Плутоний Фундаментальные проблемы Том 2 - Надыкто Б.А.
Скачать (прямая ссылка):
Определено, что верхняя граница связи для экзополимера полиглутама-та составляет около 0,5 мкМ Pu(IV) на миллиграмм у-ПГК. Активные клетки bacillus Iicheniformis связывают более 90 % введенного Pu(IV), повышая кон-
Number 26 2000 Los Alamos Science
411
Химические взаимодействия актиноидов в окружающей среде
центрацию до 8,4 мкМ Pu(IV). Как и ожидалось, другие функциональные группы на внешней поверхности клетки (дополнительно к экзополимеру ПГК) увеличивают число мест связывания и усиливают связь с металлом.
Это исследование явно показывает, что актиноиды связываются с микроорганизмами и их метаболическими побочными продуктами. В зависимости от статической или динамической природы микроорганизмов взаимодействие плутония и других актиноидов с внеклеточными лигандами может влиять на подвижность актиноидов как вне контейнеров для хранения, так и в пределах окружающей среды. Дальнейшие исследования будут сосредоточены на изучении механизмов взаимодействий между актиноидами и микробами и возможности их использования в рекультивации и иммобилизации. Исследования по поглощению плутония изолирующими агентами освещаются во вставке “Химия плутония и его поглощение микробами через посредство сидерофо-ра” на с. 418.
Заключительные замечания
Из данного обзора взаимодействия актиноидов в окружающей среде должно быть понятно, насколько они сложны. Каждая локальная среда уникальна, и от специфичных для данной местности условий зависит, какие формы актиноидов будут преобладать, а также характеристики всего переноса и миграции каждого вида.
Вообще, растворимость актиноидов в большинстве природных вод низка -ниже микромолярных концентраций. Актиноиды в окислительном состоянии V обладают наибольшей растворимостью, а актиноиды в окислительном состоянии IV - наименьшей. И наоборот, формы An(V) обнаруживают низкую сорбцию на поверхности минералов и пород, а формы An(IV) имеют тенденцию к сильной сорбции. Нептуний является единственным актиноидом, пребывающим преимущественно в окислительном состоянии V, и как таковой является самым растворимым и наиболее легко переносимым актиноидом в условиях окружающей среды. Плутоний во многих природных водах
присутствует в основном в окислительном состоянии IV, и его растворимость обычно бывает довольно низкой. Если плутоний находится в растворе, его миграция подавляется многими процессами, включая окислительно-восстано-вительные реакции в растворе или на поверхностях минералов, сорбцию, коллоидный перенос, простую диффузию в контактные границы пород, соосаж-дение и минерализацию. Кроме того, обширные исследования показали, что микробы могут влиять на миграцию актиноидов либо путем непосредственной ассоциации, либо способствуя поддержанию восстановительной среды.
Для получения представления о сложной системе взаимодействующих процессов необходимо иметь прочную основу знаний на стыке нескольких наук - химии окружающей среды, молекулярной физики и физики процессов, происходящих на контактных границах, использовать соответствующие спектроскопические методы, проводить подземное тестирование и лабораторные эксперименты. А экспериментальные результаты следует интерпретировать в контексте многокомпонентной естественной системы.
Речь идет о недавно обнаруженном высшем оксиде плутония с общей формулой Ри02+х(тв.), образованном путем катализируемого водой окисления PuO2(тв.). Как отметил Хашке в статье, начинающейся на с. 254, “супероксид” Pu(IV) может также содержать Pu(VI), который должен повысить растворимость плутония. В недавно опубликованной работе (Haschke et al. 2000) авторы отмечают, что Pu(VI) может растворяться и переноситься из хранилища ядерных отходов легче, чем считалось ранее. Они также предполагают, что Pu(VI) может быть причиной быстрой миграции плутония на полигоне Невада. Однако при этом они не учитывают влияние факторов окружающей среды.
Хотя мы и признаем, что потенциальное наличие Pu(VI) в матрице Ри02(тв.) может привести к усилению кинетики растворения, химические условия локальной окружающей среды (состав воды и породы) определяют устойчивость окислительных состояний плутония в водной фазе и общую подвиж-
ность плутония. Маловероятно, чтобы Pu(VI) был устойчив в обычных условиях и в большинстве водных сред. В растворе он обычно восстанавливается до низших окислительных состояний и в зависимости от окислительно-восста-новительного потенциала воды может в конечном счете осаждаться в форме Ри(ОН)4(тв.) или Ри02(тв.). Следовательно, тот факт, что сверхоксид Pu-02+х(тв.) может включать Pu(VI), не предполагает автоматического увеличения растворимости или подвижности плутония в природной окружающей среде. Более того, учитывая результаты по переносу коллоидами, маловероятно, чтобы Pu(VI) определял миграцию плутония на полигоне Невада.
Поскольку количество актиноидов в промежуточных хранилищах растет, контейнеры для их хранения старятся, повышается риск аварийных выбросов. Кроме того, необходимо оценивать безопасность отходов, заложенных в геологические хранилища на длительное хранение. В этих условиях крайне важно понимать механизмы взаимодействия актиноидов с окружающей средой. Для учета возможных путей миграции актиноидов из источника необходимы более совершенные модели. Теоретикам и экспериментаторам потребуются многие годы, чтобы разработать такие модели. ¦
