Учёные выяснили, как нанокластеры загрязнителей повышают риск распространения

Почти полвека учёные не могли объяснить, почему загрязнение плутонием распространяется в грунтовых водах дальше, чем ожидалось, повышая риск заболеваний у людей и животных.

Было известно, что виновниками являются наноразмерные кластеры оксида плутония, но никто не мог изучить их структуру или найти способ отделить их от грунтовых вод.

Учёные из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США совместно с исследователями из Университета Нотр-Дам использовали высокоэнергетические рентгеновские лучи от Advanced Photon Source (APS) в Аргонне, чтобы наконец открыть и изучить структуру нанокластеров плутония.

«Когда плутоний образует кластеры, его химия полностью меняется, и до сих пор никто не мог оценить, что это такое, как это смоделировать или как отделить», — сказала старший химик Аргонна Линда Содерхольм.

Нанокластеры состоят ровно из 38 атомов плутония и почти не имеют заряда. В отличие от свободных ионов плутония, несущих положительный заряд, они не притягиваются к электронам в растениях, минералах и т.д., что останавливало движение ионов в грунтовых водах.

Модели были основаны на модели свободного плутония, что создавало расхождения между ожиданиями и реальностью. Содерхольм отметила, что, зная структуру, учёные теперь могут создавать более точные модели, учитывающие не только свободные ионы плутония, но и нанокластеры.

Кластеры также представляют проблему для очистки от плутония. Свободные ионы относительно легко отделить от грунтовых вод, а кластеры — трудно.

«По мере того как мы узнаём больше, мы сможем смоделировать нанокластеры и выяснить, как их разрушить», — сказала Содерхольм. — «Как только они образуются, от них очень трудно избавиться».

Содерхольм сообщила, что другие эксперименты показали существование кластеров с другим числом атомов плутония. Вместе с коллегами она планирует изучить уникальные электрические и магнитные свойства этих кластеров.

Источник: Argonne National Laboratory