Исследователи раскрыли взаимодействие между выветриванием слюдяных минералов и адсорбцией цезия
Радиоцезий (RCs) имеет длительный период полураспада, сильную радиоактивную токсичность и высокую биодоступность. Миграция и трансформация RCs в окружающей среде привлекают большое внимание. Поведение RCs в окружающей среде в основном регулируется сочетанием глинистых минералов и естественных процессов выветривания в почве или осадках. Однако взаимодействие адсорбции Cs и выветривания слюдяных минералов может еще больше усилить сложность интерпретации и прогнозирования поведения RCs в окружающей среде.
Основываясь на реальных экологических сценариях, исследовательская группа под руководством профессора Фань Цяохуй из Северо-Западного института экологии и окружающей среды и ресурсов Китайской академии наук систематически изучила взаимодействие между выветриванием слюдяных минералов и адсорбцией RCs, чтобы понять судьбу RCs в экосистеме. Исследование было опубликовано в журнале Water Research 28 марта.
Ученые разработали стратегию, состоящую из трех последовательностей реакций между выветриванием слюдяных минералов и адсорбцией ионов Cs⁺, и проанализировали изменения в структуре минералов и видах адсорбции Cs⁺, чтобы раскрыть механизмы взаимодействия между структурной стабильностью минералов и адсорбционным поведением Cs⁺.
Результаты показали, что последовательность реакций между выветриванием и адсорбцией значительно влияет на виды адсорбированного Cs⁺ и структурную стабильность минералов. Выветривание может расширять межслойную структуру, создавая больше участков с сильным сродством и снижая способность к обмену и подвижность Cs⁺ в межслоях. Кроме того, Cs, диффундирующий в межслои, вызывает их коллапс, препятствуя ионному обмену и повышая устойчивость минералов к выветриванию.
Высокая температура и катионы с большими радиусами гидратации (такие как Ca²⁺) в окружающей среде ускоряют реакцию ионного обмена в межслоях, что способствует адсорбции и фиксации Cs⁺.
«Полученные данные свидетельствуют о том, что работы по дезактивации почвенного RCs должны проводиться как можно скорее после его попадания в почву», — заявил профессор Фан. «В противном случае, с увеличением времени выветривания, RCs стабилизируется в почве, что повысит сложность и стоимость последующей дезактивации».