Гидрохимия - Крайнов С.Р.
ISBN 5-247-01293-3
Скачать (прямая ссылка):
14.4.4. Радиоактивные вещества
Радиоактивное загрязнение подземных вод происходит в результате ядерных взрывов и работы атомно-энергетических предприятий. Среди радиоактивных загрязнителей в первую очередь наиболее важными являются: тритий, 90Sr, 137Cs, 144Ce, 106Ru, 181I1 239Pu1 14C1 60Co. Распространение этих радионуклидов в подземных водах в значительной степени определяется периодом их полураспада. Ниже приведены периоды полураспада радионуклидов (по А. С. Белецкому с исправлениями и дополнениями).
Железо-59 . . . .45 сут Стронций>90 . . . .29,7 года
йод-131.....8 сут Сурьма-125 . . . .2 года
Кальций-45 . . . .153 сут Технеций-99 . . . .2,Ы05 лет
Кобальт-60 . . . .5,25 года Тритий (3H) . . . .12,43 года
Натрий-24.....14,9 часа Углерод-14 . . . .5730 лет
Ниобий-95 . . . .35 сут Уран-238 .....4,5?1O9 лет
Плутоний-239. . . .2,44•1O4 лет Фосфор-32 . . . .14,5 дня
Полоний-210 . . . .138,3 сут Цезий-134.....2 года
Радий-226. . . . .1620 лет Цезий-137.....33 года
Прометий.....4,4 года Церий-144.....280 сут
Рутений-106 . . .1 год Цинк-65 .....245 сут
Сера-35 .....87,1 сут Цирконий-95 ... .65 сут
Стронций-89 . . . .51 сут
В связи с этим выделяют «древние» ассоциации радионуклидов, имеющие длительный период полураспада и обусловленные атомными испытаниями 50—60-х годов в атмосфере, и условно «молодые», связанные со штатной работой АЭС и авариями на них. Последствия атомных испытаний в настоящее время проявляются в наличии в подземных водах радионуклидов с длительным периодом полураспада—таких как тритий, 90Sr, 137Cs1 14C Концентрации всех этих радионуклидов в подземных водах имеют глобальное распространение и в настоящее время не представляют опасности для здоровья человека.
«Молодые» ассоциации, связанные с работой АЭС и авариями на них, в отношении загрязнения подземных вод являются гораздо более значимыми. Прежде всего, следует знать, что штатная работа АЭС сопровождается повышением радиоактивности среды, которая обусловлена короткоживущими радионуклидами йода, ксенона криптона,, распад которых приводит к образованию более долгоживущих радиоизотопов, таких как цезий. По данным Б. В. Карасева, В. А. Полякова и В. И. Соболева, могут выделяться также 14C и тритий. При авариях на АЭС выделяется определенный набор радионуклидов, обусловленный спецификой физического процесса деления 235U. По материалам указанных авторов, существуют статистически резко выраженные два максимума, образуемых совокупностями радионуклидов с массовыми числами, близкими
386
95 и 139. На их долю приходится более 95% радионуклидных образований, характеризующихся широким диапазоном периодов полураспада. Им принадлежит основной вклад в общую радиоактивность. Так, в подземных водах района Чернобыльской АЭС после аварии обнаружено присутствие 137Cs, 134Cs, 144Ce, 106Ru, 90Sr, 239Pu. Особенно опасен 137Cs, поскольку период его полураспада составляет 33 года. Его содержание в грунтовых водах района ЧАЭС составляет л-10"2 — п- W Бк. Существует ореольная зональность распространения радионуклидов в подземных водах вокруг аварийных АЭС. Вблизи АЭС концентрируется 90Sr, a 137Cs распространяется на большие расстояния.
При авариях на АЭС могут возникать также ассоциации указанных радионуклидов с тритием. Так Ж. Фрид [39] описывает случай радиоактивного загрязнения подземных вод в Южном Айдахо (США) отходами опытной станции национального реактора. Радиоактивными загрязнителями являлись тритий, 90Sr и 137Cs. Тритий — наиболее распространенный радиоизотоп отходов. Природная концентрация трития в воде водоносного горизонта составляла менее 7,4 Бк, а концентрация трития в сбросах опытного реактора и химико-технологического завода колебалась от 16000 до 23 000 Бк. Максимальная концентрация 90Sr и 137Cs составляла 5,6 Бк.
Важно также иметь в виду, что в подземных водах районов АЭС присутствуют радионуклиды, являющиеся не только продуктами деления урана, но и наведенные радиоактивностью. Такие радионуклиды (например, 60Co) могут иметь значительно меньшие массовые числа.
Как и сами элементы, их радионуклиды участвуют в химических, сорбционных и ионообменных процессах. Их распределение в подземных водах определяется положением химического и ионообменного равновесия в системе «подземная вода — порода». Наиболее активное сорбционное осаждение радионуклидов из подземных вод происходит в зоне аэрации, которая служит геохимическим барьером, замедляющим движение радионуклидов к водоносным горизонтам, осаждающим их и защищающим грунтовые и особенно напорные воды от радиоактивного загрязнения. Следует знать, что к радионуклидам применимы все законы комплексообразования и ионообменных конкуренции. Поэтому при наличии конкурентов радионуклид может переходить из сорбционного состояния опять в водную фазу — это происходит, например, с 137Cs при поступлении в подземные воды NH4+ с сельскохозяйственными стоками. Аналогично на интенсивность сорбционных и ионообменных процессов влияют процессы комплексообразования, которые препятствуют их переходу в твердую фазу. Поэтому наиболее активная водная миграция радионуклидов характерна для кис
