[PDF]    http://dx.doi.org/10.3952/lithjphys.50307

Open access article / Atviros prieigos straipsnis

Lith. J. Phys. 50, 345–350 (2010)


PLUTONIUM ISOTOPES IN ECOSYSTEM OF A RUNNING SHALLOW LAKE
R. Gvozdaitė, R. Druteikienė, N. Tarasiuk, and N. Špirkauskaitė
Institute of Physics, Center for Physical Sciences and Technology, Savanorių 231, LT-02300 Vilnius, Lithuania
E-mail: ruta@ar.fi.lt

Received 23 June 2010; revised 6 September 2010; accepted 16 September 2010

The aim of the present work is to get information on the possibilities of the shallow lake self-cleaning from plutonium isotopes using Lake Žuvintas as an object of study. A choice of the object is mainly related to the peculiarity of hydrology and hydrodynamics of Lake Žuvintas located in the southern part of Lithuania that was affected by radioactive fallouts after the nuclear events. During the period of study the bottom sediments of Lake Žuvintas behaved mainly as an accumulator of Pu isotopes. The main part of plutonium of the Chernobyl origin in surface sediments is present in exchangeable and potentially mobile physico-chemical forms. Processes of Pu migration are especially active during winter season when under anaerobic conditions the most important role in the Pu isotopes transfer belongs to reduced plutonium ions.
Keywords: lake, plutonium isotopes, water, sediments, physico-chemical forms
PACS: 28.60.+s, 82.80.-d, 89.40.Cc, 89.60.Ec


PLUTONIO IZOTOPAI NEGILAUS PRATAKAUS EŽERO EKOSISTEMOJE
R. Gvozdaitė, R. Druteikienė, N. Tarasiuk, N. Špirkauskaitė
Fizikos institutas, Fizinių ir technologijos mokslų centras, Vilnius, Lietuva

Technogeniniai radionuklidai į vandens sistemas patenka iš atmosferos su iškritomis, nuoplovomis nuo žemės paviršiaus ar su panaudoto branduolinio kuro perdirbimo gamyklų skystais išmetalais. Patekę į vandens telkinius radionuklidai transportuojami per visą vandens sistemą užteršdami ją. Lietuvoje yra virš trijų tūkstančių ežerų, kurių didesnė dalis yra pratakūs ir kartu su į juos įtekančiomis ir iš jų ištekančiomis upėmis sudaro vieningą vandens sistemą, kurioje vyksta radionuklidų migracijos, akumuliacijos ir savivalos procesai. Ilgalaikėms prognozėms apie vandens sistemų išsivalymą nuo radioaktyviųjų medžiagų sudaryti būtini kompleksiniai radionuklidų elgsenos ir hidrosistemoje vykstančių procesų tyrimai. Tai ypač aktualu sprendžiant radioaktyviųjų atliekų saugojimo problemas uždarius Ignalinos AE.
Pateikti tyrimų Žuvinto ežere, esančiame pietinėje Lietuvoje, patyrusiame globalią branduolinių ginklų bandymų ir č ernobylio AE avarijos radioaktyviąją taršą, duomenys. Plutonio izotopų fizinių ir cheminių formų tyrimai ežero dugno nuosėdose parodė jų didesnį nei 137Cs mobilumą. č ernobylio kilmės plutonis paviršiniame dugno nuosėdų sluoksnyje daugiausia yra apykaitinės ir potencialiai mobilios formų. Nustatyta, kad Pu migracijos procesas ežero ekosistemoje ypač suaktyvėja žiemą. Tikriausiai tam turi įtakos ežere susidarančios anaerobinės sąlygos. Pu izotopų balansas įtekančio į ežerą ir ištekančio iš jo vandenyje rodo, kad tokio tipo ežere, kur dugno nuosėdos turi apie 67 % organinės medžiagos, stebimas Pu izotopų kaupimosi dugno nuosėdose procesas.


References / Nuorodos

[1] V. Remeikis, R. Gvozdaitė, R. Druteikienė, A. Plukis, N. Tarasiuk, and N. Špirkauskaitė, Plutonium and americium in sediments of Lithuanian lakes, Nukleonika 50(2), 61–66 (2005),
http://www.nukleonika.pl/www/back/abstract/vol50_2005/v50n2p061.htm
[2] N. Tarasiuk, N. Špirkauskaitė, R. Gvozdaitė, R. Druteikienė, and B. Lukšienė, Geophysical problems of radiocesium removal from running shallow lakes, Environ. Chem. Phys. 24(2), 45–60 (2002)
[3] E. Koviazina, N. Tarasiukas, R. Druteikienė, and R. Gvozdaitė, In situ parametrization of self-cleaning from radiocesium processes in the shallow bottom terrace of Lake Juodis, Environ. Chem. Phys. 25(3), 123–128 (2003)
[4] M.J. Keith-Roach, The speciation, stability, solubility and biodegradation of organic co-contaminant radionuclide complexes: A review, Sci. Total Environ. 396, 1–11 (2008),
http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2008.02.030
[5] K.E. German, E.V. Firsova, V.F. Peretrukhin, T.V. Khyzhnyak, and M. Simonoff, Bioaccumulation of Tc, Pu, and Np on bottom sediments in two types of freshwater lakes of the Moscow Oblast, Radiochem. 45, 250–256 (2003),
http://dx.doi.org/10.1023/A:1026008108860
[6] P. McDonald, J. Vives i Batlle, A. Bousher, A. Whittall, and N. Chambers, The availability of plutonium and americium in Irish Sea sediments for re-dissolution, Sci. Tot. Environ. 267, 109–123 (2001),
http://dx.doi.org/10.1016/S0048-9697%2800%2900771-3
[7] M.J. Keith-Roach, J.P. Day, L.K. Fifield, N.D. Bryan, and F.R. Livens, Seasonal variations in interstitial water transuranium element concentrations, Environ. Sci. Technol. 34, 4273–4277 (2000),
http://dx.doi.org/10.1021/es0009976
[8] Z. Chang, S. Ambe, K. Takahashi, and F. Ambe, A study on the metal binding of humic acid by multitracer technique, Radiochim. Acta 94, 37–46 (2006),
http://dx.doi.org/10.1524/ract.2006.94.1.37
[9] L. Levinskaitė, A. Smirnov, B. Lukšienė, R. Druteikienė, V. Remeikis, and D. Baltrūnas, Pu(IV) and Fe(III) accumulation ability of heavy metal-tolerant soil fungi, Nukleonika 54(4), 285–290 (2009),
http://www.nukleonika.pl/www/back/abstract/vol54_2009/v54n4p285.htm
[10] S. Nagao, Y. Sakamoto, T. Tanaka, and R.R. Rao, Molecular size distribution of Pu in the presence of humic substances in river and groundwaters, J. Radioanal. Nucl. Chem. 273(1), 135–139 (2007),
http://dx.doi.org/10.1007/s10967-007-0724-x
[11] G.R. Choppin, Actinide speciation in the environment, J. Radioanal. Nucl. Chem. 273(3), 695–703 (2007),
http://dx.doi.org/10.1007/s10967-007-0933-3
[12] V. Remeikis, A. Plukis, L. Juodis, A. Gudelis, D. Lukauskas, R. Druteikienė, G. Lujanienė, B. Lukšienė, R. Plukienė, and G. Duškesas, Study of the nuclide inventory of operational radioactive waste for the RBMK-1500 reactor, Nucl. Eng. Des. 239(4), 813–818 (2009),
http://dx.doi.org/10.1016/j.nucengdes.2008.11.010
[13] A. Plukis, V. Remeikis, L. Juodis, R. Plukienė, D. Lukauskas, and A. Gudelis, Analysis of nuclide content in Ignalina NPP radioactive waste streams, Lith. J. Phys. 48(4), 375–379 (2008),
http://dx.doi.org/10.3952/lithjphys.48409
[14] I. Klimkaitė, Hydrochemical Characteristics of Lake Žuvintas. The Žuvintas Reserve (The Data of the Expeditions in 1979–1985 (Academia, Vilnius, Lithuania, 1993) [in Russian]
[15] A. Garunkštis and A. Stanaitis, Birth, Development and Death of Lakes (Mintis, Vilnius, Lithuania, 1969) [in Lithuanian]
[16] G. Grižienė, J. Jablonskis, S. Januševičius, I. Jurgelevičienė, A. Jurgelėnaitė, A. Juškienė, and R. Kriaučiūnas, Hidrography of the Neris, Energetika 1, 20–41 (1993) [in Lithuanian]
[17] N.A. Talvitie, Radiochemical determination of plutonium in environmental and biological samples by ion exchange, Anal. Chem. 43, 1827–1835 (1971),
http://dx.doi.org/10.3952/lithjphys.48409
[18] A. Tessier, P.G.C. Campbell, and M. Bisson, Sequential extraction procedure for the speciation of particulate trace metals, Anal. Chem. 51(7), 844–851 (1979),
http://dx.doi.org/10.1021/ac50043a017
[19] J.W. Mietelski and B. Was, Plutonium from Chernobyl in Poland, Appl. Radiat. Isot. 46(11), 1203–1211 (1995),
http://dx.doi.org/10.1016/0969-8043%2895%2900162-7
[20] E. Ilus and R. Saxen, Accumulation of Chernobyl-derived 137Cs in bottom sediments of some Finnish lakes, J. Environ. Radioact. 82, 199–221 (2005),
http://dx.doi.org/10.1016/j.jenvrad.2005.01.008
[21] G. Lithner, H. Borg, J. Ek, E. Fröberg, K. Holm, A.M. Johansson, P. Kärrhage, G. Rosén, and M. Söderström, The turnover of metals in a eutrophic and an oligotrophic lake in Sweden, Ambio 29(4–5), 217–229 (2000),
http://dx.doi.org/10.1579/0044-7447-29.4.217
[22] G.A. Bird and W.G. Evenden, Effect of sediment type, temperature and colloids on the transfer of radionuclides from water to sediment, J. Environ. Radioact. 22(3), 219–242 (1994),
http://dx.doi.org/10.1016/0265-931X%2894%2990083-3
[23] K.H. Lieser and T. Steinkopff, Chemistry of radioactive cesium in the hydrosphere and in the geosphere, Radiochim. Acta 46, 39–47 (1989)
[24] M.K. Schultz, W.C. Burnett, and K.G.W. Inn, Evaluation of a sequential extraction method for determining actinide fractionation in soils and sediments, J. Environ. Radioact. 40(2), 155–174 (1988),
http://dx.doi.org/10.1016/S0265-931X%2897%2900075-1