способ очистки почвы от техногенных загрязнений

Формула изобретения

Способ очистки почвы от техногенных загрязнений, заключающийся в выращивании на загрязненной почве растений-накопителей и отчуждении всей биомассы растений из почвы в конце вегетационного периода, отличающийся тем, что почву очищают от ¹³⁷Cs, в качестве растений-накопителей используют чечевицу или топинамбур, которые выращивают в течение трех вегетационных периодов подряд, а степень очистки почвы определяют по формуле

С =(Сн-Сп/Сн)·100 (%),

где С - степень очистки почвы;

Сн - уровень ¹³⁷ Cs в почве до посадки растений;

Сп - уровень ¹³⁷ Cs в почве после изъятия всей биомассы растений из почвы в конце вегетации.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству, охране окружающей среды, а именно, к снижению в почве удельной активности ¹³⁷Cs в почве.

Известен способ снижения ¹³⁷ Cs в почве в результате переворачивания загрязненного слоя почвы при глубокой вспашке [1].

Недостатком данного способа является закрытие загрязненного верхнего слоя почвы менее загрязненным нижним слоем. При этом загрязненный слой почвы и заключенный в нем радиоактивный цезий остаются доступными для корневой системы большинства растений.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ снижения концентрации тяжелых металлов (ТМ) в почве посредством выращивания рапса, растения, обладающего способностью накапливать в своей биомассе ТМ [2]. По этому способу на почве, загрязненной ТМ, выращивают рапс. В конце вегетации удаляют всю биомассу растения - и корни, и надземные органы. Отторжение биомассы растений из почвы способствует снижению в почве таких ТМ, как кадмий, кобальт, свинец, никель, железо.

Недостатком способа является то, что он не обеспечивает эффективного снижения в почве основного дозообразующего радионуклида - ¹³⁷Cs.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в снижении уровня удельной активности ¹³⁷Cs в почве.

Это достигается тем, что в способе очистки почвы от техногенных загрязнений, заключающемся в выращивании на загрязненной почве растений-накопителей и отчуждении всей биомассы растений из почвы в конце вегетационного периода, в отличие от прототипа почву очищают от ¹³⁷Cs, в качестве растений-накопителей используют чечевицу или топинамбур, которые выращивают в течение трех вегетационных периодов подряд, а степень очистки почвы определяют по формуле:

С =(Сн-Сп/Сн)·100 (%),

где С - степень очистки почвы,

Сн - уровень ¹³⁷ Cs в почве до посадки растений,

Сп - уровень ¹³⁷ Cs в почве после изъятия всей биомассы растений из почвы в конце вегетации.

Способ осуществляется следующим образом. На радиационно-загрязненной почве в продолжение трех вегетационных периодов подряд выращиваются растения, способные накапливать ¹³⁷Cs - чечевица и топинамбур. В конце каждого вегетационного периода вся биомасса растений отчуждается из почвы. Максимальное снижение уровня ¹³⁷Cs происходит через три года культивирования растений (таблица 1).

Таблица 1 Снижение уровня удельной активности 137Cs в почве (в %% от первоначального количества)
Варианты	Сроки культивирования растений (годы)
	1	2	3	4
Контроль (без растений)	0-2,5	1,1-12,7	3,3-26,3	4,1-27,8
Почва после рапса (прототип)	2,2-2,5	25,7-26,0	26,7-27,2	27,1-36,5
Почва после топинамбура	10,8-21,3	23,0-25,5	39,6-42,7	22,2-47,8
Почва после чечевицы	2,6-4,9	17,7-29,8	34,6-47,3	22,5-42,9

В почве после выращивания топинамбура уровень ¹³⁷Cs снизился через три года на 39,6-42,7%, после чечевицы - на 34,6-47,3%. В почве после рапса за этот срок уровень ¹³⁷Cs снизился в 1,3-1,7 раз меньше. При увеличении срока культивирования растений до 4-х лет снижение уровня ¹³⁷Cs в почве существенно не меняется.

Степень очистки почвы после культивирования растений меняется следующим образом (таблица 2).

Таблица 2 Степень очистки почвы (в %%, min-max)
Варианты	Сроки отбора проб
	1	2	3	4
Контроль (без растений)	0-2,5	0,1-7,6	0,9-12,9	0,1-2,1
Почва после рапса (прототип)	2,2-2,5	2,2-2,80	0,0-1,0	0,0-21,2
Почва после топинамбура	10,8-21,3	12,6-14,6	19,7-21,2	14,8-16,7
Почва после чечевицы	2,6-4,9	2,7-9,1	12,8-20,6	6,9-17.2

Максимальная степень очистки почвы наблюдается в вариантах с топинамбуром и чечевицей после третьего срока культивирования растений.

Примеры расчета степени очистки почвы (на примере чечевицы):

Первый срок культивирования - уровень ¹³⁷ Cs в почве до посадки растения Сн=210,4-977,8 Бк/кг. Уровень ¹³⁷Cs в почве после изъятия всей биомассы растения из почвы в конце вегетационного периода Сп=200,1-952,2 Бк/кг.

Степень очистки почвы С =(977,8-952,2)/977,8·100=2,6% (минимальное значение); С =(210,4-200,1)/210,4·100=4,9% (максимальное значение).

Второй срок культивирования - уровень ¹³⁷Cs в почве до посадки растения Сн=190,4-705,8 Бк/кг.

Уровень ¹³⁷Cs в почве после изъятия всей биомассы растения из почвы в конце вегетационного периода Сп=173,1-686,7 Бк/кг.

Степень очистки почвы С =(705,8-б86,7)/705,8·100=2,7% (минимальное значение); С =(190,4-173,1)/190,4·100=9,1% (максимальное значение).

Третий срок культивирования - уровень ¹³⁷Cs в почве до посадки растения Сн=158,0-643,1 Бк/кг.

Уровень ¹³⁷Cs в почве после изъятия всей биомассы растения из почвы в конце вегетационного периода Сп=137,7-510,3 Бк/кг.

Степень очистки почвы С =(643,1-510,3)/643,1·100=20,6% (максимальное значение); С =(158,0-137,7)/158,0·100=12,8% (минимальное значение).

Четвертый срок культивирования - уровень ¹³⁷Cs в почве до посадки растения Сн=175,3-674,0 Бк/кг.

Уровень ¹³⁷Cs в почве после изъятия всей биомассы растения из почвы в конце вегетационного периода Сп=163,2-558,1 Бк/кг.

Степень очистки почвы С =(674,0-558,1)/674,0·100=17,2% (максимальное значение); С =(175,3-163,2)/175,3·100==6,9% (минимальное значение).

Данный способ позволяет снизить удельную активность ¹³⁷ Cs в почве, тем самым очистить ее от радионуклидов, дает возможность получать экологически чистую растительную продукцию, уменьшить внешнее и внутреннее облучение людей.

Источники информации

1. Руководство по ведению сельского хозяйства в условиях радиоактивного загрязнения части территории РСФСР, Украинской ССР и Белорусской ССР на период 1988-1990 г.г., М.: АгроНИИТИИТЭ, 1998, 41 с.

2. B.C.Громова, В.В.Сафронов. Использование растений для очистки почв от техногенных загрязнений - Липецк: ЛГТУ // Экология РФ, №1, 1998 (прототип).