Особенности прогнозирования распределения металлов между водной фазой и донными отложениями
(на примере радионуклидов стронция и цезия)

Аннотация

Приведены основные положения разработанного методологического подхода к прогнозированию коэффициента распределения радионуклидов K_d на материале донных отложений и взвешенных веществ водных объектов. В качестве инструмента для прогнозирования коэффициента K_d металлов в условиях изменяющегося химического состава воды предложено использовать геохимическое моделирование. Изложены основные подходы, модели и результаты прогнозирования значений коэффициента K_d металлов в референтном водном объекте (поверхностный водоем – хранилище жидких радиоактивных отходов), для которого характерно значительное загрязнение радионуклидами стронция ⁹⁰Sr и цезия ¹³⁷Cs, а также интенсивное снижение минерализации воды. В процессе работы были детально исследованы особенности гидрогеохимического и гидродинамического поведения металлов в системе водных объектов, а также методы геохимического моделирования. Разработана геохимическая термодинамическая модель сорбции металлов (на примере ⁹⁰Sr и ¹³⁷Сs) взвешенным веществом и слоем донных отложений модельного водоема, позволяющая рассматривать ее как базис для моделирования эволюции реальных загрязненных водоемов по различным сценариям. Рассчитаны значения коэффициента K_d ⁹⁰Sr и ¹³⁷Сs в условиях снижения минерализации воды. Выяснено, что при снижении минерализации значения Kd увеличиваются. Модель может применяться для прогнозирования темпов самоочищения загрязненных водоемов от металлов.

Ключевые слова

геохимическое моделирование , донные отложения , поверхностный водоем , сорбция тяжелых металлов , коэффициент распределения радионуклидов , самоочищение водоема

Дальнейший текст доступен по платной подписке.
Авторизуйтесь: введите свой логин/пароль.
Или оформите подписку

Список цитируемой литературы

Mueller B., Duffek A. Similar adsorption parameters for trace metals with different aquatic particles // Aquatic Geochemistry. 2001. V. 7. P. 107–126.
Пивоваров С. А. Физико-химическое моделирование поведения тяжелых металлов (Си, Zn, Cd) в природных водах: комплексы в растворе, адсорбция, ионный обмен, транспортные явления: Дисс. … канд. хим. наук. – М., МГУ, 2003. 137 с.
Липатникова О. А. Экспериментальное исследование и термодинамическое моделирование форм нахождения микроэлементов в донных отложениях Иваньковского водохранилища: Дисс. … канд. геолого-минералог. наук. – М., 2011. 130 с.
Липатникова О. А. Термодинамическая модель поведения тяжелых металлов в эвтрофицированных осадках: Материалы Международной конференции «Современное состояние наук о земле», посвященной памяти Виктора Ефимовича Хаина. Москва, 1–4 февраля 2011 г.
Соколова О. В., Шестакова Т. В., Гричук Д. В., Шваров Ю. В. Термодинамическое моделирование форм нахождения тяжелых металлов в системе «вода – донные отложения» при автотранспортном загрязнении // Вестник Московского университета. Сер. 4. Геология. 2006. № 3. С. 36–45.
Соколова О. В. Экспериментальное исследование и термодинамическое моделирование миграции тяжелых металлов в системе «вода – донные отложения» в зоне антропогенного воздействия: Дисс. … канд. техн. наук. – М., 2008. 188 с.
Беззапонная О. В. Прогноз содержания соединений тяжелых металлов в поверхностных водных объектах: Дисс. … канд. техн. наук. – Екатеринбург, 2004. 162 c.
Создание методологии экспериментального и натурного изучения процессов аккумуляции и выноса тяжелых металлов в донных отложениях водохранилищ и озер: Отчет о НИОКР. – М., ЗАО «ДАР/ВОДГЕО», 2014.
Скотникова О. Г., Фесенко С. В. Математическая модель миграции радионуклидов в непроточном водоеме / Радиационная безопасность и защита АЭС. – М.: Энергоиздат, 1986. Вып. 10. С. 117–122.
Hakanson L., Brittain J. E., Monte L, Heling R., Bergstrom U. Modelling of radiocaesium in lakes – the VAMP model // Environmental Radioactivity. 1996. V. 33. № 3. P. 255–308.
Heling R. LAKECO, the ecological consequences of an accidental release of radionuclides on a lake ecosystem and it integration into the real-time-on-line decision support system for the off-site Emergency Management following a Nuclear Accident (RODOS): KEMA report Nr. 40352-NUC 93-5852. 1994.
Kroot M. P. J. M. Behavior of radionuclides. Part of the issue «Description of the modifications of the model IMPAQT». T740.01. Delft Hydraulics Delft, 1992.
Monte L., Fratarcangeli F., Pompei S., Quaggia S., Andres G. A predictive model for the behaviour of dissolved radioactive substances in stratified lakes // Environmental Radioactivity. 1991. № 13. P. 297–308.
Казаков С. В., Уткин С. С. Подходы и принципы радиационной защиты водных объектов. – М.: Наука, 2008. 318 с.
Tessier A., Campbell H. G., Bisson M. Sequential extraction procedure for the speciationof particulate trace metals // Analalytical Chemistry. 1979. V. 51. № 7. P. 844–851.
Syrovetnik K. Long-term metal retention processes in a peat bog: field studies, data and modeling: Doctoral thesis. – Stockholm, Sweden, Department of Chemical Engineering and Technology Royal Institute of Technology, 2005. 86 p.
Bradbury M. H., Baeyens B. A generalised sorption model for the concentration dependent uptake of caesium by argillaceous rocks // Journal of Contaminant Hydrology. 2000. № 42. P. 141–163.
Brouwer E., Baeyens B., Maes A., Cremers A. Cesium and rubidium ion equilibria in illite clay // Journal of Physical Chemistry. 1983. № 87. P. 1213–1219.
Generic models for use in assessing the impact of discharges of radioactive substances to the environment: Safety Report Series № 19. – Vienna, IAEA, 2001.
Методика разработки нормативов допустимых сбросов радиоактивных веществ в водные объекты (ДС-2010). – М., Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору, 2010.