СПОСОБ РЕАБИЛИТАЦИИ ПОЧВЫ Российский патент 1997 года по МПК A01B79/02 G21F9/12 

Изобретение относится к проблеме реабилитации почвы, зараженной радиоактивными нуклидами.

Известен ряд способов реабилитации почв, зараженных радиоактивными нуклидами.

Например, вспашка 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 сельско-хозяйственных 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 технического решения является использование биосорбентов, получаемых на основе морских биологических культур. Способ предусматривает внесение искусственно созданного сорбента в почву, на которой сорбент поглощает радиоактивные нуклиды уран, плутоний, стронций 90, 89, цезий 137, европий, америций.

Однако и этот способ имеет серьезные недостатки: сложность добычи сырья в условиях моря, трудоемкость технологии переработки и получения сорбента. Сорбент имеет органическую основу и, находясь в почве, со временем должен разлагаться, возвращая радионуклиды в почву.

Предлагаемое техническое решение направлено на устранение недостатков прототипа. Оно состоит в следующем.

Для реабилитации почвы в нее вносят природные или искусственно созданные сорбенты, которые способны фиксировать радионуклиды и находиться в почве, сохраняя свою структуру. При этом используются сорбционные и инообменные свойства применяемых сорбентов, которые прочно связывают в своей структуре радионуклиды, тем самым прерывая биологическую цепочку.

На фиг. 1 показана эффективность извлечения радионуклидов из почвы в зависимости от применяемого соотношения сорбент/почва за один сельскохозяйственный сезон; на фиг. 2 эффективность извлечения радионуклидов из почвы в зависимости от фракционного состава за один сельскохозяйственный сезон.

Скорость процесса извлечения радионуклидов из почвы зависит от фракционного состава сорбента и принятого соотношения сорбент/почва. С увеличением соотношения сорбент/почва извлечение радионуклидов из почвы возрастает (фиг. 1), а при увеличении размера частиц сорбента падает (фиг. 2), но при этом сорбент можно извлечь из почвы просеиванием, а в дальнейшем направить на захоронение.

Оптимальный размер частиц сорбента и принимаемое соотношение сорбент/почва определяется из условий экономичности и возможности извлечения сорбента из почвы.

Количество вносимого сорбента, достаточное для полной дезактивации почвы от радиоактивного загрязнения, составляет:
m = kFhρ_пρ_c•d•0,13
где m количество вносимого сорбента, кг;
k экспериментально определяемый коэффициент, зависящий от свойств извлекаемого загрязнения;
F площадь реабилитируемой почвы, м²;
h глубина проникновения радионуклидов в почву, на которую вносится сорбент, м;
ρ_п плотность реабилитируемой почвы, кг/м³;
ρ_c плотность применяемого сорбента, кг/м³;
d эквивалентный диаметр вносимого в почву сорбента, см.

Сопоставительный анализ изобретения с известными способами реабилитации почв позволил выявить новую совокупность существенных признаков, обусловленных изменением приемов дезактивации почв.

Причинно-следственная связь между техническим результатом изобретения и средствами его достижения обусловлена тем, что данным изобретением удалось повысить максимальный эффект дезактивации почв, снизить его стоимость, использование на больших площадях.

Сущность способа станет понятной из описания выполненных исследований.

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

В каждый стакан с почвой вносили по 50 мл. радиоактивного раствора определенного радионуклида, при этом раствор имел pH 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 миллилитрами водопроводной воды с рН 7 и оставляли на воздухе в открытом состоянии до повторного высыхания.

После повторного высыхания в почву внесли определенное количество сорбента фракции 3-5 мм в стаканы содержащие по 100 г почвы. Содержимое 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 40-50 раз.

Использование: изобретение относится к способам реабилитации почв, зараженных радиоактивными нуклидами. Сущность изобретения: в почву вносят природные или искусственно созданные сорбенты, способные за один сельскохозяйственный сезон извлечь из почвы 100 % радионуклидов стронция - 91, 90, 89, цезия - 137, урана - 235, 238, плутония - 239. При этом сорбенты прочно связывают в своей структуре радионуклиды. Радионуклиды, извлеченные из почвы водой с сорбентов не вымываются. После полной дезактивации почвы сорбенты можно извлечь из почвы просеиванием почвы, а в дальнейшем отправить на захоронение. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ реабилитации почвы, включающий внесение биосорбента в почву, отличающийся тем, что в качестве вносимого в почву сорбента используют природный или искусственно созданный сорбент, количество которого определяют соотношением
m = KFhρ_пρ_cd•0,13,
где m количество вносимого сорбента, кг;
К экспериментально определяемый коэффициент, зависящий от свойств извлекаемого загрязнения;
F площадь реабилитируемой почвы, м²;
h глубина проникновения радионуклидов в почву, на которую вносят сорбент, м;
ρ_п - плотность реабилитируемой почвы, кг/см³;
ρ_c - плотность вносимого сорбента, кг/см³;
d эквивалентный диаметр вносимого в почву сорбента, см. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сорбент с сорбированными нуклидами через 6 12 месяцев извлекают из почвы просеиванием почвы и удаляют в места захоронения.