The theory and practice in application of methods for investigation on radionuclide speciation in soils

Abstract

The paper provides a comparison of the various techniques for investigation of radionuclide speciation in soils based on fractionation of radionuclides bonded with different soil components. The dates on speciation of environmentally significant technogenic and natural radionuclides in soils contaminated from testing of nuclear weapons, accidents or incidents at radiation dangerous objects, mining and mineral products processing are presented. The review looks at influence of natural and anthropogenic factors on the forms of the radionuclide compounds like the radionuclide and soil properties, type of radioactive fallout and the time elapsed after fallout on soil. It has been demonstrated that experimental details of radionuclide speciation provide the basis for estimates and projections their mobility in soils, availability for plants and development of recommendations on reducing their penetration into food chains.

References

1.Агеец В.Ю. Миграция радионуклидов в почвах Беларуси // Вест. Академии аграрных наук Респ. Беларусь. 2002. № 1.
2.Архипов А.Н., Озернов А.Г., Паскевич С.А. Биологическая доступность 137Сs и 90Sr в почвах 30-км зоны ЧАЭС // Международная научная конференция «Чернобыль-94». Сборник докладов. Т. 1. Чернобыль, 1996.
3.Богдевич_И.М., Тарасюк С.В., Новикова И.И. и др. Вертикальная миграция радионуклидов Cs-137 и Sr-90 в почвах земель запаса и доступность их растениям // Вестн. нац. Академии наук Беларуси. 2013. № 3.
4.Булгаков А.А. Моделирование фиксации 137Cs в почвах // Почвоведение. 2009. № 6.
5.Вирченко Е.П., Агапкина Г.И. Радионуклид-органические соединения в почвах зоны влияния Чернобыльской АЭС // Почвоведение. 1993. № 1.
6.Горяченкова Т.А., Казинская И.Е., Кларк С.Б. и др. Методы изучения форм нахождения плутония в объектах окружающей среды // Радиохимия. 2005. Т. 47, № 6.
7.Горяченкова Т.А., Казинская И.Е., Лавринович Е.А. и др. Формы нахождения искусственных радионуклидов в почвах // Радиоактивность и радиоактивные элементы в среде обитания человека. Материалы IV Международной конференции, 4–8 июня 2013 г. Томск, 2013.
8.Кабдыракова А.М., Кундузбаева А.Е., Лукашенко С.Н. Формы нахождения радионуклидов в почвах экосистем водотоков горного массива Дегелен // Периодический научно-технический журнал национального ядерного центра республики Казахстан. 2011. Вып. 2(46).
9.Коноплев А.В., Коноплева И.В. Параметризация перехода 137Cs из почвы в растения на основе ключевых почвенных характеристик // Радиобиология. Радиоэкология. 1999. Т. 39, № 4.
10.Коноплева И.В. Селективная сорбция радиоцезия сорбентами на основе природных глин // Сорбционные и хроматографические процессы. 2016. Т. 16, № 4.
11.Круглов С.В., Куринов А.Д., Архипов Н.П. Формы нахождения радионуклидов в почвах 30-км зоны ЧАЭС и их изменение со временем // IV Междунар. науч.-техн. конф. «Итоги 8 лет работы по ликвидации последствий аварии на ЧАЭС». Сб. докл. Т. 1. Чернобыль, 1994.
12.Кундузбаева А. Е., Кабдыракова А. М., Лукашенко С. Н. Формы нахождения искусственных радионуклидов в почвах различных объектов СИП // Современные проблемы радиологии и агроэкологии, пути реабилитации техногенно-загрязненных угодий: сборник докладов международной конференции, г. Обнинск, 15 декабря 2016 г. Обнинск: ФГБНУ ВНИИРАЭ, 2016.
13.Кундузбаева А.Е., Кабдыракова А.М., Ларионова Н.В. и др. Формы нахождения искусственных радионуклидов в почвах объекта «Атомное озеро» Семипалатинского испытательного полигона // Радиационная биология. Радиоэкология. 2017. Т. 57, № 4.
14.Лисин С.К., Симирская Г.П., Симирский Ю.Н. и др. Формы нахождения 137Cs и 90Sr в почвах Брянской области // Радиация и риск.1993. Вып. 3.
15.Манахов Д. В., Егорова З. Н. Формы нахождения радия-226 в подзолах северо-востока острова Сахалин в зоне влияния нефтедобывающего предприятия // Почвоведение. 2014. № 6.
16.Манахов Д.В, Емельянов А. М., Карпухин М. М. и др. Методы изучения форм нахождения радионуклидов в почвах // Радиационная биология. Радиоэкология. 2019. Т. 59, № 4.
17.Манахов Д.В., Алёхина Е.А., Липатов Д.Н. и др. Формы нахождения 226Ra и 232Th в дерново-подзолисто-глеевой конкреционной почве // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2020. № 3.
18.Миронов В.П., Прибылев С.В., Ильяшук А.Ю. Кинетика химической трансформации плутония и америция в почвах Беларуси // Радиация и экосистемы: Материалы международной научной конференции. Гомель, 2008.
19.Моисеев И.Т., Тихомиров Ф.А., Рерих Л.А. и др. Формы соединений радионуклидов в почвах и их трансформация // Агрохимия. 1981. № 1.
20.Молчанова И. В., Караваева Е. Н., Михайловская Л. Н. Радиоэкологические исследовании почвенно-растительного покрова. Екатеринбург, 2006.
21.Москальчук Л.Н. Научное обоснование использования твердых отходов горных предприятий путем разработки получения и применения органоминеральных сорбентов для реабилитации почв, загрязненных радионуклидами. Автореф. дис. …докт. техн. наук. Минск, 2015.
22.Павлоцкая Ф.И. Миграция радиоактивных продуктов глобальных выпадений в почвах. М., 1974.
23.Павлоцкая Ф.И. Формы нахождения и миграция радиоактивных продуктов глобальных выпадений в почвах: Автореф. дис. … докт. хим. наук. М., 1981.
24.Подворко Г. А. Закономерности миграции Сs-137 на болотных лугах в отдаленный период после аварии на Чернобыльской АЭС. Автореф. дис.… канд. биол. наук. Обнинск, 2004.
25.Подоляк А.Г. Влияние вертикальной миграции и форм нахождения 137Сs и 90Sr в почвах на их биологическую доступность на примере естественных лугов Белорусского Полесья // Агрохимия. 2007. № 2.
26.Рачкова Н.Г., Шуктомова И.И. Роль сорбентов в процессах трансформации соединений урана, радия и тория в подзолистой почве. СПб., 2006.
27.Рачкова Н.Г., Шуктомова И.И. Изменение подвижности соединений урана, радия и тория в пахотном слое подзолистой почвы // Почвоведение. 2009. №2.
28.Рачкова Н.Г., Шапошникова Л.М. Формы нахождения радия-226 в компонентах наземных и водных северотаежных экосистем в районе расположения бывшего радиевого промысла // Геохимия. 2020. T. 65, № 6.
29.Рачкова Н.Г., Шапошникова Л.М. Моделирование подвижности радия-226 по данным его профильного распределения в загрязненной подзолистой почве // Успехи современного естествознания. 2021. № 10.
30.Рерих Л.А., Моисев И.Т. Влияние свойств почв на трансформацию форм 137Сs и поступление его в сельскохозяйственные растения // Агрохимия. 1989. № 8.
31.Рудая С.М. Особенности сорбции радионуклидов 137Сs и 90Sr основными почвами Белорусского Полесья. Автореф. дис. … канд. с.-х. наук. Минск, 2003.
32.Санжарова Н.И., Сысоева А.А., Исамов Н.Н. и др. Роль химии в реабилитации сельскохозяйственных угодий, подвергшихся радиоактивному загрязнению // Рос. хим. журн. 2005. Т. XLIX, № 3.
33.Санжарова Н.И., Фесенко С.В., Анисимов В.С. и др. Динамика поведения радионуклидов в почвах и системе почва-растение на территориях с различными характеристиками радиоактивных выпадений // Радиоэкологические последствия аварии на Чернобыльской АЭС: биологические эффекты, миграция, реабилитация загрязненных территорий. М., 2018.
34.Санжарова Н.И., Фесенко С.В., Анисимов В.С. и др. Экспериментальные исследования и моделирование поведения 137Cs в луговых экосистемах // Там же.
35.Сельскохозяйственная радиоэкология/ Под ред. Р.М. Алексахина и Н.А. Корнеева. М., 1992.
36.Соколик Г.А., Овсянникова С.В., Иванова Т.Г. и др. Биологическая доступность америция растениям и возможности ее уменьшения с помощью гуминовокислотных препаратов // VII Съезд по радиационным исследованиям (радиобиология, радиоэкология, радиационная безопасность). М., 2014.
37.Соколик Г.А., Овсянникова С.В., Лейнова С.Л. и др. Физико-химическое состояние и подвижность плутония и америция в почвах после Чернобыльской катастрофы // Чернобыль: 30 лет спустя: материалы междунар. науч. конф. Гомель, 2016.
38.Чевычелов А. П., Собакин П. И. Содержание, распределение и формы миграции 238U в почвах природных и техногенных ландшафтов Южной Якутии // Почвоведение. 2020. № 1.
39.Щеглов А.И., Цветнова О.Б., Манахов Д.В. и др. Формы соединений 137Cs в почвах лесных экосистем загрязненных территорий Брянского Полесья в отдаленный период после чернобыльских выпадений // Проблемы агрохимии и экологии. 2021. № 3–4.
40.Agapkina G.I., Tikhomirov F.A., Shcheglov A.I. et al. Association of Chernobyl-derived 239+240Pu, 241Am, 90Sr and 137Cs with organic matter in the soil solution // J. Environ. Radioactivity. 1995. Vol. 29, № 3.
41.Agapkina G.I., Shcheglov A.I., Tikhomirov F.A. et al. Dynamics of Chernobyl-fallout radionuclides in soil solutions of forest ecosystems // Chemosphere. 1998. Vol. 36, № 4-5.
42.Blanco P., Tomé F.V., Lozano J.C. Sequential extraction for radionuclide fractionation in soil samples: a comparative study // Appl. Radiat. Isot. 2004. Vol. 61, № 2–3.
43.Guillén J., Muñoz-Serrano A., Baeza A.S. et al. Speciation of naturally occurring radionuclides in Mediterranean soils: bioavailabilty assessment // Environmental Science and Pollution Research. 2018. Vol. 25.
44.Krouglov S.V., Kurinov A.D., Alexakhin R.M. Chemical fractionation of 90Sr, 106Ru, 137Cs and 144Ce in Chernobyl-contaminates soils: an evolution in the course of time // J. Environ. Radioactiv. 1998. Vol. 38, № 1.
45.Livens F.R., Baxter M.S. Chemical associations of artificial radionuclides in Cumbrian soils // J. Inviron. Radioactivity.1988. Vol. 7.
46.Miller W.P., Martens D.C., Zelazny L.W. Effect of sequence in extraction of trace metals from soils // Soil Sci. Soc. Am. J. 1986. Vol. 50, № 3.
47.Outola I. Effect of industrial pollution on the behaviour of 239,240Pu, 241Am and 137Cs in forest ecosystems. Academic Dissertation. University of Helsinki. Faculty of Science. Department of Chemistry. Laboratory of Radiochemistry. Finland. 2002.
48.Riise G., Bjornstad H.E., Lien H.N. et al. A study on radionuclide association with soil components using a sequential extraction procedure // J. Radioanal. Nucl. Chem. 1990. Vol. 142, № 2.
49.Schultz M.K., Burnett W., Inn K.G.W. et al. Geochemical partitioning of actinides using sequential chemical extractions: Comparison to stable elements // J. Radioanal. Nucl. Chem. 1998. Vol. 234, № 1–2.
50.Shcheglov A.I., Tsvetnova O.B., Kliashtorin A.L. Biogeochemical migration of technogenic radionuclides in forest ecosystems. M., 2001.
51.Smith G.E. Fractionation of Actinide Elements in Sediments via an Optimized Protocol for Sequential Extractions. Florida State University, 1998.
52.Tessier A., Campbell P.G.C., Bisson M. Sequential extraction procedure for the speciation of particulate trace metals // Anal. Chem. 1979. Vol. 51, № 7.