Средство для снижения содержания радиостронция-90 в почвенном растворе

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВОРЕСПУБЛШСИ БЕЛАРУСЬ(54) СРЕДСТВО для СНИЖЕНИЯ содлвжлния гАдиостРонЦия-эо в почввнном РАСТВОРЕПрименение органических сапропелей в качестве средства для ст-шжения содержания рашаостроншаяд 90 в почвенном растворе.(73) Патентообладатель Москальчук Леонид Николаевич (ВТ)Изобретение относится к области сельского И лесного хозяйства, а также эколопш почв и может быть использовано предприятиями агропромышленного комплекса, лесного хозяйства, а также фермерсюпш хозяйствам,садоводамичкюбигеляъш при проведении мероприяттпй по снижению содержания радиостронция-90 в почве и получению экологически чистой сельскохозяйственной продукхлш. Известно, что почва - это спешдфичесшай компонент биосферы, которая выступает как природный буфер, контрошитршошсй перенос химических соединешгй в атмосфеРЪ Гидросо фору и живое вещество. О Следует отметитъ, что органическое веще ство почв шрает рощ своеобразного барьера,П задерпшвающего техногенное поступление тяжелых металлов И радионуклидов из почвы д в растения. в При этом первоначальное действие загря 1 знителей на почву испытывает поверхноЩ стный гумусовый горизонт, которыйдействует как кошшексный геохимический фильтр, удерживающий и адсорбирующий большую часть металлов-загрязнителей.Тяжелые и радиоактивные металлы, а также другие загрязнители, попадая на поверхность почвы, вюпочаются затем в почвообразователъный процесс, сорбируютоя почвенным поглощающим комплексом, связываются с органичесшам веществом, перераспределяются по профишо и тп. Тшельте металлы, в основном, импеют повышенную способность к ацсорбшш органическим веществом, а также повьпленную силу замещения щелочных и щелочно-земельных металлов.После аварии на Чернобыльской АЭС в Респубшаке Беларуеь сложилась критическая ситуашш с (загрязнением почв, так как около 70 рациоашивньтх выбросов выпало на ее территоршп и более 23 сельскохозяйственных и лесных земель оказались загрязненными тяжелыми металлами иВ результате эксперттментатпзньш исследованшй установлено, что 3-5 радионуклидов от их общего содержания в почве находятся в растворенном, а значит в подвижном состоянии. Затем они поглощаются растительностью и выносятся из почвы, накапливаясь в растениях, а затем через продукты шатанияИмеющее место загрязнение почв тяжелыми и радиоактивными металлами в Республике Беларусь после аварии на Чернобыльской АЭС не позволяет выращивать в сельском хозяйстве экологически чистую продукцию, полностью соответствующую принятым в Респубшапсе нормам и стандартам.В агрохвмической науке и практтпсе издавна известно внесение разштчных видов мелиорантов , органических и минеральных удобрении для снижения поступления радионуклидов в растения и степени загрязнения сельскохозяйственной продутшии.Известны также способы хитиичсской мелиорации почв с использованием разтшчных препаратов (известь, доломит). Они основаны на использовании и внесении на поверхность почвы извести ища доломита (в виде порошка,гранул). Продукт морских отложений - доломит содержит многочисленные элементы и соединения, образовавшиеся в результате равложения остатков растений и животных.Известкование почв, внесетше доломита и мштеральных удобрений для снижения затрязнения растениеводческой продукции являются мерами, направленными на изменение щелочно кислотных условий почвьт и ионнообменного механизма определенного ттпта почвы. Данный подход используется и по настоящее время при проведении мероприятий по снижению загрязнения сельскохозяйственной продукции в зоне радиоактивного загрязнения.Однако, последние научные даннъте свидететиствутот о том, что данные контрмеры быдш эффективны в первые 2-3 года после авартш на Чернобьщьской АЭС. По истеченито 9 лет после аварии они уже мало или совсем неэффективны.Кроме того известно, что различного рода меэшоранты существенно изменяют хитшческое состояние почв. Они влияют, прежде всего, на оШслитещно-восстановительньШ рощам, реакцию и катионньпй состав почвенных растворов, а вследствие этого и на подвижность гумусовых веществ.Все это свидетельствует о слабой эффективности применения извести и доломитовой муки в качестве средства для улучшения физико-хшптчестстгх свойств почв и сштжения загрязнения продукцшит сельского хозяйства, 10получаемой на загрязненных радионуклидатии почвах. особенно в условиях песчаных почв.При этом следует также отметить, что ЕИ один из перечисленных выше видов удобрений, приемов и способов удобрения почвы не обеспечил систематического восстановления и повьштення содержания в ней гумуса (гуминовых и футпьвотшслот), не улучшал заметно ее физических и хитиичесшш свойств.Кроме того, весьма опасным является использование местных органических удобрений (навоза, торфа) из-за их высокой степени загрязнения радионукшшаъш.Все вьпцеотшсанттьте способы эсщшческой мелиорации почв, применяемые для снижения загрязнения растениеводческой продукции радионуклидами, имеют следующие основные недостаткиизвесть и доломит вьтзывают резкое изменение химической структуры почввместе с внесением нейтрализующего средства в почву вносятся вещества, тиииерадтъные удобрения и элементы, которые уже содержатся в загрязненной почве, т.е. происходит дальнейшее ее загрязнение.Однако по-прежг-гему в качестве основного приема для снтаэкет-птя перехода стронция-Ш) из почвы в растения используется известкование, как мера для снижения кислотности почв, утгушения их пшдевото рехпша и попучения более чистой сельскохозэпйсгвенной продукшш.В последние годы в качестве контрмеры для снижения радиоактивного загрязнения сельскохозяйствегшой продукщш после аварии на Чернобыльской АЭС имеет особое значение тенденция применения таких адсорбентов тяжелых и радиоактивных металлов, как тяжельте тшанистьте почвы и минералы, цеолиты,которые характеризуют вьтсошдмта сорбционнышт свойствами. Одним из возможных перспективных адсорбентов радионуклидов считаются органические удобрения - сапропели особенно на бедных песчаных почвах.Известно, что полевые опыты, проведенные на Украине по применению сапропелей на фоне извести, показали значительное снижение захрязнешш радионутопшатш разшгчнЫх сельскохозяйственных культур. Суть их в том,что имеющийся недалеко от зоны радиоактивного загрязнения озерный сапропель былцезием-137, с целью получения чистой сельскохозяйственной продукции.Однако в связи с тем, что опыт проведен с применением другого метшоранта (извести),не представляется возможным точно определгпъ эффективность и рощ каждого из внесенных метпторангов. Кроме того, данньпй титтсапропеля имеет низко рсодержание органического вещества 04), чем и определена его низкая катионная обменная емкость (29,б мгэтсв/г). Это не позволяет повысить катионнуто обменную емкость почвы, а следовательно снизить содержание обменного стронция в почвенном растворе.Известно, что использование сапропелевьтх удобрений на загрязненных радионуташдаъш почвах Беларуси совместно с внесением минеральных удобрений позволяет снизить накопление цезия-137 и стронЩЬЧ-90 В биомассе трав, а татоке накопление радионуклидов В зерне ячменя.Однако, сушитгь об эффективности использованных в опыте сапропелей при совместном использовании их с минеральньтшт удобренияшт крайне трудно. Так, сапропезш. ИЗ 13331114 чтгьтх озер весьма отличаются по содержанию органического вещества (от 15 до 73) И его составу.Проведенные опыты бьпш выполнены с применением сапропелей с низким содержнием органического вещества 12-3396 и без учета катионных обменных свойств почв и оапропелей.Более квалифицированным подходом к определеншо реального механизма влияния сапропелей на снижение содержания и поступление радионуклидов в растения бУдШ определение содержания подвижных форм радионуклидов в почвениомрастворе, и которые затем могутусвоены растениями.Известно использование сапропеля для по мху-гения биологически чистой продукции 1. С целью подбора наиболее эффективного типа сапропелейддш ОБЩЕНИЯ СОДСРЖШПШ подвижных форм радионуклидов в почвенном растворенатш быдш. отобраны из ряда озер Республики Беларусь 6 наиболее тшшчных образцов.Затем в лаборатории коллоидной ШПШ почв Шовенского католического университета Бельгии в марте-апреле 1994 года по специально разработанным методикам бьпш проведены экспериментальные исследования различных типов сапропелей на предмет их использования в зоне радиоактивного затрязнения для снижения содержания Подвижного стронция в почве и, получения экологически чистой продукции.Целью данного. изобретения является определение эффетсгтгвного типа салропелей и разработка способа снижения содержания подвижного стронция-ЭО в почвенном растворе, загрязненных радионуклидами землях.Поставлетп-гая цель достигается тем, ТЮ В качестве средства для снижения содержания радиостронния-ЭО в почвенном растворе ис 10пользуются орган, у кис сапропели с высоким содержанием органического вещества(60-7096) и шиеюцтие высокую катиотпгую обменную емкость.Согласно промышленно-генетической квалификации данный тип саттропелей имеет зольность менее 30, отношение гуминовых кислот к легко гидролиэуемьгм веществам 1-3 и подразделены на четыре класса От, 02, 03, 04. Данный тип сапропелей имеет рН 7,3 8,3. Основным катионом поглощающего комплекса сапропелей является кальцшй, и его содержание коле-блется от 100 до 170 мг-экв/ 100 г. Содержание катионов магния на порядок меньше - 12-30 мг-экв/Юог. Органические сапропели отличаются от других тштов повьппенным содержанием обменного кальция и магнияВ результате проведенных экспериментальных исследованийлустановлено, что органические сагтропезш обладают более высокой катионной обменной емкостью и ее увешгчение наблюдается с увеличением содержания ГУМУОВ Сапропели. - вещества биогенного происхождения, образующиеся на дне пресноводных озер из растительных и животных остатков в результате микробиологическим процессов,протекающих при недостатке кислорода. В зависит/тост от содержания органических и шшеращньш притиесей различают следутоЩие типы сапропелей органический, кремнеземисттьпй, карбонатный и смешанный.Известно также, что сапропель - активный ионообменншс, который не только создает гидрофобное покрытие, сорбируясь на поверхносгнудобрентипй, но и вступает во взаимодействие с их компонентами. .В настоящее время сапропели применяются, в основном, в сельском хозяйстве в качестве удобрений какв чистом виде, так и в виде сдапроттеле-шитнерштьвьщ смесей для повьппения урожайности культур и усиления эффеКТИВНОСТИ ВНОСИМЫХ МИНВРЗЛЬНЫХ удобрений. - еСапропешт - ценное органическое сырье,содержащее значительное количество гуминовых кислот, а также много шттательньш веществ (азот, фосфор, . калий) и тшсроэлементов, необходимых для питания растений.Существенной особенностью данного Изобретения является то, чтоорганичестсие сапропели имеют физико-хтиттнтчесше свойства,близкие к свойствам органического вещества почв Кроме того, в ряде случаев Гуминовые кислоты органических сапропелей, взятых из огдельныхозер, имеют более открытую форму строетшя молекул гуминовых кислот, что вомногом определяет их иовно-обменно-реакпионнуто способность по отношеншо к тяжельгм и радиоактивным металлам.Исходя из известных конкурентных взаимоотношений пар стронций-Ю - кашшшй мовсно оэтсидать существенного вдшяния солей кальштя на содержание его подвижных форм, и переход данного рапднонуклцца в растения.Все эксперименты были вьшоштены на образцах сапропепей, отобранных из озер Беларуси, и образцах почв из районов, загрязненных радионуташдатш.Атрохтшичестсие свойства образцов сапропелей приведены в табл. 1.Для дальнейших лабораторных исследовашгй был отобран образец сапропеля св. Лочинское, и затем проведены дальнейтште исследования по спетшально разработанной методике. Для проведения исследований также бьпш отобраны два образца почвы лабораторные номера 253 и 254.Характеристики сапропеля органичестсшй сапропель - оз. Лочинское, Могилевской обл., содержание органического вещества 73, катионная обменная емкость - 0,891 ш-этоз/тсг, рН 5,5.Характеристика почвы (номер 253) дерново-подзолшстая песчаная, образец взят возле д. Новоселки Хойникского р-на Гомельской области, имеет катионную обменную емкость - 00202 мг-экв/кг, рН 6,0.Характеристика почвы (номер 254) дерново-подзолистая песчаная, образец взят возле д. Новоселки Хойникского р-на Гомельской области, имеет катионную обменную емкость - О,О 239 ш-этсв/тсг, рН 6,1.Опыт 1. Взято 5 грамм воздушно-сухой почвы И добавлено 50 мг (196 по массе) органического сапропеля (лабораторный номер 357), добавление специальных растворов, забалтывание в течение 24 часов до получения однородного раствора, удаление И замена раствора, взбадттьгвание в течение 72 часов, внесение радиоактивного стронция-85, забалтывание в течение 24 часов,отбор раствора для определения его радиоакгивносги, измерение уровня радиоактивности на гамма-счетчике (компьютерная система).Опыт 2. Взято 5 грамм воздушно-сухой почвы и добавлено 100 мг (2 по массе) органического сапропеля (лабораторный номер 357), добавление специальных растворов, забалтывание в течение 24 часов для получения однородного раствора, удаление и замена раствора, взбалгьгвание в течение 72 часов, внесение радиоактивного стронция-М,взбалгьгвание в течение 24 часов, огтбор раствора для определения его радиоактивности,измерение уровня радиоактивности на галимасчегчшсе (кошгьтотерная система).бТабдп/ща 2 Определение радиоактивности образцов почвы и сацропели озлочннское, мР/мин