Ферроцианидные сорбенты на основе природных алюмосиликатов для реабилитации радиоактивно-загрязненных территорий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.02, кандидат наук Блинова, Марина Олеговна

• Блинова, Марина Олеговна
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Блинова, Марина Олеговна

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Агротехнические приёмы, снижающие подвижность радионуклидов и их накопление в сельскохозяйственных растениях

1.2 Очистка водных сред

1.3 Требования к сорбентам, применяемым для реабилитации радиоактивно-загрязненных территорий

1.4 Природные алюмосиликаты

1.4.1. Состав и структура природных алюмосиликатов

1.4.2. Сорбционные свойства природных алюмосиликатов

1.5 Методы модифицирования природных алюмосиликатов с получением сорбентов для цезия

1.6 Постановка задачи исследования

2 РАЗРАБОТКА ФЕРРОЦИАНИДНЫХ СОРБЕНТОВ НА ОСНОВЕ ПРИРОДНЫХ АЛЮМОСИЛИКАТОВ

2.1 Характеристика образцов природных алюмосиликатов

2.2 Выбор условий модифицирования алюмосиликатов

2.3 Исследование природных и модифицированных алюмосиликатов физико-химическими методами

2.3.1. Приборы и методы исследования

2.3.2. Результаты ИК-спектроскопии образцов сорбентов

2.3.3. Исследование текстуры поверхности

2.3.4. Исследования удельной поверхности

2.3.5. Исследования термического поведения

2.4 Выводы по главе 2

3 СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СОРБЦИОННЫХ СВОЙСТВ ПРИРОДНЫХ И МОДИФИЦИРОВАННЫХ АЛЮМОСИЛИКАТОВ

3.1 Методики проведения исследований сорбционных свойств

3.1.1. Методика исследования межфазного распределения в статических условиях

3.1.2. Методика исследования специфичности сорбентов к цезию в присутствии элементов аналогов

3.1.3. Методика исследования коллоидообразования цезия в низкосолевых растворах

3.1.4. Методика исследования межфазного распределения в кинетических условиях

3.2 Исследование статики сорбции цезия природными и модифицированными алюмосиликатами

3.3 Исследование специфичности сорбции цезия природными и модифицированными алюмосиликатами в присутствии элементов - аналогов

3.3.1. Исследование специфичности в присутствии NaCl

3.3.2. Исследование специфичности в присутствии KCl

3.3.3. Исследование специфичности в присутствии NH4Cl

3.4 Исследование кинетики сорбции цезия

3.4.1. Влияние скорости перемешивания на скорость сорбции

3.4.2. Влияние концентрации раствора на скорость сорбции

3.4.3. Влияние гранулометрического состава на скорость сорбции

3.4.4. Влияние температуры на скорость сорбции

3.4.5. Расчет коэффициентов диффузии

3.5 Выводы по главе 3

4 СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ХИМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ПРИРОДНЫХ И МОДИФИЦИРОВАННЫХ АЛЮМОСИЛИКАТОВ

4.1 Исследования устойчивости к выщелачиванию цезия

4.2 Оценка экологической безопасности применения модифицированных

сорбентов

4.2.1. Гигиенические нормативы

4.2.2. Методика определения никеля

4.2.3. Методика определения гексацианоферратов

4.2.4. Выщелачивание никеля и ферроцианидов из модифицированных алюмосиликатов в условиях их практического использования

4.3 Выводы по главе 4

5 ПРИМЕНЕНИЕ ПРИРОДНЫХ И МОДИФИЦИРОВАННЫХ АЛЮМОСИЛИКАТОВ ДЛЯ РЕАБИЛИТАЦИИ РАДИОАКТИВНО-ЗАГРЯЗНЕННЫХ ТЕРРИТОРИЙ С ЦЕЛЬЮ ИХ ВВЕДЕНИЯ В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

5.1 Исследование физико-химических свойств образцов почвы

5.1.1. Определение емкости катионного обмена (ЕКО)

5.1.2. Определение органического вещества

5.2 Исследования эффективности сорбентов при извлечении цезия из почвенных растворов

5.2.1. Исследование химического состава растворов выщелачивания

из почв

137

5.2.2. Влияние удельной массы сорбента на сорбцию Cs из почвенных растворов

5.3 Исследование влияния сорбентов на переход радионуклидов цезия из почвы в сельскохозяйственные растения

5.3.1. Методика проведения исследований

5.3.2. Результаты проведения исследований

5.4 Выводы по главе 5

6 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

ПРИЛОЖЕНИЕ Д

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Ферроцианидные сорбенты на основе природных алюмосиликатов для реабилитации радиоактивно-загрязненных территорий»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Одним из важных достижений прошлого века стало открытие радиоактивности, изучение этого явления и практического применения в области ядерной энергетики. Перед руководителями атомных проектов во всем мире стояли непростые задачи: в короткие сроки разработать новое направление в промышленности и в науке [1]. Во время испытаний ядерного оружия, в процессе работы ядерных реакторов, при хранении отработавшего ядерного топлива и радиоактивных отходов не удалось избежать загрязнения радионуклидами окружающей среды. Вклад в загрязнение внесли крупнейшие аварии на предприятиях ядерного топливного цикла: на Чернобыльской АЭС, на АЭС «Фукусима Даичи», на предприятии ПО «Маяк».

Так возникла необходимость в проведении реабилитационных мероприятий, включающих очистку водных объектов (озер, рек, водохранилищ, питьевых источников), ремедиацию почв, переработку радиоактивных отходов. Среди техногенных радионуклидов наиболее опасными, вносящими вклад в

239 238

загрязнение окружающей среды в долгосрочной перспективе, являются Ри, и,

137 90

Cs и Sr. Последние два радионуклида имеют большие периоды полураспада -около 30 лет, химические аналоги в природных водах и почвах, что позволяет им легко мигрировать и накапливаться в объектах окружающей среды.

После аварии на Чернобыльской АЭС (ЧАЭС) в апреле 1986 года площадь,

137 2

загрязненная Cs составила почти 200 тыс. км [2]. Вследствие аварии на предприятии ПО «Маяк» в 1957 году образовался Восточно-Уральский радиоактивный след и оказалась загрязненной территория в 23 тыс. км2 [2]. После землетрясения в Японии и аварии на АЭС «Фукусима Даичи» (ФДАЭС) в марте

137 2

2011 года произошло загрязнение Cs территории в 1,3 тыс. км [3].

Для реабилитации радиоактивно-загрязнённых территорий могут быть использованы недорогие и доступные сорбционные материалы. Среди природных

материалов большое количество разработанных месторождений во многих странах имеют алюмосиликаты. С использованием метода поверхностного модифицирования можно развить сорбционные свойства алюмосиликатов по отношению к радионуклидам цезия. Интерес в качестве модифицирующих фаз представляют ферроцианиды переходных металлов, обладающие высокой радиационной устойчивостью, высокими коэффициентами распределения цезия [4]. Получение модифицированных ферроцианидных сорбентов, обладающих высокой специфичностью, селективностью и необратимостью сорбции радионуклидов цезия, высокой эффективностью удержания для предотвращения миграции радиоцезия в окружающей среде является актуальной задачей.

Диссертационная работа была выполнена в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (грант № 14.A18.21.0313 «Разработка сорбционных материалов с прогнозируемыми свойствами для концентрирования и иммобилизации радионуклидов, а также методов их применения»), базовой части государственных заданий Минобрнауки РФ высшим учебным заведениям в сфере научной деятельности (тема № Н 976.425.009/12 «Теоретическое и экспериментальное исследование процессов поверхностного модифицирования сорбционно-активных носителей и применения сорбентов на их основе»), гранта РФФИ в рамках научного проекта № 16-33-00018 мол_а «Влияние форм состояния цезия в природных водах и почвенных растворах на кинетику сорбции ферроцианидными сорбентами на основе алюмосиликатов».

Степень разработанности темы исследования.

В настоящее время проблеме реабилитации радиоактивно-загрязнённых территорий уделяется большое внимание. События на АЭС «Фукусима Даичи» в Японии ещё раз показали, что даже находящаяся на высоком уровне технологического развития страна не имеет собственных научных разработок в этой области.

Вследствие чрезвычайной сложности решаемых задач нет простых и эффективных методов реабилитации радиоактивно-загрязнённых территорий. Интерес представляет сорбционный метод реабилитации, однако для работы в условиях природных систем необходимы дешёвые, эффективные и экологически безопасные сорбенты.

Существует большое количество природных сорбционных материалов, а также разработаны искусственные сорбционные материалы, но все они малоприменимы для решения задач реабилитации радиоактивно-загрязнённых территорий. Природные сорбенты дешевы, но недостаточно эффективны. Искусственные сорбенты обладают более высокими сорбционными характеристиками, чем природные, но высокой стоимостью, экологической небезопасностью. Поэтому искусственные сорбенты не применяют для реабилитации радиоактивно-загрязнённых территорий.

Исходя из вышесказанного, можно утверждать, что разработка новых сорбционных материалов на основе природных алюмосиликатов перспективных для реабилитации территорий, загрязнённых радионуклидами цезия, исследование их физико-химических свойств и выбор условий применения для очистки водных сред и ремедиации почв представляет научный и практический интерес.

Цель работы. Разработка сорбционных материалов на основе природных алюмосиликатов для реабилитации радиоактивно-загрязнённых территорий.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Получить поверхностно-модифицированные ферроцианидные сорбенты на основе природных алюмосиликатов (глауконит, клиноптилолит), исследовать их состав и структуру;

2. Исследовать сорбционные характеристики по отношению к цезию природных и модифицированных алюмосиликатов в условиях статики и кинетики, описать механизмы сорбции;

3. Исследовать химическую устойчивость насыщенных цезием образцов природных и модифицированных алюмосиликатов, а также оценить экологическую безопасность использования разработанных сорбентов;

4. Предложить метод реабилитации радиоактивно-загрязнённых территорий с целью их введения в сельскохозяйственное использование.

Научная новизна работы.

- Разработаны поверхностно-модифицированные ферроцианидные сорбенты на основе природных алюмосиликатов: клиноптилолита и глауконита. Показано влияние модифицирования на пористость, текстуру поверхности и термическую устойчивость алюмосиликатов.

- Впервые получены и описаны изотермы сорбции цезия модифицированными ферроцианидами образцами глауконита и клиноптилолита в широком диапазоне концентраций, определены коэффициенты распределения, статические обменные ёмкости. Показано, что модифицированные сорбенты являются полифункциональными и обладают 2-3 типами сорбционных центров. Специфичность к цезию модифицированных сорбентов в 100-1000 раз превышает специфичность природных глауконита и клиноптилолита.

- Описаны механизмы сорбции цезия природными и модифицированными алюмосиликатами, определены константы скорости сорбции и коэффициенты диффузии. Установлено, что сорбцию цезия ферроцианидными сорбентами на основе природных алюмосиликатов лимитирует диффузия цезия в порах сорбента различного размера с вкладом химической реакции.

137

- Впервые определены степени и скорости выщелачивания Сs из

2 10

насыщенных до удельной активности 6-10 и 5-10 Бк/г образцов природных и модифицированных алюмосиликатов природными водами с различной минерализацией. Показано, что смешанные ферроцианиды никеля-калия на основе клиноптилолита (НКФ-Кл) и глауконита (НКФ-Гл) являются эффективными матрицами для иммобилизации радионуклидов цезия.

Выщелачивание Сs из сорбентов НКФ-Кл и НКФ-Гл в условиях ремедиации почв пресной и слабоминерализованной водой составляет соответственно, %: 1,6 и 2,0; 14,6 и 1,5. Скорости выщелачивания цезия не превышают величин, указанных в ГОСТ Р 51883-2002 для отверждённых среднеактивных отходов [5] и ГОСТ Р 50926-96 для отверждённых высокоактивных отходов [6].

- Впервые установлено влияние концентрации катионов №+, К+, МН4+ в растворе в диапазоне от 10-4 до 2 моль/л на коэффициенты распределения цезия природными и модифицированными глауконитом и клиноптилолитом. Показано, что природные алюмосиликаты уступают по специфичности к цезию в присутствии элементов-аналогов всем модифицированным сорбентам. Самой высокой специфичностью в присутствии аналогов обладает сорбент НКФ-Кл.

- Впервые исследовано влияние ферроцианидных сорбентов на основе

137

глауконита и клиноптилолита на переход Cs из почвы в сельскохозяйственные растения. Снижение перехода цезия в растения для исследуемых типов почв при внесении 3 мас.% сорбента НКФ-Гл составило 19,1±0,8 раз, что позволяет сорбент использовать для реабилитации радиоактивно-загрязненных территорий с целью их введения в сельскохозяйственное использование.

Теоретическая и практическая значимость.

1. Получены образцы поверхностно-модифицированных ферроцианидных сорбентов на основе природных алюмосиликатов (глауконит, клиноптилолит), обладающие высокой специфичностью и ёмкостью к цезию, высокой химической устойчивостью, перспективные для очистки загрязненных радионуклидами природных вод и почв, переработки жидких радиоактивных отходов.

2. Впервые показано, что сорбенты НКФ-Кл и НКФ-Гл являются надёжными матрицами, обеспечивающими низкие скорости выщелачивания и пригодными для иммобилизации радионуклидов цезия.

3. С использованием смешанного ферроцианида никеля-калия на основе глауконита предложен метод снижения перехода радионуклидов цезия из почвы в сельскохозяйственные растения.

Методология и методы исследования.

Влияние модифицирования на структуру сорбентов изучали с помощью ИК - спектров, полученных на ИК-КР спектрометре Vertex-70 c приставкой RAM-II фирмы Bruker, Германия. Изменение текстуры поверхности алюмосиликатов в процессе модифицирования ферроцианидами исследовали с применением сканирующего электронного микроскопа SIGMA VP. Удельную поверхность образцов сорбентов определяли по методу абсорбции азота на высокоскоростном анализаторе площади поверхности и размеров пор Nova 1200e. Исследование термического поведения природных и модифицированных образцов сорбентов проводили на дифференциальном сканирующем калориметре DSC823e/400 (METTLER TOLEDO, Швейцария). Для оценки экологической безопасности сорбентов определение ионов никеля и гексацианоферратов в водных растворах осуществляли колориметрическим методом. Химическую стойкость насыщенных образцов сорбента определяли методом длительного выщелачивания по методике ГОСТ Р 52126-2003 [7]. Сорбционные свойства сорбентов исследовали с применением метода радиоактивных индикаторов. Измерения проводили на гамма-бета-спектрометре МКС-АТ 1315 «Атомтех» и радиометре для измерения малых активностей УМФ-2000 производства «Доза». Для характеристики образцов почв определение емкости катионного обмена проводили в соответствии с ГОСТ 17.4.4.01-84 по методу Бобко-Аскинази-Алешина в модификации ЦИНАО [8], определение органического вещества в соответствии с ГОСТ 26213-91 по методу Тюрина в модификации ЦИНАО [9]. Исследование химического состава почв осуществляли рентгено-флуоресцентным методом на рентгено-флуоресцентном спектрометре Innov-X X-5000 Series Olympus. Содержание калия и натрия в растворах после водного выщелачивания из образцов почв определяли

методом пламенной эмиссионной спектрометрии в пламени ацетилен-воздух, содержание магния, железа и кальция - методом пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии в пламени ацетилен воздух на атомно-абсорбционном спектрометре Analyst 800 фирмы Perkin Elmer.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Результаты исследования состава, структуры, термической устойчивости модифицированных ферроцианидами глауконита и клиноптилолита.

2. Экспериментальные данные исследования статики и кинетики сорбции цезия природными и модифицированными образцами алюмосиликатов.

3. Результаты исследования специфичности сорбции цезия природными и модифицированными ферроцианидами образцами алюмосиликатов в присутствии катионов Na+, K+, NH4+.

4. Результаты исследования химической устойчивости и экологической безопасности природных и модифицированных образцов алюмосиликатов в условиях реабилитации радиоактивно-загрязненных территорий.

5. Результаты исследования возможности использования ферроцианидных сорбентов на основе клиноптилолита и глауконита для снижения перехода радионуклидов цезия из почвы в сельскохозяйственные растения.

Степень достоверности и апробация результатов.

Для исследования применяли комплекс физико-химических методов, исследования проводили на современном оборудовании. Химический анализ образцов сорбентов и водных вытяжек проводили в аккредитованном Аналитическом испытательном центре - Российской арбитражной лаборатории испытаний материалов ядерной энергетики г. Екатеринбург. Для всех экспериментальных результатов показана хорошая воспроизводимость. Полученные для природных алюмосиликатов (клиноптилолита и глауконита)

экспериментальные данные хорошо согласуются с результатами, опубликованными в научной литературе. Все экспериментальные данные прошли статистическую обработку.

Основные результаты диссертационной работы были представлены и обсуждены на следующих научных конференциях: Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2013», «Ломоносов-2015», «Ломоносов-2016» (Москва); XII Международном научно-практическом симпозиуме «Чистая вода России» (Екатеринбург, 2013); Международном конкурсе научно-исследовательских проектов молодых ученых и студентов "Eurasia Green"(Екатеринбург, 2013); Международной молодежной научной конференции: Физика. Технологии. Инновации. ФТИ (Екатеринбург, 2014, 2016, 2017); Международной конференции 17th Radiochemical Conference (Прага, Чехия, 2014); Международной конференции International Conference on Radioecology and Environmental Radioactivity (Барселона, Испания, 2014); II Международной научно-технической конференции Актуальные проблемы радиохимии и радиоэкологии (Екатеринбург, 2014); VIII Российской конференции по радиохимии (Железногорск, 2015); симпозиуме «Чернобыль: 30 лет спустя» (Москва, 2016); VII Международной научно-практической конференции «Семипалатинский испытательный полигон. Радиационное наследие и перспективы развития» (Курчатов, Республики Казахстан, 2016).

Личный вклад автора. Соискателем проведён анализ литературных источников по теме исследования, получены лично, обработаны и систематизированы экспериментальные данные. Постановка цели и задач исследования, выбор методов и разработка методик проведения исследований, обсуждение и интерпретация полученных экспериментальных данных выполнены совместно с научным руководителем к.х.н., доцентом А.В. Ворониной.

Публикации. За время работы над диссертацией было опубликовано 28 научных работ, в том числе 2 статьи в рецензируемых журналах,

рекомендованных ВАК, 2 статьи в рецензируемых изданиях Web of Science и Scopus, 1 глава в коллективной монографии.

Структура и объем диссертации. Диссертация содержит введение, 5 глав, выводы, список цитируемой литературы, состоящий из 147 наименований, и 5 приложений. Работа изложена на 147 страницах машинописного текста, включая 36 рисунков, 30 таблиц.

Работа выполнена на кафедре радиохимии и прикладной экологии физико-технологического института ФГАОУ ВО «Уральского федерального университета имени первого Президента России Б.Н. Ельцина».

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Агротехнические приёмы, снижающие подвижность радионуклидов и

их накопление в сельскохозяйственных растениях

Загрязнение радионуклидами сельскохозяйственных территорий делает невозможным получение продукции, соответствующей санитарно-гигиеническим нормативам и требованиям [2, 10]. Необходимо использование агротехнических приёмов, снижающих накопление радионуклидов в растениях.

Переход радионуклида в системе почва-растение осуществляется, главным образом, через почвенный раствор [11, 12, 13, 14]. Среди особенностей поведения радионуклидов в почве можно выделить главные: доступность и подвижность, которые определяются формой состояния радионуклида в почве, его распределение между твердой и жидкими фазами почвы. Все эти параметры будут определять подвижность радионуклида и возможность выделения его из почвенного раствора. В почвенном растворе радионуклид может находиться в виде: аниона или катиона, комплексного соединения, коллоида, быть прочно связанным с твердой фазой или в несорбируемой форме. Независимо от типа почвы в ней может происходить процесс сорбции, при котором количество сорбированного техногенного радионуклида пропорционально величине загрязнения [15].

Скорость перехода радионуклида в системе почва-растение зависит от типа почвы, так богатые кальцием и плодородные почвы снижают скорость перехода, в то время как в кислых почвах этот процесс будет происходить более интенсивно.

Разработан ряд агротехнических приёмов, снижающих подвижность радионуклидов и их накопление в сельскохозяйственных растениях [11, 12].

1) Удаление радионуклида из почвы;

2) Помещение на глубину, недоступную для усвоения растением;

3) Внесение реагентов, позволяющих снизить доступность радионуклида (удобрений, мелиорантов).

Одним из методов реабилитации радиоактивно-загрязненных территорий является удаление слоя почвы. При радиоактивном загрязнении глубина проникновения не превышает от 0 до 10 см - величина доступная для корней растений. Такой метод подходит для очистки небольших по площади территорий. Главным недостатком этого метода является то, что с загрязненной землей снимается плодородный слой почвы. Происходит образование большого количества радиоактивных отходов, требующих дополнительной переработки или организации последующего хранения или захоронения. Метод требует больших экономических затрат. Успешным примером использования этого метода можно

239

считать удаление пятна с загрязнённой Ри почвой после крушения американского самолета с ядерными бомбами над территорией Испании. Загрязненный слой почвы был срезан и вывезен в контейнерах в США [17].

Метод срезания почвы был опробован японскими специалистами в области ядерной энергетики после аварии на ФДАЭС. Хотя снятие верхнего слоя почвы

137

толщиной 3 см и позволило снизить концентрацию Cs на величину не менее 75% (количество удаляемой почвы составило 40 кг/м ), но привело к образованию огромного количества радиоактивных отходов низкой или средней активности, временно складируемого в полиэтиленовых мешках (объем отходов составил около 650 млн. м ) [3].

Глубокая запашка на глубину 35-100 см. Запашка радиоактивно-загрязнённого слоя на глубину, недоступную для корней растений, является самым эффективным методом снижения перехода радионуклидов из почвы в сельскохозяйственные растения: уменьшение радиоактивного загрязнения продукции растениеводства радионуклидами цезия происходит в 8-16 раз в зависимости от типа почв [18]. Метод вызывает нарушение структуры почвенного

слоя и снижения плодородия почвы, а также может привести к попаданию радионуклидов в поверхностные и подземные воды.

После аварии на ЧАЭС в Брянской области оказались загрязненными около 500 тыс. га, для их очистки применялся метод двухъярусной вспашки. Коэффициент очистки составил 1,4 раза по сравнению с контрольным образцом. Такой эффективности очистки удалось достигнуть за счет дополнительной

137

фиксации Cs в минеральной части почвы, что сделало его менее доступным для корней растений [19].

К методам очистки почвы от радионуклидов относятся внесение удобрений, обработка почвы реагентами, известкование.

Внесение минеральных удобрений, для снижения перехода радионуклидов в растения подробно изучено [13, 16, 20, 21].

Внесение калийных удобрений позволяет достигать коэффициента снижения перехода цезия из почвы в растение 2-20 раз [22, 23]. Для почвы с высоким содержанием калия, внесение калийных удобрений будет способствовать перенесению ионов цезия в раствор [24, 25].

Внесение азотных удобрений до начала посева культур позволяет

137

достигнуть коэффициента снижения перехода Cs в растения в 1,5-4,0. Ионы N^4+ наиболее селективно сорбируются по сравнению с ионами К+, Cs+[21]. Увеличение доз, вносимых азотных удобрений, позволяет снизить дальнейший переход в корни растения.

Внесение фосфорных удобрений (например, фосфоритной муки, суперфосфата) позволяет достигнуть коэффициента снижения перехода из почвы в растение в 2,0-2,5 раза [21, 26].

Для известкования почв применяют СаСО3, доломитовую муку, известковые туфы, гажу (озёрную известь), торфотуфы, что позволяет снизить переход радионуклидов цезия в растения в 1,5-3 раза [16, 18, 21, 27, 28].

Коэффициент снижения перехода при применении органических удобрений

137

(торфа), а также сапропелей для Cs также не превысил значения 1,5-3,0 [12, 18, 28, 29]. В качестве успешного использования защитных мер в литературе широко описаны методы очистки почвы после Кыштымской аварии и после аварии на ЧАЭС. Внесение органических удобрений позволило уменьшить концентрации в системах почва-растение в 2-3 раза и 5-6 раз, соответственно [28, 30]. В работе [19] описаны условия использования органических удобрений: длительность периода применения, количество добавляемых удобрений. Исследования проводились на агроценозах Новозыбковской государственной сельскохозяйственной опытной станции ВНИИА, плотность загрязнения опытного участка радиоцезием составила около 568-724 кБк/м2. Изучаемые удобрения: подстилочный навоз, аммиачная селитра, суперфосфат и хлористый калий. С течением времени на отдельных культурах - картофель, озимая рожь -

137

наблюдается естественное снижение радиоцезия в урожае. На снижение Cs в урожае картофеля оказало влияние внесения двойных и тройных доз органических и минеральных удобрений. Продукцию, соответствующую СанПин 2.3.2.1078-01 [31], удалось получить с применением комплекса мер: использование химических средств защиты урожая с внесением двойных и тройных доз удобрений. Кратность снижения накопления радиоцезия в продукции составила от 2,0 до 4,2 раз по сравнению с другими методами.

Одним из новых методов реабилитации почв является фитомелиорация (фиторемедиация, фитодезактивация). Наиболее широко этот метод был использован для очистки почв от тяжелых металлов [32, 33]. Эффективность очистки почв будет напрямую зависеть от величины коэффициента накопления растением радионуклидов, но очень часто убыль радионуклида из почвы меньше, чем количество и 9(^г в процессе радиоактивного распада [16, 33]. В

процессе очистки появляется большое количество загрязненной биомассы растений, которые не могут быть использованы в сельскохозяйственных целях и

требуют обращения с ними, как с радиоактивными отходами, а это несет в себе дополнительные экономические издержки.

Внесение сорбирующих добавок (цеолитов и глинистых минералов, композиционных сорбентов) позволило достигнуть коэффициента снижения перехода из почвы в растение в 1,5-2,0 раза [34-39]. Внесение глинистых минералов (монтморилонитовых глин, а также слюд) позволяет снизить переход радионуклидов только на лёгких почвах, на других почвах (включая органические) эффект снижения не наблюдался [16].

При проведении реабилитационных мероприятий должен учитываться уровень загрязнения почв для выбора эффективных способов обработки. С учетом этих факторов должен производиться выбор защитных мероприятий или комплекса мероприятий для обеспечения продукции, соответствующей СанПин 2.3.2.1078-01 [31].

1.2 Очистка водных сред

При штатной деятельности на предприятиях ядерного топливного цикла образуются радиоактивные отходы разных уровней активности, которые требуют разработки методов экологически безопасного обращения. Несмотря на повышенные меры обеспечения безопасности радиационно-опасных объектов аварии всё-таки случаются и приводят к загрязнению территорий, водных объектов и сельскохозяйственных угодий.

Природные воды содержат радионуклиды как природного, так и техногенного загрязнения, для их очистки приходится применять комплекс мер, что значительно повышает экономические издержки. Необходим поиск дешевых и перспективных материалов для очистки больших объемов природных вод (озера, реки, подземные источники, водоемы).

Методом очистки водных сред различного состава от радионуклидов является сорбционный метод. Его эффективность напрямую зависит от

применяемого сорбента. Сорбенты бывают природные и синтетические, органические и неорганические [40-42]. Сорбенты могут селективно извлекать отдельные радионуклиды или группы радионуклидов из водных сред [43-46]. Селективность будет зависеть от природы сорбента и присутствующих в нем функциональных групп. Так же важно знать состояние радионуклида в водном объекте. Стараются использовать материалы, которые наиболее широко будут обеспечивать высокие кинетические характеристики, будут механически, химически и радиационно устойчивыми.

Среди полимерных сорбентов широкое применение нашли катиониты с различными функциональными группами (КУ-1, КУ-2, АВ-17, ПОЛИСОРГС 4 и 17) [40, 47-49]. Среди недостатков этих материалов можно отметить невысокую избирательность при выделении радионуклидов из высокосолевых водных сред, при мешающем влиянии других элементов, а также невысокие кинетические характеристики.

Для избирательного извлечения из вод с высоким содержанием солей, а также природных вод, используют комплексообразующие сорбенты. Такие виды сорбентов показывают высокие кинетические характеристики, но обладают рядом недостатков: сложность синтеза, высокая стоимость. Самые известные и широко используемые: Dipex-1, Dipex-2, TRU и U/TEVA. Экстракционно-хроматографические смолы позволяют разделять трансплутониевые элементы [42, 50-55]. Эта группа сорбентов используется для концентрирования и выделения радионуклидов урана и тория.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Блинова, Марина Олеговна, 2017 год

СПИСОК

ТОВАРОВ И ТЕХНОЛОГИЙ ДВОЙНОГО НАЗНАЧЕНИЯ, КОТОРЫЕ МОГУТ БЫТЬ ИСПОЛЬЗОВАНЫ ПРИ СОЗДАНИИ ВООРУЖЕНИЙ И ВОЕННОЙ ТЕХНИКИ И В ОТНОШЕНИИ КОТОРЫХ ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ ЭКСПОРТНЫЙ КОНТРОЛЬ

РАЗДЕЛ 1

9. Материалами окон датчиков являются: оксид алюминия (поликристаллический), кремний, германий, сульфид цинка, селенид цинка, арсенид галлия, алмаз, фосфид галлия, сапфир, а для окон датчиков диаметром более 40 мм - фтористый цирконий и фтористый гафний.

90 850 0; 90 100 0

6.3.4. Следующие оптические материалы:

6.3.4.1. Заготовки из селенида цинка (ZnSe) и 28 30

сульфида цинка (ZnS), полученные 2842

химическим осаждением из парогазовой фазы и имеющие любую из следующих характеристик :

а) объем более 100 смЗ; или

б) диаметр более 80 мм и толщину 20 мм или более;

6.3.4.2. Були любых из нижеперечисленных

электрооптических материалов:

6.3.4.2.1. Арсенат титанила-калия (КТА) (CAS 2842 90 800 0 59400-80-5);

6.3.4.2.2. Селенид серебра-галлия (AgGaSe ) 2842 90 100 0

2

(CAS 12002-67-4); или

6.3.4.2.3. Селенид таллия-мышьяка (T1 AsSe , 2842 90 100 0

3 3

известный также как TAS) (CAS 16142-8 9-5);

Сорбент неорганический композиционный - ферроцианид никеля-калия на основе глауконита из таблицы 1 не относится к материалам, рассмотренным в данных пунктах.

Утвержден Указом Президента Российской Федерации от 8 августа 2001 г. N 1005

СПИСОК

ОБОРУДОВАНИЯ, МАТЕРИАЛОВ И ТЕХНОЛОГИЙ, КОТОРЫЕ МОГУТ БЫТЬ ИСПОЛЬЗОВАНЫ ПРИ СОЗДАНИИ РАКЕТНОГО ОРУЖИЯ И В ОТНОШЕНИИ КОТОРЫХ УСТАНОВЛЕН ЭКСПОРТНЫЙ КОНТРОЛЬ

4.3.4.2. I Окислители, используемые для твердых!

|ракетных топлив: |

(в ред. Указов Президента РФ от 20.02.2004 N 230, от 06.08.2007 N 1030, от 21.12.2009 N 1458) I

4.3.4.2.2. |Динитрамид аммония [CAS 140456-78-6];|2842 90 800 0 {в ред. Указов Президента РФ от 06.08.2007 N 1030, от 21.12.2009 N 1458) | |

Сорбент неорганический композиционный - ферроцианид никеля-калия на основе глауконита из таблицы 1 не относится к материалам, рассмотренным в данных пунктах.

III. ВЫВОДЫ:

Товары из таблицы 1, вывозимые по письму-заявке № б/н от 10.01.2013 г, не подпадают под действие контрольных списков, утвержденных Указами Президента РФ: № 1661 от 17.12.2011 г, №1082 от 28.08.2001 г, №1083 от 20.08.2007 г, № 36 от 14.01.2003 г, № 1005 от 08.08.2001 г, № 202 от 14.02.1996 г, т.е. технические характеристики вывозимых продуктов не соответствуют показателям, приведённым в контрольных списках.

Настоящее заключение не применяется в случаях, предусмотренных статьей 20 Федерального закона «Об экспортном контроле», а также в случаях вступления в силу указов Президента Российской Федерации, устанавливающих запреты и ограничения в сфере внешней торговли товарами и технологиями, являющимися предметом настоящего заключения.

Ведущий эксперт

Учебно-Научного Центра

экспертизы, сертификации и проблем качества

éy

' /

(

Черепанов Н.А.