Химики МГУ: кальций почвы помогает радиостронцию обходить природные барьеры

Механизм сорбции радиоактивного изотопа стронция Sr²⁺ в различных почвах исследовал научный коллектив кафедр радиохимии химического факультета и химии почв факультета почвоведения МГУ им. М. В.Ломоносова, 15 октября сообщила пресс-служба университета.

Человеческая деятельность в некоторых случаях, таких как аварии на атомных станциях, испытания ядерного оружия или утечки радиоактивных отходов, становится причиной того, что токсичные радиоактивные вещества попадают в окружающую среду.

Выбросы радионуклидов оказывают длительное вредное воздействие на экосистемы, а также представляют серьезную опасность для здоровья людей, находящихся в зараженных районах. Поэтому возникает необходимость оценки подобных угроз, которая в свою очередь требует определения площади возможного распространения радиационного загрязнения.

Старший научный сотрудник кафедры радиохимии Анна Семенкова пояснила, в чем актуальность исследования, проведенного их научной группой:

«Один из компонентов загрязнений — стронций-90 обладает особенно высокой подвижностью по сравнению с другими радионуклидами, а также высокой радиотоксичностью. Хотя его период полураспада небольшой и составляет 28,9 года, за это время распадается лишь половина стронция. При масштабных загрязнениях, как в случае трагедии на Чернобыльской АЭС, произошедшей в 1986 году, количество радиоактивного стронция в загрязненных районах и по сей день остается значительным. Поэтому важно понимать, насколько со временем может меняться ситуация на загрязненной радиостронцием территории».

На распространение стронция по площади и скорость просачивания в более низкие горизонты существенно влияет состав почв, что ставит перед учеными задачу изучения механизмов удерживания стронция почвой в целом, а также ее отдельными компонентами, отметила Анна Семенкова.

Ученые МГУ выбрали для исследования типичные для ландшафтов южной и средней тайги почвы: торфянисто-подзолисто-глееватую и аллювиальную дерново-глеевую.

Образцы этих почв, отобранные с разных глубин, принципиально отличались по химическим свойствам, содержанию органического вещества, илистой фракции и содержанию несиликатных соединений железа. Однако результаты по поглощению стронция у всех образцов оказались похожими. Они сорбировали от 85 до 96% внесенного в них радионуклида.

При этом сорбированный стронций в почве верхних горизонтов, где органического вещества содержалось больше, в основном удерживался за счет комплексообразования, тогда как в нижележащих органо-минеральных и минеральных горизонтах он удерживался почвой за счет ионного обмена с глинистыми минералами.

Сильное влияние на распространение стронция в почве оказывает тот факт, что его химические свойства схожи со свойствами кальция, которого много содержится именно в нижних горизонтах почвы. Это приводит к конкуренции за связывание с сорбционными центрами, и стронций в этих горизонтах по сравнению с верхними удерживается слабее.

Содержание Ca²⁺ в пойменных почвах выше, чем в торфянисто-глееватой, и хотя почвы пойм становятся для многих тяжелых металлов прекрасным геохимическим барьером на пути их миграции в ручьи, но ионы Sr²⁺ эти почвы удерживают хуже. Поэтому в них растет доля подвижной формы радиостронция, которая хорошо усваивается растениями, что способствует дальнейшему распространению этого радионуклида.

«Проблема сорбции стронция в почвах уже поднималась в литературе, однако мы предложили более современный и комплексный подход к ее изучению с учетом свойств почв и их распространения в ландшафте, — отметила Анна Семенкова. — В дальнейшем наша научная группа планирует продолжать работы в данном направлении и изучить поведение и других потенциально опасных радионуклидов в почвах и не только».

Результаты исследования ученых МГУ были представлены в статье «Механизмы сорбции Sr в торфяно-подзолисто-глееватых и аллювиальных дерново-глеевых почвах» (Mechanisms of Sr sorption in peaty-podzolic-gleyic and alluvial soddy-gleyic soils), опубликованной в журнале Environmental Science: Processes & Impacts.