Статьи
23 января 2009
13
Насколько пригодны глинистые отложения в качестве надежного геологического барьера? Ответ на этот вопрос помогает найти изучение их минералогического состава (особенно наличие в нем сорбентов или, наоборот, активных десорбентов), а также сорбционно-емкостные и фильтрационные характеристики.
Специалисты ГУП МосНПО «Радон» совместно с сотрудниками ИГЕМ в апреле – сентябре 2007 года провели исследования миграции 137Cs в глинистых отложениях на площадке предприятия. Эксперименты проводились с использованием реальных растворов, загрязненных цезием, изъятых из одного из хранилищ ТРО.
Для проведения исследований из разведочного шурфа были отобраны образцы покровных (prQIII), серо-цветных болотных (lQIII)и моренных суглинков (gQIIms).
Основные аналитические работы включали гранулометрическое изучение отобранных образцов (распределение частиц и пор по размеру), расшифровку фазового состава глинистой фракции, определение химического состава и величины коэффициента распределения (Kd) для каждой пробы грунта с использованием реальных водных растворов, содержащих 137Cs, а также поведения этого радионуклида при различных значениях рН.
Для проведения исследований из разведочного шурфа были отобраны образцы покровных (prQIII), серо-цветных болотных (lQIII)и моренных суглинков (gQIIms).
Основные аналитические работы включали гранулометрическое изучение отобранных образцов (распределение частиц и пор по размеру), расшифровку фазового состава глинистой фракции, определение химического состава и величины коэффициента распределения (Kd) для каждой пробы грунта с использованием реальных водных растворов, содержащих 137Cs, а также поведения этого радионуклида при различных значениях рН.
Сначала определили количество глинистых минералов, характеризующих основные сорбционно-емкостные характеристики осадочных пород, долю примесей, а также удельную площадь поверхности и текстурные особенности глинистых частиц каждого вида суглинков.
Анализ наличия в образцах количества глинистых частиц (диаметром меньше 0,005 мм), показал, что покровные суглинки содержат 30% глинистых частиц, болотные суглинки – 12%, а моренные – 24%.
В результате анализа минералогического состава проб выяснилось, что глинистая фракция покровных суглинков представлена смектитом, иллитом, каолинитом и смешанослойным иллит-смектитом, болотных суглинков – хлоритом, вермикулитом, каолинитом и иллитом. В обоих случаях зафиксированы примеси неглинистых минералов – кварца и полевого шпата. Глинистая фракция моренных суглинков состоит из смектита, иллита, каолинита, хлорита и смешанослойного иллит-смектита (примеси – кварц, полевой шпат и кальцит). Таким образом, в различных образцах суглинков, при близком минералогическом составе, отмечается отсутствие того или иного минерала.
Анализ структурных параметров образцов суглинков показал, что наибольшее значение величины удельной поверхности характерно для покровных суглинков (108 м2/г), наименьшее – для болотных суглинков (30,3 м2/г). При этом максимальный радиус пор зафиксирован у болотных суглинков (89,2 А), а минимальный – у покровных (25,4 А). Для моренных суглинков значения этих параметров составляют 86 м2/г и 51,1 А соответственно.
Полученные данные свидетельствуют, что наилучшими сорбционными характеристиками должны обладать покровные суглинки (prQIII): в этом виде почв больше содержание глинистых частиц и их удельная поверхность, а радиус пор – меньше.
Этот вывод подтвердили дальнейшие лабораторные и полевые исследования.
Анализ структурных параметров образцов суглинков показал, что наибольшее значение величины удельной поверхности характерно для покровных суглинков (108 м2/г), наименьшее – для болотных суглинков (30,3 м2/г). При этом максимальный радиус пор зафиксирован у болотных суглинков (89,2 А), а минимальный – у покровных (25,4 А). Для моренных суглинков значения этих параметров составляют 86 м2/г и 51,1 А соответственно.
Полученные данные свидетельствуют, что наилучшими сорбционными характеристиками должны обладать покровные суглинки (prQIII): в этом виде почв больше содержание глинистых частиц и их удельная поверхность, а радиус пор – меньше.
Этот вывод подтвердили дальнейшие лабораторные и полевые исследования.
В частности, лабораторные исследования по определению величины коэффициента распределения 137Cs в покровных, болотных и моренных суглинках показали, что покровные суглинки обладают лучшими сорбционными свойствами. Здесь среднее значение Kd 137Cs составляет 753 мл/г, тогда как в болотных суглинках – 432 мл/г, в моренных – 685 мл/г.
При проведении полевого мониторинга было установлено, что наибольший вынос радионуклидов происходит на участках развития болотных суглинков (наименьшие значения сорбционных параметров), а наименьший – при контакте с покровными и моренными суглинками. Причем во всех случаях величина удельной активности коррелируется с увеличением значений рН, то есть с одним из основных признаков начала процесса выщелачивания бетонной матрицы.
При проведении полевого мониторинга было установлено, что наибольший вынос радионуклидов происходит на участках развития болотных суглинков (наименьшие значения сорбционных параметров), а наименьший – при контакте с покровными и моренными суглинками. Причем во всех случаях величина удельной активности коррелируется с увеличением значений рН, то есть с одним из основных признаков начала процесса выщелачивания бетонной матрицы.