Влияние биогеохимических процессов на распределение урана, плутония и нептуния в подземных водах

Сотрудники лаборатории радиохимии окружающей среды Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук совместно с коллегами из институтов Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН и Института проблем безопасного развития атомной энергетики РАН установили, какие биогеохимические процессы влияют на распределение урана, плутония и нептуния в подземных водах, загрязнённых нитратами при их биоремедиации.

Загрязнение подземных вод радионуклидами представляет серьёзную проблему для территорий, связанных с деятельностью предприятий ядерно-топливного комплекса. Особую опасность представляют долгоживущие актиниды, в том числе уран, плутоний и нептуний, которые при попадании в окружающую среду способны перемещаться с подземными водами на значительные расстояния. Одним из перспективных способов ремедиации (комплекс мероприятий, направленных на восстановление изначальных показателей компонента природной среды при устранении экологического ущерба) загрязнённых территорий является биоремедиация — изменение геохимических условий подземной среды за счёт стимулирования или внесения естественных микробных процессов. В данной работе оценку эффективности такого подхода проводили посредством определения форм нахождения актинидов, а также моделированием их устойчивости.

Авторы исследовали подземные воды в районе хранилища радиоактивных отходов, где ранее проводилась биоремедиация нитратно-загрязненных подземных вод вблизи захоронения отходов на Сибирском химическом комбинате. Анализ проводили непосредственно после проведения биоремедиационных мероприятий, а также через один и два года.

В результате биоремедиации концентрация растворённого урана снизилась более чем в 10 раз, а содержание плутония — до значений ниже предела обнаружения. Анализ проб, отобранных через один и два года после обработки, показал отсутствие существенного повторного растворения урана и плутония, несмотря на последующее изменение концентраций нитратов и окислительно-восстановительных условий. Исследование распределения урана по фракциям различной дисперсности показало переход от преимущественно растворённых и наноразмерных форм к более крупным частицам, связанным с глинистыми и железосодержащими компонентами. Термодинамическое моделирование указывает на образование и устойчивость малорастворимых фаз актинидов, включая уранинит, а также железосодержащих минералов — ферригидрита, гётита, сидерита и сульфидных фаз.

«Таким образом, микробная трансформация подземной среды способствовала как снижению содержания растворённых форм актинидов, так и их перераспределению в менее подвижные дисперсные и минеральные фазы», — прокомментировал старший научный сотрудник лаборатории радиохимии окружающей среды ГЕОХИ РАН кандидат химических наук Иван Мясников.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации. Результаты работы опубликованы в Journal of Contaminant Hydrology.

Источник: пресс-служба Минобрнауки России.