Отечественный опыт очистки почвогрунтов от техногенных радионуклидов Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

ТЕХНОГЕННЫХ

_Успехи в химии и химической технологии. ТОМ XXIX. 2015. № 6

УДК 66.02:66-963

У.С. Никулина*, С.В. Чижевская

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, дом 20 * e-mail: nikulina.uln@gmail.com

ОТЕЧЕСТВЕННЫЙ ОПЫТ ОЧИСТКИ ПОЧВОГРУНТОВ ОТ РАДИОНУКЛИДОВ

Аннотация

Приведена информация об основных источниках поступления техногенных радионуклидов в окружающую среду, в том числе почвогрунты, и о методах их очистки, разработанных в РФ.

Ключевые слова: техногенные радионуклиды, методы очистки, радиоактивные почвогрунты.

На сегодняшний день проблема загрязнения окружающей среды чрезвычайно актуальна. В связи с деятельностью целого ряда отраслей

промышленности (добыча полезных ископаемых, черная, цветная металлургия, теплоэнергетика и др.) в окружающую среду, в том числе почвогрунты (ПГ), попадает большое количество различных химических веществ. Одним из наиболее опасных считается загрязнение ПГ техногенными радионуклидами, т. к. последние не только создают повышенную дозовую нагрузку на окружающую среду, но и вовлекаются в процессы миграции на обширных территориях, делая их непригодными для использования в хозяйственных целях.

Анализ литературы показал, что наибольшую радиационную нагрузку на ПГ оказывают такие техногенные радионуклидами, как 137С8, 90Бг, 226Яа. 238-240ри, 60Со [1,2].

К дополнительным источникам радиоактивного загрязнения окружающей среды, в том числе ПГ, можно отнести и объекты ЯТЦ. Анализ литературных данных позволяет выделить здесь следующие основные пути поступления техногенных радионуклидов в ПГ в результате деятельности этих объектов [2-4]:

- испытания ядерного оружия и проведение подземных ядерных взрывов («Глобус-1», «Кристалл» и др.);

- многолетняя эксплуатация открытых бассейнов ЖРО, временных приповерхностных хранилищ РАО;

- внештатные и аварийные ситуации на объектах ЯТЦ (Чернобыльская АЭС, АЭС «Фукусима-1» и др.).

Следует отметить, что хвосты предприятий по добыче минерального сырья, обогатительных фабрик, отвалы промышленных предприятий,

несанкционированные свалки, золы ТЭЦ также

являются источниками радиоактивного загрязнения ПГ.

К настоящему времени как в России, так и за рубежом, разработаны разнообразные методы очистки ПГ от радионуклидов, однако, строгой классификации известных методов до сих пор нет. Как правило, их подразделяют на методы, предусматривающие обращение и очистку ПГ непосредственно на месте загрязнения (т^йи), и методы очистки ПГ после их изъятия (ех^йи). В первой группе выделяют:

- методы сдерживания (создание непроницаемых геохимических барьеров и укрытий);

- методы стабилизации (отверждение почвогрунтов путем введения соответствующих реагентов);

- методы безреагентной обработки (глубокая вспашка, перекрытие загрязненных ПГ слоем чистых);

- методы реагентной обработки (выщелачивание различными реагентами) и др.

Следует отметить, что, несмотря на широкое разнообразие методов т^йи, на практике в большей степени используется вторая группа методов, среди которых выделяют безреагентные, реагентные, комбинированные. В основе большинства безреагентных методов очистки ПГ от радионуклидов лежит фракционирование на очищенные и загрязненные фракции; в основе реагентных методов - перевод радионуклидов в раствор под действием химических реагентов (выщелачивание) и последующее выделение их из полученного раствора осадительными или сорбционными методами. В Таблице 1 представлены наиболее распространенные ех^йи методы.

Таблица 1. Ех-эИи методы очистки ПГ от радионуклидов

Методы Разработанные технологии

Безреагентные - разделение на грохотах, концентрационных столах; - магнитная, электростатическая, гравитационная, радиометрическая сепарация; - гидродинамическая сепарация (гидроклассификация) и др.

Реагентные - обработка загрязненных ПГ химическими реагентами в зависимости от радионуклидного состава

Комбинированные - гидродинамическая сепарация, совмещенная с реагентной обработкой

В СССР, а позднее в РФ, особое внимание разработке методов очистки ПГ от техногенных

радионуклидов стало уделяться после аварии на Чернобыльской АЭС, в результате которой обширные

Успехи в химии и химической технологии. ТОМ XXIX. 2015. № 6

территории страны оказались непригодными для проживания и ведения хозяйственной деятельности. Большое количество научно-исследовательских работ посвящено методу гидродинамической сепарации (гидроклассификации) радиоактивных ПГ. Метод гидроклассификации позволяет отделить чистые крупнокусковые, песковые фракции от обогащенной радионуклидами глинистой фракции, массовая доля которой, как правило, не превышает 20%.

С учетом основного критерия эффективности процесса очистки ПГ от радионуклидов -коэффициента очистки (Коч), представляющего собой отношение удельной активности (Ауд) исходного ПГ к Ауд очищенных фракций, метод гидроклассификации с использованием в составе аппаратурной схемы скруббер-бутары, гидроциклона, спирального классификатора обеспечивает Коч от 90Бг на уровне 4-5 [5]. Использование вместо этого оборудования пульсационной колонны повышает Коч от 137С8 в 2 раза (до 8-10) [6]. Очистка ПГ от 226Яа с применением колонны гидроклассификации позволяет сконцентрировать до 70% радионуклидов в глинистой фракции [7].

Выбор химических реагентов при очистке радиоактивных ПГ обусловлен радионуклидным составом загрязнений. Чаще всего, в качестве реагентов для этой цели используют минеральные кислоты (HNO3, H2SO4, HCl) или смеси кислот, в том числе с различными солями. Следует отметить, что несмотря на высокую эффективность реагентной очистки (до 97-99%), использование этого метода в промышленных масштабах сдерживается высокими экономическими затратами на его осуществление.

Представляется, что оптимальным вариантом очистки ПГ от радионуклидов является комбинирование гидроклассификации с реагентной обработкой: Коч при этом может достигать 200 [8].

В завершение обзора следует отметить, что до настоящего времени большая часть работ по очистке ПГ от радионуклидов носит лабораторный или опытно-промышленный характер. Наиболее распространенным в РФ способом решения проблемы на практике (вследствие сравнительно малых затрат) остается экскавация (изъятие с загрязненной территории) радиоактивных ПГ и транспортирование их к местам захоронения РАО.

Никулина Ульяна Сергеевна аспирант кафедры технологии редких элементов и наноматериалов на их основе РХТУ им. Д.И. Менделеева, Россия, Москва

Чижевская Светлана Владимировна д.х.н., профессор кафедры технологии редких элементов и наноматериалов на их основе РХТУ им. Д.И. Менделеева, Россия, Москва

Литература

1. Очкин А.В., Бабаев Н.С., Магомедбеков Э.П. Введение в радиоэкологию Уч. пособие для вузов. М. ИздАТ. 2003. 200 с.

2. Сыч Ю.Г. Радиоэкологическая обстановка на архипелаге Новая Земля // Арктика: экология и экономика. 2012. № 1. С. 48-59.

3. Сухоруков Ф.В., Маликова И.Н., Гавшин В.М. и др. Техногенные радионуклиды в окружающей среде Западной Сибири (источники и уровни загрязнения) // Сибирский экологический журнал. 2000. № 1. С. 31-38.

4. Легин В.К., Струков В.Н., Тишков В.П., Шишлов А.Е. Поведение 90Sr, 137Cs и 239,240Pu в вертикальном профиле почво-грунтов в зоне воздействия открытого бассейна-хранилища ЖРО // Тез. докл. VI Рос. конф. по радиохимии. «Радиохимия-2009». Москва. С. 306.

5. Волков В.Г., Зверков Ю.А., Иванов О.П. и др. Дезактивация радиоактивно загрязненного грунта в РНЦ «Курчатовский институт» // Атомная стратегия. 2005. № 5. С. 1-7.

6. Поляков А.С., Науменко Н.А., Полуэктов П.П. и др. Пульсационная техника: Функциональность, эффективность, безопасность // Безопасность окружающей среды. 2006. № 1. С. 32-35.

7. Никулина У.С., Науменко Н.А., Дьяков В.С., Чижевская С.В. Очистка грунтов, загрязненных радионуклидами, с использованием колонны гидроклассификации. // Тез. докл. VII Рос. конф. по радиохимии «Радиохимия-2012». Димитровград. 2012. С. 263.

8. Николаевский В.Б., Полуэктов П.П., Арустамов А.Э. Перспективы развития технологии дезактивации грунтов // Безопасность ядерных технологий и окружающей среды. 2011. № 4. С. 114-117.

Nikulina Uliana Sergeevna*, Chizhevskaya Svetlana Vladimirovna D.I. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia. * e-mail: nikulina.uln@gmail.com

RUSSIAN EXPERIENCE OF SOILS DECONTAMINATION FROM TECHNOGENIC RADIONUCLIDES

Abstract

Information about basic ways of penetration of technogenic radionuclides into environment including soils and decontamination methods worked out in Russia has been discussed.

Key words: technogenic radionuclides, methods of decontamination, radioactive soils.