Способ рекультивации почв, загрязненных радиоактивным цезием

Способ рекультивации почв, загрязненных радиоактивным цезием

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к области рекультивации сельскохозяйственных земель, загрязненных радионуклидами цезия-137.

Цезий-137 - радиоактивный элемент, поступающий в окружающую среду в результате техногенных аварий, обладающий периодом полураспада около 30 лет и представляющий опасность в среде обитания животных и человека длительное время. В результате Чернобыльской аварии на территориях Белоруссии, России и Украины произошло загрязнение цезием-137 значительных площадей. Для использования этих земель в сельскохозяйственном производстве необходимо провести рекультивацию почвы с удалением из пахотного слоя радионуклидов.

Известен способ локализации радионуклидов в почвах и грунтах (Пат. РФ №1581084, МПК G21F 9/34, 1994 г.). Согласно этому способу в качестве сорбента радионуклидов используются гранулы вспученного перлита с поглотителем радионуклидов, внедренных в объем перлита. Гранулы помещаются в почву. Изотопы цезия за счет процесса диффузии перемещаются из почвы в гранулы перлита. Периодически почву просеивают на сите и извлекают гранулы перлита с сорбированным цезием. Таким образом происходит очистка почвы от радионуклида.

Недостатком данного способа является низкая эффективность, связанная с незначительной скоростью перераспределения радионуклида между загрязненной почвой и перлитом за счет диффузии. Кроме того, данный способ очистки требует больших материальных затрат при просеивании значительной массы почвы.

Известен способ очистки почвенного покрова, загрязненного радионуклидами стронция-90 и цезия-137 (пат. РФ 2278428, МКИ G21F 9/34, БИ 17, 2006 г.). Способ включает вспашку и внесение в пахотный слой известняковой или доломитовой муки в количестве 5-6 т/га и калийных удобрений в количестве не менее 200 кг/га с последующим посевом смеси многолетних трав, которые осенью скашивают и помещают в хранилище, исключающее миграцию радионуклидов. Этот способ принят в качестве прототипа.

Недостатком этого способа является длительность и низкая эффективность очистки, связанная с необходимость многократной утилизации растений, поглощающих радионуклиды.

Устранить указанные недостатки позволяет предлагаемый способ рекультивации почв, загрязненных радиоактивным цезием, включающий скашивание и удаление с загрязненного участка растительности, в котором согласно предложению после удаления растительности поверхность поля рыхлят на глубину 3-5 см, заливают водно-глинистой суспензией в количестве 250-300 м³/га при концентрации 15-20%, а после высыхания почвы проводят повторное рыхление на глубину 5-7 см и затем вспашку плугом с предплужником на глубину не менее 2-3-кратной величины пахотного слоя.

Новый технический результат от применения предлагаемого способа состоит в том, что на поверхности почвы, загрязненной цезием, создают слой, пропитанный водно-глинистой суспензией. Взаимодействие почвы с глинистой суспензией значительно усиливает процесс фиксации радионуклида цезия в этом слое. Последующее рыхление способствует перемешиванию насыщенного глиной загрязненного слоя, а следующая за этим вспашка плугом с предплужником обеспечивает перемещение его на глубину 2-3 величин пахотного слоя и удаление радионуклида из пахотного горизонта, где располагается основная часть поглощающих корней сельскохозяйственных культур, и фиксацию его за пределами этого горизонта.

Предлагаемый способ рекультивации почв, загрязненных цезием осуществляется в следующей последовательности:

С загрязненного участка производят скашивание и удаление скошенной растительности, после чего дисковой бороной рыхлят почву на глубину 3-5 см (на большую глубину радиоактивный цезий не проникает). Затем разрыхленный слой заливают, например, с помощью автоцистерн АНЖ, водно-глинистой суспензией 250-300 м³/га. Объем подаваемой суспензии обеспечивает заполнение порозности разрыхленного слоя без образования поверхностного стока. Концентрация суспензии 15-20% обеспечивает достаточную текучесть суспензии для заполнения пор и внесения машиной. Конкретный объем внесения суспензии и содержание глины в ней зависит от степени загрязнения почвы радионуклидом. После высыхания почвы до состояния физической спелости производят рыхление на глубину 5-7 см тяжелой дисковой бороной, обеспечивая перемешивание насыщенного глиной и содержащего цезий-137 слоя. Затем проводят вспашку плугом с предплужником. Предплужник устанавливают на глубину 5-10 см. Особенность вспашки плугом с предплужником состоит в том, что предплужник срезает верхний слой почвы и сбрасывает его на дно плужной борозды. А основные лемехи плуга перекрывают перемещенный верхний слой, пропитанный глиной, связавшей радионуклид цезия.

Глубину вспашки назначают в зависимости от механического состава почвы. На тяжелых суглинистых почвах она составляет двойную величину мощности пахотного слоя (40-45 см), поскольку на суглинках корневая система большинства сельскохозяйственных культур сосредоточена в объеме пахотного слоя, а подстилающие суглинистые грунты обеспечивают дополнительную фиксацию радионуклида. На легких песчаных почвах увеличение глубины вспашки до тройной мощности пахотного слоя снижает вероятность подъема радионуклида цезия-137 в пахотный слой с восходящим капиллярным током воды.

Таким образом, применение предложенного способа рекультивации почв, загрязненных радиоактивным цезием, обеспечивает повышение эффективности удаления и фиксации радионуклида за пределами корнеобитаемого пахотного слоя почвы при значительном снижении материальных затрат.

Способ рекультивации почв, загрязненных радиоактивным цезием, включающий скашивание и удаление с загрязненного участка растительности, отличающийся тем, что после удаления растительности поверхность поля рыхлят на глубину 3-5 см, заливают водно-глинистой суспензией в количестве 250-300 м³/га при концентрации 15-20%, а после высыхания почвы проводят повторное рыхление на глубину 5-7 см и затем вспашку плугом с предплужником на глубину не менее 2-3-кратной величины пахотного слоя.