Рекультивация загрязненных 137Сs мелиорируемых торфяных почв Западного Полесья Украины

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рекультивация загрязненных ¹³⁷Сs мелиорируемых торфяных почв Западного Полесья Украины

П.И. Бида преподаватель, Национальный университет водного хозяйства и природопользования

Дается обоснование целесообразности использования дренажно-аккумулирующих сорбционных систем на радиоактивно загрязненных торфяных землях зоны Полесья Украины, с целью реконструкции мелиоративных систем и выращивания экологически безопасной сельскохозяйственной продукции.

Вследствие аварии на ЧАЭС земельные угодья территории Украины были загрязнены на площадях около 8,4 млн га. из них также сельскохозяйственных угодий, около 3,5 млн га. Такое явление характерно и для зоны Полесья Украины где загрязнено свыше 1,5 млн га земель, в том числе свыше 400 тыс. га на торфяных почвах.

Исследованиями ученых установлено, что, горизонтальная миграция радионуклидов не привела к ощутимому их перераспределению в агроландшафтах и уже на 1…3 год было помечены процессы вертикальной миграции, особенно на торфяных почвах [1]. Нашими исследованиями также установлено, что радиоактивные изотопы, которые находятся в почве, постепенно мигрируют по профилю почвы и вымываются в грунтовые воды [1]. Вместе с тем установлено, что почва довольно удерживает основную массу радионуклидов, которые долго находятся в верхних слоях почвы и непосредственно включаются в кормовые и пищевые цепи. Этому способствуют типичные для зоны Полесья Украины дерново-подзолистые и торфяно-болотные почвы, которые отличаются высокой миграцией радионуклидов [2].

Цель статьи: апробация исследований эффективности сорбции ¹³⁷Cs фильтрами бесполосных дрен и дренажем верхнего яруса; разработка рекомендаций по использованию дренажно аккумулирующих сорбционных мелиоративных систем на минеральных и торфяных почвах зоны Полесья Украины с целью очистки верхнего плодородного слоя почвы от радионуклидов.

Полевые исследования проводили на балансово-лизиметрической станции Института сельского хозяйства Полесье (с. Грозино, Коростенский район Житомирской обл.) на 3-х лизиметрах с различной толщиной фильтра и степенью загрязнения ¹³⁷Cs. Аналогические исследования проводились и в лаборатории.

Автором предложена новая конструкция мелиоративных систем дренажно аккумулируемая сорбционная система (ДАСС) [3, 4]. Сущность системы состоит в том, что верхний ярус состоит из бесполосных дрен наполненных органическим материалом (опилки, измельченная солома льнотреста) или их смеси, а также рекомендовано в состав бесполосных дрен добавлять вермикулит, с целью сорбции радионуклидов, остатков пестицидов, средств борьбы с вредителями сельскохозяйственных растений.

Особенность работы ДАСС состоит в том, что при высоких уровнях значений поверхностных вод при русловом режиме работают два яруса. При понижении уровня почвенных вод ближе к норме осушения торфяных почв - работает (отводит влагу) только нижний ярус. В это же время верхний ярус работает уже как - накопитель влаги. Это существенно влияет на оптимальную влажность почвы в засушливые периоды вегетации, что все чаще проявляется, учитывая климатические изменения.

На основе научного анализа, опыта реконструкции мелиоративных систем, наличия природных фильтрационных материалов в зоне мелиорации, а также исследований, стоимости фильтрационных и сорбционных материалов, технических возможностей бестраншейных устройств, выбран оптимальный вариант, который фильтрует аккумулирующую сорбционную смесь: солома 25%+торф 50%+вермикулит 25%. Обоснованию пропорции предшествовали лабораторные исследования автора по оптимизации толщины, плотности и композиции заявленного дренажного фильтра [5, 6].

Установлено что коэффициент фильтрации для исследуемого фильтра (плотность 0,17 г/см³) составляет 8…15 м/с. Такое значение коэффициента фильтрации соответствует нормативным требованиям в мелиорации.

Для укладки бесполосных дрен и пластмассового дренажа с органическим фильтром рекомендовано использовать многоярусный рабочий орган для бесполосной укладки дрен нижнее го и верхнего яруса [6]. Полевые исследования миграции ¹³⁷Cs в торфяных почвах (через 4 года после закладки) показали, что на глубине 40…60 см на всех вариантах наблюдается значительное (от 4 до 17 раз) уменьшение концентрации ¹³⁷Cs (рис. 1). По сравнению с контролем концентрация ¹³⁷Cs в слое 0…10 см через 4 года на всех вариантах уменьшилась на 40…60 %.

Рис. 1 Динамика вертикальной миграции ¹³⁷Cs на торфяных почвах Бк/кг через 4 года после закладки опыта: 1 - без вермикулита; 2, 3 - с вермикулитом

дренажный торфяной земля мелиоративный

Исходя из вышеизложенного следует считать, что сорбирующая прослойка из соломы, торфа, вермикулита является искусственным барьером, который будет сорбировать радионуклиды и значительно замедляет процессы вымывания ¹³⁷Cs в грунтовые воды, селективно фиксирует ¹³⁷Cs в неподвижных формах, что приводит к его снижению накопления в сельскохозяйственной продукции и грунтовых водах.

Подсчеты уменьшения суммарного загрязнения в торфяных почвах при разных расстояниях между ДАСС верхового яруса показали, что при расстоянии между ними 4…6 м - суммарное загрязнения торфяной почвы составило 0,24 Ки/км². При расстоянии в 6 м загрязнение уменьшится в 6,4 разы и составляет 19 Бк/кг что равняется 0,15 Ки/км². При расстоянии 4 м между дренами ДАСЕ верхнего яруса суммарное загрязнение уменьшится и составляет 15 Бк/кг что составляет 0,12 Ки/км².

Из указанных подсчетов можно сделать вывод, что безопасное загрязнение до 1 Ки/км² будет наблюдаться после строительства и эксплуатации ДАСС (через 3…4 года), что подтверждается данными лабораторных исследований автора.

Оптимальным расстояниям для дрен верхнего яруса является - 4…6 м, исходя из комплексного анализа расчета капитальных вложений, стоимости вермикулита, уменьшения суммарного загрязнения верхнего слоя торфяной почвы 0…40 см. В расчетах также учитывалась гидрологическая эффективность, оптимальные конструктивные параметры и требования к строительству таких систем.

Для загрязненных торфяных грунтов ¹³⁷Cs необходимое коренное улучшение грунтов для создания долговременных высокопродуктивных пастбищ. Так, при систематическом ежегодном внесение повышенных доз фосфорно-калийных удобрений Р₉₀К₁₈₀ среднегодовая урожайность сухой массы многолетних трав составляла 86…93 ц/га в течение восьми лет при этом уровень загрязнения продукции ¹³⁷Cs снизился в первом укосе в 3,0…3,2 и во втором, соответственно, в 1,4…3,7 раза. Полученная продукция за содержанием ¹³⁷Cs пригодная для скармливания сельскохозяйственным животным.

Суммируя результаты лабораторных и полевых исследований установлено, что ДАСС позволяют за время (около 3… 4 лет) провести дезактивацию торфяных мелиорируемых земель и уменьшить загрязнение ¹³⁷Сs. Фактическое содержание радионуклидов в верхнем слое почв после 3…4 лет работы ДАСС составило до 1 Ки/км². Исследованиями автора установлено, что ДАСС также эффективно накапливает влагу в засушливые периоды вегетации, что уменьшает риски обеспечения растения влагой.

Библиографический список

1. Рижук С.М., Бистрицький В.С., Костюшко П.В., Кучер Г.А., Біда П.І. Закономірності міграції ¹³⁷Cs по вертикальному профілю торфового ґрунту та шляхи зниження переходу його в сільськогосподарську продукцію. Збірник наукових праць. //Гідромеліорація та гідротехнічне будівництво. - Рівне НУВГП, 2005. Вип. 29. С. 32-37.

2. Мельничук А.О., Кучер Г.А., Бистрицький В.С., Стройванс Л.Т., Савело В.І. Поліпшення екологічної ситуації та шляхи зниження вмісту радіонуклідів в продукції рослинництва на різних типах осушених земель Полісся. //Агроекологічний журнал. 2001. № 1.

3. «Дренажно-акумулююча система» патент № 56410 А виданий 20.03.2002. до друку 15.05.2003. Бюл. № 5. Кожушко Л.Ф., Серілко Л.С., Біда П.І..

4. «Дренажно-сорбційна система» № 61358 А виданий 04.01.2003. до друку 17.11.2003. Бюл. № 11. Кожушко Л.Ф., Серілко Л.С., Скрипчук П.М., Біда П.І.

5. Кожушко Л.Ф. Удосконалення дренажних систем. Моно-графія. - Рівне: Видавництво РДТУ, 2001. 279 с.

6. П.М. Скрипчук Оптимізація параметрів об'ємних фільтрів із органічних матеріалів. Автореф. дис…. канд. техн. наук. - Рівне,1996. 174 с.

Размещено на Allbest.ru