Приключения урана: химики МГУ раскрыли связи элемента в радиоактивно загрязненных грунтах

Сотрудники кафедры радиохимии химического факультета МГУ им. Ломоносова совместно с Курчатовским институтом и ИФХЭ РАН определили химические формы урана(VI) в загрязненных грунтах. Данные помогут разработать стратегии, предотвращающие миграцию и
биодоступность радионуклидов. Результаты исследования поддержаны грантом Минобрнауки России № 075-15-2019-1891 и грантом РНФ №19-73-20051 и опубликованы в журнале Journal of Synchrotron Radiation. 
 
Среди факторов загрязнения окружающей среды особое место занимают радиоактивные соединения. От деятельности предприятий по наработке ядерных материалов остались разнообразные отходы, приборы, материалы и даже здания, называемые в настоящее время
объектами ядерного наследия. Ученые и технологи разрабатывают сегодня оптимальную стратегию обращения с такими объектами. Для правильного понимания физико-химических форм радиоактивных элементов, включая уран, в условиях окружающей среды: в почвах, подземных водах, техногенных грунтах и других средах применяют самые чувствительные методы анализа.

С точки зрения химии, почва и грунт - это смесь различных по структуре и элементному составу соединений. Основная проблема анализа почвы состоит в том, что закономерности взаимного расположения атомов не соблюдаются во всем объеме образца. Для описания структуры грунтов
не подходят классические методы рентгеновской дифракции, которые с легкостью используют для исследования упорядоченных природных объектов, например, кристаллов.
 
Для изучения ближайшего окружения атомов урана в модельных образцах почв научная группа применила современный элемент-селективный метод рентгеновской спектроскопии поглощения
(EXAFS). Метод позволил вычислить структурные параметры соседних с ураном атомов и определить форму радиоактивного соединения: «Знание, в каком химическом окружении находится уран в загрязненных природных объектах, поможет нам понимать, как предотвратить миграцию и сделать его менее биодоступным, -- рассказывает один из авторов работы, студентка 4 курса факультета наук о материалах МГУ Анна Крот, -- в процессе исследования мы усложняем модель грунта: варьируя концентрации урана, кислотность среды и другие параметры, мы расширяем круг лабораторных «стандартов», чтобы затем сравнивать с ними реальные образцы. С
помощью этого подхода мы установили, что в реальном образце загрязненной почвы уран находится в виде карбонатной и оксигидроксидной фаз». 
 
В планах научной группы изучить разные модели загрязненных грунтов и установить зависимость миграции и биодоступности урана от влияния природных факторов: «В объектах ядерного наследия были реализованы различные сценарии образования радиоактивно загрязненных материалов, -- поясняет автор работы, с.н.с. кафедры радиохимии химического факультета МГУ к.х.н. Ирина Власова. – Да и сами объекты существуют уже многие десятилетия в различных условиях окружающей среды. Поэтому сейчас нам важно воспроизвести обширный диапазон возможных вариантов взаимодействия радионуклида с другими соединениями в природе. Эти
данные помогут нашим коллегам контролировать загрязнение окружающей среды ураном и подобрать пути реабилитации территории и, при необходимости, выбрать наиболее эффективные барьерные материалы».

Фото: Юлия Чернова

Текст: