Научные основы оценки, диагностики и прогнозирования радиоэкологического состояния территорий (28.12.2009)

Автор: Маркелов Данила Андреевич

нас Зв/Бк 1,3 ?10-8

8,0 ?10-8 – 90Sr

2,0? 10-8 – 90Y 4,2 ? 10-7

Дозовый коэффициент ?возд

нас Зв/Бк

5,0 ? 10-5

Максимально допустимое содержание в почве amax Бк/м2 6,56 ?103 17,5 ?103 1,7 ?102

Максимально допустимое содержание в грибах amaxгриб Бк/кг 6,56?102 1,75 16,6

Доза в тканеэквивалентном слое над почвой P? мГр/год 6,8 (P?=0,5 amax Еср/ l??ткани) 10,0 60,1

Доза в почве P?пч мГр/год 20,4 30,0 4,3

Доза в воздухе P?возд мГр/год 0,058 9,0 55,6

Доза в грибах P?гр мГр/год 2,8 10,0 4,4

Доза на червей за счет накопления ими радионуклида из почвы P?черв мГр/год 14,7 50,9 2,2

Доза для высших млекопитающих P?млек мЗв/год

мГр/год 11

15,7 26,1

37,3 27,1(0,98 через дыхание, 26,1 через пищу) 38,7

*1 – Для равновесного состояния 90Sr-90Y

Модель 1: Коэффициент перехода от удельной активности радионуклида в почве к поверхностной активности (плотность почвы 1,2?103 кг/м3, глубина слоя 3 см - 1,2?103 кг/м3 х 0,03 м3/м2) =0,036?103 кг/м2.

Модель 2: Коэффициент перехода от удельной активности радионуклида в почве к поверхностной активности (плотность почвы 1,4?103 кг/м3, глубина слоя 10 см - 1,4?103 кг/м3 х 0,1 м3/м2)= 0,14?103 кг/м2

Для показателя суммарная альфа-активность принято максимально допустимое значение в почве (Уикер, 1985): 11 кБк/м2 – типичное фоновое, 260 кБк/м2 – в местах с нетипично высоким фоном природной радиоактивности за счет альфа-излучателей.

В модуль радиоэкологического стандарта территории включены следующие проекты: Москва, НПК «Радон», Карелия, Мурманск, Кострома, Волгоград, Нижний Новгород. Каждый проект содержит карты экологических, географических, ландшафтных характеристик территории, определяющих типичное ландшафтно-зональное состояние, на основе которых разработана сеть заложения точек (пробных площадей) радиоэкологического стандарта территории. Точка отображает тип территории и содержит следующую информацию: геоэкологическую структуру в виде сукцессионных стадий, геодинамическую структуру в виде характерного и реального возраста древостоя для лесных экосистем, функциональную структуру в виде характерной и реальной биомассы, биобарьерную структуру в виде распределения радионуклидов по компонентам (биогеогоризонтам) экосистем и их запасам в биомассе, дозовую структуру в виде измеренных и нормативных величин содержания радионуклидов в почве, расчетных величин содержания радионуклидов и обусловленных ими поглощенных доз в компонентах экосистем (грибах, дождевых червях, высших млекопитающих), расчетных величин индекса радиационной опасности. Модуль предоставляет возможность выводить на экран информацию по радиометрии каждого вида растений, участвующих в структуре сообщества, в виде таблиц базы данных, в виде таблиц статистики с указанием пределов радиотолерантности, в виде картодиаграмм с точечным представлением информации. Для экстраполяции полученных результатов разработан специализированный алгоритм экстраполяционного картографирования, включающий следующие последовательные процедуры.

1 Ранжирование n видов травостоя по показателю радиоактивности (явления).

2 Ранжирование p характеристик, полученных из карт ландшафтно-зональных характеристик (факторы).

3 Получение таблиц связей.

4 Выборка состояний, для которых частная информация, содержащаяся в каждом из состояний рассматриваемого свойства относительно каждого из состояний изучаемого явления JAi/Bj > 0.

5 Выборка и сохранение для каждого фактора нормированного коэффициента сопряженности рассматриваемого свойства с изучаемым явлением (К).

6 Сортировка и разноска информации для каждого вида таблицы: а) сколько раз и в какую градацию по явлению попадал каждый фактор; б) максимальная сумма весовых частот встречаемости (коэффициентов) К для каждой градации явления по всем факторам

где i=1,2,3 – градации явления;

Si – по каждому природному контуру для i-й градации явления;

j – номер фактора;

Kj – значение коэффициента К для j-го фактора;

Rij = 1, если JAi/Bj > 0, и 0 в противном случае.

7 Составление легенды по максимальной сумме частот встречаемости явления (показателя радиоактивности) и фактора.

Алгоритм позволяет результаты радиоэкологической съемки, выполненной по оптимизированной схеме, экстраполировать на сходные ландшафтно-зональные экосистемы, и перейти от одного типа представления пространственного портрета территории в виде точечных диаграмм к другому – в виде контурной мозаики геоэкологической структуры территории.

Разработанные ГИС «Радиоэкологический стандарт», содержащие базы данных о состоянии территорий в соответствии с типичными ландшафтно-зональными условиями, представляют научно-обоснованный методический инструмент выявления природных и техногенных радиоэкологических аномалий.

ГИС «Радиоэкологический стандарт» это новый способ оценки по интегральным показателям, представляющий новую парадигму аналитического контроля окружающей среды, высказанную академиком РАН Ю.А. Золотовым (2006): интегральные показатели можно определять любыми аналитическими методами и средствами, они могут быть безразмерными, но выстроенными на хорошо отградуированной шкале, и по разным принципам по типу «электронного носа» или «электронного языка». Полученные результаты в виде разработанных ГИС технологий представляют реальный механизм обеспечения радиоэкологической безопасности, так как позволяют контролировать природопользование при обращении с РАО, прогнозировать воздействие на экосистемы, локализовать загрязнения, реабилитировать и оздоровлять территории. Модуль обеспечивает пользователей и лиц, принимающих решение, информацией о геоэкологическом состоянии территории, как стратегическом ресурсе для создания устойчивого природопользования и национальной безопасности.

Созданные ГИС «Радиоэкологический стандарт территории» регионов и стран могут стать базовыми при проведении обучающих курсов: Норильский промышленный регион (Россия), республика Карелия (Россия), республика Бурятия (Россия), Костромская область (Россия), Латвия, Литва, Бахрейн, уезд Сыпин (Китай), город Сыпин (Китай).

В четвертой главе обоснована концепция прогнозирования радиоэкологического состояния территорий на основе главного постулата наук о Земле о взаимосвязанности и сопряженности природных процессов, реализуемого в виде систем биоиндикации оценки качества среды обитания по состоянию биоты в природных условиях, представленных сопряженными базами данных радиотолерантности видов растений и их толерантностью к типам режимов факторов. Прогнозирование как научный феномен основано на базе знаний и устоявшихся взаимосвязях процессов и явлений. Накопленный сегодня научный опыт позволяет прогнозировать движение воздушных масс, смены растительного покрова, поведение биоты в тех или иных условиях, а также запасы природных ресурсов. Однако, прогнозировать содержание элементов, в том числе радиоактивных, в почве и растениях еще никто не пытался.

Нами разработана концепция прогнозирования радиоэкологического состояния территорий на основе главного постулата наук о Земле: о взаимосвязанности и сопряженности природных процессов. Концепция базируется на фундаментальных знаниях: о количественном элементном составе живого вещества биосферы Ковальский, 1974, Покаржевский, 1985, Глазовский, 1987, Перельман, 1961, Алексахин, Нарышкин, 1977); о пределах радио - и хемочувствительности (Криволуцкий, 1983, Соколов и др., 1989, Никаноров и др., 1985, Катков, 1985, Поликарпов, Егоров, 1986); о приемах оценки состояния окружающей среды в виде систем биоиндикации, биомониторинга, биотестирования, как систем оценки качества среды обитания и ее отдельных характеристик по состоянию биоты в природных условиях (Бударков и др., 1998, Цыганов, 1983), о толерантности биоиндикаторов как ключевом понятии в биоиндикации (Ботаническая география…,1986, Одум, 1975, Цыганов, 1983).


загрузка...