23.5. Форми радіонуклідів у природних водах

Спрямованість та інтенсивність розподілу і міграції природних та штучних радіонуклідів у водоймах визначаються, з одного боку, їх фізико-хімічним станом, а з другого, — фізико-хімічними властивостями води, донних відкладень та речовин, Що в них містяться. У природних водах концентрація радіонуклідів досить низька, вони перебувають у різних станахіонно-дисперсному, молекулярному, справжньому колоїдному і псевдоколоїдному (адсорбція на колоїдних домішках). Такі радіонукліди, як ⁴⁰К, знаходяться у вигляді позитивно заряджених іонів; радій (²²⁶Ra)— в іонному стані і у вигляді псевдоколоїдів, торій (²³²Th), уран (²³⁸U), свинець (²¹⁰РЬ) і полоній (²¹⁰Ро) — в іонній і молекулярній формах, а також утворюють різні продукти гідролізу у вигляді справжніх колоїдів і псевдоколоїдів. У морській воді уран рівномірно розподілений в іонно-дисперсному стані. У ґрунтах і гідробіонтах зустрічаються мікроскопічні скупчення урану.

У природних водах у розчиненому стані завжди існують найрізноманітніші органічні речовини біогенного та абіогенного характеру, з якими радіонукліди утворюють розчинні комплекси. За ступенем рухливості в екосистемах сполуки радіонуклідів поділяють на водорозчинні, обмінні, кислоторозчинні та фіксовані. Найбільш рухливі у процесах розподілу та міграції водорозчинні і обмінні, менш рухливі — кислоторозчинні форми радіонуклідів. До групи фіксованих форм належать ті сполуки радіонуклідів, які залишаються в нерозчинному стані після обробки шестинормальним розчином соляної кислоти. Різні фізико-хімічні форми радіонуклідів у водних екосистемах постійно перебувають у стані рухливої рівноваги, внаслідок чого іони з малорухливого стану здатні переходити у рухливий і навпаки. Малорозчинні гумінові кислоти, гумати і гідроксиди збільшують міцність зв'язку радіонуклідів із завислими формами та донними відкладеннями. Наявність фульвокислот, низькомолекулярних кислот і метаболітів гідробіонтів підвищує рухливість радіонуклідів і утворення розчинних комплексних сполук. У кислому середовищі значно прискорюється міграція ²¹⁰РЬ, а в нейтральних і слаболужних природних водах він переміщується, головним чином, із завислими і колоїдними частинками.

Одним з показників, що відрізняють Чорнобильську аварію від інших аварій та ядерних вибухів, був викид з реактора високорадіоактивних подрібнених «гарячих» частинок. Основна маса чорнобильських радіонуклідів належить до однієї з двох форм: до дрібнодисперсних продуктів поділу опроміненого палива і продуктів конденсації легколетких радіонуклідів. Забруднення 30-кілометрової зони навколо АЕС формувалось переважно високорадіоактивними частинками опроміненого палива, так званими «гарячими» частинками, в той час як у північно-східному і північно-західному напрямках забруднення значною мірою представлені продуктами конденсації.

Плутоній, що випав у ближній 10-кілометровій зоні Чорнобильської АЕС, перебуває у крупнодисперсній погано розчинній фракції частинок ядерного палива, а в дальній зоні — в основному, входить до складу дрібнодисперсних фракцій, які відрізняються більш високою розчинністю.

На трансформацію фізико-хімічних форм радіонуклідів та їх міграцію у водних екосистемах значний вплив справляють гідробіонти. Так, риючі форми безхребетних, ковтаючи мул і продукуючи фекалії на розділі фаз донні відкладення — водна товща, змінюють просторову мікроструктуру, хімічний і гранулометричний склад донних відкладень, сприяють більш інтенсивному і глибшому проникненню радіонуклідів у донні відкладення. Біотичний транспорт відкладень з глибини 5—15 см на поверхню ґрунту, як і скаламучування, переводить частки донних відкладень у завислий стан, що сприяє виносу задепонованих у мулах радіонуклідів і переводу їх у розчинний стан у водній товщі. Пропускаючи частинки детриту через кишечник, безхребетні і риби переводять важко розчинні і задепоновані сполуки радіонуклідів у розчинні і легкодоступні форми і підвищують їх вміст у воді.

Отже, фізико-хімічний стан радіонуклідів визначає їх міграційні властивості і біологічну доступність. Радіонукліди, що перебувають у розчиненому стані, легко проникають у клітини і тканини як рослинних, так і тваринних водяних організмів. Зв'язані форми радіонуклідів, як, наприклад, у «гарячих» частинках, для рослин є джерелом тільки зовнішнього опромінення. Потрапивши в організм безхребетних або риб, «гарячі» частинки призводять до потужного внутрішнього опромінення. В умовах травної системи тварин відбувається деструкція «гарячих» частинок, радіонукліди переходять у розчинний стан і включаються у клітини і тканини організмів.