Использование комплексов полиамфолита этиламнокротонатаакриловой кислоты с поверхностно-активными веществами для извлечения 90Sr (стр. 11 из 12)

а б

РИСУНОК 7 - Послойное распределение удельной активности радионуклида ⁹⁰Sr после обработки почвы комплексами

а) [ЭАК/АК]:[ΛСNa]=1:1 б) [ЭАК/АК]:[ΛСNa]=2:1

а б

РИСУНОК 8 - Послойное распределение удельной активности радионуклида ⁹⁰Sr после обработки почвы комплексами

а) [ЭАК/АК]:[ЦПБ]=5:2 б) [ЭАК/АК]:[ЦПБ]=1:1

Как видно из рисунков 7 и 8 эффект направленной миграции с фиксацией ⁹⁰Sr в верхнем слое почвы (концентрирование в верхнем слое почвы) замечен только в единичном случае – при использовании комплекса [ЭАК/АК]:[ΛСNa]=2:1 (рис.7 б). Возможно, это связано с взаимодействием ионов стронция с акриловой кислотой, которая содержится в ЭАК/АК очень большом количестве. Избыток полиамфолита в составе комплекса приводит к дополнительному насыщению раствора карбоксил ионами акриловой кислоты и усиливается их взаимодействие с ионами стронция.

В остальных случаях либо произошел обратный эффект – концентрирование ⁹⁰Sr в нижних слоях почвы ([ЭАК/АК]:[ΛСNa]=1:1 – рис. 7 а) и [ЭАК/АК]:[ЦПБ]=5:2 – рис. 8 а), либо эффект концентрирования радионуклида у поверхности почвы вовсе отсутствовал ([ЭАК/АК]:[ЦПБ]=1:1 – рис. 8 б).

На рисунках 9-10 представлено вертикальное распределение удельной активности радионуклида ¹³⁷ Cs после обработки почвы растворами комплексов на основе ЭАК/АК и ЛСNa, ЦПБ при разных соотношениях компонентов.

а б

РИСУНОК 9 – Послойное распределение удельной активности радионуклида ¹³⁷Cs после обработки почвы комплексами

а) [ЭАК/АК]:[ΛСNa]=1:1: б) [ЭАК/АК]:[ΛСNa]=2:1

а б

РИСУНОК 10 - Послойное распределение удельной активности радионуклида ¹³⁷Cs после обработки почвы комплексам

а) [ЭАК/АК]:[ЦПБ]=5:2: б) [ЭАК/АК]:[ЦПБ]=1:1

Графики, представленные на рисунках 9 и 10 свидетельствуют о том, что по отношению к ¹³⁷Cs способность накапливать радионуклида в верхнем слое проявили комплексы ЭАК/АК-ПАВ именно в тех соотношениях, при которых происходит комплексообразование между ЭАК/АК и поверхностно-активными веществами, т.е. комплексы [ЭАК/АК]:[ΛСNa] в соотношении 1:1 и [ЭАК/АК]:[ЦПБ] в соотношении 5:2 (рис. 9 а и 10 а).

В случаях обработки почвы комплексами [ЭАК/АК]:[ΛСNa]=2:1 и [ЭАК/АК]:[ЦПБ]=1:1 эффект концентрирования ¹³⁷Cs на поверхности не обнаруживается (рис. 9 б и 10 б).

На рисунке 11 представлено вертикальное распределение активности ^239,240Pu после обработки почвы растворами комплексов [ЭАК/АК]:[ΛСNa]=1:1 и [ЭАК/АК]:[ΛСNa]=2:1.

а б

РИСУНОК 11 – Послойное распределение удельной активности радионуклида ^239,240Pu после обработки почвы комплексами

а) [ЭАК/АК]:[ΛСNa]=1:1: б) [ЭАК/АК]:[ΛСNa]=2:1

Опираясь на результаты, представленные на рисунке 11 однозначные выводы о концентрировании ^239,249Pu в верхних слоях почвы сделать затруднительно, поскольку однотипного характера вертикального распределения радионуклида в анализированных параллельных образцах не наблюдается.

Для построений графиков использовались количественные данные приведенные в приложении 1.

С целью выявления структурирующей и агрегирующей способности комплексов ЭАК/АК-ПАВ была произведена обработка почвы их водными растворами. Из общей пробы (1000 г) отбиралась средняя проба массой 30 г и заливалась подготовленными растворами. Образцы после обработки сушились на воздухе в течение 5-х дней. Агрегатный состав почвы после обработки определялось методом сухого просеивания по стандартной методике Саввинова Н.И. Результаты структурирования приведены в таблице 2.

Таблица 2. Результаты структурирования почвы комплексами ЭАК/АК-ПАВ с разными соотношениями компонентов

Размер фракции, мм	Содержание (в %) фракции в почве до и после структурирования
	контроль	ЭАК/АК:ЛСNa =1:1	ЭАК/АК:ЛСNa =2:1	ЭАК/АК:ЦПБ=5:2	ЭАК/АК:ЦПБ=1:1
>2.5	-	53,47	68,2	45,83	47,5
2.5-1,5	4,54	4,37	2,27	6,5	5,53
1.5-1,0	4,37	4,33	2,77	5,83	7,5
1.0-0,5	22,86	22,4	13,7	20,67	24,5
0.5-0,25	37,31	10,53	8,57	15,00	10,13
<0.25	30,92	4,9	4,5	6,17	4,84
∑>0,25	69,08	95,1	95,5	93,83	95,16
∆>0,25	-	26,04	26,42	24,75	26,08

По результатам определения агрегирующей и структурирующей способности комплексов полиамфолит-ПАВ было установлено, что после заливки почвы образуется плотная корка, толщина которой равна глубине проникновения растворов комплексов в пробу и тем меньше, чем меньше размер частиц. Отмечается, что прочность образовавшейся корки зависит от размера фракции, т.е. чем меньше размер фракции, тем плотнее корка. Также, происходит значительное уменьшение содержания частиц размером <0,25 мм (см. табл. 2), что говорит о возможности использования исследуемых соединений в качестве антидефляционных реагентов.

ВЫВОДЫ

1. Исследован полиамфолит этил 3-аминокротонат/акриловая кислота и его комплексообразование с ионогенными поверхностно-активными веществами, как лаурилсульфонат натрия (ЛСNa) и цетилпиридиний бромид (ЦПБ) для реабилитации радиоактивно зараженных почв Семипалатинского испытательного полигона (СИП).

2. Определены составы самого полиамфолита ЭАК/АК (методом обратного потенциометрического титрования) и комплекса ЭАК/АК-ПАВ (методом вискозиметрического титрования).

3. Обратным потенциометрическим титрованием ЭАК/АК выявлено, что данный продукт содержит в своем составе большой избыток акриловой кислоты и является сополимером поли(бетаин-АК). Его состав равен [ЭАК]:[АК]=18:82 мол.%.

4. Вискозиметрические исследования показали, что комплексообразование между ЭАК/АК и ПАВ происходит при соотношениях [ЭАК/АК]:[ЛСNa]=1:1 и [ЭАК/АК]:[ЦПБ]=5:2 и сопровождается значительным снижением приведенной вязкости систем.

5. При измерении вязкости полиамфолита ЭАК/АК в воде и при различных ионных силах раствора (н KCl) обнаружено, что водный раствор ЭАК/АК обладает концентрационной аномалией приведенной вязкости, обусловленной полиэлектролитным эффектом, т.е. с разбавлением раствора полиамфолита происходит увеличение вязкости. Добавление нейтральной низкомолекулярной соли (KCl) приводит к погашению этого эффекта.

6. Показано, что обработка почвы комплексами ЭАК/АК–ПАВ приводит к концентрированию радионуклидов на поверхности почвы. Причем для отдельных радионуклидов эффект концентрирования их в верхнем слое почвы проявляется по-разному в зависимости от соотношений комплекса ЭАК/АК – ПАВ. Так, для аккумуляции стронция-90 на поверхности почвы наиболее эффективным оказалось использование комплекса [ЭАК/АК]:[ΛСNa] с избытком полиамфолита.

По отношении к цезию-137 складывается иная ситуация. Оказалось, эффект аккумуляции ¹³⁷Сs на поверхности почвы обнаруживается для комплексов ЭАК/АК-ПАВ в тех соотношениях, в которых происходит комплексообразование. Увеличение содержания ЭАК/АК и ЦПБ в составе комплекса не показало положительных результатов.

Окончательных выводов о концентрировании ^239,249Pu в верхних слоях почвы сделать затруднительно, поскольку однотипного характера вертикального распределения радионуклида в анализированных параллельных образцах не наблюдается.

7. Отмечено, что используемые комплексы обнаруживают способность фиксировать такие почвенные частицы, которые более подвержены к переносу. Так, после заливки почвы растворами комплексов было замечено образование плотной корки, толщина которой равно глубине проникновения раствора и уменьшение содержания частиц размером < 0,25 мм, т.е. данные комплексы обладают антидефляционными свойствами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По полученным результатам можно сделать заключение о возможности использования комплексов полиамфолита ЭАК/АК с ионогенными поверхностно-активными веществами – лаурилсульфонатом натрия и цетилпиридиний бромидом в качестве реагентов, структурирующих и концентрирующих (направленная миграция) радионуклиды на радиационно зараженных почвах СИП. Применение этих комплексов позволит предотвратить пылевой перенос радионуклидов и способствует снижению объемов дефляции.

Также предполагаем, что использование изучаемых в работе комплексов как антидефляционных реагентов дает возможность предотвратить не только горизонтальную миграцию радионуклидов за счет пыле – и водопереноса, но и воспрепятствовать вертикальной миграции, зафиксировав их в верхних почвенных слоях.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

[1] Гауровиц Ф. Химия и функция белков. – М. Мир, 1965, 280 с.

[2] Моравец Т. Макромолекулы в растворе. – М, Мир, 1957, 398 с.

[3] Цветков В.Н., Эскин В.Е., Фринкель С.Я. Структура макромолекулы в растворе. – М, Наука, 1964, 720 с.

[4] Jirgenson B. Hnilica L.S. The ability of anionic of anionic detergents to fold disordered polipeptide chains of histones in the α – helical form. – J.Amer.Chem.Soc., 1966, v. 88, N 10, p. 2341-2346.

[5] Бреслер С.У. Глазунов Е.А., Попов А.Г., Суходолова А.Т. О конформационной стабильности трипсина при взаимодействии с фосфолипидами. – Биохимия, 1969, т. 34, №5. С. 969-973.