5.2.3. Полоний

Природные изотопы полония располагаются в конечных отрезках природных радиоактивных рядов и обладают короткими периодами полураспада: ²¹⁰Ро (138 дней), ²¹⁴Ро (1,6 · 10^-4 с), ²¹⁸Ро (3,05 мин) - ряд ²³⁸U; ²¹¹Ро (0,52 с) и ²¹⁵Ро (1,8 · 10^-3 с) - ряд ²³⁵U; ²¹²Po (2,9 · 10^-7 с) и ²¹⁶Ро (0,15 с) - ряд ²³²Th. Из всех изотопов полония в геохимии (биогеохимии) используют лишь наиболее долгоживущий ²¹⁰Ро.

Химические свойства полония определяются его нахождением в VIA группе Периодической системы. Он обладает конфигурацией электронных оболочек подобной селену и теллуру и по химическим свойствам близок к последнему. В соответствии с принадлежностью к VIA группе он имеет несколько степеней окисления: - 2, +2, +3, +4 и +6. Ро (III) имеет сходство с Bi. Наиболее устойчив в растворе Ро (IV). В природные растворы Ро поступает в ультрамикроконцентрациях. Он склонен к образованию псевдоколлоидов, которые возникают в результате адсорбции ионных форм Ро на коллоидных частицах двуокиси кремния, органических веществ и т.д. Адсорбция носит ионообменный характер. При рН 1 - 4 Ро находится в негидролизованных ионных формах; при рН 6 - 7 наблюдаются гидролиз и образование положительно заряженных коллоидных частиц; при рН 8 - 9 Ро находится в виде отрицательно заряженных коллоидных частиц гидроксидов. В сильнощелочной среде образуется анион РоО

2-

3

. Образование псевдоколлоидов происходит в растворах, где произведение растворимости никак не может быть достигнуто.

Для Ро характерна способность к комплексообразованию с различными анионами. Ро сильно токсичен. Геохимическое значение имеет лишь наиболее долгоживущий изотоп - ²¹⁰Ро. Он образуется при распаде ²²²Rn. Обычным его спутником является более долгоживущий ²¹⁰Рb (22 года), из которого 210Ро образуется по следующей цепочке:

210Pb	β ────→	210Bi	β ────→	210Po	α ────→	206Pb
	22 года		5 дней		138 дней

118

В атмосфере ²¹⁰Ро и ²¹⁰Рb, образующиеся из ²²²Rn, быстро сорбируются частицами аэрозолей. Из атмосферы радионуклиды поступают на поверхность почв как в результате "сухого" осаждения, так и за счет вымывания атмосферными осадками. Содержание ²¹⁰Рb в дожде и снеге составляет от 0,1 до 16,2 пКи/л, а ²¹⁰Pо - от 0,2 до 1,36 пКи/л (Ермолаева-Маковская, Литевер, 1978). По данным В.Д. Виленского (1970), основная часть ²¹⁰Ро и ²¹⁰Рb в приземном слое воздуха связана с частичками пыли. Содержание ²¹⁰Рb и ²¹⁰Ро в приземном слое воздуха зависит от географической широты, высоты над уровнем моря и характера поверхности (океан, континент). Наибольшее содержание этих радионуклидов наблюдается в атмосфере умеренных широт. В экваториальной зоне оно снижается. Особенно низко оно над полюсами, причем в Северном полушарии концентрация ²¹⁰Ро и ²¹⁰Рb выше, чем в Южном. Видимо, такое распределение обусловлено различием в соотношении площадей суши и океана. Основным источником радона, а следовательно, ²¹⁰Ро и ²¹⁰Рb, являются континенты.

Распределение ²¹⁰Рb в почвах неадекватно материнскому ²²⁶Ra. Обычно верхний слой (0 - 5 см) отличается повышением концентраций дочерних радионуклидов, что, видимо, обусловлено поступлением в составе аэрозолей:

Содержание ²¹⁰Ро и ²¹⁰Рb в поверхностных водах определяется поступлением с атмосферными осадками и выщелачиванием из водовмещающих почв и пород. В океане в верхних 100 м воды ²¹⁰Рb в 25 раз больше, чем может образоваться из содержащегося в ней ²²⁶Ra. Это заставляет думать, что основная часть ²¹⁰Рb поступает в океан из атмосферы. Скорость очищения верхнего слоя океана от ²¹⁰Рb составляет 2 - 5 лет. На континентах по этой же причине вода озер и рек содержит существенно больше ²¹⁰Рb, чем вода глубоких колодцев (подземные воды). Донные осадки, как правило, всегда обогащены ²¹⁰Рb и ²¹⁰Ро по сравнению с материнским ²²⁶Ra в несколько раз, что лишний раз подтверждает их атмосферный путь поступления. Отношение ²¹⁰Ро/ ²¹⁰Рb ≤ 1.

Подземные воды обычно не содержат избыточных ²¹⁰Рb и ²¹⁰Po относительно ²²⁶Ra или ²²²Rn. В горных породах существенного избытка или дефицита ²¹⁰Рb или ²¹⁰Ро относительно ²²⁶Ra не наблюдается. Избыточный ²¹⁰Ро был обнаружен в вулканических газах, выделяющихся в процессе извержения.

В биосферу ²¹⁰Ро и ²¹⁰Рb поступают также в основном аэральным путем. Более 80% ²¹⁰Рb и ²¹⁰Ро поступают таким путем в растения. Отношение ²¹⁰Ро/ ²¹⁰Рb в тканях однолетних растений равно 0,23, что соответствует их отношению в воздухе. В многолетних растениях происходит накопление ²¹⁰Ро из ²¹⁰Рb и отношение их

119

активностей близко к единице. Вследствие высокой летучести ²¹⁰Ро при курении табака возгоняется, а поступая в легкие курильщика, сорбируется в них. Были обнаружены повышенные концентрации ²¹⁰Рb и ²¹⁰Ро в лишайниках (ягеле). Ягель - основное растение в рационе питания северных оленей, которые, в свою очередь, являются главным продуктом питания жителей Севера. Источником радионуклидов в лишайниках является атмосфера, так как почвенное питание для них играет ничтожную роль. В лишайниках содержится ²²⁶Ra в 10 раз меньше, чем ²¹⁰Рb и ²¹⁰Ро. Удельная концентрация ²¹⁰Ро и ²¹⁰Рb в гидробионтах, организмах, обитающих в воде, выше, чем в среде их обитания. Коэффициент концентрирования ²¹⁰Рb имеет порядок 104, для ²¹⁰Ро - несколько выше. При этом содержание радионуклидов в зоопланктоне выше, чем в фитопланктоне.

В организмах наземных животных подавляющая часть ²¹⁰Pb и ²¹⁰Ро сосредоточена в костях. В мышцах и других органах их концентрация в десятки и сотни раз ниже. Однако отношение ²¹⁰Ро/ ²¹⁰Рb в мягких тканях возрастает, что указывает на непосредственное накопление в них Ро. В костях ²¹⁰Ро образуется из ²¹⁰Рb.

120