Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ СНИЖЕНИЯ РАДИОАКТИВНОСТИ ПОЧВ

Изобретение относится к области экологии, в частности к технологии снижения загрязненных радионуклидами почв, и может найти применение при их дезактивации.

Известен способ снижения радиации почв, в котором высевают однолетние и многолетние растения с последующей их утилизацией (АС 1780436, опубликовано 30.07.1994, МПК Q21F 9/34).

Известное техническое решение достаточно сложное, так как на зараженный участок вносят водные растворы солей, осуществляют посев трав, которые в течение вегетации срезают и путем экстракции определяют процесс снижения радиоактивных веществ.

Известен также способ, где радионуклиды, содержащиеся в почве, удаляют с помощью растений и их утилизацией, где используется внесение сорбентов и аммиачной селитры, переводящих радионуклиды в ионообменную форму (патент №2033647, опубликован 20.04.1995, МПК Q21F 9/34).

Недостаток технического решения заключается в том, что процесс удаления растительного покрова осуществляют многократно. Кроме того, для достижения цели - дезактивации почвы - устанавливают элементы - аналоги и используют смеси растительного и минерального происхождения, что усложняет способ.

Наиболее близким техническим решением является способ, где в качестве радиоаккумулирующих растений используют бобовые культуры, высеваемые в смеси с сорбирующими веществами, состоящими из минерального сырья и активированного угля (патент №2194319, опубликован 10.12.2002, МПК G21F 9/00, G21F 9/34, В09 1/00).

Недостаток способа-прототипа в том, что сорбент вносят на глубину залегания корневой системы и высевают разные по размеру семена (горох, люпин, люцерна), для чего требуются разные сеялки. Кроме того, извлеченные из почвы сорбенты используют повторно, что повышает затраты на осуществление способа.

Технический результат - упрощение способа, снижение затрат и дезактивация почвы.

Техническое решение заявленного объекта заключается в том, что в отличие от способа-прототипа, высевают смесь многолетних бобовых трав, семена которых обволакивают смесью измельченных растительных отходов кукурузных кочерыжек и корзинок подсолнечника, цеолитсодержащей глины - аланит и мелассой в соотношении 1:1:10:1, а в фазу начала бутонизации бобовые травы скашивают и утилизируют, причем, на скошенном участке в конце вегетации располагают слой опавших листьев древесных культур, в количестве 1-2 т/га, собранных в лесопарковой зоне в смеси с аланитами в дозе 2-2, 5 т/га.

Способ осуществляется следующим образом.

На загрязненном радионуклидами участке (стронцием, цезием, торием), где радиация превышает более 1,2 микрозиверта в час, высевали мелкосеменные многолетние бобовые травы с преимуществом клевера ползучего (Trifolium repens L.) - 8 кг/га, люцерну изменчивую (Medicaqo Sativa L) - 6 кг/га, козлятник восточный (Galeqa orientalis Lam) - 6 кг/га. Общая смесь бобовых трав составила 20 кг. Учитывая особенности клевера ползучего распространять корневые отпрыски по территории, покрывая участок уже в первый год жизни, норму высева этого вида травы увеличили, как компонента с большей ассимиляционной поверхностью для сорбирования тяжелых металлов и радионуклидов.

Перед посевом семена бобовых трав обволакивали смесью измельченных кочерыжек и корзинок подсолнечника в равной пропорции по 5 кг/га каждого компонента. К ним добавляли 50 кг/га аланита - цеолитсодержащую глину и в качестве вяжущего - мелассу - отход крахмалопаточного производства 5 кг/га.

Кукурузные кочерыжки и корзинки подсолнечника обладают высокой сорбционной способностью извлекать радиоактивные элементы из почвы.

Кукурузные кочерыжки и корзинки подсолнечника содержат достаточное количество калия и кальция, являющиеся аналогами радиоактивных веществ Sr (стронция), Cs (цезия), Th (тория), что обеспечивает их активность в сорбционном процессе.

Аланит - цеолитсодержащая глина местного происхождения - содержит кремний 51-53%, алюминий 16-17%, железо - 6-7%, кальций - 30-33%, калий, фосфор, марганец, серу, магний (в пределах по 0,1-0,9%), а также в необходимых количествах цинк, медь и другие микроэлементы. За счет высокого содержания кальция реакция среды щелочная (pH - 8,3). Аланит, как и все цеолиты, также способен сохранять влагу (коэффициент водоотдачи - 3%).

Меласса - отход сахарного производства - содержит 20-25% воды, преимущественно амидов; 58-60% углеводов, главным образом сахара и 7-10% золы. В донном объекте как связующее смеси кукурузных кочерыжек, корзинок подсолнечника, аланита используется в количестве 5 кг/га.

Кукурузные кочерыжки обычно используют в промышленности для производства фурфурола, активированного угля (сорбент радионуклидов).

Химический состав стержней кукурузы: лигнин - 8%, целлюлоза - 42%, реакция среды pH - 7,1. Кроме того, в них отмечено полное отсутствие смол, воска, тяжелых металлов, обеспечивает высокую сорбционную способность. Приготовленная сорбционная смесь создает благоприятные условия для развития высеянных семян, обеспечивая одновременно питание и активизацию клубеньковых бактерий бобовых культур.

Обоснование параметров способа использования листьев листопадных деревьев в количестве 1-2 т/га объясняется необходимостью применения органического вещества для сорбционной их особенности и переработки микроорганизмами, расположенными в лесопарковой зоне, где присутствуют значительно больше почвенных микроорганизмов, чем на участках городских территорий, в большинстве заасфальтированных.

Смесь листового опада и аланита в таком объеме усиливает дальнейшую сорбционную способность.

Такая смесь сохраняет влагу в почве продолжительное время, обеспечивая рост и развитие, перезимовку многолетних трав для дальнейшего извлечения радиоактивных веществ из загрязненного радиоактивными элементами участка.

Пример: На участке, зараженном радионуклидами (Sr, Cs и Th), площадью около 1 га в районе горнодобывающей промышленности (г. Тырнауз, КБР) готовили семена к посеву из расчета клевер ползучий - 8 кг/га, люцерна изменчивая - 6 кг/га, козлятник восточный - 6 кг/га. Измельчали кукурузные кочерыжки и корзинки подсолнечника по 5 кг/га каждого. К ним добавляли 50 кг/га аланита и 5 кг/га мелассы. Все ингредиенты смешивали и обволакивали семена в дражираторе, после чего высевали обычной зерновой сеялкой.

В фазу начала бутонизации зеленую массу в год посева скашивали и утилизировали в специально приготовленные траншеи для захоронения.

В конце вегетации - осенью загрязненный участок покрывали слоем листового опада древесных культур, собранных с лесопарковых участков в количестве 1-2 тонны на гектар, которые смешивали 2-2,5 тоннами аланита.

Результаты опытов сведены в таблицу, представленные в микрозивертах в час в среднем по 3-м элементам: (стронций, цезий, торий).

Содержание радиоактивных элементов в мЗв в час.

Приведенные данные свидетельствуют, что за один год можно снизить уровень радиации до предельно допустимых концентраций (0,48 мЗв в /час), после всех агроприемов уровень радиации снижается на 62,5%.

Следовательно, предлагаемый способ позволяет снизить уровень радиации за счет утилизированных отходов растительности и цеолитсодержащей глины - аланит в год посева.