07.11.2017
31.10.2017
21.10.2017
21.10.2017
21.10.2017
04.10.2017
04.10.2017
28.09.2017
01.09.2017
31.08.2017
Состояние и поведение радионуклидов в природных экосистемах
 12.09.2012

Радионуклиды в экосистемах могут находиться в составе различных химических соединений, входить в разнообразные компоненты почвы и биоты. Оценка их состояния в экосистемах и почвах предполагает количественную характеристику содержания различных химических, физических и физико-химических форм отдельных радионуклидов. Непосредственно после загрязнения соотношение этих форы зависит от состава исходных соединений, в которых превзошло атмосферное выпадение. В дальнейшем они будут трансформироваться в результате их взаимодействий с различными соединениями, входящими в состав почв, растений и других компонентов экосистемы.
Как отмечено, исходные формы радионуклидов в составе аэральных выпадений делят на две большие группы: мобильные, хорошо растворимые и доступные для растений соединения и устойчивые, слаборастворимые и, соответственно, малодоступные для растений соединения, обычно представленные твердыми частицами различного состава и происхождения. В результате взаимодействия с различными компонентами экосистем, прежде всего с почвами, исходные формы радионуклидов могут существенно трансформироваться. В частности, радионуклиды из состава мобильных соединении могут переходить в стабильные. практически недоступные для растений. Наоборот, исходно устойчивые твердые частицы аэральных выпадений в природной среды могут постепенно разрушаться с освобождением радионуклидов и переходом их в мобильное состояние.
Соотношение между первой и второй формами существенно зависит от типа выпадения и источника загрязнения (ядерный взрыв, тепловой взрыв реактора и др.), расстояния от места взрыва или аварии, химической природы радионуклида и других факторов.
Так, для глобальных выпадений 1960-х гг., независимо от географического положения пунктов отбора проб, содержание 90Sr в составе нерастворимой фракции составляло в среднем 18%, а 137Сs - 49%.
Для чернобыльских выпадений наблюдалась очень сложная, меняющаяся во времени картина соотношения различных исходных форм радионуклидов. Так, в период с 26 апреля по 4 мая 1986 г. диапазон содержания 90Sr в так называемой труднодоступной форме составлял от 81 до 99%, а 137Сs - 58-74%.
Для чернобыльских выпадений соотношение между трудно- и легкодоступными формами существенно зависело от расстояния до места аварии, с удалением возрастала доля радионуклидов в легкодоступной форме.
Мобильные растворимые формы радионуклидов, благодаря взаимодействиям с многочисленными соединениями, входящими в состав почв, растений, животных, а также продуктов их разложения, образуют множество различных индивидуальных соединений, содержащих радионуклиды. При этом состав этих соединений и соотношение между ними будут изменяться во времени, поскольку вся система мобильных соединений в составе почв, природных вод, растений, микроорганизмов динамична. Дать исчерпывающую характеристику всей сложной системы природных соединений, связывающих радионуклиды, - задача невыполнимая, во всяком случае, в настоящее время. Поэтому для характеристики состояния радионуклидов, прежде всего, стараются оценить их содержание в главных компонентах экосистемы: твердой фазе почвы, почвенном растворе, в составе почвенной биоты, в растениях и животных. Затем определяют так называемый групповой или фракционный состав радионуклидов в отдельных компонентах экосистемы. При этом всю сложную систему индивидуальных соединений с достаточной долей условности делят на несколько групп или фракций, которые без особых сложностей могут быть выделены с помощью известных методов разделения и фракционирования. Например, для почв это могут быть воднорастворимые, обменные, кислотно-растворимые, фиксированные и другие формы радионуклидов. Методика такого фракционирования приведена в соответствующих руководствах.
Таким образом, на современном уровне возможностей изучения состава природных объектов и соединений, содержащих радионуклиды, состояние последних характеризуется соотношением отдельных групп, фракций и химических форм радиоактивных загрязнений в различных компонентах экосистемы.
Состояние радионуклидов в экосистемах, как и состав удерживающих их индивидуальных соединений (природных носителей), не являются постоянными во времени. Постепенно происходит трансформация одних форм в другие, а также пространственное перемещение радионуклидов. Совокупность всех этих процессов определяют как поведение радионуклидов.
Пол поведением радионуклидов в экосистеме понимают их участие в процессах трансформации и массопереноса веществ различной природы. Это процессы сорбции и десорбции, растворения, осаждения и соосаждения, комплексообразовання, поступления в биоту и включения в биогеохимические циклы, необратимого выноса из экосистемы в результате эрозии, лесных пожаров и т. п.
Поведение, как и состояние разных радионуклидов, неодинаково и существенно зависит от общего времени их нахождения в экосистеме. В связи с этим следует различать первичные взаимодействия радионуклидов с компонентами экосистем и вторичные процессы их трансформации и пространственного перераспределения в экосистемах, ландшафтах и биосфере в целом.
Процессы вторичного перераспределения радионуклидов между природными объектами направлены на стабилизацию состояния радионуклида в экосистеме, т. е. на установление относительно стабильных соотношений между формами радионуклидов, стабилизацию главных потоков, составляющих биогеохимический цикл каждого радионуклида, и выравнивание противоположно направленных потоков. Таким образом, общая направленность процессов изменения состояния и поведения радионуклидов может быть охарактеризовала как стремление к равновесному состоянию. Однако истинное равновесие в экосистеме не может быть достигнуто, поскольку существуют отдельные необратимые процессы с участием радионуклидов, происходящие на различных уровнях структурной организации экосистемы: необратимое сорбционное закрепление почвой (фиксация); необратимый вынос из экосистемы с урожаем сельскохозяйственных культур или в результате водной эрозии и др. Поэтому применительно к состоянию и поведению радионуклида при достижении относительной стабилизации более подходит понятие квазиравновесное состояние, хотя в литературе в том же смысле иногда используют и другие термины (стационарный режим, климаксное состояние и др.).