Распределение cd и со между твердой и жидкой фазами почв

УДК 502 (06) Охрана окружающей среды и рациональное природопользование
Г.В. КОЛЬЦОВА
Обнинский государственный технический университет атомной энергетики
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ Cd И Со МЕЖДУ ТВЕРДОЙ И ЖИДКОЙ
ФАЗАМИ ПОЧВ ПРИ ИХ ПОСТУПЛЕНИИ В ПОЧВЫ ИЗ
ПРИРОДНЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ ИСТОЧНИКОВ
В работе проведен сорбционный эксперимент с дополнительным внесением в
почву Cd и Co в виде водных растворов их солянокислых солей и прослежена
динамика их концентрации в почвенном растворе в разные сроки отбора жидкой
фазы почв после внесения металлов, а также проведена сравнительная оценка
подвижности и биологической доступности Cd и Co.
По мере осложнения экологической обстановки, в России все острее
становится проблема экологической безопасности сельскохозяйственной
продукции растительного и животного происхождения, продовольственного сырья и пищевых продуктов, которую условно можно разделить на
химическую и радиационную составляющие. Из почв, природных вод и
атмосферного воздуха тяжелые металлы и радионуклиды попадают, как в
результате биологического поглощения, так и поверхностного загрязнения, в продукцию в процессе ее производства, технологической обработки
и транспортировки.
При поглощении стабильных и радиоактивных нуклидов химических
элементов растениями из почв, в качестве промежуточной среды между
твердой фазой почв и корнями растений выступает почвенный раствор.
Свойства жидкой фазы почвы отражают совокупное влияние большинства
экологических факторов и определяют условия миграции химических
веществ в биогеоценозе [1]. Поэтому для оценки мобильности в почве и
биологической доступности для растений химических элементов часто
используется коэффициент распределения Kd, определяемый как отношение концентрации (удельной активности) нуклида в твердой фазе [Сx] s к
его концентрации (удельной активности) в жидкой фазе [Сx] w. Как и в
случае коэффициентов накопления КН, использование Kd в прогностических моделях подразумевает наличие линейной зависимости: [Сx] s=
Kd[Сx]w. Предложено выражение, связывающе КН радионуклида с соответствующей сорбционной способностью почвы, характеризуемой коэффициентом распределения, Кd:
ln Kd=a+b(lnКН),
где а и b константы, причем b имеет отрицательное значение
________________________________________________________________________________
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 15
128
УДК 502 (06) Охрана окружающей среды и рациональное природопользование
Для исследования использовалась дерново-подзолистая среднесуглинистая почва и распространенные техногенные загрязнители Cd и Co, добавляемые в почву в виде водных растворов их хлоридов. После внесения
металлов, почва инкубировалась в течение 6 мес. при комнатной температуре с периодическим подсушиванием и увлажнением.
Извлечение жидкой фазы почв проводилось с использованием вакуумных пробоотборников с пористыми стенками, выпускаемых фирмой
«Prenart», Дания. Такие пробоотборники, размещаемые в почве на определенной глубине, позволяют определять коэффициенты распределения
элементов в условиях, максимально приближенных к реальным. Концентрация металлов в почвенном растворе и вытяжке измерялась атомноабсорбционным методом на приборе Varian 250 Plus.
Поскольку значительная часть природных Cd и Co входит в состав
почвенных минералов и не участвует в реакциях ионного обмена, использовались значения Kd металлов в расчете на обменную форму элемента,
определяемую в ацетатно-аммонийной вытяжке при рН 4.8 и соотношении твердая фаза/равновесный раствор 1:10.
Моделирование подкисления почвы путем добавления протонов на 30
сутки эксперимента показывает, что при снижении рН в интервале 8,347,70 наблюдается уменьшение Kd Cd в 10.5 раз, но при внесении Со, рассматриваемого как техногенная добавка, изменение этого коэффициента
незначительное, что может указывать на то, что Со угнетает биологическую доступность Cd при изменении рН почв.
Установлено, что при внесении Cd в образцы, содержащие природный
Со, наблюдается слабое взаимодействие между этими металлами. При
поступлении же Со в почву, содержащую Сd, происходит вытеснение
последнего вследствие конкуренции за сорбционные центры, что говорит
о большей мобильности техногенно поступающего Со в почве и о его
большей биологической доступности.
Следует отметить, что поведение стабильного изотопа Со может быть
использовано для прогностической оценки поведения в почве радиоактивного изотопа 60Со, попадающего в природную среду как при нормальной эксплуатации АЭС, так и при выводе из эксплуатации ядерных объектов.
Список литературы
1.
Снакин В.В, Присяжная А.А, Рухович О.В. Состав жидкой фазы почв. М.. 1997.
________________________________________________________________________________
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 15
129