Проекты

Изучение эффективности и сравнительная характеристика глинистых материалов, предназначенных для очистки воды и поверхностей конструктивных материалов от радиоактивных загрязнений

Работа призера конкурса проектов и исследований «Наука для жизни» открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» в секции «Экология и природопользование»

Направление работы: Экология
Авторы работы: ГБОУ Школа № 2121
Предметы: Физика, Химия, Экономика
Классы: 11 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Наука для жизни» открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» 2021 года

Актуальность

В результате ядерных катастроф в России и на Украине крупные сельскохозяйственные территории подверглись радиоактивному загрязнению разного уровня.  Наиболее масштабным было загрязнение радиоцезием после аварии на Чернобыльской атомной электростанции. Следует отметить, что цезий-137 до сих пор выявляют в продукции животноводства в связи с миграциями изотопа из глубоких слоев почвы в корнеобитаемые с грунтовыми водами.

Наиболее актуальная проблема в наше время – поиск эффективных и целесообразных методов профилактики и патогенетической терапии поражений радионуклидами организма животных и человека. В целях снижения загрязнения организма радионуклидами желательно использовать сорбенты с относительно низкой себестоимостью, например глауконит, и обладающие достаточной эффективностью, универсальностью и практичностью, в частности глину.

Цель

Исследование эффективности глинистых материалов, предназначенных для очистки воды и поверхности конструктивных материалов от радиоактивных загрязнений.

Задачи

  1. Определить содержание калия-40 в сорбентах.
  2. Изучить эффективность и целесообразность использования исследуемых препаратов для радиосорбции радиоактивных загрязнений c поверхности конструктивных материалов.
  3. Исследовать свойства глинистых материалов для очистки воды.

Оснащение и оборудование, использованное в работе

  • Дозиметр – радиометр СРП-68-01,
  • Бета-радиометр,
  • Сосуд Маринелли объемом 500 мл,
  • Свинцовый домик,
  • Лабораторные весы,
  • Компьютер

Описание

Проектная работа выполнена на базе ГБОУ школы 2121. Для проведения исследования авторы использовали черную глину Мертвого моря, белую анапскую глину, голубую кембрийскую глину, голубую валдайскую глину, глауконит, хлорид калия высокой химической очистки, дистиллированную воду.

Исследование проводилось в три этапа:

Первый этап – измерение удельной активности калия-40 в сорбентах. Использовались пробы сорбентов массой 100 г. Измерение содержания удельной активности калия-40 в исследуемых сорбентах проводилось бета- радиометрическим методом.

Второй этап – изучение сорбентов in vitro. Сорбенты были разбиты на пять групп, в каждой группе по десять колонок с сорбентами. Через колонки пропускалась активным путем под давлением радиоактивная метка, затем с помощью бета-радиометра оценивались сорбционные свойства исследуемых препаратов.

Третий этап – изучение сорбции радиоактивных загрязнений с поверхностей конструктивных материалов. Для изучения сорбционных свойств исследуемых препаратов сформировано пять групп по пять пластинок из определенных конструктивных материалов: бытовой линолеум, бутылочный пластик и алюминий. Размер пластинок 5х5 см. На каждую пластинку наносилась радиоактивная метка, после нанесения использовался сорбент. С помощью бета-радиометров оценивались сорбционные свойства препаратов.

Схема устройства бета-радиометра

Статистическая обработка результатов работы проводилась на компьютере при помощи программы EXCEL. Для показателей, полученных при многократных повторениях одного и того же измерения, вычисляли средние значения и среднеквадратичные отклонения среднего по формулам:

где xi – отдельные значения измеряемых показателей.

Затем для этих значений рассчитывали доверительный интервал по формуле:

Полученные в экспериментах результаты подвергали статистической обработке на компьютере с использованием стандартного пакета программ “Statistica” по методам вариационной статистики с оценкой статистической значимости показателей и различий рассматриваемых выборок по t-критерию Стьюдента. Различия в сравниваемых группах считались достоверными при уровне значимости 95% (p<0,05).

Результаты работы/выводы

1. Максимальные значения по содержанию калия-40 выявлены в глауконите и голубой кембрийской глине – 1730 Бк/кг и 1560 Бк/кг соответственно, минимальное – в черной глине Мертвого моря – 1147 Бк/кг.

2. Максимальная сорбция с поверхностей материалов наблюдается при использовании глауконита – 96%, минимальная – при использовании черной глины Мертвого моря – 80%.

3. Для сорбции изотопов из воды максимально эффективен глауконит – 96% и голубая кембрийская глина – 91%, минимально – черная глина Мертвого моря – 80%.

Перспективы использования результатов работы

1. Сорбенты в комбинированном виде и самостоятельно можно использовать для очистки питьевой воды и сточных вод от радионуклида цезия-137 и стронция-90.

2. Сорбенты в комбинированном виде и самостоятельно можно использовать для очистки почвы на полях в зоне с повышенным содержанием цезия-137 и стронция-90.