Тупроқ физикаси

 
92-расм. Колонканинг тагигача диффузияланган Sr
90
 ионлари 
концентрациясининг параболик боғлиқлиги 
 
Бундай хулоса диффузия коэффициенти D
0
ни намликка боғлиқ ҳолда 
ўзгариши ҳақидаги фикрни тасдиқлайди. Ушбу боғлиқлик сорбцияланмаган 
муҳит учун чизиқли 
(К =
0), кучли сорбцияланган муҳит учун квадратик 
сорбирующих 
(K W)
ва ўртача сорбцияланган муҳит учун оралиқ функциядир. 
Дарҳақиқат, (12) га биноан тажриба кварцли қум учун боғлиқликнинг чизиқли 
йўлини 
D = f(W)
(93-расм). Чизиқли боғлиқликдан оғиш
(14) 
каштан ва қора тупроқларда кузатилади (94-расм); қора тупроқларда, масалан, 
К
қумникига қараганда 1000 марта кўп. 
Каштан ва қора тупроқларда 
D=f(W)=f(0)
эгрилигини квадратик 
функциядан оғишини тупроқни доимий ковакли кўринишида, деб биладиган 
идеал моделнинг йўқлиги билан тушутириш мумкин. Шуниси қизиқки, 
тажриба бундай тупроқлар учун капиллярлар узилгандаги намликда 
D=f(
0) 
эгри чизиғида букилиш нуқтаси борлигини кўрсатган. 
93-расм. Кварцли тупроқ 
учун Sr
90
 ионларининг 
коэффициен-тининг намликка 
боғлиқлиги
 
94-расм. 
D = f(W)(
Sr
90
)
 
1 - каштан тупроқлар;2 - қора 
тупроқ; 3 - чимли-кулранг тупроқ 
учун
Айтилганларга мувофиқ, қоратупроқда тақсимланиш коэффициенти 
доимий (14) бўйича ҳисобланган ўртача
К 
=20,9±1,6), кварцли қум эса, 
масалан, намликка боғлиқ, бунинг сабаби қум юзасида концентрацияси 
қумнинг намлигига тескари пропорционал бўлган эрувчан ифлосланишларнинг
мавжудлиги бўлиши мумкин (Прохоров, 1962). 

---

306 
Аввалги мулоҳазалар адсорбциянинг изотермаси чизиқли эканлигининг 
сабаби, унинг тупроқдаги радиоизотопларнинг концентрацияси сиғимининг 
намлигига қараганда жуда ҳам озлигидир, деган тахминларга асосланган эди. 
Агар бу чекланишдан четга ўтиладиган бўлса, мураккаб кўриниш олган 
тенглама ҳосил бўлади: 
(15) 
Диффузия коэффициентини ўлчаш услуби етарлича ўрганилган. Ўлчаш 
учун тупроқ майдаланади ва кўзи 1 мм ли элакдан (кварцли қум 1н HCI ва 
дистилланган сувда кислотани йўқотиш учун ювилади) ўтказилади. Кейин бир 
қатор ўзаро уланган шиша ҳалқалардан иборат колонка иложи борича бир хил 
ва бир текис қилиб маълум бир намликдаги тупроқ билан тўлдирилади. Тупроқ 
юзасига 5-50 
мкюри
Sr
90
томчи кўринишидаги SrCl
2
эритмасида томизилади ѐки 
шу концентрациясига изотоп шимдирилган доира шаклидаги фильтр қоғози 
қуритилиб, 
тупроққа 
жойлаштирилади. 
Колонкалар 
герметизация 
қилинганидан кейин охиргиси намликка қараб 1-15 ой давомида тиндирилади. 
Муддат тугаганидан сўнг колонкалар секцияларга бўлинади ва ҳар бирида 
ҳисоб тезлиги ва ўртача намлик аниқланади. 
Cs
137
ни диффузияси ҳақидаги масала унинг сорбциялаш хусусияти юқори 
бўлганлиги учун камроқ ўрганилган. Олиб борилган тадқиқот натижаларига 
кўра (Прохоров, 1963), чимли-кулранг тупроқларнинг алмашиниш сиғими 8,7 
мэкв/100 
г 
га тенг эканлиги кузатилган.
Тупроқда Cs
137
диффузиясини ўрганиш услубияти бир вақтнинг ўзида 
тақсимланиш коэффициентини ҳам аниқлаш принципига асосланган. Тупроқ 
герметик қилиб ѐпилган, ѐн томонида кўндаланг тирқишлари бўлган қопқоқли 
металл трубкаларга жойланиб, намуна ўртасига 50 
мкюри 
концентрацияли
 
CsCl 
эритмаси шимдирилган фильтр қоғози жойланган. Концентрация ҳар бир 
секциядаги 3 г тупроққа 0,05 
мг
туз ҳисобида ўлчанган. Ҳисоб чексиз юпқа 
қатлам учун диффузия тенгламасини хусусий ечиш бўйича олиб борилган. 
Тақсимланиш коэффициентини аниқлаш учун тортиб олинган 
d 
тупроққа 
нисбий активлиги А
0
бўлган бошланғич эритмадан 
V 
ҳажмда қўшиб, махсус 
пробиркаларда
 
центрифугаланган. 12-32 кун давомида герметик ҳолда турган 
ва центрифугаланган тупроқ эритмасининг фаоллигини ўлчаш тақсимланиш 
коэффициентини аниқлаш имконини беради:
 
 
К
d 
Cs 
ни баҳолаш учун бундай тажрибалар ўтказилганида муаллифлар, 
табиийки, диффузия ҳодисаси фақатгина суюқ фазада кечгани учун

---

307 
ни бериши керак, деб кутганлар. 
К
d 
Cs
/К
d
Sr 
= 20÷250 бўлганлиги сабабли, 
DSr
DCs деб тахмин қилинган. Бироқ, тажрибалар енгил қумоқли тупроқлар 
учун Sr
90
ва Cs
137
да диффузия коэффициенти деярли бир хиллигини кўрсатган. 
Cs
+
ионларининг диффузиясида асосий ролни қўшқатламнинг диффузия 
бўладиган қисмидаги жойини ўзгартириши мумкинлигини эритмадаги 
ионларни бир қисмини ҳаракати ва адсорбцияланган ионларнинг ҳаракатини 
ҳисобга олиб диффузия коэффициенти қийматини ифодалаш мумкин ва уни 
иккита қўшилувчи 
D'
ва 
D" 
кўринишида бериш мумкин: 
бу ерда
g
ва 
h - 
адсорбцияланган ва адсорбцияланмаган ионларнинг тоза 
эритмадаги ионлар ҳаракатига нисбати. 
Ушбу 
формуладан ҳисобланишича, Cs
+
нинг адсорбцияланган 
ионларининг ҳаракатчанлиги уларнинг эркин эритмадаги ҳаракатчанлигидан 
0,002-0,003, унинг диффузиядаги иштирок этадиган улуши эса тахминан 92-
98% ни ташкил этади. Шундай қилиб, тупроқда Cs
137
ионларининг 
ҳаракатчанлиги ва адсорбция қила олиш қобилияти ўртасида боғлиқлик 
йўқлиги, Cs
137
ни диффузия қила олиш қобилияти нормадан ташқари юқори 
эканлиги, ушбу тупроқларда Cs
137
ни фиксацияланиш жараѐнларининг унчалик 
рол ўйнамаслиги, қўшқатламда ионларнинг кўпроқ бўлиши, ушбу қатламда 
миграция механизми устун келиши ҳақида хулосалар чиқариш мумкин.
Тупроқда церий
144
диффузияси ҳақидаги масала яна ҳам кам ўрганилган. 
Буни В.М.Прохоров (1963) Sr
90
ва Cs
137
учун қайси тупроқда тажриба ўтказган 
бўлса, церий учун ҳам шу тупроқда кўриниши бирмунча ўзгарган махсус 
тажрибалар қўйиб ўрганган. Услубни ўзгартиришига сабаб, Sr
90
ва Cs
137
га 
қараганда церийнинг диффузия тезлигининг анча камлигидир.
Ён тарафларида бураладиган қопқоғи бор парафинланган металл 
трубкалар 1 
см
баландликда маълум бир намликдаги тупроқ билан 
тўлдирилган. Сўнгра худди шундай 1 см баландликда ўша намликдаги ўша 
тупроқ, лекин 10 
мкюри/мл
фаолликка эга бўлган Се
144
аралашмаси солинган
.
Тажрибагача ҳамма тупроқлар узоқ вақт ѐпиқ идишда сақланган. Трубка 
қисмларга ажраладиган қилиб ясалган, бир-биридан 5 мм оралиқда тирқишлари 
бор, тупроқнинг радиоактив ва норадиоактив зоналари ажралган чегарада 
тешик очилган. Ярим йил сақлангандан кейин ҳар бир зонанинг намлиги ва 
диффузия коэффициенти ўлчанган.
Бундай системадаги диффузия Скофилд (1960) ишларида кўрилган ва 
диффузия коэффициенти бунда га тенг.
Бу ерда I
1
, ва 
1
2
- 
2L=2см 
узунликдаги намунанинг дастлаб норадиоактив 
бўлган ва ифлосланган қисмидаги саноқ тезликлари,
τ 
- диффузия йўли билан 
ташилиш вақти. Тажриба ҳосил бўлган 
D
коэффициент Sr
90
ва Cs
137
никига 
қараганда Се
144
учун ўн ва юз марталаб кичиклигини кўрсатган, ва у 10 -9 

---

308 
см
2
/сек
билан ифодаланади. Намлик 0 дан 40% гача кўтарилганида, диффузия 
коэффициенти чимли-кулранг енгил қумоқ тупроқларда тахминан 5 марта 
ортади. Се
144
ионлари юқори адсорбциялаш ва кичик диффузия қобилиятига эга
бўлганлиги сабабли Се
144
миграцияси ҳам анча паст бўлади.