, а значит, и биодоступность содержащихся в ней радионуклидов. Глинистые почвы обладают существенно большей способностью сорбировать радионуклиды, особенно изотопы цезия и плутония, по сравнению с песчаными почвами. Чем меньше размер частиц почвы, тем выше ее сорбционная емкость. Увеличение кислотности подавляет сорбцию, следовательно, перенос радионуклидов из кислых почв в растения происходит легче, чем из щелочных. Влажность почвы, как правило, способствует поступлению радионуклидов в растения. Конкурирующие ионы также могут влиять на биодоступность радионуклидов. Так, применение калийных удобрений часто подавляет усвоение цезия растениями. Схема процессов, приводящих к переносу радионуклидов в системе почва - растение, показана на рисунке 4.1.
Множество работ посвящено определению физико-химических форм радионуклидов в почве и изучению их подвижности. Как правило, исследовали почвы с высоким содержанием радионуклидов, загрязненные в результате аварийных выбросов, в частности после аварии на ЧАЭС. Плутоний и америций в значительной степени связаны с гуминовыми кислотами и их комплексами с Ca, Fe, Al, а также с оксидами железа и алюминия, тогда как цезий связан с минеральной компонентой. Даже небольшое количество иллита в почве приводит к прочному связыванию 137Cs. Содержание стронция-90 в верхних горизонтах ниже, т. к. этот радионуклид обладает высокой подвижностью и быстро проникает вглубь почвы. Распределение же радионуклидов по фракциям практически не меняется с глубиной. Для цезия и актинидов характерны крайне низкие скорости вертикальной миграции, практически весь их запас сосредоточен в верхних трех сантиметрах почвы.
Радионуклидное загрязнение

По степени подвижности в почвах радионуклиды образуют ряд 90Sr ≥ 106Ru ≥ 137Се ≥ 129J ≥ 239Pu.
Гуминовые вещества несколько повышают подвижность цезия, поскольку сорбируются на глинистых минералах. В почвах, содержащих более 90 % органического вещества, обменная фракция цезия может превышать 80 %. Прибавление гуминовых веществ к глинистым минералам существенно понижает Kp.
Подвижность радионуклида в растении определяется особенностями метаболизма. Скорость переноса калия через клеточные мембраны корневой системы выше, чем цезия. Тем не менее цезий имеет относительно высокую подвижность в растениях.
Большой опыт рекультивации сельскохозяйственных земель, загрязненных радионуклидами, имеется в Белоруссии и России на территориях, примыкающих к Чернобыльской АЭС. Загрязненные почвы, в зависимости от вида и уровня загрязнения или показателей вредного воздействия на здоровье человека и окружающую среду, используют следующим образом:
- переводят в земли запаса для консервации в случае невозможности обеспечения безопасности здоровья человека и необходимого качества производимой на этих почвах продукции, а также при отсутствии эффективных технологий восстановления загрязненных почв;
- используют по целевому назначению с соблюдением особых условий и режима хозяйственной или иной деятельности для обеспечения безопасности здоровья человека и необходимого качества производимой на этих почвах продукции;
- используют по целевому назначению без особых условий и режима хозяйственной или иной деятельности, если уровень загрязнения и показатели неблагоприятного воздействия на здоровье человека и окружающую среду не превышают установленных нормативов.
Опасность радиоактивного загрязнения продовольствия и кормов отдельными радионуклидами может быть определена следующими показателями:
- излучением радионуклидов в реакциях деления тяжелых ядер;
- продолжительностью существования данного радионуклида (периодом полураспада);
- биологической подвижностью и усвояемостью организмом;
- способностью аккумулироваться в органах и тканях человека, животных и растений;
- длительностью пребывания в организме (периодом полувыведения из организма, временем, в течение которого содержание радионуклидов в организме снижается в 2 раза в результате метаболических процессов и функционирования выделительных систем).
По совокупности этих признаков к наиболее опасным продуктам деления относятся йод-131, стронций-90 и цезий-137. В сравнении с другими радионуклидами, они обладают наибольшей биологической подвижностью, которая обусловлена тем, что йод является необходимым для организма микроэлементом, а стронций и цезий - химические аналоги таких важных элементов минерального питания, как кальций и калий (табл. 4.3).
После радиоактивных выпадений загрязнение урожая сельскохозяйственных культур происходит, главным образом, в результате поступления радионуклидов в растения из загрязненной почвы. В зависимости от продолжительности выпадения загрязнение почвы сельскохозяйственных угодий может быть одноразовым или длительным (при глобальных выпадениях, продолжающихся в течение нескольких лет). В первом случае почвенный путь поступления радионуклидов в растения будет главным источником радиоактивного загрязнения урожая уже в следующем вегетационном сезоне после выпадения радиоактивных осадков. Во втором случае первые 2-4 года будет преобладать аэральный путь радиоактивного загрязнения растений, а в последующие годы - почвенный.
Радионуклидное загрязнение

Для ликвидации последствий загрязнения почв тяжелыми металлами и радионуклидами важное значение имеют предупредительные меры. Это химическая, физико-химическая и биологическая рекультивация почв. Химическая мелиорация основана на образовании малорастворимых, недоступных форм загрязняющих веществ для поступления в растения. Физико-химическая рекультивация обеспечивает безопасность растительной продукции за счет поглощения подвижных форм радионуклидов и тяжелых металлов вводимыми или содержащимися в почве адсорбентами. Биологическая мелиорация связана с внесением в почву органических и биоудобрений, которые закрепляют токсичные вещества в виде сложных комплексных соединений, недоступных для преодоления клеточных мембран корневой системы растений. Применение различных видов мелиорации в комплексе представляет особый интерес при рекультивации почв, загрязненных тяжелыми металлами и радионуклидами.
При вспашке поверхностно загрязненных угодий происходит перемешивание радионуклидов с почвой всего пахотного слоя. Поглощение и фиксация радионуклидов почвой затрудняет их усвоение корневой системой. Поэтому поступление радионуклидов из почвы в растения в десятки раз меньше, чем из водного раствора, т. е. почва служит мощным барьером на пути миграции радионуклидов по пищевым цепочкам.
Биологическая избирательная способность растений к усвоению различных химических веществ и отличия физико-химических свойств радионуклидов обусловливают неодинаковые размеры поступления отдельных радионуклидов из почвы в растения (табл. 4.4).
Радионуклидное загрязнение

Существенное значение имеет также длительность жизни радионуклидов, загрязняющих почву. Долгоживущие радионуклиды, такие как стронций-90 и цезий-137, создают длительно действующие источники их поступления в растения, а, напротив, короткоживущие, например йод-131, с периодом полураспада около 8 суток, менее опасны для загрязнения урожая корневым путем, поскольку за период от начала вегетации растений до уборки урожая он практически исчезает в результате радиоактивного распада.
Поступление радионуклидов из почвы в растения и накопление их в урожае сельскохозяйственных культур в значительной мере зависит от биологических особенностей различных видов растений, что может быть обусловлено спецификой их минерального питания, распределением корневой системы, продолжительностью вегетационного периода. Приведенные в таблице 4.5 данные позволяют сопоставить степень радиоактивного загрязнения урожая различных сельскохозяйственных культур стронцием-90 и цезием-137 при поступлении их из почвы в растения. Достаточно отчетливо видно, что даже в пределах одной группы культур (зерновых злаков) различия в загрязнении зерна стронцием-90 могут достигать 50 раз (овес и кукуруза). По загрязнению цезием-137 эти различия значительно меньше. Самым высоким накоплением радионуклидов отличаются бобовые растения, в т. ч. горох. В зерне кукурузы, проса, риса накапливаются минимальные количества стронция-90, однако по содержанию цезия-137 рис приближается к бобовым культурам. Надземные вегетативные органы загрязняются стронцием-90 примерно в 10 раз, а цезием-137 в 3-5 раз больше, чем зерно, плоды, клубни, корнеплоды. Очень высоким радиоактивным загрязнением отличаются кормовые травы.
Различия между сельскохозяйственными культурами по накоплению этих веществ в урожае могут быть использованы для снижения радиоактивного загрязнения получаемой продукции. Необходимо использовать для возделывания такие культуры и сорта, в урожай которых поступает минимальное количество радионуклидов.
Радиоактивные вещества, осевшие на поверхность почвы, вступают во взаимодействие с почвенными частицами, и почва, как основной компонент агроценоза, оказывает определяющее влияние на миграцию радионуклидов по биологическим цепочкам. Известно, что почва - хороший поглотитель для радионуклидов. Поглощение радионуклидов происходит сразу же при контакте их с почвой. Разные почвы обладают неодинаковой способностью к поглощению радионуклидов, но в целом поглощается не менее 50 %, а во многих случаях значительно больше. Так, при внесении в дерново-подзолистую супесчаную почву растворимых форм радионуклидов было поглощено 66 % стронция-90, 98 % цезия-137, 98 % церия-144, 94 % кобальта-60, 49 % рутения-106. Еще сильнее радионуклиды поглощаются черноземной почвой: стронций-90 - 96 %; цезий-137 - 100; церий-144 -100; кобальт-60 - 91; рутений-106 - 61 %.
Радионуклидное загрязнение

Поглощенные радионуклиды довольно прочно удерживаются на почвенных частицах, в результате чего миграция их из поверхностного загрязненного слоя почвы в более глубокие горизонты крайне ограничена. Даже в условиях промывания поверхностно загрязненных почв дождями и талыми водами в течение нескольких лет не происходит заметного перемещения радиоактивного загрязнения по профилю почвы. Основная масса радионуклидов на целинных и необрабатываемых угодьях остается в верхнем слое 2-5 см почвы. Невелика, как правило, и горизонтальная миграция по поверхности почвы, обусловленная ветровой эрозией или переносом загрязненных почвенных частиц поверхностным потоком воды.
Миграция радионуклидов по почвенному профилю, их биологическая доступность растениям в значительной мере определяется процессами взаимодействия их с почвой. К свойствам почвы, влияющим на поведение радионуклидов в почве и в системе почва - растение, относятся кислотность, емкость поглощения, состав обменных катионов, содержание гумуса, минералогический состав.
С увеличением кислотности уменьшается прочность связи поглощенных радионуклидов с почвенными частицами, и чем выше кислотность почвы, тем большее количество радионуклидов поступает в растения. Поэтому известкование кислых почв, а также внесение природных цеолитов, нейтрализующих их кислотность и создающих агрохимические барьеры, может в несколько раз снизить поступление радионуклидов в растения.
Из почв с большой емкостью поглощения, высокой степенью насыщенности обменными катионами, высоким содержанием гумуса радионуклиды поступают в растения в значительно меньших количествах, чем из почв с низкими значениями перечисленных показателей. Для радионуклидов стронция-90 и цезия-137 существенное значение имеет содержание в почве их химических аналогов кальция и калия, которые являются элементами питания растений. Поступление стронция-90 в растения обратно пропорционально содержанию обменного кальция в почве. Несколько менее четко эта закономерность проявляется для пары цезий-137 - калий. Внесение в загрязненные почвы минеральных удобрений, как правило, не оказывает существенного и однозначного влияния на переход радионуклидов из почвы в растения. При внесении в почву стандартных доз фосфорных и калийных удобрений поступление стронция-90 и цезия-137 в растения несколько снижается. Азотные удобрения либо не оказывают никакого влияния, либо незначительно увеличивают переход радионуклидов из почвы в растения.
Большое разнообразие почв - причина значительных различий в поведении радионуклидов в почвах и накоплении их в растениях. При возделывании культурных растений на разных почвах при одном и том же уровне радиоактивного загрязнения почв поступление радионуклидов в растительную продукцию может различаться в десятки раз (табл. 4.6). Более того, даже на разновидностях одного и того же типа почв накопление радионуклидов растениями также изменяется достаточно сильно.
Влияние почвенных условий на накопление радионуклидов в урожае сказывается примерно одинаково для всех культур, но на поступление в растения цезия-137 свойства почв оказывают более сильное влияние, чем на поступление стронция-90. В условиях радиоактивного загрязнения территорий наиболее благоприятными для получения урожая будут почвы, обладающие сравнительно высоким плодородием, такие как серые лесные, каштановые, черноземы.
На загрязненных землях основной способ рекультивации - фиторекультивация, с проведением таких агротехнических мероприятий, как глубокая вспашка, известкование, внесение минеральных удобрений. Все это способствует адсорбции радионуклидов, т. е. переходу их в кристаллические решетки некоторых элементов почв и тем самым переводу в неусвояемые для растений формы.
Рекультивация земель Гомельской области на основных типах лугов (суходольном, пойменном и заболоченном) показала, что из комплекса контрмер, снижающих переход радионуклидов в травостой различных типов лугов, наиболее эффективно коренное улучшение лугов. Важной его составляющей частью обязательно должно быть применение повышенных доз PK удобрений и сорбента. Этот прием с последующим ежегодным внесением удобрений под каждый укос позволяет в течение 5 лет после коренного улучшения загрязненного луга получать корма с содержанием радионуклидов от 3 до 15 раз ниже, чем в естественном травостое. Снижение по 137Cs достигает для растений заболоченного луга 4-10 раз, суходольного - 3-4 раза и пойменного - более чем в 10 раз.
Радионуклидное загрязнение

Радионуклидное загрязнение

Влияние коренного улучшения достаточно эффективно, но продолжительность его воздействия ограничена типом угодий, плотностью загрязнения, временем, прошедшим после залужения. С течением времени в результате деградации травостоев наблюдается увеличение размеров перехода радионуклидов в растения, т. е. возникает необходимость проведения повторного залужения (перезалужения), которое позволяет получать нормативно чистую продукцию уже в первый год жизни трав.
Перезалужение изучаемых типов лугов позволило снизить поступление 137Cs в урожаи многолетних сеяных трав соответственно: на суходольном типе луга в 2-11,5 раза; заболоченном - в 3-20 раз; пойменном - в 4-20 раз. Кратность снижения поступления 90Sr при залужении составила в оптимальных вариантах соответственно: на суходольном — 2,6 раза, заболоченном - 3,2 и пойменном - 8,2 раза.
Полученные результаты рекультивации свидетельствуют, что как залужение, так и перезалужение способствует уменьшению поступления радионуклидов в урожай многолетних злаковых трав основных типов лугов, подвергшихся радиоактивному загрязнению.
Площадь территорий, загрязненных в результате аварии на ЧАЭС с плотностью более 5 кюри/км2, составляет более 30 тыс. км2, из них примерно треть приходится на центральные области Европейской России. Требуют оздоровления значительные территории и с меньшей плотностью заражения. Высокими свойствами сорбентов радионуклидов характеризуются цеолититы, а также трепелы, опоки, бентониты, палыгорскиты. Огромные ресурсы их известны в районах, тяготеющих к ЧАЭС. Крупные запасы цеолититов, диатомитов и опок выявлены и вблизи территорий, загрязненных деятельностью ПО «Маяк».
Решение проблемы экологической реабилитации загрязненных радионуклидами почв и водоемов с использованием разных видов цеолитов и других сорбентов показало, что внесенные в загрязненные почвы мелкие фракции цеолититов, опок, трепелов, палыгорскитовых глин, глауконитов полностью связывают радионуклиды и предотвращают их движение и поступление в жизненный цикл растений и далее - человека. В сухом остатке растений, выращенных на загрязненных почвах Чернобыльского шлейфа (с. Копаны), при внесении опок, трепелов и цеолититов содержание Cs137 и Sr90 понижалось на 1—1,5 по-рядка, приближаясь к уровню контрольных чистых почв. Адсорбенты улучшали также агрохимические свойства почв, способствовали развитию корневой системы и росту растений.
Изучение снижения уровня содержания подвижного цезия-137 при внесении в почву цеолита, обладающего адсорбционными свойствами, и биогумуса было проведено в опытах Л.Г. Булановой и Т.А. Дмитровской. Выбраны оптимальные дозы адсорбента и биогумуса, при которых наблюдалось наибольшее снижение уровня подвижного цезия-137 - для цеолита - 240 г/м (снижение уровня подвижного цезия-137 на 32,9 %), для биогумуса - 300 г/м (снижение уровня подвижного цезия-137 на 26,8 %). При совместном внесении оптимальных доз цеолита и биогумуса снижение уровня подвижного цезия-137 в почве составило 42,2 %, т. е. совместное применение физико-химической и биологической рекультивации способствует большему закреплению подвижных форм цезия-137 и уменьшению доли его миграции в растения.
Фитосорбционная очистка почв, загрязненных радионуклидами, проводилась Д.И. Швецем на экспериментальных участках в зоне отселения (с. Купуватое и г. Полесское). Торфяная почва (с. Kyпуватое) имела удельную активность по цезию-137 0,96 Бк/г, супесчаная почва - 22,4 Бк/г. В полевых опытах использовали сорбенты — активированный уголь, клиноптилолит, уголь+цеолит 1:1. Сорбенты вносили в почву в дозах 50, 100, 150 г/м2 на глубину 10-15 см. Автором установлено, что эффективность извлечения радиоцезия из почв при фитосорбции в значительной степени зависит от способности растений накапливать Cs-137 и Sr-90 в надземной и корневой частях (рис. 4.2, 4.3).
Радионуклидное загрязнение

Природа применяемых сорбентов существенно влияет на способность растений аккумулировать 137Cs и 90Sr. Более высокий уровень накопления радионуклидов характерен для амаранта, он более чем в 2 раза превышает тот же показатель для горчицы.
Выявлено влияние сорбентов на биодоступность стронция для разных видов растений. Известно, что стронций в почве на 70-90 % находится в водорастворимой форме, доступной для растений, тогда как цезий в большей мере связан минеральными компонентами почвы.
Радионуклидное загрязнение

Более высокую биодоступность стронция, в сравнении с цезием, подтверждают экспериментальные результаты (рис. 4.2). Внесение угле-цеолитовой смеси еще в большей мере повышает степень накопления 90Sr.
Внесение в прикорневую зону сорбентов влияет на вынос радионуклидов из почвы фитомассой. Повышение концентрации радионуклидов в фитомассе обоих видов растений отмечалось при внесении в грунт ЭДТА, угля и особенно смеси угля с цеолитом (1:1).
Концентрация радиоцезия в корнях горчицы выше, чем в надземной части, тогда как для амаранта характерна обратная зависимость (рис. 4.4), что обусловлено их биологическими особенностями. Причиной этого могут быть различные условия поглощения Cs в разных органах растений из-за неодинакового характера поверхностей, на которых происходит сорбция и десорбция Cs, а также различия в составе водорастворимых солей и степени их диссоциации в растворах.
Радионуклидное загрязнение

Радиоаккумулирующие свойства растений в значительной степени могут определяться пористой структурой стебля растений, которая наиболее присуща амаранту.
По отношению к радиоцезию наибольшую сорбционную способность имеет сорбент, представляющий собой механическую смесь угля и цеолита (1:1) - 97 Бк на 1 г сорбента. При использовании углецеолитового сорбента максимально возможная очистка почв достигает почти 26 %. Величины перехода радиоцезия на сорбент имеют существенно большие показатели накопления радионуклидов, известные к этому времени (3-4 %).
Н.Г. Рачковой установлено, что в раствор ацетата аммония вытесняется 31 % поглощенного цеолитовым минералом анальцимом количества урана. Содержание в этой вытяжке радионуклидов условно отражает масштабы их поглощения по ионообменному механизму. В его основе задействован катионный обмен уранила и его гидролизованных форм с водородным ионом поверхностных Si-OH, Al-OH групп сорбента. В свою очередь, из насыщенного сорбента дистиллированной водой десорбируется 1,5% радионуклида.
Таким образом, около 67 % урана прочно связано с анальцим-содержащей породой. Из этого количества лишь 11,5 % радионуклида удается элюировать при кислотной обработке сорбента, остальная часть урана поглощена необратимо. Прочное поглощение урана цеолитами может осуществляться за счет взаимодействия с Si-OH, Al-OH группами. При этом на боковых гранях частиц минерала формируются поверхностные комплексы, вплоть до образования ковалентных связей между радиоактивным элементом и структурными атомами кислорода.
Емкость поглощения анальцимсодержащей породы по урану сопоставима с известными сорбентами, использующимися в процессах водоочистки. Сорбция радия и урана протекает по механизму ионного обмена с поверхностными функциональными группами и частичного вхождения в полости кристаллической решетки минерала. Радий сорбируется на породе менее прочно, по сравнению с ураном.
Через 3 и 13 лет после поступления водорастворимых соединений урана, радия и тория в пахотный слой подзолистой суглинистой почвы они прочно связываются и фиксируются в почвенном поглощающем комплексе. Изменения их подвижности имеют долговременный характер. Прочность сорбции зависит от физико-химических свойств элементов. При уменьшении в почве удельной активности доля фиксированных радионуклидов увеличивается. Основная часть мобильных форм элементов сосредоточена в составе соединений, извлекаемых 1 М-соляной кислотой. Этими же авторами исследована способность анальцимсодержащей породы к сорбции урана, радия и тория и к иммобилизации соединений радионуклидов в подзолистой почве.
В опытах В.С. Крутилиной был использован пахотный слой солонца светло-каштанового средненатриевого среднесуглинистого на лессовидном карбонатном суглинке (Волгоградская обл.) и клиноптилолитсодержащий туф месторождения Дзегви (Грузия) с тониной помола до 1 мм, насыщенный Sr до содержания 60 мг/100 г. Внесение небольших доз цеолита (от 0,05 до 0,5 %) с насыщенностью Sr положительно влияло на рост, морфологические параметры, фотосинтетическую активность хлоропластов озимой пшеницы и биологическую активность почвы, не вызывая при этом увеличения поступления Sr в растения. Дозы цеолита выше 0,5 % оказывали негативное влияние на накопление биомассы и высоты растений, ослабляли фотохимическую активность хлоропластов и способствовали увеличению поступления Sr в растения. Поступление Sr в растения из системы почва - цеолит в большей степени определялось содержанием подвижных форм Sr в почве, в сравнении с его кислото- и водорастворимыми формами. В этой связи применение цеолитов совместно с фосфогипсом требует дальнейшего изучения: подбора размера фракций, содержания подвижных соединений кремния и взаимосвязи мелиорантов с конкретным типом почвы.
Таким образом, использование природных цеолитов, особенно с повышенным содержанием калия в их составе, не только связывает подвижность радионуклидов в почве, но и улучшает агрохимические свойства и экологическое состояние системы почва - растение.