СПОСОБ РЕАБИЛИТАЦИИ ПОЧВ Российский патент 1996 года по МПК A01B79/02 B09C1/00 

Изобретение касается проблемы реабилитации почвы, определяемой МКИ индексом рубрики А01В, и, в частности, к способу реабилитации почвы, зараженной радиоактивными нуклидами.

Известен ряд способов реабилитации почв, зараженных радиоактивными нуклидами, например, вспышка глубиной до 900 мм. Способ предусматривает заглубление плодородной, радиоактивно-зараженной поверхности почвы на большую глубину, не доступную для корневой системы высеваемых культур. Способ выводит из сельскохозяйственного оборота плодородный почвенный слой и практически исключает использование полей для возделывания сельскохозяйственных культур в течение длительного периода времени. На каменистом подслое не применим.

Второй способ промывка почвы водой с последующей очисткой воды от радиоактивных нуклидов. Способ чрезвычайно трудоемок и дорог, обедняет почву питательными веществами. На больших территориях практически не осуществим.

Наиболее близким аналогом для предлагаемого способа является способ внесения природного клиноптилолита в почву, который используют в качестве мелиоранта /авт. св. N 620257, кл. С 09 К 17/00,1978/. Клиноптилолит поглощает радиоактивные нуклиды уран, плутоний, стронций-90, 89, цезий-137, европий, америций.

Предлагаемое изобретение направлено на устранение недостатков прототипа и состоит в следующем.

В почву вносят дробленый клиноптилолит фракционного состава 5 30 мм из расчета до 30% к количеству реабилитируемой почвы.За один сельскохозяйственный сезон почти 100% радионуклидов стронция-90 и 89; 52% урана-235; 38% цезия-137 и 37,4% плутония-239, природный сорбент, запасы которого в России и странах СНГ достаточно большие, извлекает из почвы. Клиноптилолит прочно связывает в своей структуре радионуклиды, тем самым прерывая биологическую цепочку . Важно отметить еще одно достоинство клиноптилолита: радионуклиды, извлеченные из почвы, водой с поверхности сорбента не вымываются.

В случае применения более крупной фракции клиноптилолита при том же соотношении клиноптилолит/почва процесс сорбции пойдет несколько медленнее, но куски клиноптилолита, сорбировавшие на себе радионуклиды, можно извлечь из почвы просеиванием, а в дальнейшем отправить на захоронение.

Радионуклиды, выпавшие из атмосферы на почву, самостоятельно не проникают в глубь почвы ниже 5 см. (Ю.И. Рогозин и др. Радиохимия, т.35, 1993 г. с. 132, N 2).

Исходя из этого можно рассчитать количество клиноптилолита, необходимое для связывания и удаления радионуклидов из почвы:

где m количество клиноптилолита, необходимое для реабилитации почвы, зараженной радиоактивными нуклидами, кг;
К коэффициент, учитывающий соотношение необходимого количества клиноптилолита к количеству реабилитируемой почвы;
F площадь реабилитируемой почвы, м₂;
h глубина проникновения радионуклидов в почву,на которую вносится клиноптилолит, м;
ρ плотность реабилитируемой почвы, кг/м³
d эквивалентный диаметр клиноптилолита,взятого для реабилитации почвы, м.

Коэффициент К равен для стронция-90, и -89 -3 цезия-137 0,8; урана-235 0,6; плутония-239 0,8.

Cущность способа заключается в следующем.

В стаканы диаметром 65 мм помещали по 100 г сухой почвы, просеянной через сито с отверстиями диаметром 1 мм. Таким образом приготовили 16-ть стаканов, из которых составили 4-е серии, по 4-е стакана в каждой.

В каждый стакан с почвой вносили по 50 мл радиоактивного раствора определенного радионуклида, при этом раствор имел рН 7. В первую серию стаканов с почвой вносили раствор стронция- 90, во вторую серию стаканов - раствор цезия-137, в третью раствор урана, в четвертую раствор плутония. Содержимое каждого стакана тщательно перемешивали и оставляли открытым на воздухе до высыхания почвы в течение недели. Сухую почву поливали 25 мл водопроводной воды с рН 7 и оставляли на воздухе в открытом состоянии до повторного высыхания. После повторного высыхания в почву внесли 5, 10, 20, 30 г клиноптилолита фракции 3-5 мм в стаканы, содержащие по 100 г почвы. Содержимое стаканов тщательно перемешивали, заливали 25 мл водопроводной воды и оставляли высыхать при комнатных условиях. По мере высыхания почвы, ее поливали той же водой в количестве 25 мл на каждый стакан. Полив производили многократно в течение 5 мес.

По истечении указанного срока клиноптилолит извлекали из почвы просеиванием содержимого стакана. Клиноптилолит промывали дистиллированной водой для полного отделения почвы с контролем промывной воды на содержание радионуклидов.

Результаты исследования приведены в таблице

Использование почв, в частности способы реабилитации почвы, зараженной радиоактивными нуклидами. Сущность изобретения: в почву вносят дробленый клиноптилолит фракционного состава 5-30 мм из расчета до 30 % к количеству реабилитируемой почвы. Клиноптилолит прочно связывает в своей структуре радионуклиды, которые затем из почвы удаляют просеиванием. Количество вносимого в почву клиноптилолита зависит также от физико-механического состава реабилитируемой почвы и ее площади.

Способ реабилитации почвы, включающий внесение в почву природного клиноптилолита, отличающийся тем, что клиноптилолит вносят в почву в количестве, которое определяют по соотношению
,
где m количество клиноптилолита, необходимое для реабилитации почвы, зараженной радиоактивными нуклидами, кг;
К коэффициент, учитывающий отношение необходимого количества клиноптилолита к количеству реабилитируемой почвы и зависящий от свойств извлекаемого загрязнения и почвы;
F площадь реабилитируемой почвы, м²;
h глубина проникновения радионуклидов в почву, на которую вносят клиноптилолит, м;
ρ плотность реабилитируемой почвы кг/м³;
d эквивалентный диаметр клиноптилолита, взятого для реабилитации почвы, м,
после связывания радионуклидов с клиноптилолитом его удаляют из почвы путем просеивания.