Научные основы оценки, диагностики и прогнозирования  радиоэкологического состояния территорий (24.02.2009)

Автор: Маркелов Данила Андреевич

Апч – содержание 137Cs в почвенном горизонте 0-10 см, Бк/кг.

3 Запас 137Cs в веществе экосистемы (Бк) рассчитывается с использованием показателя запаса 137Cs в почвенном горизонте 0-10 см дифференцированно для экосистем климакса (С) и евтрофной гидросерии (Не):

Где Аобщ – запас 137Cs в веществе экосистемы, Бк;

S – площадь выдела (м2);

k – доля запаса 137Cs в почвенном горизонте 0-10 см (доли от 1).

В модель введены три поправочных коэффициента, отражающие зависимость накопления 137Cs в веществе экосистем от породного состава, возраста древостоя, фитомассы, запаса стволовой древесины и сорбционной способности.

Поправочный коэффициент k1 отражает накопительную способность древесины пород-эдификаторов в зависимости от условий произрастания, индицируемых экогенетическим комплексом: ель -0,05 (С), 0,13 (Не), береза – 0,11 (С), 0,22 (Не), осина – 0,41 (С), 1,00 (Не), ольха – 1,00 (С), 0,22 (Не). Поправочные коэффициенты k2 и k3 отражают накопительную способность эдификатора в зависимости от потенциала продуктивности.

k3 рассчитывается по таблицам хода роста как соотношение:

В окончательном виде:

А(137Cs = Аобщ ( k1 ( k2 ( k3, (4)

где А(137Cs – запас 137Cs в веществе экосистемы, Бк.

Система содержит созданные БД параметров биобарьеров на основе характеристик геодинамической и функциональной структуры территории с учетом барьерной функции. БД содержит 4 крупных блока, включающие их характеристики и параметры: структура сукцессионной системы (ботанико-географический район; руководящие виды; парцеллы; демутационные комплексы (ДК); экогенетические комплексы (ЭК); породный состав древостоя; формула древостоя; геодинамическая структура территории (соотношение ЭК; характерное время парцелл; характерное время ЭК; возраст и характерное время древостоя); функциональная структура (запас фитомассы травостоя; максимальный запас фитомассы ЭК; диаметр древостоя; высота древостоя; возраст древостоя; запас фитомассы древостоя); биобарьеры: почва, подстилка, грибы, мохово-лишайниковый ярус, травяно-кустарничковый ярус, древостой, биота (в целом), экосистема (в целом); 2) типовая структура распределения радионуклидов по биобарьерам в С-экосистеме - хвойно-широколиственном лесу климакса (С); 3) типовая структура распределения радионуклидов по биобарьерам в Не –экосистеме - ольшанике евтрофной гидросерии (Не). Блок-схема системы представлена на рисунке 5.

Проведена апробация и верификация системы территории тестовых полигонов, относящихся к 5-м основным ботанико-географическим районам: Московскому, Ветлужскому, Тульскому, Волгоградскому, Лапландскому. Подтверждена достоверность вложенной информации и надежность разработанных алгоритмов биоиндикации и биомониторинга текущего состояния территории со всеми слагающими ее экосистемами. Система впервые позволила установить тип метаболизма каждой экосистемы с количественными данными каждой параметрической характеристики, что является основой для рационального природопользования и обеспечения радиоэкологической безопасности окружающей среды и населения. Реализована интеграция системы в единую ГИС по принципу модульности и автономности, то есть формирование модулей на единой аппаратно-программной основе, сбор, ввод, хранение и обработка информации по формализованным и унифицированным регламентам критериев.

Рисунок 5 - Блок-схема системы оценки геодинамической, функциональной, радиобарьерной структуры территории

В третьей главе обоснована методология радиоэкологической стандартизации территории как система принципов и способов организации и построения теоретической и практической деятельности для диагностики радиоэкологического состояния и эколого-географической регламентации радиационного воздействия на биосферу и природные системы с разработкой критериев радиоэкологического стандарта территории, технологического регламента, определяющего перечень и последовательность процедур и операций, составляющих ГИС технологию по оценке и созданию радиоэкологического стандарта территории.

Диагностика экологического состояния объекта или территории направлена на установление отклонения от «нормы». Под «нормой» понимается типичное состояние, характеризующее структуру, организацию и функционирование экосистем. Поэтому основой любой диагностики является наличие базы данных эталонов, норм или стандартов.

Стандарт экологический рамочный – диапазон значений переменных (параметров), соответствующий представлению о критических состояниях рассматриваемого явления (компонента окружающей среды) в целом для всей области его существования (Бударков, Зенкин, Киршин, 1998, с. 207). Стандарт экологический региональный – (лат. regio– область) – диапазон допустимых состояний природной среды, учитывающий конкретные условия региона (там же). Стандартизация – обоснование интервала допустимых значений конкретных переменных и эталонов (там же).

Радиоэкологический стандарт - типовое радиоэкологическое состояние и типовые уровни радиационных параметров на пробных площадях в соответствии с типичными ландшафтно-зональными условиями. Основу моделирования составляют концепции и модели, разработанные в ЦЭГР при участии автора (Маркелов, Минеева, Крючкова и др. 1998, Маркелов, Минеева, Петров и др.. 1998, Маркелов и др., 1999, Соболев, Маркелов и др., 2000, Соболев, Маркелов, Минеева и др., 1999, Соболев, Минеева, Маркелов и др., 2001, Соболев, Минеева, Маркелов и др., 1999).

Технологический регламент как элемент технологии определяет набор и последовательность процедур и операций, необходимых для создания выходной продукции. Нами разработан регламент критериев радиоэкологического стандарта территории, который в общем виде определяет набор параметров, характеризующих местоположение, состав, строение и функционирование территории как совокупности экосистем (таблица 2).

Таблица 2 - Регламент критериев радиоэкологического стандарта территории

№ п/п Критерий Характеризуемое свойство

экосистем территории Форма представления информации

1 Позиционирование Местоположение Истинные географические координаты -БД

2 Видеопортрет Местоположение, состав, структура Набор фотографий - БД

3 Геоэкологическое описание Состав, структура, функци-онирование Набор качественных и количественных характеристик - БД

4 Типы режимов факторов Экологическая ниша экосистем в экологическом ареале 10 прямодействую-щих факторов среды Набор количественных ха-рактеристик 10 прямодей-ствующих факторов среды – БД

5 Геотопологическая структура Стадия развития экосистем, структура местообитания Набор количественных ха-рактеристик местообитания экосистем - БД

6 Радиационные характеристики Функционирование: накопление радионуклидов в компонентах экосистем Набор количественных ха-рактеристик содержания радионуклидов в объектах экосистем- БД

7 Биобарьеры Состав, структура, функци-онирование: накопление и перераспределение радио-нуклидов в компонентах экосистем Набор количественных ха-рактеристик содержания и запаса радионуклидов в компонентах экосистем - БД

8 Дозы на биоту Функционирование, биопотенциал Набор количественных ха-рактеристик дозовых нагрузок на компоненты экосистем - БД

9 Индекс радиационной опасности Функционирование, биопотенциал Набор количественных ха-рактеристик не превы-шения (превышения) радиационных нормативов - БД

Регламент критериев, характеризующих радиоэкологический стандарт территории, определяет перечень и последовательность процедур и операций, составляющих технологию по оценке и созданию радиоэкологического стандарта территории, то есть технологический регламент (таблица 3).

Таблица 3 - Технологический регламент

??????????

????? ????????

Вид работы Научно-техническая продукция Обору-

дование

1 Создание цифровых карт основ территории области включая тематические приложения (дороги, растительность, почвы, четвертичных отложений, геоморфологических районов, сумма осадков, период с температурой воздуха выше 100, агроклиматическое районирование) Компьютерные базы данных Компьютеры и периферия

2 Создание атрибутивной базы данных, содержащую всю возможную информацию о ландшафтно-зональных природных условиях территории Компьютерные базы данных Компьютеры и периферия

3 Наложение разных карт для оптимизации сети обследования территории и построение оптимальной сети мониторинга Компьютерные базы данных Компьютеры и периферия


загрузка...