Қазақстан Республикасының білім жəне ғылым министрлігі

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

147 

 

 

Рисунок 3 – Зависимость привиденной вязкости водного раствора  Zetag 92 на 

концентрацию  полимера  

 

Результаты и обсуждения 

 

Применения    высокомолекулярно-композиционных  дезинфицирующих  средств 

является  популярным  методом  для  очистки  воды.  На  практике  это  можно  осуществить 

путем добавления непосредственно в воде. Поэтому нерастворимые в воде бактерицидно-

активные  интерполимерныекомплексы  метацида  десорбцируются  в  воде  легко  и 

применяются  целях профилактики.  

В  ходе  исследования  обнаружена  различная  зависимостьхарактера  флокуляции  от 

дозы  добавленного  полиэлектрита  в  случае  разбавленной  и  относительно 

концентрированной суспензии.  

 

Заключение 

 

Дано  объяснение  этой  зависимости,  основанное  на  допущении  различной  степени 

приближения  флокулянта,  адсорбированного  на  поверхности  частиц,  к  равновесному 

состоянию 

при 

вариации 

содаржания 

дисперсной 

фазы. 

Результаты  исследования  вязкости  и  оптической  плотности  водных  растворов  смесей 

катионного и анионного полиакриламидов указывают на образование электростатических 

комплексов между ними, что приводит к усилениюих флоккулирющего действия. 

 

Список литературы 

 

1

 

IUPAC.  Compendium  of  Chemical  Terminology.  2nd  ed.  (the  «Gold  Book»)  / 

Compiled  by  A.D.  Mc-  Naught,  A.  Wilkinson.  —  Oxford:  Blackwell  Scientific  Publications, 

1997. — 

2

 

Абрамзон  А.  А.,  Поверхностно-активные  вещества.  Свойства  и  применение,  2 

изд.,  Л.,  1981;  Успехи  коллоидной  химии,  под  ред.  П.А.  Ребиндера  и  Г.  И.  Фукса,  M., 

1973; то же, под ред. Ф. Д. Овчаренко, К., 1983; то же, под ред. И. В. Петрянова-Соколова 

и К. С. Ахмедова, Ташкент, 1987.  

3

 

Кутц Г. Косметические кремы и эмульсии: состав, получение методы испытаний. 

Пер.  с  нем.  /  Под  ред.  М.Ю.  Плетнева.  М.:  ООО  «Фирма  Клавель»/  Издательский  дом 

«Косметика и медицина», 2004 

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

148 

 

4

 

Русанов  А.И.  Мицеллообразование  в  водных  растворах  поверхностно-активных 

веществ. – СПб.: Химия, 1992. 

5

 

 Плетнев  М.Ю.  Мицеллообразование  и  специфические  взаимдоействия  в  водных 

растворах  смесей  ПАВ  //  Успехи  коллоидной  химии  /  Под  ред.  А.И.Русанова.  –  СПб.: 

Химия, 1991. – С. 82. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

149 

 

Nazarkulova Sh.N.*, Matveyeva I.V., Satybaldiyev B., Uralbekov B.M., Burkitbaev M.M. 

 

Al-Farabi Kazakh National University, Almaty, Kazakhstan  

E-mail: 

sholpan.nazarkulova@kaznu.kz

 

 

Uranium isotopes and uranium speciation in the waters of Syr-Darya river 

 

Chemical and radiochemical analysis was carried out on 7 water samples from Syr-Darya 

river in 2013. All samples were analyzed for main ions such as Ca

2+

, Mg

2+

, HCO

3

-

, CO

3

2-

, Cl

-

 via 

titrimetric  methods,  SO

4

2-

  via  gravimetric  method  and  U  isotopes  via  alpha-particle 

spectrometry.  The  results  of  analysis  of  chemical  composition  of  water  showed  that  the  main 

components of water are sulfate and magnesium ions. The concentration of uranium ranged from 

14.7  to  17.3  µg/l.  These  data  were  used  to  calculate  uranium  speciation  in  the  waters  for 

predicting its mobility in river ecosystem. Calculated results showed that the main speciation of 

uranium at the investigated territory are [UO

2

(CO

3

)

2

(H

2

O)

2

]

2-

, [UO

2

(CO

3

)

3

]

4-

and

 

[UO

2

OH]

+

. The 

obtained  uranium  species  are  water-soluble  and  as  a  result  can  migrate  on  long  distances, 

influencing on radioecological situations of large territories.  

Keywords: uranium speciation, mine, Syr-Darya river, water, migration. 

 

Назаркулова Ш.Н., Матвеева И.В., Сатыбалдиев Б.С., Уралбеков Б.М., Буркитбаев 

M.M. 

 

Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті, Алматы, Қазақстан 

 

Сырдария өзені суындағы уран изотоптары мен уранның табылу формалары  

 

Химиялық  және  радиохимиялық  зерттеу  жұмыстары  2013  жылы  Сырдария  өзені 

бойынан  алынған  7  су  үлгісімен  жүргізілді.  Барлық  су  үлгілерінде  негізгі  иондар  Ca

2+

, 

Mg

2+

,  HCO

3

-

,  CO

3

2-

,  Cl

-

  (титриметраиялық  әдіс),  SO

4

2-

  (гравиметриялық  әдіс)  мен  U 

изотоптары (альфа-спектрометриялық әдіс) анықталды. Судың химиялық сараптамасы су 

құрамында сульфат және магний иондары басым екендігін көрсетті. Уран концентрациясы 

14,7-ден  17,3  мкг/л-ге  дейінгі  аралықта  өзгереді.  Алынған  мәліметтер  өзен  суындағы 

уранның  табылу  формаларын  есептеп,  өзен  экожүйесіндегі  уранның  мобильдігін  болжау 

үшін  пайдаланылды.  Есептеулер  нәтижесі  зерттелетін  аймақта  уран  негізінен 

[UO

2

(CO

3

)

2

(H

2

O)

2

]

2-

,  [UO

2

(CO

3

)

3

]

4- 

және

 

[UO

2

OH]

+

  түрінде  болатындығын  көрсетті. 

Анықталған  уран  формалары  суда  жақсы  еритіндіктен,  ұзақ  қашықтықтарға 

миграцияланып, үлкен аймақтардағы радиоэкологиялық жағдайға әсерін тигізеді.  

Түйін сөздер: уранның табылу формалары, өндіріс, Сырдария өзені, су, миграция. 

 

Назаркулова Ш.Н., Матвеева И.В., Сатыбалдиев Б.С., Уралбеков Б.М., Буркитбаев 

M.M. 

 

Казахский национальный университет им. аль-Фараби, г. Алматы, Казахстан 

 

Изотопы и формы нахождения урана в воде реки Сырдарья  

 

Проведен химический и радиохимический анализ 7 проб воды реки Сырдарья 2013 г. 

отбора.  Все  образцы  проанализированы  на  содержание  основных  ионов,  таких  как  Ca

2+

, 

Mg

2+

, HCO

3

-

, CO

3

2-

, Cl

-

 титриметрическими методами, SO

4

2-

 гравиметрическим методом и 

изотопов U альфа-спектрометрическим методом. Результаты анализа химического состава 

воды  выявили,  что  основными  компонентами  воды  являются  сульфат-ионы  и  ионы 

магния. Концентрация урана варьируется в диапазоне от 14,7 до 17,3 мкг/л. На основании 

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

150 

 

экспериментальных  данных  были  рассчитаны  формы  нахождения  урана  для 

прогнозирования  миграционной  способности  в  речной  экосистеме.  Результаты  расчетов 

показали,  что  основными  формами  урана  на  исследуемой  территории  являются 

[UO

2

(CO

3

)

2

(H

2

O)

2

]

2-

,  [UO

2

(CO

3

)

3

]

4-

  и

 

[UO

2

OH]

+

.  Полученные  формы  нахождения  урана 

являются  водорастворимыми  и,  следовательно,  могут  мигрировать  на  большие 

расстояния, оказывая влияние на радиоэкологическую ситуацию больших территорий. 

Ключевые слова: формы урана, добыча, река Сырдарья, вода, миграция 

 

Introduction 

 

The  territory  of  the  Southern  Kazakhstan  is  unique  uranium  province.  Chu-Syrdarya 

uranium  deposits  located  on  this  territory  are  among  the  largest  in  the  world  regions  of  the 

deposits connected with bed oxidation zone, localized in the permeable sediments and amenable 

for in-situ leach mining. Technological works on extraction and processing of uranium ores are 

held  on  the  territory  since  1950s.  One  of  the  main  water  arteries  in  the  area  is  the  Syr-Darya 

River, which is actively used by local population as the main source of drinking water and water 

for irrigation. The assessment of influence of radionuclides to environmental system (especially 

waters) of Syr-Darya River Basin is important.  

To  assess  the  environmental  impact  of  radioactive  contamination  of  ecosystems, 

information  on  source  term,  mobility  and  transport,  ecosystem  transfer,  biological  uptake  and 

effects  is  essential.  Due  to  time dependent transformation  processes the original distribution of 

radionuclides, and their speciation, deposited in the environment will change over time. Due to 

interactions  with  soil  components,  mobile  radionuclides  can  be  retained  and  the  biological 

uptake  in  vegetation  can  be  reduced  over  time.  Following  particle  weathering,  however, 

associated  radionuclides  can  be  mobilized  and  the  biological  uptake  can  increase  over  time. 

These  processes  cannot  be  understood  or  predicted  from  the  measurements  of  total  activity 

concentrations of radionuclides only. Therefore, information on radionuclide species is essential 

to reduce the overall uncertainties in environmental impact assessments [1]. So the main goal of 

this  investigation  was  to  calculate  the  speciation  of  uranium  isotopes  in  water  samples,  which 

will help to predict the behavior of uranium in environment. 

Site Description. 

The Syr-Darya Basin, which covers an area of 444 000 km

2

, is one of the 

two major basins in Central Asia. The Syr-Darya River source flows out of the Tian-Shan 

Mountains of Kyrgyzstan, located to the north of the Pamirs. It has two main tributaries—Naryn 

and Kara Darya—which merge in eastern Uzbekistan to form the Syr-Darya proper, running 

approximately 2500 km through Kyrgyzstan, Tajikistan, Uzbekistan, and Kazakhstan, before 

finally flowing into the Aral Sea. 

Most of the Syr-Darya flow, 75.2 % is formed within 

Kyrgyzstan; Uzbekistan contributes 15.2 %, Kazakhstan - 6.9 %, and Tajikistan - 2.7 %. Both 

rivers flow into the Aral Sea. Summer temperatures reach 40 

0

C and winter temperatures fall to -

20 

0

C. Precipitation is minimal, and average annual precipitation is approximately 100 mm, 

which generally occurs in spring and autumn. There is a typical continental climate [2]. 

 

Experiment 

 

1

 

Sampling and analysis  

The sampling was carried out downstream from Turkestan city to Kyzylorda city (7 

sampling points), in May, 2013. The geographical coordinates were determined by a portable 

global positioning system (Garmin GPS 12 XL). The physical-chemical parameters of water 

(e.g., pH, O

2

, temperature) were determined in-situ by HACH portable water laboratory. The 

surface water samples were taken in water prewashed polyethylene containers with a capacity of 

5÷10 liters. Preservation was carried out with nitric acid for radionuclide analysis to prevent 

precipitation of heavy metals on the surface of containers and prevent biodegradability. 

Furthermore, 2÷3 liter of water sample was not acidified, as it was used for the chemical analysis 

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

151 

 

on main cations and anions of the water, which was done immediately after delivery to the 

laboratory using standard hydrochemical procedures [3].  

The determination of uranium isotopes in water samples was done as described elsewhere 

[4].  The  procedure  applied  includes  alpha-spectrometry  with  radiochemical  pre-concentration 

(co-precipitation  on  iron  hydroxide,  tributylphosphate  (TBP)  extraction  and  electrochemical 

deposition  on  steel  disc).  The 

232

U  was  used  as  a  tracer  for  determination  of  radiochemical 

recovery. The separation of uranium isotopes was done by extraction with 30% solution of TBP 

in  toluene, washed several  times by  equal  volume of 7M  HNO

3

  and 0.04 HF in  0.25M HNO

3

. 

The re-extraction was done by washing of TBP with distilled water several times. The obtained 

re-extract  was  evaporated and dissolved in 0.5 M HNO

3

 and 1% Trilon B. The electrolyte was 

added  to  the  solution,  included  equal  volumes  of  25%  M  ammonium  chloride  and  saturated 

solution  of  ammonium  oxalate.  The  pH  of  the  solution  was  controlled  to  be  8-9.  The 

electrodeposition was  performed  at  1A  and during 40-45 min.  The obtained stainless  disc with 

uranium  isotopes  was  used  for  alpha-spectrometry  measurements.  Alpha-emissions  from 

samples  containing  uranium  isotopes  were  detected  using  passivated  (ion-)  implanted  planar 

silicon (PIPS) detectors of alpha-spectrometer “Canberra”. 

2 Calculation of the speciation of uranium in water 

The uranium in the aqueous medium can be presented in the following speciations: 











U

=

]

)

(SO

[UO

+

]

)

(SO

[UO

+

]

SO

[UO

+

]

Cl

[UO

+

]

)

(CO

[UO

+

]

O)

(H

)

(CO

[UO

+

]

OH

[UO

+

]

[UO

4

2

4

2

4

2

+

2

3

2

3

2

+

2

+

2

2

4

3

2

2

4

3

2

2

2

2

 

Calculation  of  concentrations  of  individual  complex  compounds  are  based  on  the 

concentration  of  complexing  ions,  the  total  uranium  concentration  and  pH  values  of  studied 

water. Calculation of chemical forms of uranium was carried out using the following analytical 

expressions of the equilibrium constants: 

9,8

10







=

OH

a

a

a

+

2

UO

OH

+

2

2

UO

   

14,7

2

2

2

2

10

2









=

O)

(H

)

(CO

a

a

a

3

2

UO

2

3

CO

+

2

2

UO

  

18,3

4

3

10

3









=

)

(CO

a

a

a

3

2

UO

2

3

CO

+

2

2

UO

 

 

0,39

10







=

Cl

a

a

a

+

2

UO

Cl

+

2

2

UO

   

   





1,70

10







=

SO

UO

SO

UO

4

2

2

4

+

2

2

 

 



 







2,55

2

2

2

10









=

)

(SO

UO

SO

UO

4

2

2

4

+

2

2

 

 



 







3,40

4

3

3

10









=

)

(SO

UO

SO

UO

4

2

2

4

+

2

2

 

where: a is activity of ions, mol/l; [] is ion concentration, mol/l. 

 

Results and discussion 

 

The  concentrations  of  the  main  ions  and  uranium  concentration  in  water  samples  are 

presented in Table 1. 

 

Table 1 – Chemical composition of water samples 

 

# 

Samping place 

рН 

The ionic composition, mmol/ l·eq

 

С (U), 

µg/l 

Na

+

+ 

K

+ 

Ca

2+ 

Mg

2+ 



3

HCO

 



2

3

CO

 



2

4

SO

 

Cl

- 

1 

Besaryk 

8.46  4.05  5.49  5.76 

2.97 

0.17 

9.76 

2.40 

16.9 ± 

0.8 

2 

Pervomaika 

8.47  4.09  4.99  6.00 

2.84 

0.17 

9.68 

2.40 

16.8 ± 

0.5 

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

152 

 

3 

Tomenaryk 

8.46  3.99  5.39  5.59 

2.84 

0.17 

9.68 

2.28 

17.3 ± 

0.8 

4 

Aktam 

8.33  4.59  5.49  5.02 

2.77 

0.17 

9.68 

2.48 

16.6 ± 

0.6 

5 

Baigekym 

8.22  6.50  4.09  8.06 

1.28 

0.05 

14.14  3.19  14.7 ±0.2 

6 

Tartogai 

8.29  4.28  4.99  5.76 

3.00 

0.05 

9.49 

2.48 

17.1 ± 

0.3 

7 

Berkazan 

8.26  4.32  4.99  5.76 

3.08 

0.05 

9.45 

2.48 

16.9 ± 

1.4 

 

Water  of  the  Syr-Darya  river  is  slightly  alkaline  (pH  ranges  from  8.22  to  8.47).  The 

dominant  ions  in  investigated  samples  are  sulfate  and  magnesium  ions.  No  any  significant 

variations  of  uranium  content  downstream  were  observed.  The  activity  сoncentrations  of 

uranium isotopes are less than normative levels, equal to 3.0, 2.9 and 2.8 Bq kg

-1

 for U-238, U-

235  and  U-234,  respectively.  It  is  necessary  to  note  that  the  chemical  toxicity  of  uranium  is 

higher than radiotoxicity. The concentration of uranium is varied from 14.7 to 17.3 µg/l, and as 

internationally  recommended  level  for  drinking  water  is  equal  to  30  µg/l  [5],  most  of 

investigated waters can be used for drinking purposes.  

According to data of Table 1 and 2, the uranium speciations were calculated and presented 

in figure 1. 

 

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

1

2

3

4

5

6

7

[UO2OH]+, %

 [UO2(CO3)2(H2O)2]2-, %

 [UO2(CO3)3]4-, %

[UO

2

OH]

+

, %

 

[UO

2

(CO

3

)

2

(H

2

O)

2

]

2-

, %

 

[UO

2

(CO

3

)

3

]

4-

, %

 

 

 

жүктеу/скачать 31,15 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: