Способ ремедиации радиоактивных почв

Способ ремедиации радиоактивных почв

Реферат

Изобретение относится к экологии, в частности к защите окружающей среды, и может найти применение при восстановлении плодородия почв.

Известен способ, при котором вносят удобрения, содержащие калий, которые снижают накопление цезия-137 в 2-3 раза (патент №2282978, опубликован 10.09.2006, МПК A01C 1/00/ B09C 1/00).

Известный способ достаточно затратный, поскольку вносят высокие дозы минеральных и органических удобрений. Кроме того, используют гранулированный углеродминеральный сорбент (№2194319, B09C 1/00, B09C 9/34, G21F 9/00).

Недостатком способа-прототипа является сложность технического решения в связи с внесением модифицированных специальных добавок, сорбента на глубину залегания корневой системы растений, повторное использование сорбента. Кроме того, при использовании различных культур (картофель, люпин и др.) эффективность очистки достигается не полностью, что снижает эффективность способа.

Технический результат - повышение эффективности способа.

Техническое решение достигается тем, что загрязненный радиоактивными веществами участок покрывают слоем цеолитсодержащей глиной аланит в количестве 4-5 т/га, а в качестве радиоаккумулирующих растений используют амарант, под покровом которого высевают бобовые травы, обволакивая семена смесью гумата калия и муки амаранта в соотношении 1:1, смачивая смесь минеральной водой «Фатима».

Способ осуществляется следующим образом.

Загрязненный радиоактивными веществами участок покрывают слоем цеолитсодержащей глиной аланит (месторождение - пойма реки Терек, Моздокский район Республики Северная Осетия-Алания) в количестве 4-5 т/га. Такая доза обоснована химическим составом аланита, в котором содержится (%): кремний - 51-53, алюминий - 16-17, железо - 5-6, кальций - 30-33, калий - 0,07, фосфор - 0,36, азот - 0,36, марганец - 0,04, сера - 0,98, магний - 1,6, а также микроэлементы - цинк, медь, кобальт и другие (в пределах 0,1-0,8%). Реакция среды щелочная (рН) - 8,64. Как и все цеолиты, аланит имеет слабую водоотдачу (3%), высокую теплоемкость (коэффициент - 0,34) и высокую адсорбционную способность.

Содержащийся в аланите кальций (30-33%) является аналогом стронция (Sr), калий, содержащийся в гумате калия - аналог цезия (Cs). Для тория - аналог кремния - SiO₂, содержащийся в аланите (51-53%). Все микроэлементы в аланите находятся в доступных для растений формах.

Гумат калия содержит до 80% калиевых и до 15% натриевых активных комплексов гуминовых кислот и фульвокислот и около 5% водорастворимых соединений кальция, магния, фосфора, кремния и других редких и редкоземельных элементов, весьма необходимых для быстрого и качественного роста растений. Гуминовая кислота и фульвокислоты активно вступают во взаимодействие с различными составляющими почвы, образуя растворимые в воде весьма подвижные хелатные комплексы с микроэлементами, которые легче проникают в клетки, чем обычные ионы. Гумат калия обладает активными физиологическими свойствами и резко активизирует процессы обмена веществ, поступления необходимых минеральных солей и микроэлементов из почвы для стимуляции жизнедеятельности полезных почвенных микроорганизмов, ткование почв.

Наиболее близким техническим решением является способ, где используют радиоаккумулирующие растения, природное минеральное сырье, модифицированное специальными добавками. Используемый сорбент принимается равной средней глубины корневой системы высеваемых растений, причем сорбент после извлечения используется повторно, усиливает сопротивление растений поражению фитопатогенными и неблагоприятными погодными условиями.

Высеваемые радиоаккумулирующие растения амарант и бобовые травы, обволакиваемые предлагаемой смесью развивают мощную корневую систему, усиливают метаболизм, накапливая достаточную наземную массу.

Амарантовая мука (измельченные семена амаранта) содержит в 100 г (0%) - 67,8 углеводов, в том числе 52,6 - крахмала, белок - 9,5, жир - 3,9, кальций - 8.

За счет высокой сорбционной способности поглощать тяжелые металлы и радионуклиды, содержащийся в муке крахмал способствует лучшей приминаемости смеси с гуматом калия.

Семена перед посевом обволакивают смесью в соотношении 1:1, смачивая состав минеральной водой «Фатима».

Минеральная натуральная вода «Фатима» (источник расположен в Республике Северная Осетия-Алания) является углекислой, гидрокарбонатной, магниево-кальциевой и содержит (мг/дм³): анионы - гидрокарбонат - 750-1100, сульфаты - 100, хлор - 25; катионы - кальций 150-200, магний - 100, натрий - 25, калий - 25.

Дополняя микро- и макроэлементы в состав для обволакивания семян, растения обогащаются питательными веществами и азотфиксирующей способностью бобовых трав, развитой корневой системой, способствующей из глубоких слоев (более 2 м у бобовых трав) извлекать тяжелые металлы и радиоактивные вещества, обогащать почву биологическим азотом.

Содержащийся калий в гумате калия благотворно влияет на развитие бобовых трав, одновременно блокируя цезий (Cs), а высокое содержание кальция (в аланите - 30-33%) блокирует стронций (Sr). Высокое содержание кремния (в аланите - 51-53%) блокирует торий (Th). Кроме того, кремний подавляет действия тяжелых металлов, повышает устойчивость растений к любому стрессу.

Высеянные семена на слабокислых почвах (выщелоченный чернозем (рН - 5,6-6,1), покрытых аланитом со щелочной реакцией, нейтрализуют среду до более благоприятных условий для развития высеваемых растений.

Максимальное количество радиоактивных веществ накапливается к фазе бутонизации - цветения и поэтому в этот период растения скашивают и утилизируют. В первый год покровная культура амаранта имеет преимущества по сравнению с подпокровными бобовыми клевером и люцерной.

Во второй год бобовые травы, развивая разветвленную корневую систему и надземную массу, за вегетационный период дают два укоса, что позволяет значительно очистить участок, загрязненный радиоактивными веществами.

Пример 1. Зараженный участок покрывали, аланитом в количестве 4 т/га, после чего 10 мая высевали аккумулирующие культуры в смеси из расчета по 8 кг/га клевера и люцерны, амаранта - 2 кг/га. Общую массу семян обволакивали в смеси 3 кг/га гумата калия и 3 кг/га амарантовой муки, которые смачивали минеральной водой «Фатима» из расчета 500 мл/га. Амарант - однолетняя культура, дающая в фазу бутонизации-цветения в пределах 50-60 т/га зеленой массы, которую скашивали и удаляли с поля с последующей утилизацией в приготовленные траншеи.

Пример 2. На подготовленный участок с осени наносили слой цеолитсодержащей глины аланит в количестве 5 т/га. На следующий год 28 апреля высевали смесь трав: амарант - 1,5 кг/га, клевер - 7 кг/га, люцерна - 7 кг/га. Перед посевом семена трав смешивали с 2 кг/га гумата калия и 2 кг/га амарантовой муки, которые смачивали минеральной водой «Фатима» из расчета 300 мл на гектарную норму. В период фазы начала цветения амаранта надземную массу скашивали и утилизировали. На следующий год зеленую массу 2-х укосов (31 мая и 28 июля) скашивали с последующей утилизацией.

Результаты опытов сведены в таблицу.

Следовательно, используя элементы-аналоги радиоактивных веществ и посев аккумулирующих растений, можно снизить радиацию почв до предельно допустимых концентраций.

Способ ремедиации радиоактивных почв, включающий посев радиоаккумулирующих растений, природное минеральное сырье, отличающийся тем, что на зараженный радиацией участок вносят 4-5 т/га цеолитсодержащей глины аланит, содержащий 30-33% кальция, а в качестве радиоаккумулирующих растений используют амарант, под покров которого высевают многолетние бобовые травы: клевер и люцерну, обволакивая их семена смесью муки амаранта и гумата калия в соотношении 1:1, смачивая их минеральной водой, в состав которой входят кальций и калий.