5.2 Особенности миграции радионуклидов и прогнозирование радиоактивного загрязнения местности

В результате аварии на АЭС на территорию может быть выброшено значительное количество долгоживущих радионуклидов. После выброса газов, образуются«горячие» частицы и аэрозоли в результате процессов диспергирования, конденсации, десублимации, адсорбции радионуклидов. Размеры таких частиц составляют от 2 мкм до сотен мкм, но активность одной частицы не превышает 10^–14 Кu. Активность частиц пропорциональна их размеру: А₁ = кДⁿ, (69) где к – коэффициент пропорциональности, характерный для данного вида радионуклида. Когда активность сосредоточена на поверхности частицы, то n=2, а по всему объему – n=3. Наличие таких частиц и обусловило особенности миграции радионуклидов. Расчеты показывают, что радиоактивный спад продолжается много месяцев и даже лет. Особенности радиоактивного загрязнения местности во многом обусловлены не только видами радионуклидов, но и физико-химическими процессами, определяющих элементарные акты загрязнений. Для прогнозирования последствий радиоактивного загрязнения местности очень важно знать особенности миграции радионуклидов. Миграция радионуклидов может быть по воздуху, в почве и водоносных системах. Различают вертикальную и горизонтальную миграцию. На миграцию радионуклидов влияют следующие факторы:

- химическая природа изотопов;

- условия выпадения радионуклидов и количество атмосферных осадков;

- режим существования почво-растительного комплекса;

- антропогенные воздействия на почву (ее влажность, интенсивность промывного режима);

- особенности минерального и органического состава почвы и др. Вертикальная миграция радионуклидов в почве. Поверхностное загрязнение почвы происходит в основном за счет адгезии и адсорбции. Адгезия (прилипание) радиоактивных частиц характерна для аэрозолей, в меньшей степени – для «горячих» частиц.

Адсорбция - может быть физическая и химическая. При физической адсорбции радионуклид сохраняет свою индивидуальность и проникает в вещество за счет межмолекулярного взаимодействия. Химическая адсорбция возникает за счет химического взаимодействия и образования нового химического соединения. Радионуклиды могут проникать в глубину почвы и за счет диффузии. При этом диффузия в различных грунтах разная. Радионуклиды проникают в почву и в результате смыва дождевыми или талыми водами, через микропоры в почве. По мере миграции радионуклидов в вертикальной плоскости происходит изменение и радиоактивности. Исследования показывают, что радионуклиды цезия и стронция сосредоточены в основном в слое 5–20 см.

Процесс миграции радионуклидов в вертикальной плоскости медленный и в среднем каждые 20 лет количество радионуклидов будет уменьшаться в 2 раза для двадцати сантиметрового слоя.

Миграция радионуклидов в вертикальной плоскости зависит от вида почвы. Так, в подзолистых и песчаных грунтах вертикальная миграция меньше, чем в торфяно-болотных почвах (5–8 см и 20 см соответственно для цезия-137). Стронций-90, хотя и имеет более высокую миграционную подвижность, но в дерново-подзолистых и супесчаных почвах распределен так же, как и цезий-137, и только в торфяных почвах он проник глубже. Существует опасность попадания стронция-90 в подземные воды, особенно после того, как радионуклиды вступили в различные водо-растворимые химические соединения. Замечено, что, чем ближе к ЧАЭС, тем меньше миграция, так как здесь больше «горячих» частиц. Горизонтальная миграция. Существует несколько причин горизонтальной миграции. Естественной причиной является распространение радионуклидов вместе с пылью за счет ветра. Частично радионуклиды смываются дождевыми и паводковыми водами. По этой причине наблюдается повышенное содержание радионуклидов в низинах. Однако, наибольшая миграция радионуклидов происходит по вине человека. В частности радионуклиды разносятся транспортом с загрязненных районов в «чистые».

В реках радионуклиды в основном сосредоточены в донных отложениях, несколько меньше – в гидробионтах и еще меньше – в воде. В период паводков и разлива рек возрастает доля активности, связанная с твердыми взвесями. Радиоактивные вещества течением могут относиться на значительные расстояния, и только часть из них накапливается в донных отложениях. В озерах радионуклиды сосредоточены в донных отложениях и биоте. Наличие растительности в озерах, ее способность аккумулировать радионуклиды вызывает накопление достаточно высокого уровня радиоактивности в донных отложениях.