Способ дезактивации почвы

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт радиобиологии Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Важинский Александр Глебович Бондарь Юрий Иванович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт радиобиологии Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Способ дезактивации почвы путем разделения почвы на фракции по размерам частиц гидросепарацией с последующим отделением фракций и захоронением фракций с уровнем радиоактивности выше допустимого, отличающийся тем, что подготовленную к гидросепарации водно-почвенную суспензию предварительно подвергают ультразвуковой обработке с частотой излучения от 10 до 40 кГц при мощности излучения от 10 до 80 кВт на 1 м 3 суспензии и времени обработки от 1 до 5 минут, после чего осуществляют гидросепарацию.(56)1937 1, 1997.02302699 , 1989.02088064 1, 1997.5292456 , 1994. Изобретение относится к экологии, в частности к технологии очистки почвы от радионуклидов. Известен способ дезактивации дисперсной среды путем разделения ее на объемные фракции, измерение радиоактивности каждой фракции и сепарации в поле центробежных сил фракций среды с уровнем радиоактивности выше допустимого 1. Недостатком способа является образование большого количества радиоактивных отходов. Известны следующие методы дезактивации почв удаление верхнего загрязненного слоя почвы и захоронение его в качестве радиоактивных отходов глубокое перепахивание почвы удаление верхнего слоя почвы с последующей его дезактивацией 2,3. Первый из перечисленных способов дезактивации почв является дорогостоящим, поскольку требует расходов на транспортировку и захоронение больших объемов почвы. Кроме того, применение такого способа дезактивации почв не способствует выделению и концентрированию радионуклидов в компактном виде. 1 6098 1 Глубокое перепахивание почв также не решает проблему очистки почвы, поскольку радионуклиды лишь перемещаются вглубь почвы, а характер их дальнейшей миграции на глубине трудно прогнозировать. На наш взгляд наиболее оправданным способом дезактивации является последний из перечисленных, т.е. удаление верхнего слоя почвы с последующей его дезактивацией. В этом случае небольшая часть почвы захоранивается в виде радиоактивных отходов, основная часть почвы возвращается на место, а радионуклиды удаляются из окружающей среды и концентрируются в небольшом объеме. Наиболее близким к заявленному является способ дезактивации почвы путем ее разделения на фракции по размерам частиц с последующим удалением наиболее мелких почвенных фракций, имеющих наибольшую радиоактивность 4. Однако наиболее мелкие почвенные частицы, с которыми связано максимальное количество радионуклидов, в природных условиях слагают водопрочные почвенные агрегаты большего размера, т.е. агрегированы. В процессе гидросепарации водопрочные почвенные агрегаты не разрушаются. Поэтому в процессе дезактивации радионуклиды обнаруживаются в значительных количествах в составе почвенных фракций достаточно большого размера. Для достижения необходимых коэффициентов очистки почв от радионуклидов приходится отделять и захоранивать большие количества почвенных фракций, составляющих значительную долю всей почвы в целом и наиболее важную с точки зрения почвенного плодородия часть почвы (максимальное количество минеральных веществ и почвенной органики, необходимые для питания растений находится в захораниваемых фракциях). Оставшаяся часть почвы,представляющая собой в основном крупный песок, становится непригодной для дальнейшего землепользования. Задачей настоящего изобретения является способ дезактивации почв, обеспечивающий снижение содержания радионуклидов до необходимого уровня с возможностью возврата в землепользование наиболее важной части почвы. Кроме этого, способ дает возможность сконцентрировать и удалить из биосферы радионуклиды за счет увеличения степени их извлечения из почвы при минимальных затратах. В результате решения поставленной задачи достигается новый технический результат,заключающийся в возможном использовании загрязненных земель и в снижении объемов вторичных радиоактивных отходов за счет повышения эффективности процесса дезактивации почв. Данный технический результат достигается тем, что очистка почв проводится путем снятия верхнего загрязненного радионуклидами слоя почвы с его последующей дезактивацией, включающей выделение фракций, имеющих наибольшую удельную активность(содержащих максимальное количество радионуклидов) методом гидросепарации. Отличительной особенностью изобретения является то, что гидросепарацию фракций проводят после ультразвукового разрушения почвенных агрегатов путем воздействия на водно-почвенную суспензию ультразвукового излучения частотой 10-40 кГц в течение времени 1-5 минут при мощности излучения от 10 до 80 кВт на 1 м 3 суспензии при постоянном перемешивании. При этом состав суспензии следующий вода дистиллированная,почва. Соотношение компонентов вода почва 20 1. Почва смешивается с водой в указанном соотношении и поступает в емкость для ультразвуковой обработки. Далее воднопочвенная суспензия с разрушенными водопрочными агрегатами подается на стадию стандартной гидросепарации. Пример. Были поставлены эксперименты по разделению дерново-подзолистой и торфяной почв, отобранных в 30-километровой зоне ЧАЭС, на фракции по размеру почвенных образований. В первом случае производилось ультразвуковое разрушение почвенных агрегатов, во втором случае такая обработка отсутствовала. Результаты представлены в таблице. Как видно из таблицы, в случае ультразвуковой обработки, с выделением из почв 2 6098 1 всех фракций размером менее 10 мкм для дерново-подзолистой почвы удаляется около 80 , для торфяной - около 50 радиоцезия. При этом массовая доля указанных фракций составляет менее 5 для обоих типов почв. В случае же проведения дезактивации методом гидросепарации без ультразвукового разрушения водопрочных почвенных микроагрегатов для достижения вышеназванной степени очистки почв от радионуклидов (см. табл.) потребуется удаление более крупных почвенных фракций, составляющих значительную долю от всей почвы для обоих случаев. При этом массовая доля радиоактивных отходов с 5 повышается, например, для дерново-подзолистой почвы до 80 . Таким образом, предложенный способ дезактивации позволяет значительно уменьшить количество радиоактивных отходов при возможности дальнейшего хозяйственного использования дезактивированных почв за счет сохранения наиболее важной с точки зрения плодородия части почвы. Таблица Распределение цезия-137 по фракциям почвы в случае ультразвуковой обработки и без нее Содержание цезия-137 во фракРазмер фракции, Содержание фракции в пробе,ции,мм У/З-обработка Без У/З У/З-обработка Без У/З Дерново-подзолистая почва 0,25 - 1 20,0 22,7 1,1 8,6 0,1 - 0,25 58,7 58,8 7,2 32,1 0,01 - 0,1 16,8 17,0 13,6 46,1 0,005 - 0,01 1,3 0,9 11,6 7,4 0,001-0,005 2,1 0,4 40,0 4,10,001 1,1 0,2 26,5 1,7 Торфяная почва 0,25 - 1 11,2 12,1 1,1 5,7 0,1 - 0,25 70,6 75,0 9,2 36,0 0,01 - 0,1 12,8 11,7 40,0 51,6 0,005 - 0,01 2,4 0,8 21,0 5,1 0,001-0,005 2,2 0,3 21,3 1,40,001 0,8 0,1 7,4 0,2 Источники информации 1. Патент 504524, МПК 21 9/18, 1991. 2. Алексахин Радиоэкологические уроки Чернобыля // Радиобиология. - Том 33,вып. 1. - 1993. - С. 3-14. 3. Обеспечение радиационной безопасности и жизнедеятельности населения, проживающего на загрязненных радионуклидами территориях РБ Сборник регламентирующих и организационно-методических документов / Под ред. В.Н. Бурьяка. - Минск. - Вып. . 1991. - С. 186. 4. Патент 1937 С 1, 30.09.1994. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.