Спосіб очищення грунту від радіонуклідів

1. Способ очистки почвы от радионуклидов, включающий внесение в нее неорганических соединений, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве неорганических соединений используют водный раствор сульфида аммония, а после внесения его в почву высевают семена однолетних и многолетних растений, которые собирают в течение вегетационного сезона и выделяют из них радионуклиды, их соединения и целевую продукцию. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве семян однолетних и многолетних растений высевают семена донника белого и/или лекарственного, мяты перечной, дубровника беловойлочного и тимьяна обыкновенного. Изобретение относится к области разработки активных технологий очистки почвы от радионуклидов в бинарных циклах производств с использованием фитодезактивации слоя почвы как активного технического средства ликвидации и утилизации последствий аварии на Чернобыльской АЭС Цель изобретения - уменьшение капитальных и энергетических затрат, интенсификация процесса очистки (фитодезактивации) почвы и получение чистой продукции. Это достигается тем, что предлагаемый способ очистки почвы от радионуклидов, включающий внесение в нее, неорганических соединений, предполагает, что зараженный радионуклидами слой почвы периодически обрабатывают при регулируемом поливе водными растворами сульфида аммония, высаживают в обрабатываемый слой почвы семена однолетних и многолетних растений, растения собирают и осуще ствляют выделение радионуклидов, их соединений и целевой продукции из зеленой массы растений технологическими приемами разделения, например, методами паровой перегонки, экстракции, ректификации и т.д. При этом при посадке в почву используют семена донника белого и/или лекарственного, мяты перечной, дубровника беловойлочного, тимьяна обыкновенного. Степеньлокализации радионуклидов по предлагаемой технологии зависит от химического состава и физико-химического состояния радионуклидов, агрохимического состояния почвы, процентного содержания в ней гумуса, его качества, состояния микрофауны (бионики почвы), применяемых в качестве локализаторов(сорбентов)растений, технологий и периодичности обработки почвы неорганическими соединениями, их концентраций и других факторов. Предлагаемый способ отличается масштабностью, его можно успешно использо со ю 15539 Данные соединения цезия и стронция, вэть в качестве активного средства очистотносящиеся к IA и ПА группам элементов, ки (фитодезэктивации) обширных территоявляющиеся основными радионуклидами в рий, загрязненных радионуклидами, без гамме загрязнения почвы, малорастворимы. необходимости снятия, переноса и переработки почвы на этих территориях и механи- 5 На закисленных почвах резко снижается усвоение данных комплексообразований и соческого воздействия на нее единений радиоизотопов растениями. Физическая сущность изобретения Для интенсификации природной (без заключается в сочетании химических, фивмешательства человека) фитодезэктивазических, микробиологических и фиэиоло- 10 ции и повышения степени локализации рагических средств воздействия на почву и диоизотопов растениями на таких почвах и комплексообразователи Данные средства их раскисления применена обработка пообеспечивают переход нерастворимых и мачвы водными растворами сульфида аммолорастворимых форм и соединений радиония. изотопов в физико-химическое состояние, 15 При обработке по данномутехнологичелегко усваиваемое определенным видом скому регламенту в результате гидролиза (родом) рэстений-локализаторов, при оппротекают реакции: ределенном воздействии на процесс сорбции агрохимического состояния и микрофауны почвы, с последующим выделением 20 NH4OH -*f NH3+ Н2О из зеленой массы растений чистой товарной продукции и утилизацией локализованного остаточного продукта, обогащенного В результате реакции ионного обмена: радионуклидами, например, посредством его сжигания и захоронения в спецхрэнили- 25 щах. где М - радиоизотоп; Z - кислотный остаток. При периодической обработке почвы Сульфиды S-элементов 1 и НА групп А растворами неорганического соединения (как и оксиды) растворимы в воде и при (МНфЭ-НгО при регулируемом поливе происходит не только переход нерастворимых 30 гидролизе образуют щелочную среду: и мэлорастворимых форм соединений раCS2S + Н2О CsSH + CsOH и далее диоизотопов стронция и цезия в водорастCsSH + Н2О »CsOH + H2S воримые и обменные формы соединений, легко усвояемых определенными видами 2SrS + Н2О Sr(SH)2 + Sr(OH)2 и далее растений, но и повышается содержание (в 35 обрабатываемой по данной технологии пот.е. CS2S + 2H2O чве) гуминовых кислот (гумуса) за счет нали2SrS + 3H2O ->2Sr(OH)2 чия МНз-групп и задернения почвы, которое полностью исключает провесы ветровой В процессе внесения водного раствора эрозии и заражения радионуклидами терри- 40 сульфида аммония при регулируемом тории чистых зон. поливе почвы обеспечивается процесс ее известкования. Применение в данном тех8 результате катастрофы на ЧАЭС пронологическом регламенте на подкисленных изошел выброс топлива активной зоны реи засоленных почвах таких культур как донактора на обширные территории в основном в виде полидисперсных матричных соедине- 45 ник белый и/или лекарственный, мята перечная, дубровник беловойлочный, тимьян ний-горячих топливных частиц. Концентрация обыкновенный раскисляет и рассаливает таких частиц по территориям неравномерпочвы, создает условия обогащения их азона и различается на несколько порядков, том. При этом данные растения семейства при этом образованные комплексные соединения малорастворимы или нераствори- 50 губоцветных и семейства бобовых, произрастающие в средней полосе Европейской мы вообще. части, растения умеренного климата, требоВ процессе природного и антропогенвательные к влажности почвы, хорошо отзыного воздействия происходит постепенное ваются на внесение органических и вымывание на поверхность горячих топливных частиц радиоизотопов Sr, Cr и др. ра- 55 минеральных удобрений, резко повышают свою урожайность иа обрабатываемых диоэлементов, их растворение и переход в участках посевов, при одновременном уверазличные соединения (нитраты, сульфиты, личении усвояемости растениями локалихлораты, карбонаты и др. соединения неорзованных радионуклидов зэ счет перевода ганического и органического происхождеих в известковые формы Растения, испольния). 15539 зуемые а предлагаемой технологии, обеспеных в отдельности в четырех ячейках кажчивают укос их зеленой массы за сезон не дое, при этом две ячейки по каждому растеменее двух раз нию являлись ячейками контроля, в Использование в предлагаемом спосокоторых протекал процесс природной фибе водных растворов сульфида аммония не 5 тодезактивации без внесения в почву нетолько повышает усвояемость соединений органических веществ по предлагаемой радионуклидов, но и значительно улучшает технологии, а лишь при использовании режизнедеятельность самой почвы и высаженгулируемого полива. ных на ней растений, интенсифицируя проПосле среза через определенные перицесс растворения радионуклидов и их 10 оды времени растения сушили и измельчаусвоения зеленой массой выбранных растели, после чего помещали сухую зеленую ний. массу в лабораторный экстрактор, в котоВыделение из зеленой массы растений ром в качестве экстрагента использовался экологически ценного сырья и продукции и жидкий СОг. Процесс экстракции произвоконцентрация радионуклидов в остаточном 15 дили в одностадийном и многостадийном продукте обеспечиваются в предлагаемой режимах. После чего осуществлялось изметехнологии на стадии обработки зеленой рение радиоактивности экстракта и рафинамассы растений технологическими приемата, полученных из зеленой массы растений ми разделения, например путем экстраиз всех шестнадцати опытных посадок (ячекции, ректификации, паровой перегонки и 20 ек) с применением стандартных методик опт.д. В качестве экстрагента (растворителя) в ределения содержания цезия-134, 137, предлагаемой технологии может быть исрутения-106, церия-144, стронция-90, уранапользован, например, жидкий СОг. Использо235 и плутония-239, 240, 241, утвержденных вание данного селективного растворителя Межведомственной комиссией Госкомгидпри выбранных технологических парамет- 25 ромета по радиационному контролю прирах обеспечивает процесс разделения смеродной среды - Инструкция и методические си жидкого и твердого вещества, переход указания по оценке радиоактивности на зарадионуклидов в форме карбонатных соедигрязненных территориях, утв. 29,04.1937 г. нений в твердую фазу (рафинат) и извлечеВ таблице приведены результаты вегение из зеленой массы растений жидкой 30 тзционных опытов и показано изменение фазы - экологически чистой продукции; коэффициента накопления радионуклидов ароматических веществ, лекарственно(КН) в тканях растений в зависимости от го сырья, сырья пищевой, консервной, вида растений и времени их среза (вегеталикероводочной, фармацевтической, пэрционного периода). Коэффициент накоппефюмерно-косметической и др. отраслей 35 ния (КН) есть отношение концентрации промышленности. радиоактивности а экстракте и рафимате к Предлагаемый авторами способ был концентрации радиоактивности в 1 кг поосуществлен и отработан в вегетационных чвы, при этом концентрация радиоактивноопытах в лабораторных условиях с использости в экстракте и рафинате рассчитывается ванием дерново-подзолистой суглинистой 40 на 1 кг сухого продукта (растения) для их почвы (грунта) из зоны отселения {район: южобразования. ная сторона окраины д.Кирово, НаровлянВ опытах средняя концентрация радиоского района, Гомельской обл.). Среднее активности изотопов: цезия, рутения, цесуммарное загрязнение данной почвы радирия, стронция, урана и плутония в почве онуклидами составило 60-70 Ки/км . 45 составляла: 3,06 10 Бк/кг. Плотность почвы равнялась 1,36 г/см3. Почва, не подвергшаяся обработке с 1986 г., была помещена в кольцевые ячейЭксперимент показал, что применение ки диаметром 560 мм, толщиной слоя до предлагаемой технологии позволяет по срав250 мм. нению с контролем интенсифицировать Контроль рН почвы осуществлялся с 50 процесс на 1 -3 порядка, увеличить фитосорпомощью стандартной методики, разрабобцию (аккумуляцию) радионуклидов доннитанной в ЦИНАО (ГОСТ 26483-85) приготовком белым и/или лекарственным, мятой лением солевой вытяжки перечной, дубровником беловойлочным, Начальная кислотность почвы составлятимьяном обыкновенным, обеспечив в пела 5,6-6,0. В процессе внесения в почву 55 ресчете через среднюю урожайность этих 10%-ного водного раствора сульфида амморастений на дерново-подзолистых почвах ния обеспечивалось поддержание рН почвы за один вегетационный период очистку пов интервале 9,5-10,8. чвы от радионуклидов на 2-5%. Существуют и другие растения, позволяющие обеспеЭксперимент производился с использочить при применении предлагаемой технованием четырех видов растений, высажен 8 15539 логии высокий коэффициент фитосорбции Предлагаемая технология - активный радионуклидов в широком спектре их избиинструмент снижения коллективной дозы рательности. загрязнения местности при активном землепользовании. При этом, как показал эксперимент, предлагаемая технология обеспечивает Она по сравнению с убыточными техновыделение из надземной части растений логиями очистки почвы обеспечивает от влочистой целевой продукции, при концентрижений в нее получение прибыли за счет ровании радиоизотопов в остаточном получения и производства чистой дорогопродукте переработки с последующей их стоящей и дефицитной продукции: ароматиутилизацией и захоронением по известным 10 ческих веществ, эфирных масел и т.д. из технологиям. сырья (зеленой массы растений) фитодезактивации. Использование в предлагаемой технологии дезактивации почвы растениями Экономический эффект при применении семейства губоцветных и бобовых, относящихся к растениям, содержащим боль- 15 предлагаемой технологии на загрязненных радионуклидами территориях Гомельской и шую гамму ароматических и лекарственных Могилевской областей составит десятки веществ, в сочетании с периодической обрамиллиардов руб., позволит вернуть земли и боткой загрязненных радионуклидами почв рабочую силу к активному землепользоваводными растворами сульфида аммония, позволит отказаться от энергоемких, требу- 20 нию, обеспечит очистку высокоплодородных пахотных земель от радионуклидов ющих огромных материальных вложений и максимально в течение 15-30 лет, а при капитальных затрат технологий, не позволяусовершенствовании технологии возможно ющих уменьшить коллективную дозу заи раньше. грязнения. 25 Условия произрастания/состав Сред, за вег. период урожайн. сух. зеленой массы влажн. 15%. ц/га № опыта * 1срез (время от времени посадки, 80сут) № опыта 2срез (время от времени посадки, 150 сут) Донник белый и лекарственный Контроль/экстракт Контроль/рафинат Опыт/экстракт Опыт/рафинат нд* 25,4 1 39,1 2 2 4,2-10' 1.6-10'5 8,1-10° 3 4 НД* 3,7-10"2 9,2-10"4 8.3-10"0 Мята перечная Контроль/экстракт Контроль/рафингт Опыт/экстракт Опыт/рафинат • 22,1 5 30,5 ' 6 7 ИД* 1.8-10"2 2.5-10"5 8 5.3-10° НД* 1,7-10"* 2,4-Ю'5 5.6-10° Дубровник беловойлочный Контроль/экстракт Контроль/рафинат Опыт/экстракт Опыт/рафинат нд* 13.4 9 6,4-10' 2 7,4-10"5 11 НД* 6,1-Ю"2 7,2-10' 5 18.1 10 9,1-10° 12 8,7-10° 9 15539 10 Продолжение таблицы Условия произрастания/состав Сред за вег. период урожайн. сух зеленой массы влажн. 15%, ц/га Ff опыта \c Ісрез (время от времени посадки. 80сут) fsfe опыта 2срез (время от времени посадки, 150 сут) Тимьян обыкновенный Контроль/экстракт Контроль/рафинат Опыт/экстракт Опыт/рафинат нд* 12,5 13 18,2 14 нд* 2 5,3-10' 8.3-10 5 9,7-10° 15 16 5.1 -10"2 8.2-10'5 9,4-10° НД* - ниже предела детектирования Упорядник Замовлення 4188 Техред М.Моргентал Коректор О. Кравцова Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл , 8 Відкрите акціонерне товариство -Патент", м. Ужгород, вул.ГагарІна, 101