Kolloidien karakterisointi vesiliuoksessa

Tässä kirjallisuusselvitykseen perustuvassa julkaisussa käsitellään vesifaasissa esiintyvien kolloidien ominaisuuksien selvittämiseen eli karakterisointiin soveltuvia menetelmiä. Lähtökohdaksi on otettu ydinjätteen loppusijoitustutkimusten tarpeet. Koska Suomessa korkea aktiivinen ydinjäte on suunniteltu sijoitettavaksi noin 500 m syvyyteen peruskallioon, julkaisussa tarkastellaan erityisesti pohjavesissä luonnostaan esiintyvien kolloidien karakterisoimiseen käytettyjä menetelmiä. Näytteenottoa varten pohjavesi pumpataan maanpinnalle, koska vielä ei ole mahdollista tutkia pohjaveden kolloideja in situ. Toisaalta ydinpolttoaineesta vapautuvien radionuklidien käyttäytymistä tutkitaan lisäksi erilaisilla laboratoriokokeilla, jolloin radionuklideja sisältävää kolloidifaasia karakterisoitaessa törmätään usein erittäin pieniin pitoisuuksiin ja karakterisointiin tarvitaan erittäin herkkiä menetelmiä. Kolloidien karakterisoimiseen on käytettävä erilaisia tutkimusmenetelmiä. Ydinjätteen loppusijoituksen kannalta tärkeitä kolloideista tunnettavia suureita ovat mm. kolloidien koko, pitoisuus, stabiilisuus, sähköinen varaus, radionuklidien "kuljetuskapasiteetti" ja kemiallinen muoto. Tässä julkaisussa käsitellään sekä ns. suoria menetelmiä, joiden käyttö ei aiheuta muutoksia tutkittavan systeemin tilaan, että ns. epäsuoria menetelmiä. Suorat menetelmiä ovat uudet laserspektroskopiaan perustuvat menetelmät (TRLFS, LPAS, PALS), joilla pystytään mittaamaan aktinidikolloideja aktinidien erittäin alhaiset liukoisuudetkin alittavilla pitoisuuksilla. Julkaisussa käsitellään myös useita kolloidien erotusmenetelmiä, joilla kolloidit saadaan eristettyä, fraktioitua koon mukaan tai tarvittaessa konsentroitua. Kolloidien määritysmenetelmistä esitellään mikroskopointi ja pinta analyysimenetelmiä, joilla saadaan tietoa kolloidien morfologiasta, aggregoitumisesta, alkuainekoostumuksesta ja pitoisuudesta. Lisäksi käsitellään määritysmenetelmiä, mm. NMR, IR ja aktinidianalyysit, joilla saadaan spesifistä lisätietoa mm. orgaanisista kolloideista ja kolloidien muodostumisesta ja kulkeutumisesta.