Ученые МГУ выяснили пути миграции радиоактивного цезия

Сотрудники кафедры радиохимии химического факультета МГУ с коллегами с кафедры химии почв факультета почвоведения МГУ выявили основные закономерности сорбции радионуклида цезия торфянисто-подзолисто-глееватой почвой и ее отдельными компонентами. Полученные данные о подвижности цезия в окружающей среде обеспечивают лучшее понимание последствий радиоактивных загрязнений. Работа выполнена в рамках проекта «Почва как геохимический барьер для радионуклидов» Междисциплинарной научно-образовательной школы Московского университета «Будущее планеты и глобальные изменения окружающей среды». Результаты исследования опубликованы в журнале Chemosphere.

Радионуклиды попадают в окружающую среду вследствие аварийных происшествий на предприятиях ядерно-топливного цикла и испытаний ядерного оружия. Для предсказания путей миграции радионуклидов важно изучать их взаимодействие с различными природными средами, в частности, почвами и их компонентами. 

«Почва – мощный геохимический барьер для радионуклидов. Почвенный профиль состоит из различных генетических горизонтов, различающихся между собой по физическим и химическим свойствам. Почвенное органическое вещество, несиликатные соединения железа и алюмосиликаты в разной степени сорбируют радионуклиды. Закономерности сорбции и прочность закрепления радионуклидов на разных почвенных компонентах зависят от кислотно-основного и окислительно-восстановительного статуса почвы. Изучение этих закономерностей необходимо для прогноза миграции радионуклидов в ландшафте» – объяснила соавтор исследования, зав. кафедрой химии почв факультета почвоведения МГУ Инна Толпешта.

Одним из наиболее интересных радионуклидов для подобных исследований считается цезий. Он образуется в процессе ядерных взрывов и вследствие работы ядерного реактора, при этом период его полураспада составляет около 30 лет. Соединения цезия обладают высокой растворимостью, катион цезия мобилен и способен заменять щелочные металлы, что способствует активному поглощению цезия растениями и животными.

«Имеющиеся данные о сорбции цезия зачастую противоречат друг другу. Оставалось неясным влияние органического вещества и несиликатных соединений железа на закрепления цезия в почвах. Проанализировав литературные данные, мы выделили наиболее интересные для уточнения вопросы и изучили влияние органического вещества, несиликатных соединений железа и глинистых минералов на сорбционное поведение цезия» – пояснила соавтор исследования, старший научный сотрудник кафедры радиохимии химического факультета МГУ Анна Романчук. 

Авторы выбрали для исследования почвы на территории Центрально-лесного государственного заповедника в Тверской области. Эксперименты проводили на необработанных почвах и на образцах, очищенных от важных для сорбции компонентов: органического вещества и несиликатных соединений железа. Это позволило оценить роль отдельных компонентов почв.

«Нашей целью было исследование подвижности цезия, поэтому помимо сорбции мы также изучили обратный ей процесс – десорбцию, – рассказала Анна Романчук. – Для этого содержащие цезий почвы последовательно обрабатывали различными реагентами, увеличивая агрессивность условий воздействия. Так мы выявили преимущественные для взаимодействия с цезием компоненты почвы и оценили его мобильность в условиях, приближенных к условиям окружающей среды. Выяснили, что все рассмотренные горизонты торфянисто-подзолисто-глееватой почвы эффективно сорбируют цезий. Наибольшее влияние, содержание органического вещества и наличие определенных глинистых минералов». 

В будущем авторы планируют изучить взаимодействие других техногенных радионуклидов (урана, америция, стронция, плутония, нептуния) с разными типами почв и сравнить эти данные с реальными загрязненными объектами. Результаты работы позволят спрогнозировать миграцию радионуклидов и разработать методы реабилитации загрязненных территорий.