Нептуний накапливается в живых организмах активнее плутония
Сотрудники лаборатории радиохимии окружающей среды Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) провели масштабное исследование поведения двух опасных радионуклидов — нептуния и плутония. Они выяснили, что нептуний-237, который долгое время считался второстепенным радионуклидом, накапливается в растениях и животных в десятки и сотни раз активнее плутония.
Исследование показало, что нептуний значительно подвижнее плутония и активнее накапливается в живых организмах. Иллюстрация: Freepik
Ученые проанализировали пробы из четырех регионов с различными типами радиоактивного загрязнения. В их число вошли зона Восточно-Уральского радиоактивного следа (озеро Кызыл-Таш), пойменные почвы реки Енисей, находящиеся под влиянием Горно-химического комбината, акватория заливов Новой Земли, где в советское время захоранивались отходы, а также участок аварийного подземного взрыва «Кратон-3» в Якутии. Для фиксации ничтожно малых концентраций нептуния в пробах специалисты применили высокочувствительный люминесцентный метод на кристаллофосфорах, разработанный в стенах института.
Главное открытие заключается в различии химического поведения двух элементов. В то время как плутоний в почвах прочно связывается с частицами грунта, нептуний демонстрирует гораздо большую подвижность. Оказалось, что от 40 до 50 % нептуния в исследованных почвах связано с подвижными низкомолекулярными органическими веществами, легко переходя в водорастворимую форму. Для плутония этот показатель составляет лишь несколько процентов. Именно эта особенность делает нептуний легкодоступным для корневых систем растений и усвоения водными организмами.
Особенно наглядно это проявляется в пищевых цепочках. Коэффициенты накопления нептуния в лишайниках, которые получают питание из воздуха и осадков, а также в хищных обитателях Карского моря — равноногих ракообразных и морских звездах — оказались в десятки и сотни раз выше, чем у плутония. В донных отложениях заливов Новой Земли изотоп нептуния удалось обнаружить даже в тех пробах, где содержание плутония было ниже порога чувствительности приборов.
Авторы исследовали пробы, в том числе, из заливов Новой Земли, где в советский период захоранивались радиоактивные отходы. Иллюстрация: Freepik
Оказалось, что при равных массовых количествах указанных элементов в окружающей среде биологическая активность нептуния сопоставима с активностью плутония, который традиционно считался главным долгоживущим загрязнителем. Хотя в отработанном ядерном топливе содержится менее 1 % нептуния-237, его опасность для будущих поколений колоссальна.
Период полураспада этого изотопа составляет 2,14 миллиона лет, и его количество в биосфере постоянно растет за счет распада америция-241, присутствующего в отходах. В долгосрочной перспективе именно нептуний может стать доминирующим источником облучения от радиоактивных захоронений.
Ссылка на статью в журнале Radiochemistry: DOI 10.1134/S1066362226010091.