Способ очистки почвы от радионуклидов

К ПАТЕНТУ о 21 в 9/34 от ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ 54 спосов очистки почвы от РАДИОНУКЛИДОВ(71) Заявитель Институт ядерной энергетики(73) Патентообладатель Романовский Влади мир Васильевич (ВУ)1. Способ очистки почвы от радионуклидов,включающий внесение в нее неорганических соединении, отличающийся тем, что загрязненный радионуклидами слой почвы периодически обрабатывают водными растворами нитрата аммония с добавками микроорганизмов, высаживают в слой почвы однолетние и многолетние растения, в течение вегетационного периода растения периодически собирают и осуществляют экстракцию из них радионуклидов.2. Способ по п,1, отличающийся тем, что для посадки в слой почвы используют растения из ряда ромашка аптечная (Матгсапа геситйта)тысячелистник обыкновенный (АсЬШеа шшегониш), полынь горькая Аггешйзйа аьвйпгпйиш) .3. Способ по п.1, отличающийся тем, что экстракцию радионуклидов из растений проводят с использованием в качестве растворителя-экстрагенте жидкой двуокиси углерода при температуре 30-50 С и давлении 6,5-70 МПа,предварительно высушив и измельчив собранный исходный продукт - растения.Изобретение относится к технологии очистки почвы от радионуклидов с использованием фитодезактивации зараженного слоя почвы.Известен способ обеззараживания почвы от радионуклидов, включающий внесение в почву неорганических соединении, при этом в качестве неорганического соединения используют клиноптилолитсодержащую (цеолитсодержащую) породу 1 .Этот способ не позволяет уменьшить количество радионуклидов в почве.Задача изобретения - интенсификация процесса очистки (фитодезактътвация) почвы и получение чистой продукции.Это достигается тем, что в способе очистки почвы от радионуклидов, включающем внесение в нее неорганических соединений, загрязненный радионуклидами слой почвы периодически обрабатывают водными растворами нитрата аммония с добавками микроорганизмов, высаживают в слой почвы однолетние и многолетние растения, в течение вегетационного периода растения периодически собирают и осуществляют экстраКЦИЮ ИЗ НИХ РЕДИОНУКЛИДОВ. ДЛЯ ПОСЗДКИ В СЛОЙ почвы используют растения из ряда ромашка аптечная (Мать-ага гесигиа). тысячелистник обыкновенный (Ас/идее тйгеуойнт) полынь горькая (Аггетта одних/шиит). Причем экстра 3 ВУ 864 С 1 4кцию радионуклидов из растений проводят с использованием в качестве растворителя-экстрагента жидкой двуокиси углерода при температуре 30-50 С и давлении 65-70 МПа,предварительно высушив и измельчив собранный исходный продукт - растения.СТВПЕНЬ ЛОКЗЛИЗЗЦИИ рНДИОНУКЛИДОВ ПО предЛЗГЗЕМОЙ ТЕХНОЛОГИИ ЗЗВИСИТ ОТ ХИМИЧЕСКОГО СОСТНВЗ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ радиоНУКЛИДОВ, агрохимического СОСТОЯНИЯ ПОЧВЫ,процентного содержания в ней гумуса, его качества, состояния микрофауны, примененных в качестве локализаторов (сорбентов) растений,технологий и периодичности обработки почвы НВОРГЗНИЧССКИМН СОСДИНСНИЯМИ, ИХ КОНЦСНТРций и дРУГих факторов.стью, его можно успешно применять в качестве активного средства очистки (фитодезактивации) от радионуклидов обширных территорий,подвергшихся загрязнению, без необходимости снятия, переноса и переработки почвы и механического воздействия на нее, Физическая сущность изобретения заключается в сочетании химических, физических, микробиологических и физиологических факторов воздействия на почву, комплексообразователей и локализаторов. Данные средства воздействия обеспечивают переход растворимых форм и нерастворимых юрячих топливных частиц в физико-химическое состояние, при котором происходит процесс их поглощения растениями,при опосредованном воздействии на процесс агрохимического состояния и микрофауны почвы,с последующим экстрагированием из растений чистой товарной продукции (экстракта) и утилизацией остаточного продукта (рафината),обогащенного радионуклидами, например посредством его сжигания и захоронения в спецхранилищах.При этом периодическая обработка почвы растворами неорганического соединения МИМ/Св Н 20 не только способствует переходу нерастворимых форм комплексов, обогащенНЫХ радионуклидами, в растворимые формы, но и способствует повышению содержания в почве гуминовых кислот (гумуса) за счет наличия АгНз-групп, введения активных микроорганизмов и задернения почвы, полностью исключая процессы ветровой эрозии и заражения радионуклидами почвы чистых зон.В результате катастрофы на ЧАЭС произошел выброс топлива активной зоны реактора на обширные территории в виде полидисперсных матричных соединений - горячих топливных частиц. Концентрация таких частиц по территории неравномерна и различается на несколько порядков, при этом образованные комплексные соединения малорастворимы или нерастворнмы вообще.В процессе природной (без вмешательства человека) фитодезактивации происходит частичное усвоение растениями находящихся на поверхности горячих топливных частиц изото пов 90 Бг, 137 Св и других радиоэлементов за счет частичного вымывания и растворения, ис ходные же изотопы топлива 238 П, 235 П и на работанные изотопы 239 Рп, 2401311, другиетрансурановые элементы и продукты их деления, находящиеся в матрице из 002 и возможных карбицидных соединениях, практически из матрицы не вымываются.С целью разложения матрицы и перехода комплексов в растворимое состояние в предлагаемом способе в почву периодически вводят соединения ЛНШО 3. При регулируемом поливе подвоздействием Н 20 в почве происходит гидролиз,матрица из ПО растворяется и переходит в растворимую форму НО 2 (МОз) 2, при этом часть продуктов деления, содержащихся под оболочкой (к которым относятся долгоживущие134 С 5 и 905 г,) также под воздействием Н 2 О переходят в растворимое состояние. Процесс протекает по следующей схемеОксиды плутония Рп(1 П) и РЩШ) практически не растворимы в НЫО 3.Применение в предлагаемом способе активных микроорганизмов, таких, например как молочно-кислые бактерии, относящихся к классу факультативных анаэробов, не только усиливает жизнетворную способность микрофауны, улучшает гумусное состояние почвы, но и позволяет обеспечить под их воздействием производство атомарного кислорода, который как сильный окислитель в сочетании с азотной кислотой позволяет перевести нерастворимую оксидную форму плутония в водорастворимую форму по схемеИспользование в предлагаемом способе водных растворов нитрата аммония с добавками микроорганизмов не только обеспечивает пере ход нерастворимых форм комплексных матричНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В РЗСТВОРИМЫЕ, НО И ЗННЧИТСЛЬНО УЛУЧШЗВТ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ СВ мой почвы и высаженных на ней растений, интенсифицируя процессы растворения радионуклидов и их усвоения зеленой массой избранных растений.Выделение из зеленой массы растений экологически чистою ценного сырья и продукции и концентрация в остаточном продукте обработки радионуклидов обеспечиваются по предлагаемой технологии осуществлением экстрагирования зеленой массы растений в экстракционных установках. В качестве экстрагента (растворителя) в предлагаемом способе использована, например жндкая углекислота Использование данного селективного растворителя при выбранных технологических параметрах обеспечивает в процессе разделения смеси жидкого и твердого вещества переход радионуклидов в форме карбонатных соединений в твердую фазу (рафинат) и извлечение из зеленоймассы растений жидкой фазы - экологически чи- стой продукции ароматических веществ, лекар ственного сырья, сырья пищевой,фармацевтической, парфюмерно-косметической промышленности и т.д.Предлагаемый авторами способ был осуществлен и проведен в лабораторных условиях с использованием дерново-подзолистой суглинистой почвы (грунта) из зоны отселения(район луг, южная окраина, д. Кирове, Наровлянского района, Гомельской обл.). Среднее суммарное загрязнение данной почвы радионук лидами составило 60-70 Ки/км 2.Почва, не подвергавшаяся обработке с 1986 г.,была помещена в кольцевые ячейки диаметром 560 мм, толщиной слоя до 250 мм.Контроль рН почвы осуществлялся с помощью стандартной методики, разработанной н ЦИНАОЗаданная начальная кислотность почвы при внесении в нее нитрата аммония из расчета 30-100 кг/ га и регулируемом поливе устанавливалась на уровне рН 5 б.Эксперимент проводился с использованием трех видов растений, высаженных в отдельности в шести ячейках каждое, при этом три ячейки по каждому растению являлись ячейками контроля, в которых протекал процесс природной фитодезактивации без применения внесения в почву неорганических веществ по предлагаемой технологии, а лишь при использовании регулируемого полива.После среза через определенные периоды времени растения сушили и измельчали, после чего помещали их в лабораторный экстракционный аштарат, работающий при заданных параметрах температуре 30-50 С и давлении 6,57,0 МПа с использованием в качестве экстрагента - жидкой углекислоты. Процесс экстракции проводили в одностадийиом и мноюстадийиом режимах. После чего осуществлялось измерение радиоактивности экстракта и рафината растений из всех восемнадцати опыт 10ОТНОШЕНИЕ КОНЦЕНТРЗЦИИ РЗДИОЗКТИВНОСТИ Впых посадок (ячеек) с применением стандартных методик определения содержания цезия-134 цезия-137, рутения-106,церия-144, стронция-90 урана 235 и плутония-239, 240, утвержденных Межведомственной комиссией Госкомгндромета по радиационному контролю природной среды,а также Инструкций и методических указаний по оценке радиоактивности на загрязненной территории, утвержденных 29.04.87 г.В таблице приведены результаты опытов и показано изменение коэффициента накопления радионуклидов (КН) в тканях растений в зависимости от вида растений и времени их срезаэкстракте и рафинате к концентрации радиоактивности в 1 килограмме почвы, при этом копцентрация радиоактивности в экстракте и рафинате рассчитывалась на 1 килограмм сухого продукта (растения) для их образования. Средняя концентрация радиоактивности изотопов цезия, рутепия, церия, стронция, урана иПлотность почвы равнялась 1,36 г/смз.Эксперимент показал, что применение в вегетационном опыте предлагаемой авторами технологии позволяет по сравнению с контролем интенсифицировать процесс и на 2-4 порядка увеличить фитосорбцию (аккумуляцию) радионуклидов ромашкой аптечной, тысячелистником обыкновенным и полынью горькой,обеспечив в перерасчете через среднюю урожайность этих растений на дерново-подзолистых почвах за один вегетационный период их очистку от загрязнения радионуклидами на 3-8 .При этом предлагаемая технология обеспечивает выделение из надземной части зеленой массы чистой продукции, при концентрировании радионуклидов в остаточном продукте с последующей их утилизацией и захоронением по известным технологиям, путем озоления и брикетирования.Использование в предлагаемой технологии фитодезактивации почвы растениями семейства сложноцветковых, относящихся к растениям содержащим большую гамму ароматических и лекарственных веществ, в сочетании с периодической обработкой загрязненной радиоиуклидами почвы водными растворами нитрата аммония, позволит отказаться от энергоемких,требующих огромных материальных вложений и капитальных затрат, технологий, не позволяющих умепьшить коллективную дозу загрязнения, а лишь сдержать распространение этого загрязнения.ИЗМЕНЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА НАКОПЛЕНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ3-й срез Время от времени посадкиВремя от времени посадки 160 сут.чй срез Время от времени посадкид ниже преда детектирования 7Государственное патентное ведомство Республики Беларусь 220072. г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66