CC BY
5ТЕХНОСФЕРНАЯ Б ЕЗОПАСНОСТЬ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
УДК 58.072
Гордиенко Ксения Петровна,
Санкт-Петербургский горный университет, г. Санкт-Петербург Gordienko Ksenia Petrovna, Saint-Petersburg Mining University, Saint-Petersburg
Мацуляк Виктория Алексеевна,
Санкт-Петербургский горный университет, г. Санкт-Петербург Matsulyak Victoria Alekseevna, Saint-Petersburg Mining University, Saint-Petersburg
ВОЗВРАЩЕНИЕ В ПАХОТНЫЙ ФОНД ЗЕМЕЛЬ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ РАДИОНУКЛИДАМИ ЦЕЗИЯ-137 И СТРОНЦИЯ-90 МЕТОДОМ ФИТОРЕКУЛЬТИВАЦИИ RETURN OF LAND CONTAMINATED WITH CESIUM-137 AND STRONTIUM-90 RADIONUCLIDES TO THE ARABLE FUND BY PHYTOREMEDIATION
Аннотация: в статье описывается решение проблемы загрязнения почвы радионуклидами. По корреляционному анализу было определено влияние физико-химических свойств исследуемых почв на содержание Cs-137 и Sr-90, выявлен характер вертикальной миграции радионуклидов в почвах естественных экосистем степной зоны, предложен метод по восстановлению загрязненных почв радионуклидами Cs-137 и Sr-90.
Absrract: the article describes the solution of the problem of soil contamination with radionuclides. By correlation analysis the influence of physical and chemical properties of the studied soils on Cs-137 and Sr-90 content was determined, the character of vertical migration of radionuclides in soils of natural ecosystems of steppe zone was revealed, the method of restoration of contaminated soils with Cs-137 and Sr-90 radionuclides was proposed.
Ключевые слова: радионуклиды, фиторекультивация, Cs-137, Sr-90, загрязнение
почвы.
Keywords: radionuclides, phytoremediation, Cs-137, Sr-90, soil contamination.
Почва является основным источником перехода радионуклидов в пищевые цепи наземного характера. При выпадении осадков радионуклиды в почвенном покрове аккумулируются, включаются в биогеохимические циклы миграции и становятся новыми компонентами почвы. Радионуклиды могут вертикально и горизонтально перемещаться в почве, они поглощаются корневыми системами растений и переходят в части растений, которые могут служить пищей для людей или кормом для животных.
Cs-137 и Sr-90 являются ведущими с точки зрения радиационной опасности нуклиды с периодом полураспада соответственно 31 и 29 лет.
Исходя из этого, исследование закономерностей миграции радионуклидов в биогеоценозах, а также поиск путей дезактивации направленных на восстановление почв и устранения загрязнений радиоактивными элементами, имеет реальный практический интерес.
Цель: является исследование миграции радионуклидов цезия-137 и стронция-90 в системе «почва-растение».
Задачи:
- провести исследование физико-химических свойств почв степной зоны;
- разработать методы по восстановлению загрязненных почв радионуклидами Cs-137 и Sr-90.
Были проведены: регрессионный анализ исследуемых почв, корреляционный анализ влияния физико-химическими свойств исследуемых почв на содержание Cs-137 и Sr-90; кластерный анализ исследуемых растений.
Место отбора проб
Пробы были получены с исследуемого участка примерной площадью 5000 м2. Участок на сельскохозяйственных угодьях выбран таким образом, чтобы на нем прорастало небольшое количество разновидностей растительных культур, а также который отдельно обрабатывался.
Пробы трав были взяты на площади равной 1 м2, но были места где наблюдалась низкая урожайность трав, поэтому площадь отбора увеличивали до такого размера, на которой масса отборных трав не была меньше 1 кг.
Объединенные пробы измельчали на отрезки 1-3 см. Затем методом квартования из этой пробы выделяли среднюю пробу, которую высушивали в сушильном шкафу при температуре 60 0С до воздушно-сухого состояния, с последующим измельчением и просеиванием через сито с отверстием диаметром 2 мм. Масса пробы после высушивания составляла 100г.
Средние значения содержания радионуклидов Cs-137 и Sr-90 в растениях, которые произрастали и были собраны на различных типах почв, представлены в таблице 1.
Результаты исследований
Исследование вертикальной миграции массы радионуклидов Cs-137 и Sr-90 по различным типам почв показало, что на территориях, выбранных для обследования, радионуклиды мигрировали вертикально на глубину примерно равную 50 см. Теоретические и практические исследования показали, что содержание Cs-137 в данной области выше содержания Sr-90. Процесс вертикальной миграции Sr-90 менее интенсивен, чем процесс вертикальной миграции Cs-137.
Максимальное содержание радионуклидов наблюдается в черноземе южном щебневатом неполноразвитом в поверхностном слое (0-5см), содержание Cs-137 - 34,2 Бк/кг и Sr-90 - 17,7 Бк/кг.
Проведенный корреляционный анализ между физико-химическими свойствами почв и содержанием радионуклидов показал какие именно свойства почв оказывают большое влияние на распространение радионуклидов по профилю. К свойствам почв в почвенном профиле чернозема неполноразвитого щебневатого, которые имеют сильную положительную корреляционную связь с содержанием Cs-137 и Sr-90 относятся: содержание обменного калия (г=0,88-0,85), валового калия (г=0,88), фосфора (г=0,80) и сульфатов (г=0,82), а также положительную корреляционную связь с содержанием гумуса (г=0,70-0,76).
При проведении кластерного анализа видов растений по интенсивности накопления радионуклидов с такими переменными - коэффициент накопления Cs-137 и коэффициент накопления Sr-90, были выявлены четыре кластера. По анализу можно сделать вывод, что наибольшая интенсивность накопления идет в растениях, относящихся к первому кластеру: полынь, пижма; ко второму кластеру: эспарцет, вейник, подсолнечник.
Предлагаемый метод восстановления почв, загрязненных радионуклидами Cs-137 и Бг-90 - фиторекультивация, позволяет использовать исследуемую загрязненную территорию как сельскохозяйственные угодья.
Для того, что провести рекультивацию на исследуемой территории необходимо семена растений-сорбентов полыни, пижмы, эспарцета, вейника и подсолнечника обработать водной суспензией растворов, содержащей в себе аэробных бактерий, предварительно перед посевом обработать почву водным раствором солей нитрата аммония. После прорастания семян необходимо повторно обработать растения-сорбенты водным раствором солей нитрита аммония. После полного созревания растений-сорбентов осуществляется сбор, высушивание и захоронение полученной биомассы.
Метод фиторекультивации можно использовать многократно за один сезон, пока содержание радионуклидов в почве не достигнет допустимой концентрации.
Таблица 1
Содержание радионуклидов цезия-137 и стронция-90 в растениях_
Тип почв Растения Концентрация Cs-137, Бк/кг Концентрация Sr-90, Бк/кг
Чернозем обыкновенный Полынь 21,69 ± 3,76 7,9 ± 1,21
Эспарцет 13,78 ± 2,36 4,3 ± 0,78
Пшеница 1,97 ± 0,65 2,0 ± 0,56
Овсюг 3,1 ± 0,72 3,0 ± 0,62
Чернозем типичный Пырей 10,7 ± 1,97 7,4 ± 1,42
Ковыль 5,6 ± 0,85 4,2 ± 0,98
Овсюг 4,22 ± 0,64 4,7 ± 0,83
Рожь 4,91 ± 0,74 2,4 ± 0,46
Шалфей 10,02 ± 1,59 4,9 ± 1,01
Полынь 9,97 ± 1,21 7,8 ± 0,29
Чернозем южный щебневатый неполноразвитый Тысячелистник 22,9 ± 5,01 6,9 ± 1,32
Овес 7,7 ± 2,02 3,92 ± 0,73
Ковыль 1,65 ± 0,59 2,3 ± 0,62
Кострец безостый 10,6 ± 1,65 3,7 ± 0,76
Темно-каштановая Шалфей 10,2 ± 2,5 5,9 ± 1,11
Вейник 15,7 ± 2,41 4,0 ± 0,87
Подсолнечник 14,65 ± 2,4 5,0 ± 0,97
Полынь 20,87 ± 3,59 5,8 ± 1,10
Тысячелистник 6,6 ± 1,14 4,85 ± 0,63
Пижма 21,0 ± 3,85 6,8 ± 1,74
Пшеница 3,28 ± 0,36 2,8 ± 0,73
Чернозем южный Пшеница 4,64 ± 1,03 2,46 ± 0,68
Полынь 25,02 ± 4,69 3,9 ± 0,72
Тысячелистник 10,87 ± 1,24 3,3 ± 0,96
Список литературы:
1. Рахимова, Н. Н. Миграционные способности радионуклидов CS-137 и SR-90 в различных типах почв [Электронный ресурс] / Н.Н. Рахимова, И.В. Ефремов, Е.Л. Горшенина - Оренбург: Вестник Оренбургского государственного университета - 2015 - 4 с.
2. Отчет об исследовательской работе №13-92 - Оренбургский областной комитет по экологии и природоведению всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства, 1992 - 30с.
