close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY 04439

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 4439
(13)
C1
6
(51) G 21F 9/34,
(12)
A 01B 79/02
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
СПОСОБ ОЧИСТКИ ПОЧВЫ ОТ РАДИОНУКЛИДОВ
(21) Номер заявки: a 19980390
(22) 1998.04.22
(46) 2002.06.30
(71) Заявитель: Государственное
научное
учреждение "Институт радиоэкологических
проблем Национальной академии наук
Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Кавхута Г.А., Ицакова Д.А., Ролевич
И.В., Слободин В.И., Шароваров Г.А.,
Терещенко М.И., Гололобова Ж.Н. (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное научное
учреждение "Институт радиоэкологических
проблем
Национальной
академии
наук
Беларуси" (BY)
(57)
Способ очистки почвы от радионуклидов стронция-90, цезия-137, плутония-238, 239, 240, америция-241,
включающий внесение в нее минеральных удобрений, посадку в почву растений, сбор их и переработку для
дальнейшего захоронения, отличающийся тем, что для дезактивации почвы используют сахалинскую гречиху Polugonum Sachalinense, причем в течение вегетационного периода почву обрабатывают соединениями
азота, фосфора, калия в пределах агрохимических норм.
BY 4439 C1
(56)
BY 863 C1, 1995.
BY 864 C1, 1995.
BY 1080 C1, 1996.
BY 1228 C2, 1996.
BY 1627 C1, 1997.
Способ относится к радиоэкологии, а именно к области разработки технологии очистки почвы от радионуклидов с использованием фитодезактивиции слоя почвы как средства ликвидации и утилизации последствий аварии на ЧАЭС. Изобретение может быть использовано для обезвреживания радиоизотопов в почве в
результате аварий различных ядерно-энергетических установок.
Известны способы очистки окружающей среды от радиоактивного загрязнения местности, основанные на
способности отдельных видов растений поглощать и концентрировать радионуклиды в своей биомассе, создавая, таким образом, биологические барьеры на пути распространения радиоизотопов в воде, почве, воздухе [1, 2]. При этом отдельные виды растений содержат в своей наземной части значительно больше радионуклидов, чем в окружающей среде, т.е. могут быть использованы для ее биологической очистки, в том
числе, от наиболее опасных для человека, животных и растений долгоживущих радионуклидов, например,
таких, как Cs-137, Sr-90, С-14. Эти элементы включаются в биологический круговорот и накапливаются в
тканях растений и животных, а также в приповерхностном слое почвы, являясь постоянным источником облучения организма человека изнутри.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ очистки почвы от радионуклидов, включающий внесение в нее минеральных удобрений, посадку в почву растений, сбор их и переработку для дальнейшего захоронения. При этом загрязненный радионуклидами слой почвы периодически обрабатывают водным раствором нитрата аммония с добавками микроорганизмов как биологически активных
элементов - молочнокислых бактерий, высаживают в почву однолетние и многолетние растения, в течение
вегетационного периода растения периодически собирают и осуществляют переработку экстракцией для извлечения из растений радионуклидов [3]. Для посадки используют растения из ряда: ромашка аптечная (Ma-
BY 4439 C1
tricaria recutita); тысячелистник обыкновенный (Aehillea milltolium); полынь горькая (Artemisia absinthium).
Экстракцию радионуклидов из растений проводят с использованием жидкого диоксида углерода при температуре 30-50 °С и давлении 6,5-7,0 мПа, предварительно высушив и измельчив собранный исходный продукт
- растения. Утилизированные радиоизотопы захораниваются по известным технологиям. Кроме того, вносимое неорганическое соединение - водный раствор нитрата аммония -направлен на разрушение топливной
частицы.
Задачей настоящего изобретения является создание эффективного способа очистки почвы от радионуклидов с улучшенной технологией для реабилитации загрязненных территорий и повышения экологической
безопасности.
В результате решения данной задачи достигается новый технический результат, заключающийся в повышении эффективности и в улучшении технологичности процесса очистки почв за счет расширения арсенала растительных средств и использования для поглощения радионуклидов (цезий-137, стронций-90, плутоний-238, 239,
249, америций-241) зеленой массой сахалинской гречихи, обладающей большой аккумулирующей способностью к радионуклидам благодаря мощной корневой системе и высокоурожайной зеленой массе [4]. Сахалинская гречиха (Polygonum Sachalinense) - многолетнее растение из семейства гречишных, имеет хорошо развитую разветвленную надземную часть высотой 4-4,5 м и мощную корневую систему, глубоко уходящую в почву
и поглощающую радионуклиды на глубине 20-40 см. Таким образом, радионуклиды корневой системой сахалинской гречихи локализуются в корнях, ветках, листьях и плодах растения. Данные результаты достигаются
тем, что для очистки почвы от радионуклидов цезия-137, стронция-90, плутония-238, 239, 249, америция-241
используется сахалинская гречиха, причем в течение вегетационного периода для увеличения подвижности радионуклидов в почвенно-поглощающем комплексе и увеличения накопления их в зеленой массе сахалинской
гречихи почву обрабатывают соединениями азота, фосфора, калия в пределах агрохимических норм.
Пример 1.
В обоснование дезактивирующего действия сахалинской гречихи на загрязненных радионуклидами территориях были проведены полевые опыты в Хойникском районе Гомельской области на экспериментальной
базе "Стреличево". Растения были посажены на глубину 20 см 15 мая 1997 г. на дерново-палево-подзолистой
супесчаной почве, развивающейся на пылеватой супеси, подстилаемой с глубины 130 см песком. Почва обладает следующими агрохимическими свойствами пахотного горизонта:
содержание гумуса - 2,1 %;
подвижные формы фосфора - 170 мг/кг почвы;
подвижные формы калия - 150 мг/кг почвы;
рН почвы - 5,9.
Плотность загрязнения почвы цезием составляет 346 кБк/м2, стронцием-90 - 41 кБк/м2.
Общая площадь учетной делянки - 9 кв.м, защитные полосы по 0,5 м. Растения были посажены через 40
см (квадратно-гнездовым способом, т.е. на 1 м2 приходилось 4 растения). Имеются сведения, что в условиях
питомников практикуется площадь питания 70х30 см без применения удобрений. В нашем опыте минеральные удобрения (аммиачная селитра, аммофос, хлористый калий) были внесены весной под культивацию фоном из расчета N120P70K180. Агротехника возделывания общепринятая для пропашных культур (прополка и
междурядные рыхления). Уборка была произведена 20 августа вручную. За вегетационный период гречиха
достигла высоты 1,7 м, толщина основного стебля 1-1,5 см, кустистость - 2-3 побега с толщиной стеблей 0,30,5 см и высотой до 0,5 м. По расчетным данным урожай сырой массы составил 240 ц/га или 192 ц/га абсолютно сухой массы. Влажность растительной массы составила 19,75-19,87 %.
Были отобраны образцы растительных и почвенных проб по методу конверта для определения содержания в них радионуклидов (цезия-137, стронция-90, плутония-238, 239, 240, америция-241).
Гамма-спектрометрические измерения активности радионуклидов в пробах выполнены на гаммаспектрометрической установке, укомплектованной полупроводниковыми детекторами ДГДК и гаммаспектрометрами - "Nokia" Р-490 и АИ-10-24-96-16. Погрешность гамма-спектрометрического анализа при
определении активности цезия-137 составляет 15 %.
Анализ почвенных и растительных образцов на содержание радионуклидов стронция и плутония проводили по методике, утвержденной Межведомственной Комиссией по радиационному контролю природной
среды. Основным методом определения радионуклидов в природных объектах является радиохимический
анализ.
Определение стронция-90 включает следующие последовательные этапы:
минерализация образца;
химическое вскрытие пробы;
отделение посторонних излучателей и инертных примесей;
выделение радиостронция на счетную мишень;
радиометрирование счетной мишени.
2
BY 4439 C1
Определение стронция-90 проводили путем измерения дочернего продукта иттрия-90 на низкофоновой
бете-радиометрической установке РУБ-01П (свидетельство о государственной проверке № 1951284 от 15
января 1997 г.). Средняя погрешность измерения составляет 30 %.
Метод определения изотопов плутония включает следующую последовательность операций:
отжиг пробы;
химическое вскрытие пробы в 7,5 М азотной кислоте;
сорбция плутония (IY) на сильно основном винилпиридиновом анионите ВП-1 АП в NO3- - форме на хроматографической колонке;
хроматографическая очистка плутония (IY) на той же колонке;
восстановительное элюирование плутония (III);
окисление и соосаждение с церием, выделение на мембранный фильтр;
радиометрическое измерение счетной мишени.
Активность мишени измеряли на альфа-спектрометрическом устройстве САЭ-01 с детектором на основе Si
(Au) площадью примерно 5 см2. Средняя погрешность измерения составляла 30 %.
Схема гамма-спектрометрического анализа на содержание америция-241 включает стадии сброса радиоцезия, концентрирования трансурановых элементов, разделения плутония и америция с последующим соосаждением Аm-241 на оксалате кальция.
Для регистрации америция-241 использовали х-у-спектрометрическую установку, которая включала планарный детектор из особо чистого германия типа EGR-2000-07R производства французской фирмы
"INTERTECHNIQUE" (площадь чувствительной поверхности ППД 2000 мм2, толщина чувствительного слоя 7
мм, входное окно из бериллия толщиной 300 мкм) крейт NIM 7000 Н с блоком низкого напряжения, источник
высокого напряжения 7161, спектрометрический усилитель 7169Х, персональный компьютерный анализатор с
программным обеспечением "Interqama" и многослойную защиту из свинца, кадмия и меди. Минимально детектируемая активность америция-241 при отсутствии примесных гамма-излучателей составляет 0,2 Бк.
Достоверность результатов по проведению радиохимического анализа подтверждена Межведомственной
калибровкой, проведенной Гидрометом республики Беларусь, в которой отмечено, что результаты отклонения от рекомендуемых величин по определению содержания стронция-90, цезия-137, плутония-239, 240 в
пробах почвы не превышали 25-15 %. Достоверность результатов подтверждена Аттестатом аккредитации
№ BY/112.1.0.0287 на независимость и техническую компетентность. Дата регистрации 15 декабря 1997 г.
Результаты исследований накопления радионуклидов сахалинской гречихой приведены в таблицах 1-5.
Таблица 1
Накопление сахалинской гречихой стронция-90
Радионуклид
Стронций-90
Почва
8,67⋅103
Удельная aктивнocть, Бк/кг
Корни гречихи
Листья и стебли гречихи
4
1,28⋅10
1,59⋅104
Таблица 2
Накопление сахалинской гречихой цезия-137
Радионуклид
Цезий-137
Почва
8,00⋅102
Удельная активность, Бк/кг
Корни гречихи
Листья и стебли гречихи
2
1,07⋅10
2,07⋅103
Таблица 3
Накопление сахалинской гречихой плутония - 239, 240
Радионуклид
Плутоний-239, 240
Почва
8,00
Удельная aктивнocть, Бк/кг
Корни гречихи
Листья и стебли гречихи
1,30
1,10
Таблица 4
Накопление сахалинской гречихой плутония-238
Радионуклид
Плутоний-238
Почва
2,90
Удельная активность, Бк/кг
Корни гречихи
Листья и стебли гречихи
0,20
0,36
3
BY 4439 C1
Таблица 5
Накопление сахалинской гречихой америция-241
Радионуклид
Америций-241
Почва
7,50
Удельная aктивнocть, Бк/кг
Корни гречихи
Листья и стебли гречихи
2,01
1,85
В таблице 6 приведены результаты исследования накопления радионуклидов сахалинской гречихой в
контрольном опыте.
Таблица 6
Радионуклид
Стронций-90
цезий-137
плутоний-239, 240
плутоний-238
америций-241
Почва
10,78
60,00
<0,20
<0,20
<0,20
Удельная aктивнocть, Бк/кг
Корни гречихи
Листья и стебли гречихи
14,00
31,71
24,00
28,00
<0,20
<0,20
<0,20
<0,20
<0,20
<0,20
Как видно из таблиц 1-5, удельное содержание радионуклидов в сахалинской гречихе, выросшей на загрязненной территории. За вегетационный период, который составлял только 3 месяца, значительно выше
(примерно на 4 порядка) по сравнению с содержанием радионуклидов в сахалинской гречихе, выросшей в
условиях контрольного опыта на чистой территории (содержание радионуклидов в ее биомассе в пределах
глобальных выпадений). Кроме того, следует отметить, что сахалинская гречиха накапливает не только радионуклиды цезия и стронция, но и трансурановые элементы: плутоний-238, 239, 240 и, особенно, америций241, содержание которого в окружающей среде постоянно увеличивается и который является наиболее потенциально опасным в экологическом отношении. Однако значения накопления радионуклидов могут быть
выше, так как в эксперименте незначительно время вегетационного периода (только 3 месяца).
Литературные данные показывают, что использование таких мобильных накопителей радионуклидов как
клевер и сено приблизительно в аналогичных условиях накапливает радионуклидов примерно на порядок
ниже. Следовательно, использование предлагаемого технического решения позволяет:
уменьшить загрязнение почвы радионуклидами, уменьшить их поступление в сельскохозяйственную
продукцию и, таким образом, снизить радиационную нагрузку населения, проживающего на загрязненной
вследствие аварии на ЧАЭС территории;
повысить технологичность процесса дезактивации почв за счет применения технологии изменения подвижности радионуклидов в почвенно-поглощающем комплексе;
сохранить без изменения плодородие почвы, ее агрохимические характеристики;
снизить экономические затраты на дезактивацию загрязненных территорий.
Источники информации:
1. Заявка Франции 2624644, МПК G 21 F 9/35, 1989.
2. BY 1080 С1, 1996; BY 1228 C2, 1996; BY 1627 С1, 1997; BY 863 С1, 1995.
3. BY 864 C1, 1995.
4. Отчет НИР "Предварительные исследования по накоплению радионуклидов в зеленой массе сахалинской гречихи с использованием технологии изменения подвижности радионуклидов в почвеннопоглощающем комплексе". - ИРЭП НАН Б. - Инв. № 173. - 1998. - С. 39 (научный руководитель д.т.н. Г.А.
Кавхута).
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
153 Кб
Теги
04439, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа