RU2560549C2 - Agent for deactivating soils contaminated with radioactive elements - Google Patents
Agent for deactivating soils contaminated with radioactive elements Download PDFInfo
- Publication number
- RU2560549C2 RU2560549C2 RU2013133644/04A RU2013133644A RU2560549C2 RU 2560549 C2 RU2560549 C2 RU 2560549C2 RU 2013133644/04 A RU2013133644/04 A RU 2013133644/04A RU 2013133644 A RU2013133644 A RU 2013133644A RU 2560549 C2 RU2560549 C2 RU 2560549C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- soil
- radioactive elements
- poly
- radionuclides
- agent
- Prior art date
Links
- 0 CCC(CC(C)(C)*)C(C*(C)C)C[N+](*)* Chemical compound CCC(CC(C)(C)*)C(C*(C)C)C[N+](*)* 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F126/00—Homopolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a single or double bond to nitrogen or by a heterocyclic ring containing nitrogen
- C08F126/02—Homopolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a single or double bond to nitrogen or by a heterocyclic ring containing nitrogen by a single or double bond to nitrogen
- C08F126/04—Diallylamine
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
- G21F9/04—Treating liquids
- G21F9/06—Processing
- G21F9/12—Processing by absorption; by adsorption; by ion-exchange
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
- G21F9/28—Treating solids
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к сельскому хозяйству и защите окружающей среды, в частности к технологии выращивания сельскохозяйственных растений на почвах, зараженных радиоактивными элементами, а также средствам для дезактивации почв, зараженных радиоактивными элементами, содержащим в своем составе поли-N,N-диалкил-3,4-диметиленпирролидиний галогенид.The invention relates to agriculture and environmental protection, in particular to a technology for growing agricultural plants on soils contaminated with radioactive elements, as well as to means for the decontamination of soils contaminated with radioactive elements containing poly-N, N-dialkyl-3,4 dimethylene pyrrolidinium halide.
В 50-60-х гг. XX столетия учеными-радиоэкологами под руководством В.М. Клечковского были выполнены фундаментальные исследования поведения искусственных радионуклидов в системе «почва - растение - человек». Итогом этих работ явилась разработка комплекса защитных мероприятий, обеспечивающих получение сельскохозяйственной продукции с минимальным содержанием радионуклидов. Так, было установлено, что важнейшим способом ограничения накопления радионуклидов в урожае сельскохозяйственных культур служит увеличение плодородия почвы, создание оптимального режима минерального питания растений и рациональное внесение удобрений [1].In the 50-60s. XX century by radioecologists under the direction of V.M. Klechkovsky conducted basic research on the behavior of artificial radionuclides in the system "soil - plant - man." The result of these works was the development of a set of protective measures to ensure the receipt of agricultural products with a minimum content of radionuclides. So, it was found that the most important way to limit the accumulation of radionuclides in agricultural crops is to increase soil fertility, create an optimal regime of plant mineral nutrition and rational fertilizer application [1].
Применение радиоэкологических контрмер на загрязненных в результате чернобыльской катастрофы землях позволило существенно снизить поступление в сельскохозяйственную продукцию таких радионуклидов, как цезий и стронций. Однако, несмотря на то, что после аварии на ЧАЭС прошло более 26 лет, содержание радионуклидов в сельскохозяйственной продукции по-прежнему превышает доаварийный уровень. Это обусловлено тем, что цезий-137 и стронций-90 являются долгоживущими радионуклидами, их периоды полураспада составляют 30 и 29,1 лет соответственно, они обладают высокой биологической подвижностью, т.к. они являются химическими аналогами калия и кальция. Их миграция вглубь почвы происходит очень медленно и поэтому в почвах сельскохозяйственного использования до сих пор основное количество этих радионуклидов находится в пахотном слое, на необрабатываемых землях - в верхней части гумусовых горизонтов. Это обуславливает дальнейший поиск новых, более эффективных как с радиологической, так и экономической точки зрения способов снижения поступления радионуклидов в растениеводческую продукцию [2].The use of radioecological countermeasures on lands contaminated as a result of the Chernobyl disaster significantly reduced the entry of agricultural radionuclides such as cesium and strontium. However, despite the fact that more than 26 years have passed since the Chernobyl accident, the content of radionuclides in agricultural products still exceeds the pre-accident level. This is due to the fact that cesium-137 and strontium-90 are long-lived radionuclides, their half-lives are 30 and 29.1 years, respectively, they have high biological mobility, because they are chemical analogues of potassium and calcium. Their migration deep into the soil occurs very slowly, and therefore in agricultural soils, the majority of these radionuclides are still in the arable layer, on uncultivated lands in the upper part of the humus horizons. This leads to a further search for new, more effective from both a radiological and economic point of view, ways to reduce the intake of radionuclides in crop production [2].
Наряду с общепринятыми в агропромышленном производстве мероприятиями (внесение минеральных и органических удобрений, известкование, агротехнические приемы, подбор культур и сортов) существуют специальные приемы, целью которых является уменьшение содержания техногенных радионуклидов в почве. Существующие методы дезактивации почвы могут быть разделены на механические, химические и биологические или их комбинации [3, 4].Along with measures generally accepted in agro-industrial production (applying mineral and organic fertilizers, liming, agrotechnical methods, selection of crops and varieties), there are special methods aimed at reducing the content of technogenic radionuclides in the soil. Existing methods of soil decontamination can be divided into mechanical, chemical and biological, or combinations thereof [3, 4].
Механическая дезактивация почв может осуществляться путем срезания удаления верхнего, загрязненного слоя почвы. Этот способ очень трудоемкий, дорогостоящий, его использование сопровождается образованием большого количества радиоактивных отходов. К этому виду дезактивации может быть отнесен также такой прием, как глубокая пахота с захоронением верхнего, наиболее загрязненного слоя почвы на глубину 40-60 см и глубже. Однако при этом на поверхность выворачивается малоплодородный иллювиальный горизонт.Mechanical soil decontamination can be accomplished by cutting off the top, contaminated soil layer. This method is very laborious, expensive, its use is accompanied by the formation of a large amount of radioactive waste. This type of decontamination can also include such a technique as deep plowing with the burial of the upper, most contaminated soil layer to a depth of 40-60 cm and deeper. However, at the same time, the infertile illuvial horizon is twisted to the surface.
Методы химической дезактивации основаны на вымывании радионуклидов из верхних слоев почвы в нижние. В качестве электролитов использовались водные растворы HCl, H2SO4, FeCl3, CaCl2, NaCl. Из верхнего слоя почвы при промывке 6М раствором HCl удаляется до 50% цезия-137 и до 90% стронция-90. Однако при этом уничтожается гумусовый слой, вымываются микроэлементы, т.е. уничтожается плодородие почвы.Chemical decontamination methods are based on leaching of radionuclides from the upper layers of the soil to the lower. As electrolytes, aqueous solutions of HCl, H 2 SO 4 , FeCl 3 , CaCl 2 , NaCl were used. Up to 50% cesium-137 and up to 90% strontium-90 are removed from the topsoil when washed with 6M HCl solution. However, in this case, the humus layer is destroyed, trace elements are washed out, i.e. soil fertility is destroyed.
Биологический способ очищения почв от радионуклидов путем выноса их урожаем культур (фитомелиорация) также не получил широкого распространения. Так, максимальный вынос 90Sr полевыми культурами на разных типах почв колеблется в пределах 1-2%, 137Cs - 0,1-0,5% от их содержания в почве. В то же время за счет естественного радиоактивного распада почва ежегодно очищается от 90Sr и 137Cs соответственно на 2,5 и 2,2%. Таким образом, распад 90Sr и 137Cs более эффективен, чем их вынос надземной фитомассой, что делает фитомелиорацию почв нерациональной.The biological method of cleansing soils from radionuclides by removing their crops with crops (phytomelioration) is also not widespread. So, the maximum removal of 90 Sr by field crops on different types of soils ranges from 1-2%, 137 Cs - 0.1-0.5% of their content in the soil. At the same time, due to natural radioactive decay, the soil is annually cleared of 90 Sr and 137 Cs by 2.5 and 2.2%, respectively. Thus, the decomposition of 90 Sr and 137 Cs is more efficient than their removal by the aboveground phytomass, which makes soil phytomelioration irrational.
К комбинированным методам можно отнести способ очистки почвы от радионуклидов, раскрытый в патенте RU 2194319, который сочетает в себе внесение в загрязненную почву сорбирующего радионуклиды материала и выращивание на этой почве радиоаккумулирующих растений, с последующим удалением растительного покрова и сорбента из почвы и их дальнейшую утилизацию.Combined methods include the method of soil purification from radionuclides, disclosed in patent RU 2194319, which combines the introduction of material into the contaminated soil of a sorbing radionuclide material and the cultivation of radio-accumulating plants on this soil, followed by the removal of vegetation and sorbent from the soil and their further disposal.
В патенте RU 2442236 раскрывается способ дезактивации почвы от радиоактивных изотопов, заключающийся в том, что дезактивацию проводят при помощи электродов, которые помещают в загрязненную радионуклидами почву, облучая почву однополярными электромагнитными импульсами мощностью более 1 МВт и длительностью менее 1 нс,частотой повторения не менее 1 кГц. Однако данный способ связан с большим расходом электроэнергии и ограничен использованием сложного и дорогостоящего оборудования.RU 2442236 discloses a method for soil decontamination from radioactive isotopes, which consists in the fact that decontamination is carried out using electrodes that are placed in soil contaminated with radionuclides, irradiating the soil with unipolar electromagnetic pulses with a power of more than 1 MW and a duration of less than 1 ns, a repetition rate of at least 1 kHz However, this method is associated with high energy consumption and is limited by the use of complex and expensive equipment.
Из уровня техники известно несколько способов реабилитации почвы, загрязненной радиоактивными нуклидами,включающих в себя внесение в почву сорбентов. Так в патенте RU 2317603 описан способ, согласно которому в почву вносится гидролизный лигнин древесины в качестве сорбента радионуклидов, который берется в эффективном количестве с учетом сорбционных характеристик и уровня загрязнения почвы, и затем сорбент с нуклидами извлекается из почвы. А согласно патенту RU 2088064 в почву вносят природные или искусственно созданные сорбенты, прочно связывающие в своей структуре радионуклиды. После полной дезактивации почвы сорбенты можно извлечь из почвы просеиванием, а в дальнейшем отправить на захоронение.The prior art several methods for the rehabilitation of soil contaminated with radioactive nuclides, including the introduction of sorbents into the soil. So in patent RU 2317603 a method is described whereby a hydrolytic lignin of wood is introduced into the soil as a sorbent of radionuclides, which is taken in an effective amount taking into account the sorption characteristics and level of soil contamination, and then the sorbent with nuclides is extracted from the soil. And according to the patent RU 2088064, natural or artificially created sorbents are introduced into the soil that firmly bind radionuclides in their structure. After complete decontamination of the soil, the sorbents can be removed from the soil by sifting, and subsequently sent for burial.
Основным недостатком данных способов является то, что требуется удаление из почвы сорбентов с иммобилизованными нуклидами, за счет чего существенно возрастает стоимость производимых мероприятий. Кроме того, к недостатку способов должна быть отнесена и дороговизна, связанная с необходимостью транспортировки на дальние расстояния и захоронения отработанного сорбента.The main disadvantage of these methods is that it requires the removal of sorbents with immobilized nuclides from the soil, which significantly increases the cost of the measures taken. In addition, the disadvantage of methods should be attributed to the high cost associated with the need for transportation over long distances and the disposal of spent sorbent.
Наиболее близким к настоящему изобретению является органоминеральное комплексное удобрение на основе адсорбционной добавки в виде трепела, описанное в патенте RU 2426711, которое способно регулировать дозированное введение микроэлементов и поглощение из почвы токсичных компонентов, в том числе радиоактивных элементов, и может применяться для улучшения плодородия почв и улучшения их экологической безопасности. Заявленное удобрение действительно повышает урожайность зерновых культур (на 4,2%) и способствует снижению содержания в почве тяжелых металлов, однако,кроме заявленного утверждения о возможности поглощения радиоактивных элементов, в патенте не приводиться никаких экспериментальных данных,подтверждающих данное утверждение, к тому же заявляемое удобрение состоит из большого количества ингредиентов и требует достаточно сложного процесса приготовления конечной формы использования.Closest to the present invention is an organomineral complex fertilizer based on an adsorption additive in the form of tripoli, described in patent RU 2426711, which is able to regulate the dosage of micronutrients and the absorption of toxic components from the soil, including radioactive elements, and can be used to improve soil fertility and improving their environmental safety. The claimed fertilizer really increases the yield of grain crops (by 4.2%) and helps to reduce the content of heavy metals in the soil, however, in addition to the claimed statement about the possibility of absorption of radioactive elements, the patent does not provide any experimental data confirming this statement, moreover, the claimed fertilizer consists of a large number of ingredients and requires a rather complicated process of preparing the final form of use.
Таким образом,главная проблема, с которой сталкивается сельхозпроизводитель на загрязненных радионуклидами территориях, заключается в том, что пока нет доступных средств, которые,помимо связывания радиоактивных элементов, позволили бы прервать биологическую цепочку миграции радионуклидов в системе «почва - растение», и при этом оказывали бы благотворное влияние на структурные характеристики почвы и урожайность растений.Thus, the main problem faced by the agricultural producer in the territories contaminated with radionuclides is that there are so far no available means that, in addition to linking the radioactive elements, would interrupt the biological chain of radionuclide migration in the soil-plant system, and at the same time would have a beneficial effect on soil structural characteristics and plant yields.
Поэтому задача настоящего изобретения состояла в том, чтобы разработать новые средства комплексного действия, которые позволяли бы блокировать поступление радионуклидов из почвы в растения, положительно влияли бы на структуру минеральных почв и водопрочность почвенных агрегатов, снижали бы содержание водорастворимых форм радионуклеотидов, способствуя тем самым дезактивации почв, зараженных радиоактивными элементами.Therefore, the objective of the present invention was to develop new means of complex action, which would block the flow of radionuclides from the soil into plants, positively affect the structure of mineral soils and the water resistance of soil aggregates, reduce the content of water-soluble forms of radionucleotides, thereby contributing to soil deactivation infected with radioactive elements.
Поставленная задача была решена посредством разработки нового средства для дезактивации почв, зараженных радиоактивными элементами, содержащего в своем составе поли-N,N-диалкил-3,4-диметиленпирролидиний галогенид общей формулыThe problem was solved by developing a new tool for the decontamination of soils contaminated with radioactive elements, containing poly-N, N-dialkyl-3,4-dimethylene pyrrolidinium halide in its composition
в которойwherein
R1 и R2 означают независимо друг от друга линейный или разветвленный алкил с 1-6 атомами углерода и X означает фтор, хлор, бром, йод или тетрафторборат.R 1 and R 2 mean independently from each other linear or branched alkyl with 1-6 carbon atoms and X means fluorine, chlorine, bromine, iodine or tetrafluoroborate.
Поли-N,N-диалкил-3,4-диметиленпирролидиний галогениды представляют собой новый класс водорастворимых электропроводящих многофункциональных полимеров, сочетающих в себе высокую поверхностную активность, комплексообразующую и флокулирующую способность, а также отличные биологические свойства в отношении микроорганизмов. Эти полимеры, близкие по строению и структуре к природным системам, способны осуществлять электронный и ионный перенос в молекуле, а также комплексообразующие и окислительно-восстановительные процессы. Поли-N,N-диалкил-3,4-диметиленпирролидиний галогениды способны быстро и на длительный срок связывать поллютанты в почве, улучшать агрофизические свойства почвы, повышать урожайность сельскохозяйственных культур, и при этом являются не токсичными для растений, микрофлоры и фауны.Poly-N, N-dialkyl-3,4-dimethylene pyrrolidinium halides are a new class of water-soluble electrically conductive multifunctional polymers that combine high surface activity, complex-forming and flocculating ability, as well as excellent biological properties against microorganisms. These polymers, which are close in structure and structure to natural systems, are able to carry out electronic and ionic transfer in a molecule, as well as complexing and redox processes. Poly-N, N-dialkyl-3,4-dimethylene pyrrolidinium halides can quickly and for a long time bind pollutants in the soil, improve the agrophysical properties of the soil, increase the yield of crops, and are non-toxic to plants, microflora and fauna.
В предпочтительном варианте исполнения изобретения остатки R1 и R2 в формуле (I) независимо друг от друга означают метил, этил, пропил или бутил.In a preferred embodiment of the invention, the radicals R 1 and R 2 in the formula (I) are independently methyl, ethyl, propyl or butyl.
Особо предпочтительно R1 и R2 являются одинаковыми и означают метил.Particularly preferably, R 1 and R 2 are the same and are methyl.
В качестве ионов X- предпочтительно используют хлорид и бромид ионы.Chloride and bromide ions are preferably used as X - ions.
Особо предпочтительно поли-N,N-диалкил-3,4-диметиленпирролидиний галогенид представляет собой поли-N,N-диметил-3,4-диметиленпирролидиний хлорид.Particularly preferably, the poly-N, N-dialkyl-3,4-dimethylene pyrrolidinium halide is poly-N, N-dimethyl-3,4-dimethylene pyrrolidinium chloride.
Средство согласно изобретениюможет быть представлено в различных формах исполнения, таких как раствор, дисперсия, эмульсия, аэрозоль или порошковый препарат.The agent according to the invention can be presented in various forms of execution, such as a solution, dispersion, emulsion, aerosol or powder preparation.
Наиболее предпочтительной формой исполнения средства для дезактивации почв согласно изобретению является раствор, особо предпочтительно водный или водно-спиртовой раствор.The most preferred embodiment of the soil decontamination agent according to the invention is a solution, particularly preferably an aqueous or hydroalcoholic solution.
В одном из вариантов исполнения изобретения средство согласно изобретению может включать также дополнительные средства сорбирующие радионуклеотиды и прочие поллюанты.In one embodiment of the invention, the agent according to the invention may also include additional agents that absorb radionucleotides and other pollutants.
Средство согласно изобретению в одном из вариантов исполнения также может содержать дополнительные вещества фунгицидного и бактерицидного действия, отличные от поли-N,N-диалкил-3,4-диметиленпирролидиний галогенидов.The tool according to the invention in one embodiment may also contain additional substances of fungicidal and bactericidal action, other than poly-N, N-dialkyl-3,4-dimethylene pyrrolidinium halides.
В состав средства для дезактивации почв, зараженных радиоактивными элементами, могут входить также обычные для таких средств вспомогательные добавки, такие как поверхностно-активные вещества, средства, регулирующие pH, стабилизаторы, загустители, разбавители или антивспенивающие агенты.The composition for the decontamination of soils contaminated with radioactive elements may also include adjuvants customary for such products, such as surfactants, pH adjusters, stabilizers, thickeners, diluents or antifoam agents.
Согласно настоящему изобретению под радиоактивными элементами (радионуклеатидами) понимают химические элементы, предпочтительно криптон-85, цезий-137, рутений-106, стронций-90, йод-131, с нестабильным атомным ядром, которые при самопроизвольном распаде испускают характерное излучение и могут вызывать мутагенные, канцерогенные, тератогенные и другие изменения в живых организмах, а также негативные экологические явления. Основными радионуклидами, определяющими характер загрязнения почв согласно изобретению является цезий-137 и стронций-90.According to the present invention, radioactive elements (radionucleotides) are understood to mean chemical elements, preferably krypton-85, cesium-137, ruthenium-106, strontium-90, iodine-131, with an unstable atomic nucleus, which during spontaneous decay emit characteristic radiation and can cause mutagenic , carcinogenic, teratogenic and other changes in living organisms, as well as negative environmental phenomena. The main radionuclides that determine the nature of soil contamination according to the invention are cesium-137 and strontium-90.
Радионуклиды, поступившие в почву, вступают в физико-химические реакции взаимодействия с почвенным поглощающим комплексом (ППК), усваиваются почвенными микроорганизмами, образуют нерастворимые и растворимые в почвенном растворе соли и коллоидные соединения, что сопровождается трансформацией форм их соединений, изменением миграционной подвижности и биологической доступности для корневых систем растений.Radionuclides entering the soil enter into physicochemical reactions of interaction with the soil absorbing complex (PPC), are absorbed by soil microorganisms, form insoluble and soluble salts in the soil solution and colloidal compounds, which is accompanied by the transformation of the forms of their compounds, changes in migration mobility and bioavailability for root systems of plants.
На подвижность радионуклидов в почве оказывают влияние ряд таких факторов,как физико-химическая характеристика радионуклидов, время и формы нахождения в почве, свойства почвы, погодно-климатические условия, тип растительного покрова.The mobility of radionuclides in soil is influenced by a number of factors such as the physicochemical characteristics of radionuclides, the time and form of occurrence in the soil, soil properties, weather and climate conditions, and the type of vegetation cover.
По мнению ряда ученых, растения поглощают из почвы радионуклиды, находящиеся в водорастворимом и обменном состояниях. Относительное количество радионуклидов в доступных для растений формах изменяется с течением времени. В настоящее время основная доля цезия-137 находится в связанной форме. В дерново-подзолистых супесчаных и песчаных почвах доля его доступных форм находится в пределах 10-20%, при этом на долю водорастворимой формы приходится менее 1%. Доля доступных форм стронция-90 в дерново-подзолистых почвах достигает более 70%. Однако следует учитывать, что содержание цезия-137 в почве на порядок выше, чем стронция-90.According to some scientists, plants absorb radionuclides from the soil in water-soluble and metabolic states. The relative amount of radionuclides in the forms available to plants varies over time. Currently, the bulk of cesium-137 is in bound form. In sod-podzolic sandy loam and sandy soils, the share of its accessible forms is in the range of 10-20%, while the water-soluble form accounts for less than 1%. The proportion of available forms of strontium-90 in sod-podzolic soils reaches more than 70%. However, it should be borne in mind that the content of cesium-137 in the soil is an order of magnitude higher than strontium-90.
Результаты исследований по изучению влияния средства на основе поли-N,N-диалкил-3,4-диметиленпирролидиний галогенида на содержание в почве наиболее доступной для растений водорастворимой формы цезия-137 и стронция-90 в почве показали, что за счет обработки почвы произошло существенное снижение содержания в почве водорастворимых форм радионуклеотидов. В зависимости от дозировки действующего вещества содержание водорастворимой формы цезия-137 уменьшилось в 2-5,2 раза. В случае стронция-90 обработка почвы средством согласно изобретению оказала эффект двукратного снижения содержания водорастворимой формы. Различия в эффективности действия средства на связывание радионуклидов в почве обусловлены их химическими свойствами, что, в свою очередь, определяет их поведение в почве.The results of studies on the effect of poly-N, N-dialkyl-3,4-dimethylene-pyrrolidinium halide-based products on the content of the most water-soluble form of cesium-137 and strontium-90 in the soil in the soil showed that a significant amount of soil treatment occurred reduction in the content of water-soluble forms of radionucleotides in the soil. Depending on the dosage of the active substance, the content of the water-soluble form of cesium-137 decreased by 2-5.2 times. In the case of strontium-90, the soil treatment with the agent according to the invention had the effect of halving the content of the water-soluble form. Differences in the effectiveness of the action of binding radionuclides in the soil are due to their chemical properties, which, in turn, determines their behavior in the soil.
Из агрохимических свойств почв наиболее существенными являются: реакция почвенной среды, содержание гумуса, подвижных форм фосфора и калия.Of the agrochemical properties of soils, the most significant are: the reaction of the soil environment, the content of humus, mobile forms of phosphorus and potassium.
Было установлено, что внесение средства согласно изобретению лишь незначительно изменяло pH обрабатываемых почв, в основном снижая кислотность почвы, т.к. средство имеет рН 9. Содержание гумуса в большинстве вариантов с применением средства согласно изобретению было выше, чем на контроле, но отсутствие закономерностей в изменении этого показателя пока не позволяет делать окончательные выводы. Содержание доступного фосфора и обменного, наоборот, имело тенденцию к понижению, что, в свою очередь, может быть связано с поглощением их активным полимером.It was found that the introduction of funds according to the invention only slightly changed the pH of the treated soil, mainly reducing the acidity of the soil, because the product has a pH of 9. The content of humus in most cases using the product according to the invention was higher than in the control, but the absence of patterns in the change of this indicator does not yet allow to draw final conclusions. The content of available phosphorus and exchange, on the contrary, tended to decrease, which, in turn, may be associated with their absorption by the active polymer.
Таким образом, проведенные исследования показали, что обработка почвы средством согласно изобретению не оказывает отрицательного действия на ее агрохимические свойства.Thus, the studies showed that soil treatment with the agent according to the invention does not adversely affect its agrochemical properties.
Практиками земледелия давно было замечено, что многие свойства почвы, особенно физические, зависят от характера ее структуры. В агрономическом понимании положительной считается лишь мелкокомковатая и зернистая структура, размер агрегатов которой составляет в диаметре 0,25-10 мм. По качеству структурные агрегаты должны быть простыми, упруго- и водопрочными. Это обусловливает длительное сохранение структуры при ее повторных обработках и после искусственного и естественного поверхностного увлажнения.Agriculture practitioners have long noticed that many properties of soil, especially physical ones, depend on the nature of its structure. In the agronomic sense, only a finely crumbly and granular structure is considered positive, the aggregate size of which is 0.25-10 mm in diameter. In terms of quality, structural units must be simple, elastic, and water-resistant. This leads to a long-term preservation of the structure during its repeated processing and after artificial and natural surface wetting.
В результате исследований было установлено, что средство на основе поли-N,N-диалкил-3,4-диметиленпирролидиний галогенида является эффективным структурообразователем. Влияние средства согласно изобретению на структуру почвы проявляется достаточно быстро - в течение первых суток, и дальше, с течением времени, она не претерпевает существенных изменений. Так, значения коэффициентов структурности дерново-подзолистой суглинистой почвы за счет применения средства согласно изобретению увеличились с 2,31 на контроле, где средство не применялось, до 3,12, где почва обрабатывалась.As a result of studies, it was found that a tool based on poly-N, N-dialkyl-3,4-dimethylene pyrrolidinium halide is an effective structure-forming agent. The effect of the agent according to the invention on the soil structure is manifested quite quickly - during the first day, and further, over time, it does not undergo significant changes. Thus, the values of the structural coefficients of sod-podzolic loamy soil due to the use of the agent according to the invention increased from 2.31 in the control, where the agent was not used, to 3.12, where the soil was cultivated.
Влажность почвы часто является решающим и непосредственным фактором для развития растений, не меньшее влияние она имеет и на микробиологическую деятельность почвы.Soil moisture is often a decisive and direct factor for the development of plants, it has no less effect on the microbiological activity of the soil.
К основным водным свойствам почвы относят ее водоудерживающую способность, водопроницаемость, водоподъемную и испаряющую способность. Водоудерживающая способность - это способность почвы удерживать содержащуюся в ней воду. Ее количественной характеристикой является влагоемкость. Внесение в почву средства согласно изобретению оказало существенное влияние как на капиллярную, так и полную влагоемкость почв. Капиллярная влагоемкость дерново-подзолистой супесчаной почвы повышалась с увеличением доз обработки и достигла увеличения до 6,49%. При этом испаряющая способность почв обрабатываемых полимером согласно изобретению снижалась почти на 20%.The main water properties of the soil include its water-holding ability, water permeability, water-lifting and evaporating ability. Water retention capacity is the ability of the soil to retain the water contained in it. Its quantitative characteristic is moisture capacity. The introduction of the soil according to the invention had a significant effect on both the capillary and full moisture capacity of the soil. The capillary moisture capacity of sod-podzolic sandy loam soil increased with increasing doses of treatment and reached an increase of up to 6.49%. Moreover, the evaporation capacity of the soils treated with the polymer according to the invention decreased by almost 20%.
Обработка почвы средством согласно изобретению оказала положительное влияние на урожайность и переход радиоактивных элементов из почвы в растение. Так в случае салата листового урожайность выросла на 13,5-25,1%, а в случае зерновых культур прибавка урожайности составила до 8,9 ц/га, что соответствует 60%-ному повышению.The treatment of the soil with the agent according to the invention had a positive effect on the yield and transition of radioactive elements from the soil to the plant. So in the case of leaf lettuce, the yield increased by 13.5-25.1%, and in the case of cereal crops, the yield increase amounted to 8.9 c / ha, which corresponds to a 60% increase.
При этом значения коэффициентов перехода цезия-137 и стронция-90 из почвы в растения во всех вариантах, где применялось средство согласно изобретению, оказались ниже, чем на контроле, где средство не использовалось.Moreover, the values of the coefficients of transition of cesium-137 and strontium-90 from the soil to plants in all variants where the agent according to the invention was used turned out to be lower than in the control where the agent was not used.
Для установления размеров перехода цезия-137 и стронция-90 в сельскохозяйственную продукцию определялось содержание этих радионуклидов в сопряженных пробах растениеводческой продукции и почвы, а затем рассчитывались коэффициенты перехода (Кп) по формуле:To establish the size of the transition of cesium-137 and strontium-90 into agricultural products, the content of these radionuclides in the conjugate samples of crop production and soil was determined, and then the conversion factors (K p ) were calculated by the formula:
Максимальная кратность снижения значений Кп, например, для зерновых культур в 1-й год исследований составила для цезия-137 2,1 и стронция-90 1,8 раз, во 2-й - 3,8 и 2,8 раз соответственно.The maximum fold reduction in K p values, for example, for cereals in the 1st year of research was 2.1 times for cesium-137 and 90-strontium 1.8 times, in the 2nd - 3.8 and 2.8 times, respectively.
Еще одним объектом изобретения является способ дезактивации почв, зараженных радиоактивными элементами, отличающийся тем, что почву, зараженную радиоактивными элементами, обрабатывают средством на основе поли-N,N-диалкил-3,4-диметиленпирролидиний галогенида общей формулыAnother object of the invention is a method for the decontamination of soils contaminated with radioactive elements, characterized in that the soil contaminated with radioactive elements is treated with a tool based on poly-N, N-dialkyl-3,4-dimethylene pyrrolidinium halide of the general formula
в которойwherein
R1 и R2 означают независимо друг от друга линейный или разветвленный алкил с 1-6 атомами углерода, R 1 and R 2 mean independently from each other linear or branched alkyl with 1-6 carbon atoms,
X означает фтор, хлор, бром, йод или тетрафторборат.X is fluoro, chloro, bromo, iodo or tetrafluoroborate.
В одном из вариантов исполнения способ согласно изобретению может включать после стадии обработки почвы средством согласно изобретению стадию обработки почвы так называемым «сшивателем», компонентом, который оказывает дополнительное стабилизирующее действие на комплекс поли-N,N-диалкил-3,4-диметиленпирролидиний галогенида с поллютантами в почве. Предпочтительно в качестве «сшивателя» используется водный раствор оксалата натрия Na2C2O4.In one embodiment, the method according to the invention may include, after the soil treatment step with the agent according to the invention, a soil treatment step with a so-called “crosslinker”, a component that provides an additional stabilizing effect on the complex of poly-N, N-dialkyl-3,4-dimethylene pyrrolidinium halide with pollutants in the soil. Preferably, an aqueous solution of sodium oxalate Na 2 C 2 O 4 is used as the “crosslinker”.
Более детально изобретение поясняется нижеследующими примерами.In more detail, the invention is illustrated by the following examples.
ПримерыExamples
Для демонстрации достигаемого технического результата в качестве примера было использовано средство для дезактивации почв согласно изобретению, которое представляло собой водный раствор поли-Ν,Ν-диметил-3,4-диметиленпирролидиний хлорида со средней молекулярной массой от 75000 до 100000 г/моль, который был получен способом, раскрытым в патенте RU 2372333.To demonstrate the achieved technical result, as an example, the soil decontamination agent according to the invention was used, which was an aqueous solution of poly-Ν, Ν-dimethyl-3,4-dimethylene pyrrolidinium chloride with an average molecular weight of 75,000 to 100,000 g / mol, which was obtained by the method disclosed in patent RU 2372333.
Пример 1. Влияние обработки почвы средством на основе поли-Ν,Ν-диметил-3,4-диметиленпирролидиний хлорида на урожайность зерновых культур и параметры накопления радионуклидовExample 1. The effect of soil treatment with a tool based on poly-Ν, Ν-dimethyl-3,4-dimethylene pyrrolidinium chloride on grain productivity and parameters of radionuclide accumulation
Исследование проводили на территории радиоактивного загрязнения в УСПК «Краснопольский» Могилевской области, почвы которого были загрязнены радионуклидами цезия-137 и стронция-90. Схема опыта включала 8 вариантов, которые отличались дозами средства согласно изобретению на единицу массы почвы (табл.1). В первый год исследования проводились с овсом (зерно), во второй - с горохо-овсяной смесью (зеленая масса). Обработка почвы средством производилась однократно - при закладке опыта, с помощью ранцевого опрыскивателя после посева овса. Общая площадь делянки полевого опыта составляла 15 м2, учетная - 12 м2. Почва опытного участка дерново-подзолистая песчаная, характеризовалась следующими агрохимическими показателями: рН в KCl - 5,0, содержание гумуса - 1,16%, содержание подвижного фосфора и калия - 317 и 250 мг/кг почвы соответственно. Ее удельная активность составляла по цезию-137 2100 Бк/кг (504 кБк/м2 или 13,6 Ки/км2), по стронцию-90 - 40,4 Бк/кг (9,7 кБк/м2 или 0,26 Ки/км2). Содержание цезия-137 в почвенных и растительных пробах, стронция-90 в растительных пробах определяли на γ-β-спектрометре МКС-АТ 1315, стронция-90 в почве - радиохимическим методом по стандартной методике.The study was conducted on the territory of radioactive contamination in the Krasnopolsky USPK of the Mogilev region, the soil of which was contaminated with cesium-137 and strontium-90 radionuclides. The experimental design included 8 options that differed in the doses of the agent according to the invention per unit mass of soil (Table 1). In the first year, the studies were carried out with oats (grain), in the second - with a pea-oat mixture (green mass). Soil treatment with the agent was carried out once - when setting up the experiment, using a backpack sprayer after sowing oats. The total plot area of the field experiment was 15 m 2 , the accounting area was 12 m 2 . The soil of the experimental plot is sod-podzolic sandy, characterized by the following agrochemical parameters: pH in KCl - 5.0, humus content - 1.16%, mobile phosphorus and potassium content - 317 and 250 mg / kg of soil, respectively. Its specific activity was cesium-137 2100 Bq / kg (504 kBq / m 2 or 13.6 Ci / km 2 ), strontium-90 - 40.4 Bq / kg (9.7 kBq / m 2 or 0, 26 Ci / km 2 ). The cesium-137 content in soil and plant samples, strontium-90 in plant samples was determined using an MKS-AT 1315 γ-spectrometer, and strontium-90 in soil was determined by a radiochemical method using a standard method.
В таблице 1 приведены результаты 2-летних исследований, полученные в полевом опыте на территории радиоактивного загрязнения.Table 1 shows the results of 2-year studies obtained in a field experiment on the territory of radioactive contamination.
Обработка почвы средством согласно изобретению оказала положительное влияние на урожайность зерна овса в большинстве вариантов опыта. Наиболее существенную прибавку зерна обеспечили варианты опыта, где обработка почвы средством производилась из расчета 10 и 20 мг действующего вещества на 1 кг пахотного слоя почвы - 8,9 и 7,0 ц/га, что составило 59,7 и 47,0% соответственно. Т.е. было установлено, что как более низкие дозы действующего вещества, так и более высокие оказались неэффективными.The soil treatment with the agent according to the invention had a positive effect on the yield of oat grains in most experimental variants. The most significant increase in grain was provided by the experimental options, where the soil was treated with the agent at the rate of 10 and 20 mg of active ingredient per 1 kg of arable layer of the soil - 8.9 and 7.0 kg / ha, which amounted to 59.7 and 47.0%, respectively . Those. it was found that both lower doses of the active substance and higher ones were ineffective.
При этом значения коэффициентов перехода цезия-137 из почвы в зерно овса во всех вариантах, где применялось средство, оказались ниже, чем на контроле, где средство не использовалось. Минимальные значения Кп были получены в вариантах, где средство вносилось из расчета 1 и 40 мг действующего вещества на кг почвы - 0,0076 и 0,0085, что составляло снижение относительно контроля в 1,9 и 2,1 раз или на 47,2 и 52,8% соответственно. По урожайности эти варианты незначительно отличались от контроля, что позволяет сделать вывод, что снижение значений Кп в них обусловлено в основном связыванием цезия-137 в почве полимером, а не биологическим разбавлением концентрации радионуклида (за счет увеличения массы зерна). Значительно ниже, чем в контрольном варианте, было значение Кп и в варианте с дозой внесения 10 мг/кг. Однако в данном случае его снижение было обусловлено в большей степени биологическим разбавлением радионуклида, т.к. этот вариант обеспечил максимальную урожайность зерна овса.In this case, the values of the coefficients of transition of cesium-137 from the soil to oat grain in all variants where the agent was used turned out to be lower than in the control, where the agent was not used. The minimum values of Kp were obtained in versions where the agent was applied at the rate of 1 and 40 mg of active substance per kg of soil - 0.0076 and 0.0085, which amounted to a decrease of 1.9 and 2.1 times relative to the control, or 47.2 and 52.8%, respectively. In terms of yield, these options were slightly different from the control, which allows us to conclude that the decrease in Kp values in them is due mainly to the binding of cesium-137 in the soil to the polymer, and not to biological dilution of the radionuclide concentration (due to an increase in grain weight). Significantly lower than in the control variant was the value of Kp and in the variant with a dose of 10 mg / kg. However, in this case, its decrease was due to a greater extent to the biological dilution of the radionuclide, because this option provided the maximum yield of oat grain.
Применение средства согласно изобретению оказало влияние и на параметры накопления стронция-90 зерном овса. Положительный эффект был достигнут в диапазоне доз действующего вещества 0,5-10 мг/кг почвы, где урожайность зерна овса не имела существенных различий с контролем, а значения Кп снизились на 12,4÷44,7%, при более высоких дозах применения полимера различия с контролем были незначительными. Результаты, полученные в следующем вегетационном периоде, т.е. через год после обработки почвы средством, показали, что оно обладает последействием, что отразилось как на урожайности зеленой массы горохо-овсяной смеси, так и параметрах накопления радионуклидов цезия-137 и стронция-90.The use of the agent according to the invention also influenced the strontium-90 accumulation parameters by oat grain. A positive effect was achieved in the dose range of the active substance 0.5-10 mg / kg of soil, where the yield of oat grain did not differ significantly from the control, and Kp values decreased by 12.4 ÷ 44.7%, with higher doses of polymer differences with control were not significant. The results obtained in the next growing season, i.e. a year after cultivating the soil, it was shown that it has an aftereffect, which affected both the green mass yield of the pea-oat mix and the parameters of the accumulation of cesium-137 and strontium-90 radionuclides.
Последействие средства в варианте IV (доза 5 мг/кг) обеспечило прибавку урожая зеленой массы на 13,0 ц/га, что составило 10,4%. Еще более эффективной оказалась доза 10 мг/кг, в этом варианте опыта была достигнута максимальная урожайность - 148,8 ц/га, при этом прибавка составила 23,4 ц/га, или 18,7%.The aftereffect of the agent in option IV (dose 5 mg / kg) provided an increase in the yield of green mass by 13.0 kg / ha, which amounted to 10.4%. A dose of 10 mg / kg turned out to be even more effective, in this experiment the maximum yield was reached - 148.8 c / ha, while the increase was 23.4 c / ha, or 18.7%.
Во всех вариантах опыта, где применяли средство согласно изобретению, значения Кп были ниже, чем в контрольном варианте. Снижение значений Кп для цезия-137 составляло 4,3-73,9%, для стронция-90 - 13,7-64,6%. Максимальный радиологический эффект во второй год исследований был достигнут в вариантах III и IV по обоим радионуклидам. При этом в вариантах с низкими дозами действующего вещества (0,5 и 1 мг/кг) снижение значений Кп составило 1,4 и 2,4 раза по цезию-137 и 1,9 и 2,8 по стронцию-90 и было обусловлено в основном связыванием радионуклидов полимером в почве, а в остальных как связыванием радионуклидов, так и биологическим разбавлением.In all variants of the experiment, where the tool according to the invention was used, the values of K p were lower than in the control variant. The decrease in K p values for cesium-137 was 4.3-73.9%, for strontium-90 - 13.7-64.6%. The maximum radiological effect in the second year of research was achieved in options III and IV for both radionuclides. Moreover, in variants with low doses of the active substance (0.5 and 1 mg / kg), the decrease in K p values was 1.4 and 2.4 times for cesium-137 and 1.9 and 2.8 for strontium-90 and was mainly due to the binding of radionuclides by a polymer in the soil, and in the rest, both by the binding of radionuclides and biological dilution.
Пример 2. Влияние обработки почвы средством на основе поли-N,N-диметил-3,4-диметиленпирролидиний хлорида на урожайность салата листового (Lactuca sativa L.) и параметры накопления радионуклидовExample 2. The effect of soil treatment with a tool based on poly-N, N-dimethyl-3,4-dimethylene pyrrolidinium chloride on the yield of lettuce (Lactuca sativa L.) and the parameters of the accumulation of radionuclides
Для изучения влияния средства согласно изобретению на урожайность салата листового (Lactuca sativa L.) и параметры накопления радионуклеотидов нами был заложен вегетационный опыт.To study the effect of the agent according to the invention on the yield of lettuce (Lactuca sativa L.) and the parameters of the accumulation of radionucleotides, we laid the vegetative experience.
Использовалась дерново-подзолистая песчаная, почва, которая характеризовалась следующими агрохимическими показателями: pH в KCl - 5,36, содержание гумуса - 1,49%, содержание подвижного фосфора и калия - 318 и 201 мг/кг почвы соответственно. Ее удельная активность составляла по цезию-137 2790 Бк/кг (670 кБк/м2 или 18,1 Ки/км2), по стронцию-90 - 102,5 Бк/кг (24,6 кБк/м2 или 0,66 Ки/км2).We used sod-podzolic sandy soil, which was characterized by the following agrochemical parameters: pH in KCl - 5.36, humus content - 1.49%, content of mobile phosphorus and potassium - 318 and 201 mg / kg of soil, respectively. Its specific activity was cesium-137 2790 Bq / kg (670 kBq / m 2 or 18.1 Ci / km 2 ), strontium-90 - 102.5 Bq / kg (24.6 kBq / m 2 or 0, 66 Ci / km 2 ).
Результаты исследований, полученные в вегетационном опыте, приведены в таблице 2.The research results obtained in the growing experiment are shown in table 2.
Полученные результаты показали, что все дозы действующего вещества обеспечили достоверное увеличение урожайности салата листового в условиях радиоактивного загрязнения. Так, при загрязнении почвы 137Cs и 90Sr урожайность салата была на 13,5-25,1% выше, чем на контроле. Оптимальной была доза 10 мг действующего вещества на кг почвы.The results showed that all doses of the active substance provided a significant increase in the yield of lettuce leaf under conditions of radioactive contamination. Thus, with soil contamination of 137 Cs and 90 Sr, lettuce yield was 13.5–25.1% higher than in the control. The optimal dose was 10 mg of active substance per kg of soil.
Содержание 137Cs в листьях салата за счет применения средства снизилось с 47,3 до 12,8 Бк/кг, что составляло 3,7 раз при загрязнении почвы радионуклидами. Та же закономерность прослеживается и с кратностью снижения накопления стронция-90, она составила 2,6.The content of 137 Cs in lettuce due to the use of the product decreased from 47.3 to 12.8 Bq / kg, which was 3.7 times with soil contamination with radionuclides. The same pattern can be observed with the reduction rate of strontium-90 accumulation, it amounted to 2.6.
Пример 3. Влияние средства согласно изобретению на агрохимические свойства почвыExample 3. The effect of the agent according to the invention on the agrochemical properties of the soil
Из агрохимических свойств почв наиболее существенными являются: реакция почвенной среды, содержание гумуса, подвижных форм фосфора и калия. В таблице 3 приведены результаты агрохимического анализа проб окультуренной дерново-подзолистой супесчаной почвы без обработки полимером (контроль) и после обработки возрастающими дозами средства согласно изобретению.Of the agrochemical properties of soils, the most significant are: the reaction of the soil environment, the content of humus, mobile forms of phosphorus and potassium. Table 3 shows the results of agrochemical analysis of samples of cultivated sod-podzolic sandy loam soil without polymer treatment (control) and after treatment with increasing doses of the agent according to the invention.
Таким образом, анализ полученных результатов показал, что обработка почвы средством согласно изобретению не оказывает отрицательного действия на ее агрохимические свойства.Thus, the analysis of the results showed that soil treatment with the agent according to the invention does not have a negative effect on its agrochemical properties.
Пример 4. Влияние средства согласно изобретению на структуру почвыExample 4. The effect of the agent according to the invention on the soil structure
На основании результатов опытов по сухому просеиванию почв, подвергнутых обработке средством с различными дозами действующего вещества, нами были рассчитаны значения коэффициентов структурности для разных типов почв (таблица 4).Based on the results of experiments on dry sifting of soils treated with a tool with different doses of the active substance, we calculated the values of the structural coefficients for different types of soils (table 4).
Так, значения коэффициентов структурности дерново-подзолистой суглинистой почвы за счет применения средства увеличились с 2,31 на контроле, где средство не применялось, до 3,12, где почва обрабатывалась средством с дозой действующего вещества 40 мг/кг.Thus, the values of the structural coefficients of sod-podzolic loamy soil due to the use of the agent increased from 2.31 in the control, where the agent was not used, to 3.12, where the soil was treated with the agent with a dose of the active substance of 40 mg / kg.
Т.е. максимальный эффект составил 35,1%. Значения коэффициентов структурности дерново-подзолистой супесчаной почвы под влиянием средства согласно изобретению изменились с 0,96 на контроле до 1,40 в варианте с дозой действующего вещества 1 мг/кг, что составило 45,8%. Обработка песчаной почвы средством также оказала влияние на ее структуру, максимальное увеличение значения коэффициента структурности составило 37,8%.Those. the maximum effect was 35.1%. The values of the structural coefficients of the sod-podzolic sandy loam soil under the influence of the agent according to the invention changed from 0.96 in the control to 1.40 in the embodiment with a dose of the active substance of 1 mg / kg, which amounted to 45.8%. The treatment of sandy soil with the agent also influenced its structure, the maximum increase in the value of the structural coefficient was 37.8%.
Следует отметить, что влияние средства на структуру дерново-подзолистой суглинистой почвы в большей степени проявилось при относительно высоких дозах действующего вещества - 10-40 мг/кг. В то же время максимальное влияние на структуру дерново-подзолистой супесчаной и песчаной почвы оказали более низкие дозы действующего вещества - 1-5 мг/кг. Дальнейшее увеличение доз действующего вещества привело к снижению значений коэффициентов структурности. Это обусловлено тем, что превышение концентрации раствора полимера сверх некоторой оптимальной величины приводит к изменению конформации макромолекул - к их сворачиванию и образованию глобул, уже не способных усиливать прочность коллоидной структуры в почве.It should be noted that the effect of the agent on the structure of sod-podzolic loamy soil was manifested to a greater extent with relatively high doses of the active substance - 10-40 mg / kg. At the same time, the maximum effect on the structure of sod-podzolic sandy loam and sandy soil was exerted by lower doses of the active substance - 1-5 mg / kg. A further increase in the doses of the active substance led to a decrease in the values of structural factors. This is due to the fact that exceeding the concentration of the polymer solution over a certain optimal value leads to a change in the conformation of the macromolecules - to their folding and the formation of globules, which are no longer able to enhance the strength of the colloidal structure in the soil.
Результаты исследований по изучению влияния средства согласно изобретению на водопрочность макроструктуры почвы приведены в таблице 5.The research results on the influence of the means according to the invention on the water resistance of the soil macrostructure are shown in table 5.
Их анализ показал, что практически во всех вариантах опыта, где применялось средство согласно изобретению, водопрочность агрегатов была выше, чем в контрольном варианте. Максимальное влияние на водопрочность агрегатов дерново-подзолистой суглинистой почвы оказало применение средства с дозой действующего вещества 10 мг/кг - она увеличилась на 32,8%, дерново-подзолистой супесчаной и песчаной - в диапазоне от 5,0 до 20,0 мг/кг - 10,4-11,4% и 7,1-8,7% соответственно.Their analysis showed that in almost all variants of the experiment where the agent according to the invention was used, the water resistance of the aggregates was higher than in the control variant. The maximum impact on the water resistance of aggregates of sod-podzolic loamy soil was exerted by the use of a drug with a dose of the active substance of 10 mg / kg - it increased by 32.8%, sod-podzolic sandy loam and sand - in the range from 5.0 to 20.0 mg / kg - 10.4-11.4% and 7.1-8.7%, respectively.
Пример 5. Влияние средства согласно изобретению на водные свойства почвыExample 5. The effect of the funds according to the invention on the water properties of the soil
Влажность почвы часто является решающим и непосредственным фактором для развития растений, не меньшее влияние она имеет и на микробиологическую деятельность почвы. На высохшей почве в жаркую погоду всякая микробиологическая деятельность приостанавливается, происходит прямое сгорание органического вещества, в результате чего непроизводительно теряется нужный для растений азот. При избыточной влажности в почве идут неблагоприятные анаэробные процессы, связанные как с потерей азота, так и с накоплением в почве закисных соединений, вредно влияющих на растения. Влажность почвы оказывает также влияние на ее физические свойства, уменьшая связность почвы.Soil moisture is often a decisive and direct factor for the development of plants, it has no less effect on the microbiological activity of the soil. On dry soil in hot weather, any microbiological activity is suspended, direct combustion of organic matter occurs, as a result of which the nitrogen necessary for plants is lost. With excessive moisture in the soil, unfavorable anaerobic processes occur, associated both with nitrogen loss and with the accumulation of acidic compounds in the soil that adversely affect plants. Soil moisture also affects its physical properties, reducing soil connectivity.
Результаты изучения влияния обработки почвы средством на капиллярную и полную влагоемкость приведены в таблице 6.The results of a study of the effect of soil treatment with the agent on capillary and full moisture capacity are shown in table 6.
Анализ полученных результатов показал, что максимальное увеличение капиллярной влагоемкости дерново-подзолистой суглинистой почвы (на 2,45-3,22%) наблюдалось в диапазоне доз полимера 2,5-10,0 мг/кг. В то же время полная влагоемкость во всех вариантах с применением полимера была ниже, чем на контроле.Analysis of the results showed that the maximum increase in the capillary moisture capacity of sod-podzolic loamy soil (2.45-3.22%) was observed in the polymer dose range of 2.5-10.0 mg / kg. At the same time, the total moisture capacity in all variants using the polymer was lower than in the control.
Капиллярная влагоемкость дерново-подзолистой супесчаной почвы повышалась с увеличением доз действующего вещества и достигла максимума при дозе 40 мг/кг (увеличилась на 6,49%). Полная влагоемкость при этом относительно контроля не снизилась.The capillary moisture capacity of sod-podzolic sandy loam soil increased with increasing doses of the active substance and reached a maximum at a dose of 40 mg / kg (increased by 6.49%). At the same time, the full moisture capacity relative to the control did not decrease.
К основным водным свойствам почвы относят также и испаряющую способность. Результаты изучения влияния внесения в почву средства на ее испаряющую способность приведены в таблице 7.The basic water properties of the soil also include the evaporation capacity. The results of a study of the effect of soil application funds on its evaporation capacity are shown in table 7.
Полученные результаты показали, что за 96 часов испаряющая способность почвы при дозах действующего вещества 5,0 и 10,0 мг/кг снизилась почти на 20%. С увеличением доз действующего вещества степень влияния средства на испаряющую способность увеличивалась.The results showed that in 96 hours the evaporation capacity of the soil at doses of the active substance of 5.0 and 10.0 mg / kg decreased by almost 20%. With increasing doses of the active substance, the degree of influence of the agent on the evaporation capacity increased.
Таким образом, установлено, что максимальное повышение капиллярной влагоемкости почвы за счет обработки новым средством для дезактивации почв составило для суглинистой почвы 3,2%, супесчаной - 6,49%. При этом испаряющая способность дерново-подзолистой супесчаной почвы при дозах действующего вещества 5,0 и 10,0 мг/кг снизилась почти на 20%.Thus, it was found that the maximum increase in the capillary moisture capacity of the soil due to treatment with a new soil decontamination agent was 3.2% for loamy soil and 6.49% for loamy soil. At the same time, the volatility of sod-podzolic sandy loam soil at doses of the active substance of 5.0 and 10.0 mg / kg decreased by almost 20%.
Пример 6. Влияние средства согласно изобретению на формы нахождения цезия-137 и стронция-90 в почвеExample 6. The effect of the agent according to the invention on the forms of cesium-137 and strontium-90 in the soil
Результаты исследований по изучению влияния средства согласно изобретению на доступные для растений формы цезия-137 и стронция-90 в дерново-подзолистой супесчаной почве приведены в таблице 8.The results of studies on the effect of the agent according to the invention on forms of cesium-137 and strontium-90 available in plants in sod-podzolic sandy loam soil are shown in Table 8.
Анализ полученных результатов показал, что за счет обработки почвы средством согласно изобретению произошло существенное снижение содержания в почве водорастворимой формы цезия-137. Максимальный эффект был достигнут при дозе полимера 40 мг/кг, содержание водорастворимой формы уменьшилось в 5,2 раза.An analysis of the results showed that due to the soil treatment with the agent according to the invention, there was a significant decrease in the content of water-soluble form of cesium-137 in the soil. The maximum effect was achieved with a polymer dose of 40 mg / kg, the content of the water-soluble form decreased by 5.2 times.
В то же время содержание обменной формы цезия-137 в почве в вариантах с применением полимера несущественно отличалось от контроля, где средство не использовалось. По нашему мнению отсутствие различий в содержании обменной формы цезия-137 в вариантах с применением средства согласно изобретению относительно контроля еще не свидетельствует, что средство не работает. Безусловно, что наиболее динамичной является водорастворимая форма радионуклидов и поэтому установлен эффект действия средства. Возможно, что по мере снижения подвижности форм нахождения радионуклидов в почве требуется большее время для установления равновесия. Следует также отметить, что чем выше содержание радионуклида в какой-либо форме, тем сложнее зафиксировать изменения, происходящие за счет перехода радионуклидов из легкодоступных для растений форм в менее доступные.At the same time, the content of the exchange form of cesium-137 in the soil in the variants using the polymer did not differ significantly from the control, where the agent was not used. In our opinion, the absence of differences in the content of the exchange form of cesium-137 in the variants using the agent according to the invention with respect to control does not yet indicate that the agent does not work. Of course, the most dynamic is the water-soluble form of radionuclides and therefore the effect of the agent has been established. It is possible that as the mobility of the forms of radionuclides in the soil decreases, more time is required to establish equilibrium. It should also be noted that the higher the radionuclide content in any form, the more difficult it is to record changes that occur due to the transition of radionuclides from forms that are readily available to plants to less accessible ones.
Обработка почвы средством согласно изобретению также оказала влияние и на содержание водорастворимой формы стронция-90. Достоверные различия относительно контроля обеспечили дозы действующего вещества от 1,0 до 40,0 мг/кг.The treatment of the soil with the agent according to the invention also influenced the content of the water-soluble form of strontium-90. Significant differences relative to the control provided the dose of the active substance from 1.0 to 40.0 mg / kg
Результаты лабораторных исследований согласуются с данными, полученными в полевом опыте (таблица 1).The results of laboratory studies are consistent with the data obtained in the field experiment (table 1).
Таким образом, установлено, что обработка дерново-подзолистой супесчаной почвы средством согласно изобретению снижает содержание водорастворимой (наиболее доступной для растений) формы цезия-137 в ней до 5 раз, стронция-90 - до 2 раз.Thus, it was found that the treatment of sod-podzolic sandy loam soil with the agent according to the invention reduces the content of the water-soluble (most accessible for plants) form of cesium-137 in it up to 5 times, strontium-90 - up to 2 times.
Исходя из представленных результатов исследований, можно констатировать, что вследствие своего комплексного действия средства на основе поли-N,N-диалкил-3,4-диметиленпирролидиний галогенидов, связывая радиактивные элементы и снижая содержание их водорастворимых форм, не требуют при этом извлечения полимера-сорбента из почвы, оказывая тем самым продолжительное действие на структуру почв и урожайность выращиваемых растений, существенно упрощают процесс дезактивации земель зараженных радиоактивными элементами, снижают затраты на проведение данных мероприятий, и уменьшают количество вводимых химических препаратов.Based on the presented research results, it can be stated that due to its complex action, poly-N, N-dialkyl-3,4-dimethylene-pyrrolidinium halide-based products, by binding radioactive elements and reducing the content of their water-soluble forms, do not require the extraction of a sorbent polymer from the soil, thereby exerting a long-term effect on the structure of soils and productivity of cultivated plants, significantly simplify the process of decontamination of lands contaminated with radioactive elements, reduce the cost of testing ix data activities, and decrease the amount of chemicals introduced.
СПИСОК ЦИТИРУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВLIST OF QUOTED SOURCES
1. Атлас современных и прогнозных аспектов последствий аварии на Чернобыльской АЭС на пострадавших территориях России и Беларуси / Под ред. Ю.А. Израэля. И.М. Богдевича. - М.: Фонд «Инфосфера» - НИА-Природа; -Минск: Белкартография, 2009. 140 с.1. Atlas of modern and forecast aspects of the consequences of the Chernobyl accident in the affected territories of Russia and Belarus / Ed. Yu.A. Israel. THEM. Bogdevich. - M .: Infosfera Foundation - NIA-Priroda; -Minsk: Belkartografiya, 2009.140 s.
2. Бакунов, Н.А. К вопросу о снижении накопления 137Cs в растениях при обогащении почв природными сорбентами / Н.А. Бакунов, Е.В. Юдинцева // Агрохимия. 1989. №6. С.90-96.2. Bakunov, N.A. On the issue of reducing the accumulation of 137 Cs in plants during the enrichment of soils with natural sorbents / N.A. Bakunov, E.V. Yudintseva // Agricultural chemistry. 1989. No. 6. S.90-96.
3. Сельскохозяйственная радиоэкология / P.M. Алексахин и [др.] /Под ред. P.M. Алексахина, Н.А. Корнеева. -М.: Экология, 1992. С.207-209.3. Agricultural radioecology / P.M. Aleksakhin et al. / Ed. P.M. Aleksakhina, N.A. Korneeva. -M .: Ecology, 1992. S.207-209.
4. Экологические, медико-биологические и социально-экономические последствия катастрофы на ЧАЭС а Беларуси / Под ред. Е.Ф. Конопли, И.В. Ролевича. -Минск: Министерство по чрезвычайным ситуациям и защите населения от последствий катастрофы на Чернобыльской АЭС Республики Беларусь, Институт радиобиологии Академии наук Беларуси, 1996. С.223-224.4. Ecological, biomedical and socio-economic consequences of the Chernobyl disaster in Belarus / Ed. E.F. Hemp, I.V. Rolevich. -Minsk: Ministry of Emergency Situations and Protecting the Population from the Consequences of the Disaster at the Chernobyl Nuclear Power Plant of the Republic of Belarus, Institute of Radiobiology of the Academy of Sciences of Belarus, 1996. P.223-224.
Claims (8)
в которой R1 и R2 означают независимо друг от друга линейный или разветвленный алкил с 1-6 атомами углерода, и
X означает фтор, хлор, бром, йод или тетрафторборат,
причем средняя молекулярная масса полимера составляет от 75000 до 100000 г/моль.1. The tool for the decontamination of soils contaminated with radioactive elements, containing in its composition poly-N, N-dialkyl-3,4-dimethylene pyrrolidinium halide of the General formula
in which R 1 and R 2 mean independently from each other linear or branched alkyl with 1-6 carbon atoms, and
X is fluoro, chloro, bromo, iodo or tetrafluoroborate,
moreover, the average molecular weight of the polymer is from 75,000 to 100,000 g / mol.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013133644/04A RU2560549C2 (en) | 2013-07-19 | 2013-07-19 | Agent for deactivating soils contaminated with radioactive elements |
| PCT/RU2014/000530 WO2015009206A1 (en) | 2013-07-19 | 2014-07-18 | Agent for decontaminating radioactively contaminated soil |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013133644/04A RU2560549C2 (en) | 2013-07-19 | 2013-07-19 | Agent for deactivating soils contaminated with radioactive elements |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013133644A RU2013133644A (en) | 2015-01-27 |
| RU2560549C2 true RU2560549C2 (en) | 2015-08-20 |
Family
ID=52346536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013133644/04A RU2560549C2 (en) | 2013-07-19 | 2013-07-19 | Agent for deactivating soils contaminated with radioactive elements |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2560549C2 (en) |
| WO (1) | WO2015009206A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2737268C1 (en) * | 2020-04-27 | 2020-11-26 | Павел Витальевич Жеглатый | Cosmetic and / or pharmaceutical composition for treating skin diseases |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116625883A (en) * | 2023-07-20 | 2023-08-22 | 吉林大学 | Experimental device and method for exploring nuclide-colloid cooperative migration rule in pore |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2088064C1 (en) * | 1995-01-12 | 1997-08-27 | Николай Александрович Овчинников | Method of soil rehabilitation |
| RU2194319C2 (en) * | 1998-01-19 | 2002-12-10 | Институт Сорбции И Проблем Эндоэкологии Нан Украины | Method for decontaminating soil from radionuclides |
| RU2317603C1 (en) * | 2006-08-07 | 2008-02-20 | Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук | Method for rehabilitating soil polluted with radioactive nuclides |
| UA41411U (en) * | 2008-11-19 | 2009-05-25 | Анатолий Александрович Лощенко | Complex gas-generating installation for processing organic wastes |
| RU2426711C1 (en) * | 2010-03-25 | 2011-08-20 | ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии | Method for production of combined organo-mineral fertiliser |
| RU2442236C1 (en) * | 2010-08-25 | 2012-02-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" | The method of soil decontamination |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2292919C1 (en) * | 2005-11-28 | 2007-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Международный институт эколого-технологических проблем" | Agent for skin integument disinfection |
| RU2401469C2 (en) * | 2008-06-25 | 2010-10-10 | Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (Институт химии ДВО РАН) | Colloid-stable nanosize sorbent to decontaminate solid loose materials and method of solid loose materials decontamination using said sorbent |
| RU2372333C1 (en) * | 2008-08-06 | 2009-11-10 | Закрытое акционерное общество "АЛЬФА-ТЭК" | Method of producing poly-n,n-dimethyl-3,4- dimethylenepyrrolidinium chloride |
| RU2387684C1 (en) * | 2008-09-08 | 2010-04-27 | Зао "Корхим" | Method of extracting sulphoacids of metal phthalocyanines |
-
2013
- 2013-07-19 RU RU2013133644/04A patent/RU2560549C2/en active IP Right Revival
-
2014
- 2014-07-18 WO PCT/RU2014/000530 patent/WO2015009206A1/en active Application Filing
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2088064C1 (en) * | 1995-01-12 | 1997-08-27 | Николай Александрович Овчинников | Method of soil rehabilitation |
| RU2194319C2 (en) * | 1998-01-19 | 2002-12-10 | Институт Сорбции И Проблем Эндоэкологии Нан Украины | Method for decontaminating soil from radionuclides |
| RU2317603C1 (en) * | 2006-08-07 | 2008-02-20 | Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук | Method for rehabilitating soil polluted with radioactive nuclides |
| UA41411U (en) * | 2008-11-19 | 2009-05-25 | Анатолий Александрович Лощенко | Complex gas-generating installation for processing organic wastes |
| RU2426711C1 (en) * | 2010-03-25 | 2011-08-20 | ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии | Method for production of combined organo-mineral fertiliser |
| RU2442236C1 (en) * | 2010-08-25 | 2012-02-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" | The method of soil decontamination |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Л.Х.КОРНЕЕВА, А.В.БОРИСОВА, Е.И.ЯШИНА И ДР. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ N-ЗАМЕЩЕННЫХ ПРОИЗВОДНЫХ ПИРРОЛА ДЛЯ РАЗРАБОТКИ НОВОГО БИОСЕНСОРА НА ЛАКТАТ. ВЕСТНИК МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕР.2, ХИМИЯ, 2010 Т.51 N1, С.62-65 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2737268C1 (en) * | 2020-04-27 | 2020-11-26 | Павел Витальевич Жеглатый | Cosmetic and / or pharmaceutical composition for treating skin diseases |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013133644A (en) | 2015-01-27 |
| WO2015009206A1 (en) | 2015-01-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhao et al. | Extensive reclamation of saline-sodic soils with flue gas desulfurization gypsum on the Songnen Plain, Northeast China | |
| Kanthle et al. | Biochar impact on nitrate leaching as influenced by native soil organic carbon in an Inceptisol of central India | |
| Koch-Steindl et al. | Considerations on the behaviour of long-lived radionuclides in the soil | |
| Wang et al. | Bioaccumulation of nickel by algae | |
| Zhang et al. | Reaction and transport of arsenic in soils: equilibrium and kinetic modeling | |
| Voronina et al. | Returning land contaminated as a result of radiation accidents to farming use | |
| Aliste et al. | Mobility of insecticide residues and main intermediates in a clay-loam soil, and impact of leachate components on their photocatalytic degradation | |
| Fernandes et al. | Alterations in soil salinity with the use of different biochar doses | |
| Eguchi et al. | Influence of the nonexchangeable potassium of mica on radiocesium uptake by paddy rice | |
| Kumar et al. | Bioaccumulation of fluoride in plants and its microbially assisted remediation: a review of biological processes and technological performance | |
| Ashraf et al. | Retracted article: release, deposition and elimination of radiocesium (137 Cs) in the terrestrial environment | |
| RU2560549C2 (en) | Agent for deactivating soils contaminated with radioactive elements | |
| Xing et al. | Environmental impacts of metal and other inorganics on soil and groundwater in China | |
| Piracha et al. | Arsenic behavior in different textured soils amended with phosphate rock and farm yard manure | |
| Merrington | The good, the bad and the ugly: Copper and arsenic in soils | |
| JP5789317B2 (en) | Soil composition and its use for coating plants contaminated with radioactive material and planting plants | |
| Vandenhove et al. | Potassium bentonites reduce radiocaesium availability to plants | |
| Roongtanakiat et al. | Radiosensitivity of vetiver to acute and chronic gamma irradiation | |
| Alexakhin et al. | Fluxes of radionuclides in agricultural environments: main results and still unsolved problems | |
| DE112021002960T5 (en) | IMPROVEMENTS IN AND RELATING TO ANTI-NITRIFICATION AGENTS | |
| Mbugua et al. | Adsorption of Dursban (Chlorpyrifos) pesticide by loam soil from Limuru, Kenya: apparent thermodynamic properties | |
| Abreu et al. | Assessment and reclamation of soils from uranium mining areas: case studies from Portugal | |
| Blume et al. | Threats to the soil functions | |
| Pavlov | Formation of fluorine technogenic anomalies in above-ground ecosystems of Siberia: Biological sorption, monitoring, possibility of lowering the negative impact | |
| Wasserman | The behaviour of caesium-137 in oxisols and in the Goiania soil |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190720 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20210127 |