Сотрудники кафедр радиохимии химического факультета и химии почв факультета почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова провели исследование механизма поглощения радиоактивного изотопа стронция в различных типах почв. Работа опубликована в высокорейтинговом журнале Environmental Science: Processes & Impacts.
Радиоактивные вещества, представляющие опасность для здоровья, нередко загрязняют окружающую среду в результате деятельности человека. К источникам загрязнения относятся аварии на атомных электростанциях, ядерные испытания и утечки радиоактивных отходов. Попадание радионуклидов в окружающую среду вызывает продолжительное негативное воздействие на экосистемы и создает значительную угрозу для здоровья людей, проживающих в загрязненных зонах. В связи с этим прогнозирование потенциального распространения радиоактивного загрязнения стало одной из важнейших задач при анализе подобных рисков.
«Стронций-90, являясь одним из загрязняющих веществ, характеризуется повышенной подвижностью в отличие от других радионуклидов, а также высокой степенью радиотоксичности, – по словам старшего научного сотрудника кафедры радиохимии Анна Семенкова. – Несмотря на относительно небольшой период полураспада, равный 28,9 лет, за это время распадается только часть стронция. В условиях масштабного загрязнения, подобного аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году, концентрация радиоактивного стронция в пострадавших районах остается высокой и в настоящее время. Таким образом, необходимо учитывать, как может изменяться состояние местности, зараженной радиостронцием, с течением времени ».
Характеристики почв оказывают значительное влияние на скорость проникновения стронция в более глубокие слои и на его распределение по территории. В связи с этим, необходимо исследовать, каким образом почва и ее составляющие задерживают стронций, сообщает ученый.
В качестве объектов исследования авторы выбрали два вида почв: торфянисто-подзолисто-глеевую и аллювиальную дерново-глеевую. Эти типы почв характерны для ландшафтов южной и средней тайги.
Образцы почв, взятые с различных глубин, существенно различались по своим химическим характеристикам, количеству органического вещества, доли глинистых частиц и концентрации соединений железа, не входящих в состав силикатов. Однако, все проанализированные образцы продемонстрировали близкие показатели по способности к поглощению стронция, так как они адсорбировали от 85 до 96% внесенного радионуклида.
В верхних слоях почвы, богатых органическими веществами, стронций, связанный с органическими соединениями, преимущественно задерживался благодаря образованию комплексов. В более глубоких органоминеральных и минеральных слоях его удержание осуществлялось почвой посредством ионного обмена с глинистыми минералами.
Ключевым фактором, оказывающим значительное воздействие на миграцию стронция, является его химическое сходство с кальцием. Большое количество кальция, присутствующее в нижних слоях почвы, вызывает конкуренцию за места связывания, что приводит к более слабому удержанию стронция в этих слоях по сравнению с верхними. В пойменных почвах концентрация ионов кальция выше, чем в торфянисто-глеевых почвах. Именно в почвах пойм, которые часто служат эффективным геохимическим барьером для многих тяжелых металлов и радионуклидов, препятствующим их попаданию в ручьи, ионы стронция удерживаются менее прочно. Это приводит к увеличению доли радиостронция в подвижной форме, что облегчает его поглощение растениями и способствует его дальнейшему распространению.
«Вопрос сорбции стронция в почвах уже рассматривался в научной литературе, однако мы предложили более актуальный и всесторонний подход к ее изучению, учитывающий характеристики почв и их распределение в ландшафте. В дальнейшем наша научная группа намерена продолжить исследования в этом направлении и изучить поведение других потенциально опасных радионуклидов в почвах и за их пределами », – пояснила Анна Семенкова.
В рамках исследования были собраны экспериментальные данные, в том числе с использованием оборудования, приобретенного на средства Программы развития МГУ (проект № 23-SCH07-04).
Информация и фото предоставлены пресс-службой МГУ