Динамический метод изучения сорбционно-десорбционного поведения 137Cs в почвах и органоминеральных сорбентах с измерением радиоактивности в твердой фазе

• Автор: Маслова, Катерина Михайловна
• Шифр специальности: 03.01.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Обнинск
• Количество страниц: 115 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. МЕТОДЫ И ПОДХОДЫ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ СОРБЦИОННО -ДЕСОРБЦИОННОГО ПОВЕДЕНИЯ шСк В ПОЧВАХ И ПРИРОДНЫХ СОРБЕНТАХ

1.1. Теория селективной сорбции 137С

1.2. Методы изучения селективной сорбции и десорбции 137Сз почвами и другими сорбентами

1.2.1. Метод ограниченного объема

1.2.2. Метод неограниченного объема

1.2.3. Колоночный метод изучения поглощения радионуклидов почвами

1.3. Обратимость сорбции ,37Сб в почвах и его биологическая доступность для растений

1.4. Мелиорант-сорбенты для снижения подвижности 137Св в почвах и оценка

их эффективности
1.5. Влияние органического вещества на сорбционно-десорбционное поведение шСв в почвах и сорбентах
1.6. Влияние увлажнения /высушивания на сорбционно-десорбционное поведение 37Сб в почвах и сорбентах
1.7. Методы изучения физико-химических форм нахождения радионуклидов в почвах
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ, МЕТОДЫ И УСЛОВИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Объекты исследований
2.2 Химический анализ объектов исследования
2.3 Методические подходы
ГЛАВА 3. ДИНАМИЧЕСКИЙ МЕТОД ИЗУЧЕНИЯ КИНЕТИКИ СОРБЦИИ 137Сэ С ИЗМЕРЕНИЕМ РАДИОАКТИВНОСТИ В ТВЕРДОЙ ФАЗЕ СОРБЕНТА
3.1. Разработка динамического метода изучения кинетики сорбции 137Сз почвами и сорбентами
3.1.1. Влияние массы и влажности сорбента на эффективность измерения активности 137Св
3.1.2. Зависимость кинетики сорбции 137С.ч от скорости прокачивания

раствора
3.2. Кинетика селективной сорбции ,37С8 почвами и природными сорбентами

3.3. Кинетика селективной сорбции 137С$ строительными материалами
ГЛАВА 4. ПРИМЕНЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКОГО МЕТОДА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ КИНЕТИКИ ДЕСОРБЦИИ 137Св ПОЧВАМИ И СОРБЕНТАМИ
4.1. Кинетика десорбции ШС5 из почв и минеральных сорбентов и строительных материалов
4.2. Влияние времени сорбции на кинетику десорбции ШС$
4.3. Кинетика десорбции 137Св раствором 1 М уксуснокислого аммония
4.4. Потенциально обменная доля 137Св
ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО КОМПОНЕНТА И ПЕРИОДИЧЕСКОГО УВЛАЖНЕНИЯ И ВЫСУШИВАНИЯ НА СЕЛЕКТИВНУЮ СОРБЦИЮ ,37Сз ОРГАНО-МИНЕРАЛЬНЫМИ СОРБЕНТАМИ И ИХ СМЕСЯМИ С ПОЧВОЙ
5.1. Влияние соотношения ГСШ и органических компонентов на потенциалы связывания ,37Сз
5.2. Влияние периодического У/В на селективную сорбцию 137Св ОМС и его смесями с дерново-подзолистой почвой
5.2.1. Изучение влияния периодического У/В на кинетику селективной сорбции 37Св ОМС с использованием динамического метода
5.2.2. Влияние периодического У/В на селективную сорбцию 137Св смесями ОМС с дерново-подзолистой почвой
5.2.3. Зависимость обменной доли селективно сорбированного ,37Сз от числа циклов У/В в смесях ОМС с дерново-подзолистой почвой
5.3. Прогнозирование эффекта увлажнения и высушивания на селективную сорбцию 13 Се в ОМС и их смесях с дерново-подзолистой
почвой
5.3.1. Прогноз потенциалов связывания ,37Св в ОМС и их смесях с дерново-подзолистой почвой
5.3.2. Прогноз зависимости потенциалов связывания ,37Св смесями ОМС и почвы от числа циклов У/В
ГЛАВА 6. ПРИМЕНЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКОГО МЕТОДА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ФОРМ НАХОЖДЕНИЯ 137Сэ В ПОЧВАХ
6.1. Результаты последовательных экстракций с использованием динамического метода
6.1.1. Ионообменная и легкоизвлекаемая фракция 137Св
6.1.2. Фиксация и остаточная фракция 1 Св
ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Образцы строительных материалов
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Гранулометрический состав почв
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Содержание водорастворимых и обменных катионов в почвах и исходных компонентах ОМС
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Кинетические кривые десорбции 137Сз из почв, полученные с использованием динамических схем последовательных экстракций

периодического У/В возможен только при наличии в почве минерального компонента. В работе Rosen и др. (2006) было показано, что воздействие 8 циклов У/В не приводило к изменению доли обменного l37Cs в торфе (16-17%). Однако при добавлении 5 весовых % глины в результате периодического У/В доля обменного l37Cs снизилась до 1% по сравнению с 4% без воздействия периодического У/В. Roig и др. (2007) показали, что периодическое увлажнение и высушивание значительно увеличивает фиксацию l37Cs в почвах. Например, периодическое У/В сподосоли в течение 2 месяцев привело к практически двукратному уменьшению обменного l37Cs (с 29 до 17%). Периодическое У/В также увеличило способность почвы селективно сорбировать l37Cs, так после -24 циклов У/В проведенных в течение 4 месяцев величина потенциалов связывания радиоцезия увеличивалась в 2-3 раза. Такой же эффект был выявлен после 9 месяцев инкубирования при периодическом У/В в подзолах и торфяных подзолах. При этом в торфах, с практически нулевым содержанием глинистых минералов, эффекта от У/В не наблюдалось и даже был выявлен обратный эффект уменьшения потенциалов связывания.
Наибольший эффект от периодического У/В наблюдался при внесении в почву калиевых бентонитов. Vandenhove и др. (2003) впервые были получены данные, что при внесении в почву 1% калиевого бентонита и после выращивания райграса в течение 18 месяцев величина потенциала связывания радиоцезия RIP(K) увеличилась в 10 раз. То есть эффективность внесенного калиевого бентонита соответствовала величине R1P(K) равной 90000 ммоль/кг, что на порядок выше, чем величина RIP(K) чистого иллита (10000-15000 ммоль/кг). В более поздних исследованиях Degryse и др. (2004) было показано значительное влияние У/В на увеличение потенциалов связывания радиоцезия в 54 калиевых бентонитах и их смесях с почвой. При воздействии периодического У/В значения RIP(K) возрастали до 160 раз (в среднем увеличение происходило в 25 раз). Интересным фактом оказалось то, что наибольшее увеличение потенциалов связывания наблюдалось для смесей почв и калиевых бентонитов. Например, после 25 циклов У/В значения R1P(K) калиевых бентонитов изменялись в диапазоне от 0.22 до 44.3 моль/кг, а в смесях с почвами величины RIP(K), рассчитанные на массу внесенного калиевого бентонита, достигали 99 моль/кг (это приблизительно в 10 раз выше величины RIP(K) чистого иллита). В работе Vandenhove и др. (2005) было показано, что при внесении в почву бентонита с добавлением твердого K2COj достигался максимальный эффект от периодического У/В, так после 20 циклов величина RIP(K) для внесенного бентонита увеличивались от 28 до 110 раз.
Как было показано в разделе 1.1, сорбция l37Cs глинистыми минералами обусловлена наличием селективных сорбционных мест FES, которые представляют собой зону перехода от межслоевого расстояния в 1 нм характерного для иллита до 1.4 нм характерного для