Миграционная способность радионуклидов в почве определяются их физико-химическим состоянием, которое зависит от исходного состояния радионуклидов в выпадениях и его изменения в результате протекающих при взаимодействии с почвой физико-химических процессов трансформации.
Радионуклид в почве может находиться в почвенном растворе и в составе твердой фазы. В растворе он присутствует в виде катиона и входит в состав комплексных соединений с органическими и неорганическими лигандами и коллоидными частицами. В твердой фазе радионуклид может присутствовать в обменно-сорбированном состоянии, то есть находиться в динамическом равновесии с раствором в жидкой фазе; входить в состав нерастворимого соединения или выпавших нерастворимых топливных частиц, быть необратимо сорбированным.
Метод последовательной экстракции, являющийся модифицированным методом Ф.И. Павлоцкой, наиболее часто используется для изучения форм нахождения радионуклида в почве. Выделяют следующие формы нахождения радионуклида: водорастворимую (обработка дистиллированной водой); обменную, вытесняемую 1 М раствором ацетата аммония; подвижную (1 М НС1) и кислоторастворимую (3 М или 6 М НС1).
|
|
Доля радионуклида определяется по отношению к исходной активности почвы. Прочнофиксированную часть радионуклидов определяют по разности между исходной активностью почвы и суммой водорастворимой, подвижной и кислоторастворимой форм.
Содержание различных форм нахождения радионуклида в почвах зависит в значительной степени от свойств почв: сорбционной емкости, минералогического состава, рН почвенного раствора, содержания органического вещества. Наибольшую значимость, с точки зрения подвижности и биологической доступности радионуклида, имеют водорастворимая и обменная формы.
Коэффициент распределения радионуклидов между твердой и жидкой фазами почв (Кр) используют для описания миграционной способности радионуклида в почве. Он рассчитывается как отношение равновесной суммарной концентрации радионуклида в твердой фазе к его равновесной концентрации в почвенном растворе:
Кр = | Аn | Vр | , (2.42) | |
Ар | mn |
где Кр – коэффициент распределения, л/кг;
Аn – количество радионуклида в почвенном растворе, Бк;
Ар – разница между количеством радионуклида в образце почвы и выделенном объеме почвенного раствора, Бк;
Vp – объем почвенного раствора, л;
mn – масса образца почвы в воздушно сухом состоянии, кг.
Кр отличается широкой вариабельностью и зависит от свойств почв.
Показатели селективной сорбции используются при оценке биологической подвижности радионуклидов в почвах. К ним относятся емкость селективных сорбционных мест, расположенных в краевых клиновидных областях межпакетного пространства кристаллической решетки глинистого минерала типа 2: 1 (Frayed edge sites, FES) и потенциал селективной сорбции (Radionuclides Interception Potential, RIP).
|
|
Метод количественного определения FES основан на изучении изотермы сорбции радионуклида при блокировке (маскировке) поверхностных сорбционных центров RES (Regula exchange sites). Для маскировки RES используется раствор К-Са PAR 0,05: Са = 100 тМ. Величину PAR (Potassium Adsorption Ratio) рассчитывают по результатам определения концентрации катионов в почвенном растворе. RIP определяется как произведение емкости FES и коэффициента селективности Cs/K (или Cs/NtLt) (для 137Cs).
Данные показатели характеризуют специфические свойства почв, определяющие величину и степень сорбции ими радионуклидов.
Параметры накопления радионуклидов в растениях являются интегральными характеристиками их подвижности в агроэкосистемах. Для оценки перехода радионуклидов из почвы в растения используют:
- коэффициент накопления (КН):
КН = | Концентрация радионуклидов в растениях, Бк/кг | (2.43) |
Концентрация радионуклидов в почве, Бк/кг |
- коэффициент перехода (или коэффициент пропорциональности (КП) – отношение концентрации радионуклидов в растениях к плотности загрязнения почвы на единицу площади:
КП = | Концентрация радионуклидов в растениях, Бк/кг | (2.44) |
Плотность загрязнения почвы, кБк/м2 |
Основные параметры перехода радионуклидов по животноводческим цепочкам: КП радионуклидов из рациона в организм животных и затем в продукцию; коэффициенты всасывания; кратность накопления радионуклидов различными органами животных; периоды полувыведения радионуклидов из органов и организма в целом.
Вариабельность коэффициентов перехода радионуклидов из рациона в организм животных и продукцию определяется следующими факторами: возраст животных, тип рациона и его состав, продуктивность животных, технологии их содержания.