Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОЧИСТКИ ПОЧВЫ ОТ РАДИОНУКЛИДА СТРОНЦИЯ

Предлагаемое изобретение относится к области очистки почвы от радионуклидов, в частности стронция, и может найти применение при очистке сельскохозяйственных угодий преимущественно гумидной зоны, загрязненных при выпадении радиоактивны осадков.

Известен способ очистки почвы от радионуклидов и устройство для его осуществления (Пат. РФ №2140676, МКИ G21F 9/34, БИ №30, 1999 г.).

Согласно этому способу в почву укладывают дренажную систему, состоящую из трубофильтров, изготовленных из глиняного порошка. Вода, содержащая радионуклиды, поступает через стенки трубофильтров в дренажную систему и отводится в специальные колодцы. В процессе контакта радионуклидов с поверхностью глиняного порошка трубофильтров происходит их фиксация. После исчерпания сорбирующей способности трубофильтры извлекают и утилизируют.

Особенностью стронция является кратковременность нахождения его в форме подвижных ионов, так как, взаимодействуя с органическим веществом почвенного поглощающего комплекса (ППК), он образует водонерастворимые комплексы. Поэтому недостатком данного способа очистки почвы от радионуклида Sr-90 является его низкая эффективность в гумидной зоне, где промывными водами являются только дождевые или паводковые воды, а также высокая стоимость работ по заложению и извлечению трубофильтров.

Известен способ очистки почвы, загрязненной радионуклидами Sr-90 и Cs-137. (пат. РФ №2278428, МКИ G21F 9/34, БИ №17, 2006 г.) Согласно этому способу на очищаемом участке производят внесение удобрений, известкование вспашку почвы и посев смеси многолетних трав. Осенью травы скашивают и складируют в специальных хранилищах. Данный способ принят в качестве прототипа.

Внесение извести обеспечивает увеличение подвижности Sr-90, поэтому стронций с нисходящим током дождевых или паводковых вод перемещается в глубину грунта, где при наличии глинистой фракции и недостатке влаги вновь образует малоподвижные комплексы.

Недостатком данного способа является низкая эффективность процесса фиксации, так как изотопы стронция могут переходить в малоподвижное состояние только на глинистых грунтах при недостатке влаги. Во время весеннего паводка почвенная влага проникает за пределы почвенного покрова и обеспечивает поддержание высокого уровня влажности в подстилающих грунтах. Паводковые воды, стекая по поверхности почвы, размывают ее и выносят стронций за пределы зараженной территории. После прекращения поверхностного стока начинается активное высыхание поверхности участка, при этом почвенная влага, содержащая подвижный стронций, в пределах метрового слоя грунта будет подтягиваться к поверхности участка в пахотный слой, возвращая в него изотопы стронция. Часть почвенной влаги, просочившаяся в более глубокие слои грунта, поступает в грунтовые воды, загрязняя их изотопами стронция. Особенно это опасно при подстилающих песчаных грунтах.

Цель изобретения - повышение эффективности фиксации радионуклидов стронция за пределами корнеобитаемой зоны растений и предотвращение поступления их в грунтовые воды и в поверхностный сток воды.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе очистки почвы от радионуклида стронция, включающем скашивание и удаление растительности, внесение извести и вспашку почвы, согласно изобретению, после удаления растительности на загрязненном участке производят рыхление почвы на глубину 1,2-1,5 м, с одновременной подачей в нижнюю часть разрыхленного слоя углекислого газа, а после внесения извести и проведения вспашки по контуру участка отсыпают водоудерживающие валы.

Новый технический результат от применения предложенного способа состоит в том, что проведение глубокого рыхления в сочетании с подачей углекислого газа и задержание талой воды на поверхности очищаемого участка позволяют во время весеннего паводка зафиксировать подвижный Sr-90 в форме практически нерастворимой соли SrCO₃ ниже корнеобитаемого слоя на глубине рыхления, предотвращая вынос его в грунтовые воды. При этом устройство валов позволяет повысить эффективность промывки почвы и исключить вынос Sr-90 с поверхностным стоком.

Предлагаемый способ с использованием весеннего стока осуществляют следующим образом:

Загрязненный изотопом Sr-90 массив делят на участки промывки. Площадь участков в зависимости от рельефа местности составляет от 1 до 5 га. Осенью на участках скашивают растительность и помещают ее в хранилища. Затем производят рыхление на глубину 1,2-1,5 м, сплошное или полосовое через 1,0-2,0 м. Глубина рыхления 1,2-1,5 м принята исходя из предельной глубины проникновения основной массы корней растений. Расстояние между полосами рыхления 1,0-2,0 м принято с учетом величины капиллярного переноса влаги в грунтах различного механического состава.

Одновременно в нижнюю часть разрыхленного слоя нагнетают углекислый газ. Поскольку углекислый газ имеет плотность больше плотности воздуха, он будет накапливаться на глубине рыхления. После завершения рыхления на участке производят внесение известковых удобрений в количестве 5-6 т/га и вспашку с оборотом пласта. Затем участок по контуру ограждают земляным валом высотой 0,5-0.8 м. Кальций, содержащийся в извести, при взаимодействии с ППК вытесняет из него стронций, увеличивая подвижность последнего.

Весной талая вода смывает подвижный изотоп Sr-90 в глубину разрыхленного слоя, где углекислый газ, взаимодействуя с водой, образует угольную кислоту H₂CO₃, которая, вступая в реакцию с Sr-90, образует соль SrCO₃, практически нерастворимую в воде. Это обеспечивает фиксацию Sr-90 за пределами метрового слоя грунта, куда корневая система большинства травянистых растений не проникает. Вода, очищенная от изотопов стронция, просачивается ниже, подпитывая грунтовые воды.

После завершения весеннего паводка на участке производят определение содержания стронция в корнеобитаемом слое почвы. Если содержание Sr-90 превышает ПДК, на участке повторно производят весь комплекс работ. При снижении содержания Sr-90 до уровня ПДК валы разравнивают и участок засевают культурами с мочковатой корневой системой, например злаковыми однолетними травами, чья корневая система находится преимущественно в пахотном слое почвы (0,2-0,3 м), поэтому стронций, зафиксированный за пределами метрового слоя почвы в корни растения не поступает, а метровая толща почвы резко снижает интенсивность его излучения.

Таким образом, реализация предложенного способа позволяет значительно повысить эффективность фиксации изотопа стронция за пределами корнеобитаемого слоя почвы благодаря переводу его в нерастворимое состояние. При этом фиксация стронция за пределами метрового слоя почвы обеспечивает снижение интенсивности его излучения.