WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |

Поскольку миграция радионуклидов в значительной степени происходит в прочно фиксированной форме в составе взвесей: 60Co, 152,154Eu - до 90% (Вакуловский 2003), 137Cs - до 50% (Носов и др., 1993; Вакуловский, 2003; Тертышник, 2007), то загрязнение ландшафтов формируется при отложении загрязненных радионуклидами взвешенных наносов. Проведение ландшафтно-радиометрических исследований в 1995 г. (Линник и др., 2000) позволило выявить связь плотности загрязнения 137Сs с характером ландшафтных условий поймы р.Енисей, определяющих различие гидродинамических условий осаждения аллювиальных отложений.

Отложение речных наносов определяется гидрологическими (длительность и глубина затопления) и гидродинамическими (скорость и направление течения) условиями. Работы проводились на 240-км участке поймы р. Енисея от о-ва Березовый до устья р. Ангары. Исследовалась наиболее загрязненная радионуклидами прирусловая пойма низкого и среднего уровней, так как высокая пойма после построения Красноярской ГЭС практически не затапливалась (всего было заложено 9 ландшафтных профиля). Фрагмент ландшафтно-радиометрического профиля на участке «Балчуг» на удалении 20 км от ГХК представлен на рис.11.

Минимальное загрязнение пикета BP4-16 137Cs (30 кБк/м2), связанное с загрязнением поймы до 1966 г., в 17 раз превышает уровень глобальных выпадений. Выявленные зоны максимального загрязнения 137Сs (до 1000 кБк/м2) расположены на уров не низкой поймы, сложенной тонко- и мелкозернистыми песками с прослоями суглинков, в днищах проток перекрытых маломощными торфами, а также в понижениях у борта средней поймы, где происходит осаждение песчано-илистых наносов.

60 152,Плотности загрязнения Со и Eu (до 190 кБк/м2) также максимальны на уровне низкой поймы, сложенной илами, торфами и легкими суглинками.

BP4-(затопление, сут) BP4-1 (затопление, сут) BP4-25 (затопление,сут) 80 40 0 0 100 200 300 0 1000 2000 3000 0 1000 2000 0 Бк/кг Бк/кг Бк/кг 5 10 15 20 H,см H, см H,см Рис. 11. Фрагмент ландшафтно-радиационного профиля BP4 (2000 г.). Длительность затопления, сутки (1960-2000 гг.). Плотность загрязнения 137Сs по данным радиометрической съемки. Распределение 137Cs, 60Co, 152,54Eu по глубине шурфа. Литологический состав пород профиля: 1 – галька, 2 – крупный песок, 3 – средний песок, 4 – мелкий песок, 5 – супесь, 6 – легкий суглинок, 7 – средний суглинок, 8 – торф, перегной, 9-дернина.

Уровень загрязнения 137Сs в районе н.п.Казачинское (180 км от ГХК) на средней пойме, сложенной тонкозернистыми песками, равен 250-280 кБк/м2, достигая максимума на прирусловом валу - 504 кБк/м2.

1 2 Поскольку перенос и осаждение речных наносов зависит от гранулометрического состава, то исследовалось распределение радионуклидов по выделенным фракциям.

Анализ гранулометрического состава аллювиальных отложений позволил выявить фракции, максимально концентрирующие техногенные радионуклиды в ближней зоне ГХК (до 20 км). Содержание самой крупной фракции 1,0-0,25 мм не превышает 0,4-1,6%. Группа крупных фракций (0,25-0,01 мм) в сумме составляет от 56 до 88%. На долю фракции 0,05-0,01 мм приходится 18-45%. Заметно меньше по массе составляет группа фракций размером менее 0,01 мм, доля фракции <0,001 мм варьирует от 6% до 17,9%.

Минералогический состав глинистых фракций представлен хлорит-иллитовой ассоциацией, иногда с примесью смектита (Волосов и др., 2004). Согласно имеющимся экспериментальным данным, основным сорбентом техногенных радионуклидов является иллит.

В распределении активности 137Cs по фракциям (рис.12) выделяются два максимума: 1) 0,05 - 0,01 мм – обусловлен высокой удельной концентрацией 137Cs (1,54,6 Бк/г) и весом фракции и 2) < 0,001 мм – связан с максимальной удельной активностью137Cs (до 20,2 Бк/г).

Рис.12. Распределение активности 137Cs в аллювиальных отложениях по гранулометрическим фракциям в ближней зоне ГХК (16-20 км) Оценка вклада различных фракций в общую активность использовалась для построения карт распределения техногенных радионуклидов в аллювиальных отложениях различного литологического состава. В пойменном аллювии среднего течения реки Енисей главным носителем 137Cs являются тонкие пески, суглинки и илы (глины), тогда как главным носителем 60Со и 152Eu - средние суглинки и илы (глины).

Так как полная информация по сбросам всех техногенных радионуклидов, а также о радиационной обстановке в пойме р.Енисей в 1960-1992 гг. отсутствует, то разрабатываются различные методы реконструкции радионуклидного загрязнения. В работе (Гритченко и др., 2002) предложен метод, использующий радиоактивные изотопы европия для анализа хронологии формирования пойменных и донных отложений р.Енисей.

Для датировки отложений нами был предложен метод, использующий кроме изотопных отношений европия, также данные по длительности затопления данного участка поймы в период с 1960г. по 1999 г. В представленном разрезе BP0-(о.Березовый) время формирования двух верхних слоев датируется соответственно 1995 и 1988 гг. (рис.13 (4)).

Рис.13. Датировка пойменных отложений по изотопному отношению Eu/152Eu в ближней зоне ГХК (о.Березовый) По результатам гамма-каротажа, литологического и гидрологического анализа выполнена оценка скорости осадконакопления в различных ландшафтных позициях на о.Черемухов, которая за период 1981-1997 гг. составила 0,5-1 см/год (Линник и др., 2005).

Глава VI. Геоинформационные системы и модели в ландшафтнорадиоэкологических исследованиях Критическое значение в формировании дозовой нагрузки для населения, проживающего на загрязненных территориях, приходится на молоко (до 90%). Прогноз загрязнения молока продолжает оставаться актуальным в наши дни не только в Брянской области, но и за рубежом для почв с неблагоприятными агрохимическими условиями (Gillett et.al., 2001). Важным направлением в оптимизации сельскохозяйственного производства на загрязненных радионуклидами территориях является создание систем поддержки принятия решений с использованием методов моделирования и геоинформационных технологий.

Геоинформационные системы оценки и прогноза загрязнения радионуклидами в сельском хозяйстве. Для решения задач по снижению загрязнения сельскохозяйственной продукции, отвечающей принятым нормативам, были разработаны различные модельные комплексы (Фесенко, 1992; Яцало и др., 1994), в том числе для пространственного радиоэкологического прогноза с созданием ГИС (Linnik et.al., 1994, 1997, 2000; Yatsalo et.al., 1997, 1998; Perk et.al., 1998, 2000; 2001).

Геоинформационное моделирование традиционно выполняется в двух вариантах – в растровом и векторном формате. В векторном формате результат моделирования присваивается контуру без дифференциации значений в пределах контура. Растровая технология моделирования позволяет перейти к дифференцированной оценке радиоэкологической обстановки. При этом выбором размера растра контролируется точность пространственного моделирования.

В пределах загрязненной радионуклидами западной части Брянской области создана РадГИС "Брянск-Чернобыль", которая включает следующие информационные слои (Linnik et al., 1997):

- топографическая карта масштаба 1:200000 (векторный формат);

- данные аэрогаммасъемки масштаба 1:25000 в растровом формате (шаг сканирования 100x100 м);

- границы землепользователей масштаба 1:200000 (векторный формат);

- ландшафтная карта масштаба 1:200000 (векторный формат);

- данные наземного радиационного обследования населенных пунктов (база точечных данных НПО "Тайфун").

Данная система использовалась для реконструкции загрязнения Cs продуктов питания (зерновые культуры, картофель) в первые годы после аварии (1987 - гг.) для тех районов, где измерения Cs в сельскохозяйственной продукции имели выборочный характер (рис.14).

А Б Рис.14. Векторно-растровая технология реконструкции загрязнения сельскохозяйственной продукции (д.Заборье, Красногорский р-н Брянской области. А- 1987 г. Б1990 г.) Интенсивность биогенной миграции радионуклидов в системе “почварастение” определяется коэффициентом перехода (КП), который оценивается как от ношение удельной активности радионуклида в растении (Бк/кг) к плотности загрязнения почвы данным радионуклидом (кБк/м2). Векторно-растровая технология позволяет оценить возможность производства продуктов питания с учетом эффективности контрмер. Было показано, что уже с 1990 г. загрязнение зерновых культур (овес, зерно) в зоне отчуждения не превышало ВДУ (Linnik et al., 1997).

В загрязнении сельскохозяйственной продукции при конденсационном типе выпадений выделены следующие периоды (Фесенко и др., 1997; 1998; 2004): 1) быстрого снижения загрязнения продукции за счет фиксации 137Cs в почве (1987-1989 гг.);

2) замедления темпа снижения загрязнения продукции радионуклидами (1990-1993) гг.; 3) стабилизации темпа загрязнения (1994-2000).

Для ГИС-моделирования загрязнения продуктов сельскохозяйственного производства Cs использована модель, основанная на оценке экологических периодов полуснижения (T1/2) содержания радионуклидов в компонентах аграрных или природных экосистем (Фесенко и др., 1996; 1997):

Tf(t) = Tf(0) x e-t (7) где Tf(t) – значение КП «почва-растение» в момент времени t, Tf(0) - значение КП в начальный момент времени, - экологический период полуснижения (T1/2), который рассчитывается отдельно для выделенных периодов динамики КП по следующим группам почв: 1)торфяные; 2)песчаные (супесчаные); 3)легкосуглинистые;

4)глинистые. Максимальные КП характерны для торфяных почв, минимальные – для глинистых.

Входным параметром картографического моделирования загрязнения молока служил коэффициент перехода "трава-молоко".

Геоинформационная система позволила выполнить прогноз загрязнения 137Cs кормов (травы) и молока для хозяйств Новозыбковского и Клинцовского районов Брянской области. В дополнение к ландшафтной карте масштаба 1:200000 использовались картосхемы землепользования масштаба 1:25000 (рис.15).

Система моделирования реализована в растровом формате. Численные эксперименты ГИС-моделирования позволили установить оптимальный размер растра для картографического моделирования в пределах административного района (масштаб 1:25000-1:50000). В результате расчетов получено, что приемлемый по точности моделирования шаг по пространству составляет 100 м.

Моделирование загрязнения 137Cs молока выполнялось для всех хозяйств Новозыбковского (18) и Клинцовского районов (20) по сенокосам и пастбищам на временном интервале 1987-2005 год, временной шаг моделирования равен одному году. В системе реализовано два режима моделирования: детерминированный и стохастический (Linnik et al., 2000).

Стохастическое моделирование позволяет оценить радиоэкологический риск загрязнения сельскохозяйственной продукции. На рисунке 15 представлены два информационных слоя ГИС: загрязнение 137Cs (1) и почвенный покров (2). Результаты стохастического моделирования отображены в виде гистограммы загрязнения молока Cs для 2001г. (4) и 2003г. (3) с указанием вероятности превышения существующих нормативов загрязнения молока (ВДУ).

Верификация результатов модели выполнялась по замеренным данным загрязнения молока для 4 хозяйств Новозыбковского района. Максимальное загрязнение молока 137Cs наблюдается на торфяно-болотных ПТК, характеризующихся высокими коэффициентами перехода «почва-растение».

3 Рис.15. Слои радиоэкологической ГИС: 1 – загрязнение 137Cs Новозыбковского района; 2 – почвенный покров Клинцовского района. Результаты стохастического моделирования загрязнения молочной продукции хозяйств Новозыбковского (3) и Клинцовского (4) района Брянской области (Korobova, Linnik et.al., 1999).

Геоинформационное моделирование распределения радионуклидов в пойменных ландшафтах р. Енисей. Для оценки современной радиационной обстановки и ее реконструкции в ближней зоне влияния ГХК в пойме р.Енисей проведено ГИСмоделирование с использованием ландшафтных и литологических карт. Это позволяет провести оценку риска загрязнения техногенными радионуклидами, а также оптимизировать проведение реабилитационных мероприятий с учетом ландшафтной структуры поймы.

По данным схемы высотных уровней на участке ГХК-Стрелка была определена площадь затопления поймы р.Енисей. В период с 1960 по 1970 гг. осаждение загрязв 1970-1992 гг. – ненного аллювия происходило до высоты <6 м на площади 99,2 км, на пойменных участках до высоты <3,5 м на площади 38,2 км2.

По результатам ГИС-моделирования были получены данные по запасу 137Cs на 7 участках пойменных массивов, расположенных на удалении от 16 до 256 км от ГХК (табл.2). Обращает внимание, что на удалении 250 км от ГХК (о.Черемухов) плотность загрязнения Cs практически не снижается по сравнению с ближней зоной ГХК (о.Тарыгин), тогда как на р.Теча наблюдается экспоненциальное убывание плотности загрязнения.

Таблица 2.

Распределение 137Cs в пойменных комплексах р.Енисей в ближней зоне влияния ГХК (на 2000 г.) Участок Удаление Профиль Площадь Cs, ГБк Плотность от ГХК, (га) (Ки) загрязнекм ния 137Cs (Ки/км2) о. Березовый 16 BP-0,BP-1, 384,5 145,7 (3,94) 1,BP-Балчуг 20 BP-4 24 33,7 (0,91) 2,о.Тарыгин 27 TP-1 18,4 24,73 (0,67) 3,о.Толстый 50 TOP-1 174,54 93,35 (2,52) 1,о.Казачий 180 KP-1 153,6 147,5 (3,99) 2,о.Черемухов 250 CHP-1a, CHP- 12,8 16,23 (0,44) 3,1b о.Усть- 256 UTP-1 191,88 118,62 (3,2) 1,Тунгусский На основе данных по сбросам 137Cs за период 1976-2000гг., а также по результатам оценки запаса Cs на 7 ключевых участках поймы р.Енисей (табл.2) можно оценить долю его активности, осажденной в ближней (250 км) зоне. По данным (Vakulovsky et.al., 2001) суммарный сброс 137Cs за период 1976-2000гг. равен 19635 ГБк (530 Ки). На семи ключевых участках площадью 9,6 км2 расчетный запас Cs составляет 15,67 Ки (3,0% от сброса). В пересчете на всю площадь поймы высотой <6 м запас 137Cs равен 5990 ГБк (161,9 Ки), что составляет 30,5% от суммарного сброса.

Оценка дифференциации распределения техногенных радионуклидов в пойменных ландшафтах р.Енисей выполнялась по цифровым картам в векторном и растровом формате. Анализ распределения 137Cs по высотным уровням, полученный по цифровой модели местности о.Березовый (16-20 км от ГХК), показал, что в 2000 г. максимальный запас этого радионуклида (59,7%) был на низкой пойме на высоте 1-2 м (рис.16).

Максимальное осаждение радионуклидов наблюдается в местах отложения илистой или песчано-илистой фракции, тогда как галечники представляют зоны транзита радионуклидов.

По результатам ГИС-моделирования (сетка 50x50 м) с учетом высотного положения и литологического состава пород на участке «Казачий» (рис. 17А) общая площадь загрязнения составила 15,56 км2, запас 137Cs – 1075 ГБк (29 Ки). Это соответствует 5,5% от суммарного сброса Cs за период 1976-2000 гг., в пересчете на всю пойму р.Енисей – 35%.

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 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.