Поступление радионуклидов в водные среды может происходить в твердом и жидком состоянии за счет выпадений из атмосферы, твердого и жидкого стока с суши, сброса твердых и жидких отходов. В любой водной среде всегда присутствует твердая фаза (взвесь, коллоиды, донные осадки) и самые разнообразные живые организмы. Поэтому каждый радионуклид в соответствии со своими химическими свойствами, присутствием элементов-носителей, формами поступления, соотношением фаз, физико-химическими условиями водной среды начинает перераспределяться между твердой и жидкой фазами, а также водой и живыми организмами. В этом перераспределении участвует множество самых разнообразных процессов: сорбция - десорбция, осаждение - растворение, коагуляция и диспергирование коллоидов, окислительно-восстановительные реакции, деятельность микроорганизмов, потребление и выделение биотой, а также ее отмирание.
Простыми параметрами, широко используемыми для описания и моделирования процессов перераспределения радионуклидов в водной среде, являются коэффициент накопления живыми организмами (КН) и коэффициент распределения между твердой и жидкой фазами (Kd). Kd равняется отношению концентрации радионуклида
251
Таблица 11.1
Сравнение величин Kd в пресной и морской воде
(по Coughlrey, Thome, 1985)
| Элементы |
Пресная вода |
Морская вода |
| I |
3 · 102 |
10 |
| Na |
102 |
10 |
| Ru |
102 |
5 · 103 |
| Sr |
103 |
102 |
| Cs |
105 |
103 |
| Pu |
105 |
5 · 104 |
| Лантаноиды |
5 · 106 |
5 · 105 |
в твердой фазе (Бк/кг) к его концентрации в жидкой фазе (Бк/л). Kd обычно определяют эмпирически. На величине коэффициентов сильно сказывается отсутствие химического равновесия, обусловленное медленной кинетикой, а также влияние коллоидных и биологических систем. Однако определяющим является состав водной среды. Наибольшие различия Kd наблюдаются между морской и пресноводной средой. Для большинства радионуклидов величины Kd в морской среде ниже, чем в пресноводной (табл. 11.1).
Соотношение твердой и жидкой фаз также влияет на распределение радионуклидов прежде всего там, где количество взвеси велико (шельфы морей, приливные эстуарии и реки, особенно во время штормов). При высокой концентрации взвеси большая доля радионуклидов будет связана с твердой фазой даже для элементов с низкими Kd, при низкой концентрации взвеси будет наблюдаться обратное соотношение. Перенос радионуклидов в открытом океане во многом зависит от биологических циклов. Потребление радионуклидов фитопланктоном (первичными продуцентами) происходит непосредственно из воды в результате метаболических процессов и посредством адсорбции. В поглощении радионуклидов макрофитами большую роль также играют сорбционные процессы и загрязнение поверхности взвешенными частицами. В организмы животных радионуклиды поступают главным образом по пищевым цепочкам за счет растительных организмов и воды, а также при поедании ила илоедами и попадании взвеси в организмы фильтраторов. Разнообразные органические или минеральные взвешенные в морской воде вещества (например, биогенные останки, агрегаты фитопланктонного материала, фекальные комки - пеллеты, глинистые частицы) в результате агрегирования сравнительно быстро могут поступать в донные осадки.
252
