Очистка почвы от радиации
О том, каким образом можно очистить земли от радиационной заразы, «Огоньку» рассказала эксперт Росприроднадзора, сотрудник кафедры радиоэкологии факультета почвоведения МГУ имени Ломоносова Татьяна Парамонова.
— Можно говорить о том, что спустя три десятка лет после чернобыльской катастрофы радиоактивное загрязнение почв значительно снизилось? Ведь 30 лет — это примерный период полураспада основных загрязняющих веществ.
— За прошедшие годы содержание цезия в продуктах Брянской области действительно снизилось в 20-30 раз. Про почву однозначно такого сказать нельзя. 30 лет — срок, примерно равный периоду полураспада цезия-137, основного компонента чернобыльского загрязнения, долгоживущего радионуклида техногенного происхождения. Именно он массово попал в наземные и водные экосистемы европейской части России после чернобыльской аварии. В силу того что цезий хорошо закрепляется в глинистых минералах, он слабо переходит в растения. Посчитано, что в растениях он в 100-10 000 раз менее активен, чем в почвах. Иначе дела обстоят на песчаных почвах и на торфяниках, которые распространены на Брянщине. Там радионуклиды гораздо подвижнее и лучше переходят в растительную биомассу.
— Какие растения активнее всего поглощают и накапливают радиацию?
— Способность поглощать радионуклиды у растений различается очень сильно. Безусловными накопителями цезия-137 являются грибы, а среди них самые активные — маслята, моховики и свинушки. Среди ягод на первом месте черника и брусника. Из растений, которые идут в пищу, больше всего цезий накапливается в многолетних бобовых, в кукурузе, в зернах овса и ячменя, в озимой ржи. Практически не поглощает цезий картофель, а вот кормовые травы делают это активно. В итоге цезий концентрируется в молоке и мясе домашних животных.
— О каких районах речь идет прежде всего? Где молоко и мясо сегодня наиболее загрязнены?
— Несмотря на то что радиоактивное облако накрыло четыре области: Брянскую, Калужскую, Орловскую и Тульскую, в той же Орловской области вообще не отмечалось превышения нормативов содержания цезия-137 в продукции сельского хозяйства. В Тульской и Калужской областях случаи превышения отмечались только до 1987-1988 годов, а на территории Брянской области загрязнение цезием-137 зерна и картофеля к 1990-му снизилось в 20-30 раз, а сена — в 5-6 раз. Надо сказать, что во многом это произошло не только вследствие вышеописанных особенностей геохимического поведения радиоцезия, но и благодаря обширным контрмерам, принятым на землях пострадавших сельскохозяйственных угодий.
— Существовал ли в мире опыт возвращения радиоактивно зараженных земель в оборот до катастрофы на ЧАЭС?
— Практически нет. В настоящее время можно утверждать, что эффективная система защитных мероприятий, направленных против радиоактивного загрязнения, во многом сложилась именно у нас. То есть отечественные специалисты, которые работали после чернобыльской катастрофы, как раз сыграли ведущую роль в исследовании этого вопроса.
— Какие технологии возрождения сельхозземель наиболее эффективны?
— Все зависит от характера и масштаба загрязнения. К первоочередным мерам относится радиоэкологическое обследование почв (после аварии на ЧАЭС провели масштабную дистанционную гамма-съемку территории России, которая показала наиболее пострадавшие районы). В зависимости от результата, земли либо выводят из оборота, либо корректируют структуру посевов и контролируют качество растительной продукции. Очень действенный метод — более глубокая вспашка, которая выводит часть радионуклидов за пределы традиционного пахотного слоя. А также агрохимические приемы: внесение большого количества калийных и других минеральных и органических удобрений. Известкование тоже работает, но только на кислых почвах.
— Значит, внесение калийных удобрений действительно снижает уровень заражения?
— Повышенные дозы калийных удобрений, теоретически, способны снизить интенсивность поглощения цезия-137 корнями растений в 2-20 раз. Но фактически вряд ли можно считать этот прием ведущим в реабилитации радиоактивно загрязненных земель.
— Интересно, а как действовали японцы после аварии на атомной станции «Фукусима»?
— В Японии поступили совсем просто: на значительной части загрязненных пахотных земель, рисовых полей и лугов просто срезали верхний, наиболее загрязненный слой почвы. Правда, потом возникла проблема, где же разместить эту большую по объему почву, превратившуюся в радиоактивные отходы. Она долго хранилась в тюках на открытых площадках, в дальнейшем планируется поместить их в основание бетонной дамбы, захоронив там окончательно.
— Какие самые тяжелые последствия для экологии вы можете назвать в связи с аварией на ЧАЭС?
— Знаете, я бы сказала, что самыми тяжелыми стали социально-психологические последствия. Для общества чернобыльская авария приобрела значение катастрофы, отголоски которой не утихают до сих пор. Приведу пример. В прошлом году мы с коллегами возвращались с конференции, посвященной 30-летней годовщине чернобыльской аварии, и продолжали беседовать о том, что переход цезия-137 в продукцию сельского хозяйства невелик по масштабам и выращенные сейчас на умеренно загрязненных землях картофель и зерновые культуры вполне безопасны для потребления человеком. К нашему разговору прислушивался мужчина средних лет, который в какой-то момент затрясся и воскликнул: «Вот вы так говорите, а у меня сестра жила в Гомельской области, умерла молодой через два года после Чернобыля от рака». Что тут ответишь? Сошлюсь на официальные данные: по статистике, среди первых ликвидаторов чернобыльской аварии (тех, кто работал сразу после аварии) была повышена заболеваемость лейкозами и болезнями кровеносной системы. До настоящего времени у ликвидаторов и жителей наиболее загрязненных цезием-137 областей России отмечаются тенденции к более частой заболеваемости раком щитовидной железы и другими видами рака, однако радиационная обусловленность этих заболеваний подтверждается не всегда.
Источник
Способ снижения радиоактивности почв
Владельцы патента RU 2584027:
Изобретение относится к области экологии и сельского хозяйства, в частности к технологии снижения радиоактивности почв, и может найти применение при дезактивации почв. Способ снижения радиоактивности почв включает посев бобовых культур в смеси с сорбирующими веществами. Семена многолетних бобовых трав перед посевом обволакивают смесью измельченных растительных отходов кукурузных кочерыжек, корзинок подсолнечника, цеолитосодержащей глины аланит и мелассы в соотношении 1:1: 10:1. В фазу начала бутонизации травы скашивают и утилизируют. На скошенном участке в конце вегетации располагают слой опавших листьев древесных культур, которые собраны с лесопарковой зоны в количестве 1 — 2 т/га, в смеси с аланитом в дозе 2 — 2, 5 т/га. Использование данного способа позволяет упростить заявленный способ, снизить затраты на его реализацию. 1 табл.
Изобретение относится к области экологии, в частности к технологии снижения загрязненных радионуклидами почв, и может найти применение при их дезактивации.
Известен способ снижения радиации почв, в котором высевают однолетние и многолетние растения с последующей их утилизацией (АС 1780436, опубликовано 30.07.1994, МПК Q21F 9/34).
Известное техническое решение достаточно сложное, так как на зараженный участок вносят водные растворы солей, осуществляют посев трав, которые в течение вегетации срезают и путем экстракции определяют процесс снижения радиоактивных веществ.
Известен также способ, где радионуклиды, содержащиеся в почве, удаляют с помощью растений и их утилизацией, где используется внесение сорбентов и аммиачной селитры, переводящих радионуклиды в ионообменную форму (патент №2033647, опубликован 20.04.1995, МПК Q21F 9/34).
Недостаток технического решения заключается в том, что процесс удаления растительного покрова осуществляют многократно. Кроме того, для достижения цели — дезактивации почвы — устанавливают элементы — аналоги и используют смеси растительного и минерального происхождения, что усложняет способ.
Наиболее близким техническим решением является способ, где в качестве радиоаккумулирующих растений используют бобовые культуры, высеваемые в смеси с сорбирующими веществами, состоящими из минерального сырья и активированного угля (патент №2194319, опубликован 10.12.2002, МПК G21F 9/00, G21F 9/34, В09 1/00).
Недостаток способа-прототипа в том, что сорбент вносят на глубину залегания корневой системы и высевают разные по размеру семена (горох, люпин, люцерна), для чего требуются разные сеялки. Кроме того, извлеченные из почвы сорбенты используют повторно, что повышает затраты на осуществление способа.
Технический результат — упрощение способа, снижение затрат и дезактивация почвы.
Техническое решение заявленного объекта заключается в том, что в отличие от способа-прототипа, высевают смесь многолетних бобовых трав, семена которых обволакивают смесью измельченных растительных отходов кукурузных кочерыжек и корзинок подсолнечника, цеолитсодержащей глины — аланит и мелассой в соотношении 1:1:10:1, а в фазу начала бутонизации бобовые травы скашивают и утилизируют, причем, на скошенном участке в конце вегетации располагают слой опавших листьев древесных культур, в количестве 1-2 т/га, собранных в лесопарковой зоне в смеси с аланитами в дозе 2-2, 5 т/га.
Способ осуществляется следующим образом.
На загрязненном радионуклидами участке (стронцием, цезием, торием), где радиация превышает более 1,2 микрозиверта в час, высевали мелкосеменные многолетние бобовые травы с преимуществом клевера ползучего (Trifolium repens L.) — 8 кг/га, люцерну изменчивую (Medicaqo Sativa L) — 6 кг/га, козлятник восточный (Galeqa orientalis Lam) — 6 кг/га. Общая смесь бобовых трав составила 20 кг. Учитывая особенности клевера ползучего распространять корневые отпрыски по территории, покрывая участок уже в первый год жизни, норму высева этого вида травы увеличили, как компонента с большей ассимиляционной поверхностью для сорбирования тяжелых металлов и радионуклидов.
Перед посевом семена бобовых трав обволакивали смесью измельченных кочерыжек и корзинок подсолнечника в равной пропорции по 5 кг/га каждого компонента. К ним добавляли 50 кг/га аланита — цеолитсодержащую глину и в качестве вяжущего — мелассу — отход крахмалопаточного производства 5 кг/га.
Кукурузные кочерыжки и корзинки подсолнечника обладают высокой сорбционной способностью извлекать радиоактивные элементы из почвы.
Кукурузные кочерыжки и корзинки подсолнечника содержат достаточное количество калия и кальция, являющиеся аналогами радиоактивных веществ Sr (стронция), Cs (цезия), Th (тория), что обеспечивает их активность в сорбционном процессе.
Аланит — цеолитсодержащая глина местного происхождения — содержит кремний 51-53%, алюминий 16-17%, железо — 6-7%, кальций — 30-33%, калий, фосфор, марганец, серу, магний (в пределах по 0,1-0,9%), а также в необходимых количествах цинк, медь и другие микроэлементы. За счет высокого содержания кальция реакция среды щелочная (pH — 8,3). Аланит, как и все цеолиты, также способен сохранять влагу (коэффициент водоотдачи — 3%).
Меласса — отход сахарного производства — содержит 20-25% воды, преимущественно амидов; 58-60% углеводов, главным образом сахара и 7-10% золы. В донном объекте как связующее смеси кукурузных кочерыжек, корзинок подсолнечника, аланита используется в количестве 5 кг/га.
Кукурузные кочерыжки обычно используют в промышленности для производства фурфурола, активированного угля (сорбент радионуклидов).
Химический состав стержней кукурузы: лигнин — 8%, целлюлоза — 42%, реакция среды pH — 7,1. Кроме того, в них отмечено полное отсутствие смол, воска, тяжелых металлов, обеспечивает высокую сорбционную способность. Приготовленная сорбционная смесь создает благоприятные условия для развития высеянных семян, обеспечивая одновременно питание и активизацию клубеньковых бактерий бобовых культур.
Обоснование параметров способа использования листьев листопадных деревьев в количестве 1-2 т/га объясняется необходимостью применения органического вещества для сорбционной их особенности и переработки микроорганизмами, расположенными в лесопарковой зоне, где присутствуют значительно больше почвенных микроорганизмов, чем на участках городских территорий, в большинстве заасфальтированных.
Смесь листового опада и аланита в таком объеме усиливает дальнейшую сорбционную способность.
Такая смесь сохраняет влагу в почве продолжительное время, обеспечивая рост и развитие, перезимовку многолетних трав для дальнейшего извлечения радиоактивных веществ из загрязненного радиоактивными элементами участка.
Пример: На участке, зараженном радионуклидами (Sr, Cs и Th), площадью около 1 га в районе горнодобывающей промышленности (г. Тырнауз, КБР) готовили семена к посеву из расчета клевер ползучий — 8 кг/га, люцерна изменчивая — 6 кг/га, козлятник восточный — 6 кг/га. Измельчали кукурузные кочерыжки и корзинки подсолнечника по 5 кг/га каждого. К ним добавляли 50 кг/га аланита и 5 кг/га мелассы. Все ингредиенты смешивали и обволакивали семена в дражираторе, после чего высевали обычной зерновой сеялкой.
В фазу начала бутонизации зеленую массу в год посева скашивали и утилизировали в специально приготовленные траншеи для захоронения.
В конце вегетации — осенью загрязненный участок покрывали слоем листового опада древесных культур, собранных с лесопарковых участков в количестве 1-2 тонны на гектар, которые смешивали 2-2,5 тоннами аланита.
Результаты опытов сведены в таблицу, представленные в микрозивертах в час в среднем по 3-м элементам: (стронций, цезий, торий).
Содержание радиоактивных элементов в мЗв в час.
Приведенные данные свидетельствуют, что за один год можно снизить уровень радиации до предельно допустимых концентраций (0,48 мЗв в /час), после всех агроприемов уровень радиации снижается на 62,5%.
Следовательно, предлагаемый способ позволяет снизить уровень радиации за счет утилизированных отходов растительности и цеолитсодержащей глины — аланит в год посева.
Способ снижения радиоактивности почв, включающий посев бобовых культур в смеси с сорбирующими веществами, отличающийся тем, что семена многолетних бобовых трав перед посевом обволакивают смесью измельченных растительных отходов кукурузных кочерыжек, корзинок подсолнечника, цеолитсодержащей глины аланит и мелассы в соотношении 1:1:10:1, а в фазу начала бутонизации травы скашивают и утилизируют, причем на скошенном участке в конце вегетации располагают слой опавших листьев древесных культур, собранных с лесопарковой зоны в количестве 1-2 т/га, в смеси с аланитом в дозе 2-2,5 т/га.
Источник
После Чернобыля: как очистить землю от радиационной заразы
С момента аварии на Чернобыльской АЭС и заражения почвы радиоактивными выбросами и осадками прошло 30 лет. По науке — это период полураспада цезия-137 и стронция-90, основных радиоактивных веществ, осевших в почве после взрыва на станции. И хотя оставшиеся изотопы будут разлагаться еще пару веков, администрации тех районов России, где есть загрязненные земли, настроены решительно: ограничения по землепользованию пора снимать. Дальше всех идет губернатор Брянской области: административным решением пересматривается статус бывших запретных территорий. А в массы внедряется инициатива: если в почву вносить пять лет калийные удобрения, то на ней можно выращивать экологически чистую продукцию.О том, каким образом можно очистить земли от радиационной заразы, журналу «Огонек» рассказала эксперт Росприроднадзора, сотрудник кафедры радиоэкологии факультета почвоведения МГУ имени Ломоносова Татьяна Парамонова:
— Можно говорить о том, что спустя три десятка лет после чернобыльской катастрофы радиоактивное загрязнение почв значительно снизилось? Ведь 30 лет — это примерный период полураспада основных загрязняющих веществ.
— За прошедшие годы содержание цезия в продуктах Брянской области действительно снизилось в 20-30 раз. Про почву однозначно такого сказать нельзя. 30 лет — срок, примерно равный периоду полураспада цезия-137, основного компонента чернобыльского загрязнения, долгоживущего радионуклида техногенного происхождения. Именно он массово попал в наземные и водные экосистемы европейской части России после чернобыльской аварии. В силу того что цезий хорошо закрепляется в глинистых минералах, он слабо переходит в растения. Посчитано, что в растениях он в 100-10 000 раз менее активен, чем в почвах. Иначе дела обстоят на песчаных почвах и на торфяниках, которые распространены на Брянщине. Там радионуклиды гораздо подвижнее и лучше переходят в растительную биомассу.
— Какие растения активнее всего поглощают и накапливают радиацию?
— Способность поглощать радионуклиды у растений различается очень сильно. Безусловными накопителями цезия-137 являются грибы, а среди них самые активные — маслята, моховики и свинушки. Среди ягод на первом месте черника и брусника. Из растений, которые идут в пищу, больше всего цезий накапливается в многолетних бобовых, в кукурузе, в зернах овса и ячменя, в озимой ржи. Практически не поглощает цезий картофель, а вот кормовые травы делают это активно. В итоге цезий концентрируется в молоке и мясе домашних животных.
— О каких районах речь идет прежде всего? Где молоко и мясо сегодня наиболее загрязнены?
— Несмотря на то что радиоактивное облако накрыло четыре области России: Брянскую, Калужскую, Орловскую и Тульскую, в той же Орловской области вообще не отмечалось превышения нормативов содержания цезия-137 в продукции сельского хозяйства. В Тульской и Калужской областях случаи превышения отмечались только до 1987-1988 годов, а на территории Брянской области загрязнение цезием-137 зерна и картофеля к 1990-му снизилось в 20-30 раз, а сена — в 5-6 раз. Надо сказать, что во многом это произошло не только вследствие вышеописанных особенностей геохимического поведения радиоцезия, но и благодаря обширным контрмерам, принятым на землях пострадавших сельскохозяйственных угодий.
— Существовал ли в мире опыт возвращения радиоактивно зараженных земель в оборот до катастрофы на ЧАЭС?
— Практически нет. В настоящее время можно утверждать, что эффективная система защитных мероприятий, направленных против радиоактивного загрязнения, во многом сложилась именно у нас. То есть отечественные специалисты, которые работали после чернобыльской катастрофы, как раз сыграли ведущую роль в исследовании этого вопроса.
— Какие технологии возрождения сельхозземель наиболее эффективны?
— Все зависит от характера и масштаба загрязнения. К первоочередным мерам относится радиоэкологическое обследование почв (после аварии на ЧАЭС провели масштабную дистанционную гамма-съемку территории России, которая показала наиболее пострадавшие районы). В зависимости от результата, земли либо выводят из оборота, либо корректируют структуру посевов и контролируют качество растительной продукции. Очень действенный метод — более глубокая вспашка, которая выводит часть радионуклидов за пределы традиционного пахотного слоя. А также агрохимические приемы: внесение большого количества калийных и других минеральных и органических удобрений. Известкование тоже работает, но только на кислых почвах.
— Значит, внесение калийных удобрений действительно снижает уровень заражения?
— Повышенные дозы калийных удобрений, теоретически, способны снизить интенсивность поглощения цезия-137 корнями растений в 2-20 раз. Но фактически вряд ли можно считать этот прием ведущим в реабилитации радиоактивно загрязненных земель.
— Интересно, а как действовали японцы после аварии на атомной станции «Фукусима»?
— В Японии поступили совсем просто: на значительной части загрязненных пахотных земель, рисовых полей и лугов просто срезали верхний, наиболее загрязненный слой почвы. Правда, потом возникла проблема, где же разместить эту большую по объему почву, превратившуюся в радиоактивные отходы. Она долго хранилась в тюках на открытых площадках, в дальнейшем планируется поместить их в основание бетонной дамбы, захоронив там окончательно.
— Какие самые тяжелые последствия для экологии вы можете назвать в связи с аварией на ЧАЭС?
— Знаете, я бы сказала, что самыми тяжелыми стали социально-психологические последствия. Для общества чернобыльская авария приобрела значение катастрофы, отголоски которой не утихают до сих пор. Приведу пример. В прошлом году мы с коллегами возвращались с конференции, посвященной 30-летней годовщине чернобыльской аварии, и продолжали беседовать о том, что переход цезия-137 в продукцию сельского хозяйства невелик по масштабам и выращенные сейчас на умеренно загрязненных землях картофель и зерновые культуры вполне безопасны для потребления человеком. К нашему разговору прислушивался мужчина средних лет, который в какой-то момент затрясся и воскликнул: «Вот вы так говорите, а у меня сестра жила в Гомельской области, умерла молодой через два года после Чернобыля от рака». Что тут ответишь? Сошлюсь на официальные данные: по статистике, среди первых ликвидаторов чернобыльской аварии (тех, кто работал сразу после аварии) была повышена заболеваемость лейкозами и болезнями кровеносной системы. До настоящего времени у ликвидаторов и жителей наиболее загрязненных цезием-137 областей России отмечаются тенденции к более частой заболеваемости раком щитовидной железы и другими видами рака, однако радиационная обусловленность этих заболеваний подтверждается не всегда.
Источник