Фракционирование органических миграционных форм радионуклидов в природных объектахНИР

Fractionation of organic species of radionuclides in the environment

Источник финансирования НИР

грант РНФ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 27 января 2023 г.-15 декабря 2023 г. Фракционирование органических миграционных форм радионуклидов в природных объектах
Результаты этапа: Установлено, что радиоактивный след от аварии 1993 года на Сибирском химическом комбинате проявился в торфяной залежи Петропавловский Рям в Томской области, с пиковыми значениями трансурановых элементов в слое торфа, датированного по свинцу-210 таким же возрастом. Распределение радионуклидов в органических фракциях торфа неравномерное и закономерно изменяется по глубине закономерно. Доля техногенных радионуклидов, связанных с гуминовыми веществами и лигниноподобными структурами увеличивается с глубиной. Опробован новый метод фракционирования органически связанных форм радионуклидов и потенциально опасных элементов в водных растворов, позволяющий выделить из природных вод элементы, связанные с различными компонентами природного оргнаического вещества: гидрофобными (гуминовые вещества), гидрофильными (аминокислоты, низкомолекулярные органические кислоты, пептиды и др.) и нейтральными (углеводы, сахара). Высокая доля урана, редкоземельных и рудных элементов обратимо связана с органическим веществом и при изменении геохимических условий может переходить в раствор в ионные формы.
2 11 января 2024 г.-15 декабря 2024 г. Фракционирование органических миграционных форм радионуклидов в природных объектах
Результаты этапа: В проекте изучено связывание радионуклидов и ряда других экологически значимых и потенциально опасных элементов с природными органическими лигандами в природных средах: воде, торфе, почве и угле. Установлено, что концентрация урана, равно как и концентрация растворенного органического вещества не влияют на распределение форм нахождения при выделении разных по заряду и гидрофобности фракций. Наиболее вероятная форма нахождения урана в околонейтральных растворах кроме органических комплексов – это растворенные тройные уранилкарбонатные комплексы с отрицательным зарядом, либо сорбированные на поверхности минеральных коллоидов уранилкарбонаты с внутрисферной координацией с двумя или тремя карбонат-ионами. Схема выделения органических форм металлов была предложена для определения органических форм нахождения вольфрама в богатых этим элементом углях. Установлено, что форма нахождения вольфрама будет определяться природой рудообразующих флюидов и зависеть от комплекса различных механизмов. По результатам работ с углями месторождения Спецугли показано, что основная масса вольфрама (88-76%) сконцентрирована в высокомолекулярных гумусовых кислотах. Выделение свободных гумусовых кислот в виде твердого осадка путем подкисления щелочного экстракта избытком соляной кислоты сопровождается разрушением W-гуматных комплексов и переводом части металла в раствор. Проведен расчет миграционных водорастворимых органических форм тяжелых металлов для почв Якутии в районе алмазодобычи. Никель и цинк будут максимально подвижными элементами. Кадмий будет в большей степени подвижен в палево-карбонатных и криоземах. Наиболее прочно связанным с природными органическими веществами во всех типах почв является медь. Часть цинка и никеля в торфяных болотных почвах слабо связана с органическим веществом. При изменении геохимической обстановки могут переходить как в форму свободных ионов, так и более прочно связываться с гуминовыми веществами. Исследованиями подтверждено наличие техногенных радионуклидов в районе максимального проявления следа радиоактивных выпадений после аварии на Сибирском Химическом комбинате 1993 г. по данным опробования деятельного слоя верхового торфа, показана их способность к разрушению в кислой среде обводненного торфа и вертикальной миграции. Подробно изучен состав органического вещества торфа и его трансформация при изменении рН и способности к связыванию для группы лантаноидов, а также тория и урана. Установлено, что соотношение ФК/ГК в торфе закономерно снижается с глубиной, что свидетельствует о протекании процессов разложения растительных остатков и завершении процессов формирования торфа. Детально изучены оптические и флуоресцентные характеристика гуминовой части торфа. Связь металлов с карбоксильными группами наиболее подвержено трансформации при изменении геохимических условий среды. Определены и описаны флуорофоры гуминовой части торфа и исследованы с помощью измерений матриц возбуждения-излучения в тандеме с хемометрикой PARAFAC. На основе экспериментальных исследований сделан вывод, что нептуний-237 плохо связывается как с гуминовыми, так и с фульвокислотами. Сравнивая значения интенсивности флуоресценции для ФК и ГК препарата фульвокислот более резкое тушение наблюдается в случае связывания уранил-ионов с ФК. Установлено преобладание связывания тория-232 и урана-238 с фульвокислотами по данным флуоресцентной спектроскопии по сравнению с гуминовыми кислотами. С использованием подхода Штерна-Вольмера, были рассчитаны константы равновесия (стабильности) комплексов урана-238 и тория-232 с гуминовыми и фульвокислотами из полученных экспериментальных данных. Комплекс проведенных работ показал, что органические формы нахождения радионуклидов, тяжелых металлов и рудных элементов, даже если не являются доминирующими формами, могут мигрировать в окружающей среде и осложнять экологическую обстановку. Разработанный метод фракционирования органических форм нахождения позволяет достоверно оценить долю элементов, связываемых с гидрофобными гуминоподобными веществами (гуминовыми и фульвокислотами). Анализ полученных данных позволяет утверждать об исключительной важности учета природных органических веществ и при термодинамическом моделировании форм нахождения элементов.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".