РАДИОХИМИЯ, 2023, том 65, № 5, с. 474-481

УДК 623.454.836:546.798.22

ФОРМЫ НАХОЖДЕНИЯ ПЛУТОНИЯ

И НЕКОТОРЫХ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ

В ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ МОРЯ ЛАПТЕВЫХ

И КАРСКОГО МОРЯ

Д. П. Стародымова^б, А. П. Новиков^а

^а Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН,

119991, Москва, ул. Косыгина, д. 19

^б Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН,

117997, Москва, Нахимовский пр., д. 36

*e-mail: a_travkina@mail.ru

Поступила в редакцию 20.03.2023, после доработки 18.04.2023, принята к публикации 22.04.2023

Приведено сравнение форм нахождения ²³⁹Pu и химических элементов, включая редкоземельные эле-

менты (РЗЭ), в донных отложениях Карского моря и моря Лаптевых. Формы нахождения исследованы

тремя различными методами селективного выщелачивания. Получены данные по содержанию химиче-

ских элементов и ²³⁹Pu в составе комплексов, обладающих разной лабильностью: легкорастворимых,

связанных с органическим веществом, в том числе с группами гуминовых кислот (ГК) и фульвокислот

(ФК), а также с аморфными оксидами Fe и Mn. Показано, что гумусовые и низкомолекулярные орга-

нические кислоты и их соединения с химическими элементами могут влиять на поведение плутония

в системе морская вода-донные отложения в акваториях арктических морей. Оценена возможность

использования ряда РЗЭ как маркера для прогнозирования миграционного поведения плутония.

Ключевые слова: морские донные отложения, ²³⁹Pu, химические элементы, формы нахождения.

DOI: 10.31857/S0033831123050106, EDN: XTLTTE

ВВЕДЕНИЕ

зацию радиоактивных отходов, а также активного

водообмена шельфовых морей Арктики с другими

Поступление техногенных долгоживущих ра-

водными массами.

дионуклидов (в частности, изотопов плутония) в

В сумме на полигоне Новая Земля было произ-

акватории морей арктического региона происхо-

ведено 87 взрывов в атмосфере, 3 - под водой и

дит главным образом водным путем - со стоками

42 взрыва под землей. После прекращения испыта-

рек, протекающих по загрязненным территориям,

ний ядерного оружия интенсивность поступления

с морскими течениями и грунтовым водами, нахо-

радионуклидов на поверхность земли снизилась, а

дящимися в контакте с загрязненными почвами. В

основным источником поступлений стали стратос-

сравнении с этим роль воздушного переноса с аэро-

ферные запасы, накопленные в период 1954-1963 гг.

золями и эоловой взвесью относительно невелика.

Атмосферные испытания ЯО оказывали влияние на

Радиоактивное загрязнение арктических вод пред-

глобальные выпадения техногенных радионукли-

ставляет особый интерес ввиду активного исполь-

дов, но вызвали меньшее локальное загрязнение,

зования этих территорий для испытаний ядерного

нежели наземные или подводные ядерные взрывы,

оружия (ЯО) в прошлом, деятельности предпри-

так как воздушные взрывы осуществлялись на до-

ятий ядерного топливного цикла, включая утили-

статочно большой высоте (3-4 км). В результате

474

ФОРМЫ НАХОЖДЕНИЯ ПЛУТОНИЯ

475

подводных ядерных взрывов в губе Черная локаль-

¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr в воде и донных осадках имеются изо-

ное заражение местности оказалось очень высоким.

топные носители, то плутоний их не имеет. Учиты-

По данным Смита с соавторами, концентрации ра-

вая сложность аналитического определения содер-

дионуклидов в донных осадках Карского моря в

жания плутония в природных объектах [3], поиск

губе Черная составляли (Бк/кг): 239,240Pu

15000,

элементов-аналогов со сходными механизмами ми-

¹³⁷Cs 250, ⁶⁰Co 100, а общий запас ^239,240Pu в донных

грации необходим для более успешного моделиро-

осадках составил 11 ТБк [1].

вания процессов перераспределения плутония меж-

ду компонентами морской экосистемы.

Ввиду особенностей строения морского дна в

районе проведения подводных испытаний (вдоль

Для прогнозирования поведения техногенных

архипелага Новая Земля протягивается желоб) вы-

радионуклидов в окружающей среде, установления

степени их подвижности и биодоступности данных

нос радионуклидов за пределы загрязненной зоны

по их суммарным (общим) содержаниям чаще всего

относительно ограничен. Напротив, продукты воз-

недостаточно, требуется информация об их физи-

душных взрывов выносятся в стратосферу и пере-

ко-химических формах [4]. Понятие физико-хими-

носятся на большие расстояния, являясь причиной

ческой формы включает:

глобального радиоактивного загрязнения во всем

Северном полушарии. Поскольку стратосферные

связывание с частицами разного размера;

накопления перераспределяются в течение длитель-

распределение по различным геохимическим

ного времени, их радионуклидный состав опреде-

фракциям - обменной, окисляемой, восстанавлива-

ляется в основном долгоживущими радиоактивны-

емой, сульфидной, связанной с органическим веще-

ми изотопами, в частности изотопами ^238-241Pu.

ством.

Потенциальную опасность представляют захо-

распределение по катионной, анионной или ней-

роненные в период с конца 1950-х гг. до 1992 г. в

тральной формам;

Карском и Баренцевом морях жидкие (суммарной

химическую форму радионуклида (в состав ка-

активностью 0.75 ПБк) и твердые (суммарной ак-

кого соединения он входит, ближайшее лигандное

тивностью 83.6 ПБк) радиоактивные отходы. В Кар-

окружение, степень окисления и т. д.).

ском море захоронено семнадцать ядерных реакто-

Полученные нами значения содержания химиче-

ров - семь из них содержат отработавшее ядерное

ских элементов, включая редкоземельные элемен-

топливо (ОЯТ), включая экранную сборку атомного

ты, для донных отложений моря Лаптевых и зали-

ледокола «Ленин» с частично выгруженным топли-

вов Карского моря сопоставимы с литературными

вом.

данными, описанными ранее для изучаемых райо-

Экологическая оценка состояния среды моря

нов [5]. Содержание РЗЭ в целом характеризует ли-

Лаптевых проведена не в полной мере, практиче-

тогенный вклад в образование осадка.

ски отсутствуют данные по содержанию и формам

Целью данной работы является изучение и сопо-

нахождения техногенных радионуклидов в воде и

ставление форм нахождения ²³⁹Pu и других химиче-

донных отложениях этого моря. Море Лаптевых

ских элементов в донных отложениях моря Лапте-

отличается обширным шельфом и обильным сто-

вых и Карского моря, сравнение их миграционно-

ком речных вод, в первую очередь рек Лена (до

го поведения, которое характеризует подвижность

700 км³/год) и Хатанга. В зимний период в воде

этих элементов в природной среде.

моря Лаптевых отмечается минимальное значение

биомассы (до 0.8 мкг С_орг/л), осенью биомасса ми-

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

кропланктона достигает 5.7 мкг С_орг/л в прибреж-

ной зоне дельты р. Лена [2].

Методы определения физико-химических форм

На поведение радионуклидов в арктической

радионуклидов можно разделить на косвенные и

морской воде влияют низкие температуры, преи-

прямые (спектральные). Косвенные методы вклю-

мущественно окислительный режим в водах и по-

чают предварительное выделение (экстракционное,

верхностных осадках, специфическая биопродук-

сорбционное, фильтрационное и т. п.) тех или иных

тивность, ледовый покров. Если у радионуклидов

форм или фракций с дальнейшим определением в

РАДИОХИМИЯ том 65 № 5 2023

476

ГОРЯЧЕНКОВА и др.

них радионуклидов и химических элементов до-

(Карское море), отобранных с горизонта 2-4 см,

ступными методами. Прямые методы позволяют по-

изучали после внесения в них раствора ²³⁹Pu(NO₃)₄

лучить информацию о формах радионуклидов без

объемом 0.05 мл в лабораторных условиях при

химического воздействия на пробу. Они обладают

тщательном перемешивании образца. Активность

существенно большей информативностью по срав-

²³⁹Pu, внесенного в образцы донных отложений, со-

нению с косвенными, однако в целом их чувстви-

ставляла 120 ± 50 Бк/г. Время нахождения изотопа

тельность значительно ниже, что связано с низким

плутония в образцах донных отложений до начала

содержанием радионуклидов и некоторых химиче-

эксперимента составляло не менее 6 месяцев. Как

ских элементов в объектах окружающей среды.

показали предыдущие исследования, этой продол-

жительности выдержки фаз достаточно для уста-

Косвенные (или химические) методы широко

используются для определения физико-химических

новления квазиравновесия, когда формы нахожде-

ния остаются неизменными [8, 9]. Для изучения

форм радионуклидов и химических элементов в

форм нахождения ²³⁹Pu и химических элементов

окружающей среде, поскольку обладают высокой

использовали несколько наиболее широко применя-

чувствительностью. Однако результаты косвенных

емых методов: 1) метод Tessier [10]; 2) метод, разра-

определений носят оценочный характер, так как

ботанный и применяемый в ГЕОХИ РАН [6, 7, 11];

воздействие на пробу в процессе выделения может

3) метод оценки связей ²³⁹Pu и химических элемен-

привести к изменению равновесного распределения

тов с органическим веществом образцов [12].

форм. Несмотря на условность косвенных методов,

они широко применяются в геохимии, почвоведе-

Метод Tessier основан на последовательном вы-

нии, радиохимии, а полученные результаты позво-

щелачивании Pu и химических элементов реаген-

ляют судить о поведении и геохимической подвиж-

тами, извлекающих определенные группы соеди-

ности химических элементов в природной среде [3,

нений: 0.4 M MgCl₂ (обменная); 1 M CH₃COONa

6, 7].

(pH 5.0) (карбонаты); 0.04 M NH₂OH·HCl в 25%-ной

CH₃COOH (рН 2) (извлечение оксидов Fe и Mn); об-

Для определения форм нахождения методами

фракционирования в данной работе применяли

работка пробы 30%-ной H₂О₂ для разрушения ор-

ганики, затем 0.02 М HNO₃ (связь с органическим

схемы селективного последовательного выщелачи-

веществом); остаток (7.5 М HNO₃, кипячение, НF).

вания химическими реагентами и фракционирова-

ние по группам органического вещества. Первый

В методе, применяемом в ГЕОХИ РАН, извлека-

метод позволяет оценить геохимические формы

ют определенные группы соединений образца, раз-

подвижности радионуклидов и других химических

личающихся по степени подвижности: обменную и

элементов (водорастворимую, обменную, подвиж-

легкорастворимую (1 М CH₃COONH₄, рН 4.8); под-

ную, кислоторастворимую и труднорастворимую),

вижную (1 М HCl); труднорастворимую (6 М HCl).

а также долю аналита, связанную с органическим

Изучение возможных связей ²³⁹Pu и химических

веществом, карбонатами и оксидами. Второй метод

элементов с отдельными группами органического

позволяет оценить связи радионуклидов и химиче-

вещества проводили путем фракционирования их из

ских элементов с различными группами органиче-

отдельных навесок образцов по методу Д.С. Орло-

ского вещества почв, донных отложений, взвешен-

ва. Декальцирование образца проводили трехкрат-

ного и коллоидного вещества природных вод.

ной обработкой 0.1 М HCl, органическое вещество

Объектами исследования служили образцы дон-

извлекали 0.1 М NaOH, затем щелочной раствор

ных отложений, отобранных в разное время в ак-

подкисляли до рН 2, в осадок выпадала гуминовая

ватории моря Лаптевых и заливов Карского моря.

кислота (ГК), в кислом растворе оставалась фульво-

Отбор донных отложений проводили с помощью

кислота (ФК) и различные низкомолекулярные ор-

бокскорера.

ганические кислоты. В остатке находятся прочно

Формы нахождения ²³⁹Pu в образцах донных от-

связанные с минеральной частью донных отложе-

ний труднорастворимые органические вещества.

ложений массой 15 г (станции 5591 и 5596) моря

Лаптевых и донных отложений из мелководных за-

Удельную активность ²³⁹Pu в вытяжках, полу-

ливов Цивольки и Седова архипелага Новая Земля

ченных в ходе эксперимента по изучению форм его

РАДИОХИМИЯ том 65 № 5 2023

ФОРМЫ НАХОЖДЕНИЯ ПЛУТОНИЯ

477

Таблица 1. Характеристики станций отбора проб дон-

Суммарная активность ^239,240Pu в донных отло-

ных осадков

жениях станций 5591 и 5596 моря Лаптевых лежит

Координаты станций

ниже величины предела обнаружения, составля-

Станция

Соленость, ‰

широта

долгота

ющего 0.1Бк/кг [13]. Активность ^239,240Pu в дон-

5591

75°24.7′

115°26.6′

ных отложениях различных частей Карского моря,

5596

74°15.0′

130°29.7′

включая залив Цивольки, изменяется в широких

Залив Цивольки

74°11.0′

59°09.6′

пределах 0.2-3.8 Бк/кг [14]. Содержание С_орг в об-

Залив Седова

74°38.5′

59°53.7′

разцах 5591 и 5596 моря Лаптевых составляет 11.1

и 7.8 мг/г соответственно, что существенно ниже,

в почвах средней части России

чем содержание С_орг

нахождения, определяли из малых аликвот экстрак-

(34 и 68 мг/г для дерново-подзолистой почвы и чер-

тов (0.1 мл), внесенных в раствор 0.35 М HNO₃c

нозема) [15].

раствором LaF₃ (50-70 мкг). Полученный осадок

Содержание основных химических элементов,

отфильтровывали через ядерный фильтр производ-

влияющих на формы нахождения плутония, в ко-

ства г. Дубна (размер пор 0.1 мкм) с последующим

лонках 5591 и 5596 моря Лаптевых различается,

измерением на альфа-спектрометре Alpha Analyst

что связано с местом отбора донных отложений.

(Canberra).

Так, содержание Fe, V, Cr, Co, Ni, Pb и ряда дру-

Определение химических элементов проводили

гих элементов в донных отложениях станции 5591

выше, чем в образце станции 5596, удаленной от бе-

с использованием масс-спектрометрии с индуктив-

реговой линии моря Лаптевых [13]. По всей вероят-

но-связанной плазмой на приборе Agilent 7500a.

ности, имеет место вклад речных взвесей рек Лена

В пробах фракций, полученных по указанным

и Хатанга в повышенное содержание химических

выше схемам, методом ICP-MS определяли содер-

элементов в донных отложениях станции 5591. В

жание следующих элементов: Li, Be, Al, Sc, Ti, V,

донных отложениях заливов Карского моря найде-

Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Rb, Sr, Y, Zr, Nb,

но более высокое по сравнению с морем Лаптевых

Mo, Ag, Cd, Sb, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd,

содержание Mn, Fe, V, Co, Ni, Zn, Pb, Th, U (табл. 2).

Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Hf, Ta, W, Tl, Pb, Bi, Th,

На рис. 1 представлены результаты распределе-

U. Калибровку прибора осуществляли с помощью

ния ²³⁹Pu и РЗЭ по формам их нахождения, полу-

серии стандартных растворов purestandarts (68-эле-

ченных методом Tessier. Элементы выбраны в соот-

ментный стандарт) с концентрациями от 0.1 до

ветствии с результатами линейного корреляционно-

10 мкг/л. Для контроля дрейфа прибора использо-

го анализа.

вали внутренний стандарт (индий), равные аликво-

Результаты, приведенные на рис. 1, показывают,

ты которого были добавлены в каждый образец не-

что в наиболее подвижной обменной форме (вы-

посредственно перед измерением. Одновременно с

тяжка 0.4 M MgCl₂) изотоп ²³⁹Pu и РЗЭ не обнару-

образцами измеряли холостые пробы, представля-

жены. В составе карбонатов в образцах донных от-

ющие собой реагенты, применявшиеся для каждой

ложений моря Лаптевых найдено 1.8-3.1% ²³⁹Pu и

из вытяжек. Результаты пересчитывали на сухую

менее 1% редкоземельных элементов. С оксидами

массу изначального донного осадка.

Fe и Mn связана значительная часть ²³⁹Pu и хими-

ческих элементов (8-20 и 7-38% в образцах 5591

Для сопоставления распределения плутония и

и 5596 соответственно). В составе органического

различных химических элементов по фракциям

вещества донных отложений найдено 30-35% ²³⁹Pu

проводили корреляционный анализ.

и 32-45% РЗЭ. В нерастворимом остатке образца

5591 определено более высокое содержание ²³⁹Pu и

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

химических элементов, чем в образце 5596. Нахож-

дение ²³⁹Pu и химических элементов в составе отно-

Координаты станций отбора проб осадков, а так-

сительно растворимых органических и неорганиче-

же соленость морской воды в исследуемых районах

ских соединениях образца 5596 обусловлено спец-

представлены в табл. 1.

ификой вклада рек Лена и Хатанга в химический

РАДИОХИМИЯ том 65 № 5 2023

478

ГОРЯЧЕНКОВА и др.

0.9

0.6

0.8

0.7

0.5

0.6

0.4

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

Y La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Pu

Ʉɚɪɛɨɧɚɬɵ Ɉɤɫɢɞɵ Ɉɪɝɚɧɢɤɚ Ɉɫɚɞɨɤ

Рис. 1. Формы нахождения ²³⁹Pu и РЗЭ в донных отложениях моря Лаптевых (а, б - образцы 5591 и 5596).

состав образца 5596, отобранного на более близком

корреляционная зависимость в поведении плутония

расстоянии от береговой линии моря Лаптевых по

и природных актинидов - урана и тория (коэффи-

сравнению с образцом 5591. Распределение ²³⁹Pu

циенты корреляции R 0.84 и 0.80 соответственно) -

по фракциям органического и неорганического ве-

выражена несколько слабее таковой для лютеция и

щества, полученного по методу Tessier, наиболее

тяжелых лантанидов, для которых величина R со-

ставляет более 0.99.

близко к распределению РЗЭ (кроме скандия). Наи-

большее совпадение поведения ²³⁹Pu наблюдается с

В целом внесенный в донные отложения плуто-

иттрием и тяжелыми представителями лантанидов

ний оказывается немного более подвижным, чем

от Tb до Lu. Это объясняется совпадением ионного

РЗЭ, однако характер его распределения по фракци-

радиуса иттрия и гольмия в состоянии окисления

ям соответствует распределению РЗЭ.

+3 (0.104 нм). Ионный радиус скандия (0.089 нм)

На рис. 2 приведено распределение ²³⁹Pu и хими-

намного меньше, чем у лантанидов. Однако схожее

ческих элементов по группам органического веще-

поведение плутония и РЗЭ не может быть объясне-

ства донных отложений.

но совпадением ионных радиусов. Например, если

Основное количество ²³⁹Pu (62%) и химических

ионный радиус Pu(III) соответствует ионному ра-

элементов (58-90%) найдено в составе негидроли-

диусу лютеция, то более устойчивый в растворах

зуемого остатка. С фракцией низкомолекулярных

Pu(IV) имеет ионный радиус, более близкий к ион-

органических соединений и легкорастворимых не-

ному радиусу скандия. Следует также отметить, что органических веществ (декальцинат) связано 10-

Таблица 2. Содержание основных химических элементов и РЗЭ в донных отложениях моря Лаптевых и заливов

Карского моря

Образец

мкг/г

5591

2.4

0.03

4.5

0.5

150

112

105

7.2

321

223

5596

2.2

0.04

3.0

0.4

103

8.0

4.1

491

477

Залив Цивольки

2.0

0.4

5.2

0.7

166

131

133

250

114

Залив Седова

2.1

0.5

5.4

0.4

159

101

121

8.4

197

147

Образец

мкг/г

5591

9.1

7.8

1.3

6.5

0.8

4.5

0.9

2.2

0.4

2.1

0.4

5596

6.8

4.3

0.9

3.9

0.6

3.1

0.7

1.6

0.3

1.8

0.3

Залив Цивольки

6.3

4.1

1.1

4.8

0.4

3.7

0.8

2.1

0.3

2.4

0.2

Залив Седова

6.4

5.7

1.2

4.5

0.7

4.5

0.8

2.4

0.3

2.7

0.3

РАДИОХИМИЯ том 65 № 5 2023

ФОРМЫ НАХОЖДЕНИЯ ПЛУТОНИЯ

479

0.8

0.6

0.4

0.2

Zr Cu Mo La Se Pr Nd Sm U Pu

Ⱦɟɤɚɥɶɰɢɧɚɬ

Ɏɭɥɶɜɨɤɢɫɥɨɬɵ

Ⱦɟɤɚɥɶɰɢɧɚɬ

Ɏɭɥɶɜɨɤɢɫɥɨɬɵ

Ƚɭɦɢɧɨɜɵɟ ɤɢɫɥɨɬɵ

Ɉɫɬɚɬɨɤ

Ƚɭɦɢɧɨɜɵɟ ɤɢɫɥɨɬɵ Ɉɫɬɚɬɨɤ

Рис. 2. Формы нахождения ²³⁹Pu и химических элементов в составе органического вещества донных отложений моря Лап-

тевых (а, б - образцы 5591 и 5596).

14% ²³⁹Pu и 3-15% химических элементов (Cu, Mo

разцом 5591, что обусловлено разным содержанием

и Zr). В органическом веществе донных отложений

С_орг. в этих образцах (7.8 и 11.1 мг/г соответствен-

станций 5591 и 5596 22-26% ²³⁹Pu и 20-30% Cu, Mo

но).

и Zr связано с ФК и ГК. Связь РЗЭ (за исключени-

Распределение урана по группам органическо-

ем лантана) с группами ФК и ГК не обнаружена, а

го вещества сходно с лантанидами. Распределе-

основное их количество найдено в остатке. С груп-

ние плутония по группам органического вещества

пой низкомолекулярных и ФК связаны в большей

наиболее близко к элементам, применяемым в кон-

степени химические элементы в образце 5591 по

струкционных материалах и, возможно, имеющим

сравнению с образцом 5596. Pu и химические эле-

сходный путь проникновения в морскую среду.

менты могут образовывать прочные комплексы с

При применении в эксперименте двух методов

ФК и ГК в почвах и донных отложениях, эти ор-

изучения форм нахождения (Tessier и Орлова) по-

ганические кислоты могут как подавлять (ГК), так

лучены близкие результаты по нахождению ²³⁹Pu и

и активировать (низкомолекулярные органические

химических элементов в составе органического ве-

кислоты и ФК) миграцию Pu и химических элемен-

щества донных отложениях.

тов. В образце станции 5596 найдено более высокое

содержание ²³⁹Pu и химических элементов в соста-

На рис. 3 представлены данные по распределе-

ве труднорастворимого остатка по сравнению с об-

ния ²³⁹Pu и химических элементов по формам, ха-

0.800

0.600

0.400

0.200

0.000

U Mn Cu Ho Er Tm

Yb Lu Pu

U Mn Cu Ho Er Tm Yb Lu Pu

Ɉɛɦɟɧɧɚɹ

ɉɨɞɜɢɠɧɚɹ

Ɉɛɦɟɧɧɚɹ

ɉɨɞɜɢɠɧɚɹ

Ʉɢɫɥɨɬɨɪɚɫɬɜɨɪɢɦɚɹ

Ɉɫɬɚɬɨɤ

Ʉɢɫɥɨɬɨɪɚɫɬɜɨɪɢɦɚɹ

Ɉɫɬɚɬɨɤ

Рис. 3. Формы нахождения ²³⁹Pu и химических элементов в донных отложениях Карского моря (а, б - заливы Цивольки и

Седова соответственно).

РАДИОХИМИЯ том 65 № 5 2023

480

ГОРЯЧЕНКОВА и др.

рактеризующих степень их подвижности в образ-

ведение изученных элементов. При сравнении ре-

цах донных отложений Карского моря (потенциаль-

зультатов, полученных двумя методами (Tessier и

но подвижные и фиксированные формы).

Орлова) было установлено, что до 40% ²³⁹Pu входит

В составе миграционно мобильной обменной

в состав органического вещества донных отложе-

формы, в которой находятся преимущественно

ний разной степени подвижности (низкомолекуляр-

легкорастворимые органические и неорганические

ные и фульвокислоты), что указывает на потенци-

соединения, найдено 2-3% тяжелых лантаноидов и

альную возможность ²³⁹Pu мигрировать в системе

2-6% ²³⁹Pu. В этой группе также обнаружено 10-

морская вода-донные отложения. В целом следует

20% урана, 10% марганца и 5-10% меди. С группой

отметить, что сродство к мобильным химическим

относительно подвижных соединений органиче-

формам характерно в большей степени именно для

ской и неорганической природы, выделяемых при

плутония и группы тяжелых лантанидов.

обработке донных отложений 0.1 М HCl, связано

13-24% ²³⁹Pu и от 12 до 40% тяжелых лантанидов.

ФОНДОВАЯ ПОДДЕРЖКА

Основная доля ²³⁹Pu найдена в составе трудно рас-

творимых соединений (кислоторастворимые в 6 М

Данная работа выполнена по госзаданию

HCl и остаток), представленный гидроксидами Fe

FMUS-2019-0010.

и Mn разной степени окристаллизованности и дру-

гими минеральными компонентами, подобное рас-

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

пределение характерно и для РЗЭ. Во фракциях ге-

охимической мобильности поведение ²³⁹Pu схоже с

Авторы заявляют об отсутствии конфликта ин-

ураном, марганцем и тяжелыми лантанидами. Для

тересов.

образцов донных отложений из залива Седова доля

²³⁹Pu и химических элементов в труднорастворимой

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

форме выше, чем в образце из залива Цивольки, что

обусловлено различным химическим составом дон-

Smith J.N. // Contin. Shelf Res. 2000. Vol. 20. P. 255.

ных отложений (табл. 2).

Ветров А.А., Романкевич Е.А., Беляев Н.А. // Геохи-

мия. 2008. T. 10. C. 1122.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Novikov A.P. // Geochem. Int. 2010. Vol. 48, N 13.

P. 1285-1398.

Изучены формы нахождения метки ²³⁹Pu и хи-

Сапожников Ю.А., Алиев Р.А., Калмыков С.Н. Ради-

оактивность окружающей среды. М.: БИНОМ, 2006.

мических элементов, включая РЗЭ, содержащихся

286 с.

в донных отложениях моря Лаптевых и Карского

Budko D.F., Demina L.L., Travkina A.V,

моря. Показано, что природные свойства изучен-

Starodymova D.P., Alekseeva T.N. // Minerals. 2022.

ных образцов (содержание С_орг, минералогический

Vol. 12, N 3. P. 328.

и химический состав донных отложений и др.) вли-

Павлоцкая Ф.И., Новиков А.П., Горяченкова Т.А., Ка-

яют на поведение ²³⁹Pu и химических элементов в

зинская И.Е., Емельянов В.В., Кузовкина Е.В., Барсу-

изученных объектах природной среды. Наиболее

кова К.В., Лавринович Е.А., Коровайков П.А., Мясое-

близко формы нахождения плутония соответствуют

дов Б.Ф. // Радиохимия. 1998. Т. 40, № 5. С. 462.

формам нахождения тяжелых лантанидов, которые

Горяченкова Т.А., Казинская И.Е., Кларк С.В., Нови-

могут служить маркерами его поведения в объектах

ков А.П., Мясоедов Б.Ф. // Радиохимия. 2005. Т. 47,

морской среды. Несмотря на низкое содержание

№ 6. С. 550.

С_орг в донных отложениях моря Лаптевых, орга-

Павлоцкая Ф.И., Горяченкова Т.А., Емельянов В.В. //

нические вещества разной степени растворимости

Атом. энергия. 1992. Т. 73, № 1. С. 32.

(низкомолекулярные и фульвокислоты, гуминовые

Павлоцкая Ф.И., Горяченкова Т.А., Мясоедов Б.Ф. //

кислоты) в значительной степени влияют на по-

Радиохимия. 1997. Т. 39, № 5. С. 464.

РАДИОХИМИЯ том 65 № 5 2023

ФОРМЫ НАХОЖДЕНИЯ ПЛУТОНИЯ

481

10. Tessier A., Campbell P.G.C., Bisson M. // Anal. Chem.

13. Горяченкова Т.А., Травкина А.В., Борисов А.П., Со-

ловьева Г.Ю., Казинская И.Е., Лигаев А.Н., Нови-

1979. Vol. 51. P. 844.

ков А.П. // Геохимия. 2023. Т. 68, № 3. С. 306.

11. Павлоцкая Ф.И., Горяченкова Т.А., Казинская И.Е.,

14. Горяченкова Т.А., Борисов А.П., Соловьева Г.Ю., Лав-

Новиков А.П., Мясоедов Б.Ф., Кузнецов Ю.В., Ле-

ринович Е.А., Казинская И.Е., Лигаев А.Н., Травки-

на А. В., Новиков А.П. // Геохимия. 2019. Т. 64, № 12.

гин В.К., Шишкунова Л.В. // Радиохимия. 2003. Т. 45,

С. 1261.

№ 5. С. 471.

15. Горяченкова Т.А., Казинская И.Е., Рылеева В.С., Но-

12. Орлов Д.С. Химия почв. М.: МГУ, 1992. С. 399.

виков А.П. // Радиохимия. 2013. Т. 55, № 5. С. 553.

Speciation of Plutonium and Some Chemical Elements

in the Bottom Sediments of the Laptev Sea and the Kara Sea

T. A. Goryachenkova^a, I. E. Kazinskaya^a, A. V. Travkina^a,*,

D. P. Starodymova^b, A. P. Novikov^a

^a HSG Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry of the Russian Academy of Sciences,

Moscow, 119991 Russia

^b HSG Shirshov Institute of Oceanology of the Russian Academy of Sciences, Moscow, 117997 Russia

*e-mail: a_travkina@mail.ru

Received March 20, 2023; revised April 18, 2023; accepted April 22, 2023

The comparison of the speciation forms of ²³⁹Pu and chemical elements, including rare earth elements (REE), in the bottom

sediments of the Kara Sea and the Laptev Sea is given. The speciation forms were investigated by three different methods

of selective leaching. Data were obtained on the content of chemical elements and ²³⁹Pu in the composition of complexes

with different lability: easily soluble, bound to organic matter, including groups of humic acids (HA) and fulvic acids (FC),

as well as with amorphous oxides of Fe and Mn. It is shown that humic and low molecular weight organic acids and their

compounds with chemical elements can influence the behavior of plutonium in the seawater-bottom sediments system in

the waters of the Arctic seas. The possibility of using a number of REE as a marker for predicting the migration behavior

of plutonium is evaluated.

Keywords: marine sediments, ²³⁹Pu, chemical elements, speciation forms.

РАДИОХИМИЯ том 65 № 5 2023