Введение к работе
Автуадьность работы. Одним ео основных псточпяхев воступиснзз раднонуїлпдов а других ксенобнотлгов а срганшш человсза йвляеттся продукты литания. При отой, если основное внимание акцентировать на радионуклидах, то данный фаїтор имеет особоз оиа^НЕа в слупае аварка на ядерных обьеїтах и друтях чреовычанных ситуациях.
Таи, » реоуяьтате длительных испытаний ядерного оружая з атмосфере во внешнюю среду поступило огромное «го.тичестг.о радионуклидов. Обрадовался долговременный источник Енешнего и внутреннего облучения людей.
В настоящее время источником поступления радионуклидов во внешнюю среду стали, в основном, предприятия ядерної внергеташ. На этапах добыта и переработки ядерного сырья, в процессе эксплуатация атомных еяезтростанцпй (АЭС), при захоронения и хранении отходов в ospy-жающую среду поступают самые раолячные радионуглпды, которые оатеи включаются в биологические циклы.
Нараду с АЭС существенное воздействие на окружающую среду ога-оыгают а тепловые электростанция (ТЭС). В от!?окенвн зошотееккх оа-гряоиеннй ТЭС неэтшерямо больше выбрасыйают в атмосферу полы, оін-сеа а двуокисей серы, углерода, гоата. Однако н в отношения выброса радиоактивных загрязнителей ТЭС не уступают АЭС.
Выбросы радконуглкдав раппнчкато состава а атиосферу п гидросферу явллются главным фактором юэдействия АЭС на рйдаезгояогячеезую обстановку. Прд этом выбрасываются з основном юротжокнвущге радионуклиды. Что ко гасается ТЭС, то одесь з основном выбрасываются дол-гожнвущне радпояуілнди (торЕЙ, уран, гглпя). їїра сравнимой мощности суммарный выброс радионуклидов на ТЭС даже зьігге, чеи на АЭС.
Особая ситуация слсгсклась посла авірка на Чернобыльской АЗС si апреле 13S6 года, когда з атмосферу бнет ЕКброіяено порядка 23 МКи актяшюста раднонуїлпдов (крЕптон-35; йон-ІЗІ; гсенон-133; теялур-132; рутеїіЕЙ-103,108; барий-140; цший-134,137; строзцая-89,90; ллутоигїі-233, 239,240,241). Многие из отнх радионуклидов крактячесги распались к настоящему времени. Однаїо кеготорые га них, инешцле большие периоды полураспада (цеоий-137 (Т,/э = 3Q лет); стронпдй-90 (Т,/а = 29 лет); плутсняп-238,239,240,241), включились з биосферный обмен н долго еще будут играть оаметиую роль в экологии окружающей среды.
3<щнчэчас2й2 ошлклгаст.ь выброшенных рйДЕоаоотопов SDSr н 137Се измеряется периодом в 100 - 200 сет, а юотопов плутоній — тысячелатп-льш. При отоїі в первые десятЕкгтиг будет нарастать Еоличаство альфа-Еолучатежій оа счет распада шРи, а оатен к нам добавятся продукты распада урана (ь ооке отчухеденпя Едарзсолое содержанке урана в почве оа-ь:етно псаыенгось оа с^от выброса его гз 4-го елергобсога). Со временем с отих іязстак наштесги masno» бїошгвгчесїіой опасности стаает радон е продукты его распада. -
Характер Е уровень оагрязнекЕа радсануїкпдаїш кродухтов патанвя поста аварии па Чернобыяъсюй АЭС опредсяязтеа ежкхижшейся. в дайкой ііестностл радиационной обстановкой. В растения радпанухяпды поступают в настоящее Epcua газ почвы, а роль непосредственного оггряоненпа СО аШОСфсри 13.. УсЗйі;ГЇЄ реДПОН}ТЯДОЕ из почвы празткчзскн не отягчается от нехопхеши стабильных езотопаи тех ие сигкгптоз. Но почвы растеши поглощают лини, та радзонуглпды, юторые растЕорггэтся в коде.
В сешц с отпї-і особсэ опачшшс іаггют ксслгдагапЕя кезедэнка радсо-нутплщов в водной среде, гадорастюрішоіі фрагціш радионуклидов и почве а других обхватан озр}Щ2.Е>щсй среды. Достаточно сжаоать; что неезедо-в&кея подобного рода в Програймо работ Коикссші Европейского Сообщества (КЕС) выдезгпы в отдельный проект "Переделке радиэнукандоз в ьодноа среде".
В гоиечиом счете, основной прсбйзлос, решаиіоіі ь проегте КЕС "По-еєдєнпє радиопуіяндов в водной ергца", является есжеізчєизє радконужпн-дов ко круговорота вгзцестз в пркредг: семвш -«растения -+жаотнце -»че-нсвез -*ігрсдугтьі Егпзнед&ателышстк -«оенда. Дня отого необходимо еодо-растворніше ра-дконужеади н гос соединения сгонцгктрироаать с нснояь-оон&ннеги еффехтпвпых сор&зюа и оахорощгї», исїлючев ех пояаданна в озружающую среду.
В настоящей дпссерталЕОиной рьботс одкоё со основных оадач нигшго и является Есидоятрировалае радаодуЕнгдов по иодиых pacTEopos с помощью сорбентов.
Поверхностные коды, в шторые попала с продолжают поступать ра-днонужлкды, выброшенные в реаумьт&те аьаряи на Чернобыаьсяой АЭС, являются скшньшн шзэгохошгонгитньшн хпмичесгсии системами. Поведение радионуклидов и распредеявнне ех меаду гоапонентаып гидросферы (ьода, дошше отпокення, гЕдробпонты) в окачктельной степени определяется содершшпеы канбежзс бяшшзх в ким по хиішчссіїш свойствам вле-
*>
ментов — кальция и магиая для 90Sr, жалня н натрия для 137Cs. Фноико-хнмическое состояние плутония в гидросфере таїже является одним ко важнейших вопросов экология, тая как именно состоянием плутония определяется скорость распространения его в бассейне Днепра.
Вследствие отого в диссертационной работе особое внимание уделялось поучению поведения в водной среде радЕонуїлндов цеоня, стронция и европия (имитатора плутония), а также исследованию влияния мажрооле-ментов (кальция, магния, натрия, жалил) на сорбцию ужаоанных радионуклидов в реальной водной среде.
Цель работы. Настоящая диссертационная работа является многоплановой. Основные оадачи, стоящие перед диссертантом, можно сформулировать следующим обраоом:
исследовать сорбдионные характеристики био- и фитосорбентов, про-
иоведениых по различным технологиям, с целью выявить наиболее пер
спективные ко них для испольоования как в научных, так а в практи
ческих целях;
в изучить возможности истольоовани лучших по параметрам био- и фитосорбентов для решения конкретных экологических оадач, сзяоаи-ных с концентрированием радионуклидов и вредных в охологическся отношении олсментов и веществ а водных растворах;
дать конкретные предложения по исіїсльосванию изученных свойств
био- я фитосорбентов на праятяге.
Паучмаз нозвона. Все исследованные в настоящей диссертационной работе био- и фитосорбенты, произведенные по технология ВНИйВИОТЕХ-НОЛОГЙЯ (г. Москва) и Института химической фасаян РАН (г. Москва), являются новыми опытными сорбентами. Дня икотах ко Есследозаииых сорбентов предметом "ноу-хау" является lie токмо технология их газго-тсвяешгя, по в исподьоуемое для их ироизводстза сырье мнкробиадького ила растительного прозехокдеиия.
Впервые для исследования сорбцаонкыя характеристик бзо- и фитосорбентов по отношению к р&двонумпдаа цягаа, стронция а плутония (имитировался европием) испояьоозаа 7-си%2трометр типа "Припять" с рекордными по чувствительности параметрами, что псоволало быстро а с большой точностью установить сорбвдгеншй характеристики йсейедуемых сорбентов по отношению к укаоаииьш радйойуклвдаи.
3'
Впервые детально поучены сорбцвониые характеристик нового перспективного фитосорбента-детохсиканта "Виктора!:'' (производство Института хбыбчссхой фдалхи: РАН) по отношения) к радионуклидам цєо&а, стронция, плутония (имитировался европием), урана и ряду других олемен-тоз.
С помощью 7-слектрометра "Припять" при использовании в качестве радиоактивной метки 7-иолучателя MSi впервые детально проанадвокро-ваны различные стадии в "Методике определения содержания стронцкя-90 з объектах окружающей среды ,..", основанной да Еспольоовагяш в качестве селективного сорбента дЕдвгяогегсна-18-граун-6.
Впервые надежно показано, что наиболее "слабым" местом в указанной МЄТОДВДЄ ОПрсделеНКЛ СОДвржаИВД СТрОНЦШІ-00 С КСПОЯКтвЫШЗМ В 56-
честве селозтнзиого сорбента дацижяагсЕслл-18-жраун-8 является стащи вымызашы >0Si іга кояошгн с ддцшяогеїсвл-іб-зраун-б; даны сооттстству-ющас рекомендации по устранений указанного недастатйа методики.
Новым дяияется также предложение использовать 7-слектрометр "Припять" в системе мониторинга радона в воздухе в качестве детектора 7-ЕолучеіШ2 ядер зиРЪ и 3иВ1, а п качестве материала для шгстоейойея контейнера-концентратора — фйтоеорбент"Внкторид" .
Новым является обнаруженный експериментально е-ффеїт — паличне высокой сорбщш (относительная сорбция S% ~ 70 + 80%) ноков цсоші био-н фатосорбент&иЕ но иодельных растворов в первые жо мшіутьі контакта сорбента с растворе!} (t^nt ~ 5 + І5 мин) с дальнейшей RScop6tpsca вонов цезия до уровня S% ~ 50%.
Впервые експериментально надежно нокзоамо, что по сор бидонным характеристикам многпе отечественные бис- в фйтосорбеиты іго уступают аучнтм японским сорбентам на основе хитооана, германскому клииоеорбу п активированному угла во скорлупы ьокосовых орехов.
Новым является таяже использование композиционных фильтров из бко- и фитосорбентов в сочетании с иокнообмеинымя смолами для очистки природной воды от радионуклидов цезия, стронция й плутония (имитировался европием).
Практическая значимость работы. Полученные в диссертационной работе результаты могут найти следующие применения:
исследованные био- в фнтосорбентц обладают низкой рольнастью (5-10%), воотому при их сжигании резко снижается объем и соответственно затраты на их захоронение;
исследованные био- и фнтосорбенты а особенна фптосорбент "Виктория" могут найти широкое применение в практике (сорбция радионуклидов и вредных в мояогячесюм отношении олементов п веществ по водных растворов, пеполызованис в медицине я животноводстве, в качестве фильтров в водоочистных системах п др.)ї.
система мониторинга радона в воздухе с яслопызоланаем т-спектро-метра. "Припять" в качестве детектора 7-иолутяіия ядер ШРЬ и 21*Ві легко монет быть развернута в районах Гонелгской н Мопигевстой областей, подвергшихся наиболее интенеягноиу радиоактивному са-гряонению вследствие аварии на Чернобыльской АЭС;
» усовершенствованная методика определения содержания 80Sr с испояь-оованяем в качестве селективного сорбента дяцккяогекстгл-18-яраун-б может быть успешно испольооааиа по своеиу прямому назначению.
Основные оащшцаемые научные положених
1. Ниокофоловаа т-спектрометрня шляется ке только оффектпвмьш
средством научения сорбилонных хараїтеристиї сорбентов по отношении
s радионуклидам, ко и позволяет ралрабатыватъ методики яспопьоованЕя
сорбентов ддд решения ргялячяых оюгогическвх оада'і.
-
Бко- а фнтосорбсити отечественного1 производства по своим характеристикам Не уступает яучкнк образцам японских сербейтоз на оснапе хитшаш.
-
ОткосгтеяьяЕ? еарбгчтд і*онов цечкя оно- ч фягосорбянтамя аз модельній есДпых растворов как функций времени гощакта сорбента с раствором t№*t имеет в ряде сяучгев нагелмуя при iant ~ 5 +15 игл. В дальнейшем нмзет место десорбцяд йог.о» цеокя до уриана 5 ~ RQ%.
4. Методика ояредеггяиа седержанпя t0Sr с гепетазозгигаем в ка
честве селективного сорбента дидаклогсхс2Л-18-нраун-Я пря надязгкаїцем
контре пга на стадией йьшывакяа стронция тз головко: с ,п,нцгГХЕзгегснл-18-
кр.-ук-б удояяетворгег требозякхкм РКУ.
5. Нгтазсфоновык 7-спеггрокетр "Прапать" молят слушать бавозыи
прибором при соодача.і системы моняторЕнга радока з яоодухв » районам,
подвергпщхся радкоаїтагкому натргзисшио вследствие аварии на Черно
быльской АЭС.
Апробацій работы. Полученные в диссертационной работе результаты по сорбционным характеристикам бяо- а фзтосорбеитоз сравнивались с результатами аналогичными исследований, проводившихся в других
организациях (в частности в отделе ядерной фяонхц и радиохимии дожтора фго.-иат. наук В.М.Кулакова в Российском научном центре "Курчатовский институт"). При этом не было обнаружено существенных расхождений в полученных реоультатах.
Реоультаты исследований включены ц отчеты Международного сообщества восстановления среды обитания и безопасного проживания человека "Сэнмурв* (г. Москва), докладывались на рабочем совещании по ес-полыюванию бно- и фатосорбентов в охологнческих целях в г. Кроттен-дорфе (ФРГ, октябрь 1992 г.), на Международной конференции по экология (24-27 мая 1994 г., г. Подгорец, Югославия) и на VI Российской научной конференции по оащите от иоишшрующих ковучений ЯТУ (г. Обнинск, 21-23 сентября 1994 г.).
Публикации. По результатам выполненных в диссертации исследований сделало 4 доклада па международных конференциях и опубликованы 2 препринта Института фнонки АН Беларуси.
Структура диссертации. Диссертация состоит ио введения, четырех глав, оахлюченкя, в котором перечислены основные полученные реоультаты, приложения е списва литературы. Общий о5ъем диссертации составляет 181 страницу машинописного текста, ио них 73 страницы оаиныают 32 рпсуняа, 12 таблиц, приложение и список литературы (08 наименований).