WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 7 |

Благодарности. Автор выражает глубокую признательность сотрудникам НПТ «РЭКОМ» А.П. Говоруну и В.Н. Потапову, разработавшим методы полевой радиометрии и принимавшим непосредственное участие в полевых исследованиях; коллегам ГЕОХИ РАН за помощь и содействие в выполнении данной работы: А.Г. Волосову, Е.М. Коробовой, А.И. Кувылину, А.В. Соколову, П.В. Соколову, а также В.В.

Лутковскому (УкрНИГМИ, г.Киев), В.П. Мартыненко (НПО «Тайфун», г.Обнинск), Ф.В. Моисеенко (Новозыбковский филиал ВИУА), А.Н. Носову (Атомэнергопроект), Савельеву А.А. (Казанский университет), Суркову В.В. (Географический факультет МГУ). Автор глубоко признателен С.Б. Андрюшиной за помощь в построении цифровых карт и оформлении работы.

СОДЕРЖАНИЕ И ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАБОТЫ Во введении обосновывается актуальность темы, излагаются цели работы, сформулированы основные положения, составляющие предмет защиты. Рассмотрены задачи анализа пространственного распределения радионуклидов в ландшафтах с использованием ГИС-технологий на примере аварии на Чернобыльской АЭС, а также технологических сбросов жидких радиоактивных отходов радиохимических производств в речные системы (р.Теча, р.Енисей).

Глава I. Радиоэкологические исследования загрязненных техногенными радионуклидами ландшафтов Ландшафтно-радиоэкологические исследования служат основой пространственного анализа распределения радионуклидов, оценки эффективности контрмер, оптимизации сельскохозяйственного и лесохозяйственного использования загрязненных радионуклидами территорий.

Загрязнение окружающей среды искусственными радионуклидами связано с испытаниями ядерного оружия на полигонах в США и СССР. Стратосферный перенос продуктов ядерных испытаний обусловил глобальный характер радионуклидного загрязнения окружающей среды. Изотопный состав глобальных выпадений сформи90 рован долгоживущими Sr и Cs (Израэль, 1974; Болтнева и др., 1977), которые, оседая на почву, вовлекаются в биогеохимический круговорот.

Другой крупный источник радиоактивного загрязнения – это сбросы предприятий радиохимического производства в речные системы Течи, Исети, Томи, Енисея.

Особенно тяжелые последствия наблюдались на р.Теча, где в период с 1949г. по г. было сброшено около 110 ПБк (2,8 МКи) радиоактивных веществ, что привело к загрязнению р.Теча на всем ее протяжении (Радиационные аварии, 2001). Фундаментальные радиоэкологические исследования были проведены на Южном Урале при ликвидации последствий радиационной аварии на ПО «Маяк» 29 сентября 1957 г.

В комплексных радиоэкологических исследованиях миграции техногенных радионуклидов в природных ландшафтах и агроценозах принял участие широкий круг специалистов (Алексахин, Нарышкин, 1977; Криволуцкий, 1983; Романов, 1993; Тихомиров, 1985).

В этот период берут начало ландшафтно-геохимические исследования мигра137 ции радионуклидов, изучение перераспределения Cs и Sr в зависимости от почвенно-геохимической обстановки (Павлоцкая, 1974; Тюрюканова, 1974), моделирование миграции 90Sr в почве (Поляков, 1970; Прохоров, 1981) и в ландшафте с учетом особенностей его вертикальной структуры (Анохин, 1974).

Принципиально новый этап в радиоэкологических исследованиях связан с работами по ликвидации последствий аварии на Чернобыльской атомной стации (ЧАЭС). В результате аварии на ЧАЭС 26 апреля 1986 г. радиационному загрязнению подверглись многие регионы - в наибольшей степени пострадали Украина, Беларусь и Россия. Основное радиоактивное загрязнение в настоящее время обусловлено Cs, суммарный выброс которого составил 2,06 МКи (Израэль, 2000).

В начальный период ликвидации последствий аварии на ЧАЭС основное внимание было уделено прогнозу радиационной обстановки в 30-км зоне (Чернобыль.., 1990; Соботович и др., 1992).

Впервые ГИС-технологии для пространственного радиоэкологического моделирования были использованы в СКТБ ММС Института кибернетики НАН Украины (г.Киев). Представления о морфологической структуре ландшафта (Солнцев, 2001) были ключевыми при решении следующих задач: 1)моделировании поверхностного смыва радионуклидов весной 1987 г. в 30-км зоне (Давыдчук, Линник и др., 1988); 2) ландшафтном обосновании реперной сети радиационного мониторинга 60-км зоны ЧАЭС (Давыдчук, Линник, 1988) и 3)построении карт радиоактивного загрязнения (Линник, 1989; Линник и др., 1990).

Ландшафтный блок ГИС (Давыдчук, Линник, 1989) включает карты условий биогенной и абиогенной миграции техногенных радионуклидов. Представлена классификация ландшафтов по условиям миграции радионуклидов в 30-км зоне ЧАЭС (Давыдчук и др., 1994).

В России радиоактивному загрязнению подверглись значительные площади сельскохозяйственных угодий и лесных массивов. Максимальные уровни загрязнения отмечены в западной части Брянской области в полесских ландшафтах с высокой интенсивностью биогеохимической миграции Cs. Ущерб, нанесенный сельскому хозяйству, дал основание считать аварию на ЧАЭС «сельской» аварией (Алексахин и др., 2006). Поэтому повышенное внимание уделялось выявлению факторов, влияющих на миграцию радионуклидов в агроландшафтах и разработке защитных мер по снижению их миграции в трофической цепи человека (Ратников и др., 1992; Воробьев, 1996; Алексахин и др., 1997; Маркина и др., 1997; Санжарова, 1997; Фесенко и др., 1998; Белоус и др., 2002).

Для долговременного прогноза радиоэкологической обстановки в луговых экосистемах и агроценозах разработаны динамические модели миграции Cs (Fesenko et.al., 1995; 1997), предложены принципы радиоэкологического мониторинга агроэкосистем (Санжарова, 1997). Комплексные радиоэкологические исследования в лесных экосистемах (Тихомиров и др., 1990; Щеглов, 2000) послужили основой построения математических моделей миграции радионуклидов (Мамихин, 2003).

Концепция биогеохимического самоочищения радиоактивно загрязненных территорий (Соботович, Долин, 2006), а также кинетическая модель трансформации форм нахождения техногенных радионуклидов в различных ландшафтах (Бондаренко, 2006) служат основой для радиоэкологических оценок и прогнозов.

Крупномасштабные исследования распределения радионуклидов в ландшафтах имеют важное методическое значение для выявления факторов и механизмов формирования техногенных геохимических аномалий. После аварии на ЧАЭС, «чернобыльский» 137Cs начал использоваться при исследовании эрозионно-аккумулятивных процессов (Голосов, 2000), оценки транспорта и осаждения взвешенных наносов в речных системах (Walling, 1989; Panin et.al., 2001).

Итогом проведения масштабных исследований по радиационному мониторингу окружающей среды после аварии на ЧАЭС было создание атласов радиационного загрязнения территории СНГ и Западной Европы (Израэль и др., 2000; Квасникова, 2000; Израэль, Квасникова, 2007).

Пространственно-временная организация ландшафтов на разных масштабных уровнях, как основа радиоэкологической оценки загрязненных территорий, исследуется методами картографирования (Николаев, 1979; Преображенский и др., 1988;

Исаченко, 1991; 2004; Мамай, 2005; Чистяков, 2006), а также методами математического моделирования (Сысуев, 1986; Симонов, 1987; Арманд, 1988; Пегов, Хомяков, 1991; Кошелева, 2003; Пузаченко, 2004; Черкашин, 2005; Викторов, 2006).

Базовые концепции ландшафтоведения (Дьяконов, 2005) используются для решения различных задач экологических экспертиз (Дьяконов, Дончева, 2002), включая радионуклидное загрязнение, а также для управления природными ресурсами этих территорий (Ретеюм, 2004; 2006).

Ландшафтно-геохимические (Перельман, Касимов, 1999; Глазовская, 2002) и радиоэкологические принципы картографирования с использованием геоинформационных технологий (Линник, Хитров, Коробова, 1991) были предложены для пространственной оценки и прогноза радиоэкологических ситуаций.

Методы геоинформационного картографирования (Сербенюк, 1990; Кошкарев, Тикунов, 1993; Берлянт, 1997; Лурье, 2000; Новаковский и др., 2000) используются для выявления связи радионуклидного загрязнения с ландшафтными условиями.

Ландшафтно-радиационный анализ загрязненных территорий базируется на следующих принципах: 1)ландшафтная модель территории служит системным интегратором отраслевых карт; 2)картографическая база данных ГИС, организованная по слоям, включает факторы миграции техногенных радионуклидов; 3)информационное обеспечение моделей основано на результатах специальных исследований на стационарных ландшафтно-радиационных полигонах.

Глава II. Принципы и методы организации ландшафтно-радиоэкологических исследований Ландшафтно-радиоэкологические исследования, как часть системы радиационного мониторинга, ориентированы на решение задач по реабилитации загрязненных радионуклидами территорий и обеспечение условий безопасного проживания населения.

Исследование ландшафтной дифференциации техногенных радионуклидов при аэральном (авария на ЧАЭС) и водном поступлении (сбросы предприятий радиохимического производства) проводится на стационарных полигонах и профилях, принципы организации которых рассмотрены в работах (Снытко, 1978; Крауклис, 1979;

Дьяконов, 1988; Беручашвили, Жучкова, 1997; Мамай, 2005; Николаев, 2005; Сочава, 2005; Петлин, 2006). Основное назначение ландшафтно-радиационного мониторинга – выявление связи радионуклидного загрязнения с ландшафтным строением территории.

В 1992 г. в наиболее загрязненной западной части Брянской области была организована сеть мониторинга РНЭЦ Госкомчернобыль РФ. На данной территории преобладают полесские и предполесские ландшафты, среди которых отдельными вкраплениями расположены моренные холмы и гряды (Волкова, 1989). Центральная часть района исследований пересекается долиной р. Ипуть с развитыми надпойменными террасами. Исследования проводились на 19 экспериментальных площадках (рис.1) общей площадью 17,64 га (8 луговых, 11 лесных), организованных в ландшафтные катены в пределах водосборных бассейнов притоков р.Ипуть.

Профиль «Барки» Площадка В4 Радиометрическая (м-б 1:25000) (м-б 1:200) съемка Рис. 1. Ландшафтно-радиоэкологические исследования на стационарных площадках в Брянской области (профиль «Барки», луговая площадка B4) Площадки характеризуют бассейны рек второго порядка, которые можно рассматривать как каскадно-геохимические системы (Касимов, 2006), или геосистемы (Дьяконов, 1988; Ретеюм, 1988) с однонаправленным потоком вещества (в данном случае радионуклидов).

Радионуклидное загрязнение площадок (диапазон среднего уровня загрязнения Cs равен 20-49 мкКи/м2) относится к конденсационному типу выпадений, однако на отдельных площадках выявлены признаки наличия тугоплавких элементов Ce, Eu, 238,239,240Pu и 90Sr, что свидетельствует о присутствии в выпадениях диспергированного реакторного топлива (Тер-Сааков и др., 1996; Стукин, 2001).

На каждую площадку был разработан ландшафтно-радиационный паспорт, который включал: топографический план масштаба 1:200 (сечение горизонталей 20 см) с фиксацией отдельно стоящих деревьев, анализ геолого-литологического строения и гидрогеологических условий (по результатам бурения 1-3 скважин), почвенные и геоботанические описания. Радиационные исследования включали определение изотопного состава радионуклидов, их запаса, оценку вертикальной и горизонтальной миграции радионуклидов, получение коэффициентов перехода «почва-растение».

Для оценки радиоактивного загрязнения использовались как традиционные методы отбора проб с дальнейшим определением изотопного состава и удельной активности в лабораторных условиях на спектрометре, так и методы неразрушающего контроля – полевые радиометрические измерения, а также данные аэрогаммасъемки.

Методы полевых радиометрических измерений содержания 137Cs в почвенном покрове были разработаны сотрудниками Курчатовского Института (Говорун и др., 1994). Измерения проводились с помощью радиометра "КОРАД" с коллимированным спектрально-чувствительным детектором, который определяет поверхностную активность 137Cs с пространственным разрешением 2 м2 при заглублении радионуклидов до 30-40 см в почве (Chesnokov et. al., 1997; 1999). Для анализа распределения 137Cs в зависимости от ландшафного строения была предложена специальная методика (Говорун, Линник, 1995).

Измерения техногенных радионуклидов в донных отложениях рек Ипуть, Плава, Енисей проводились с помощью спектрометрического датчика, погружаемого на дно водоема (Потапов и др., 2001). Для верификации полученных данных производился отбор проб с последующим лабораторным определением удельной активности радионуклидов.

Для измерений радиометром "КОРАД" в пойме р. Енисей потребовалась модификация существующей методики из-за влияния присутствующих техногенных радионуклидов 60Co и 152,154Eu, что позволило оценить суммарный вклад излучений 60Co и 152,154Eu.

При проведении ландшафтно-радиационных исследований пойменных комплексов р.Енисей использовался целый набор методов, включающий ландшафтное профилирование с проведением радиометрических измерений, составление фациальных карт, характеризующих распределение аллювиальных отложений, литологическое описание почвенных разрезов, отбор проб для дальнейшего гранулометрического, геохимического и минералогического анализа. Размещение точек измерения плотности загрязнения радионуклидами на профиле выполнялось исходя из анализа длительности затопления различных элементов пойменного ландшафта, а также характера русловых процессов в период половодья.

В 1994 г. на 16 площадках НПО «Тайфун» в западной части Брянской области в различных ландшафтных условиях в диапазоне загрязнения Cs 0,5-200 мкКи/мбыла выполнена верификация радиометрических измерений прибором КОРАД (Мартыненко, Линник и др., 2003).

Для этого с площади детектирования 2 м2 в пятикратной повторности отбирались контрольные пробы: с верхнего горизонта почву отбирали стандартным сталь ным кольцом диаметром 14 см и высотой 10 см, до глубины 30 см - пробоотборник диаметром 8 см.

Статистические параметры результатов съемки радиометром «КОРАД» и отбора проб, нормированного по средней концентрации 137Cs, представлены в табл.1.

Таблица 1.

Статистические параметры результатов съемки радиометром «КОРАД» и отбора проб (Мартыненко, Линник и др., 2003).

N Сред- Меди- Мини- Макси- Ст. Асси- Экснее ана мум мум откл метрия цесс (Std) КОРАД 51 1,00 1,00 0,86 1,21 0,077 0,588 0,ПРОБЫ 76 0,999 1,005 0,57 1,58 0,156 0,70 2,Верификация радиометра «КОРАД» (85 точек) по результатам измерений НПО «Тайфун», РНЭЦ Госкомчернобыль РФ, ГЕОХИ РАН а также зарубежными специалистами (Roed et. al., 1996; Heinemann, Hille, 1997) представлена на рис.2.

Уравнение регрессии имеет вид:

Y=0,0142+0,9975X (1) Относительное среднее квадратичное отклонение результатов составляет 22,6%.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 7 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.