Оценка состояния отчужденных территорий подверженных радиационному загрязнению

Одним из главных методов оценки состояния отчужденных территорий подверженных радиационному загрязнению является радиационный мониторинг.

Понятие «мониторинг» сформировал Ю.А. Израэль при создании и разработке функционирующих сетей экологического мониторинга в СССР в системе Гидрометслужбы в начале 70–х гг [6]. Радиационный мониторинг – это система длительных регулярных наблюдений с целью оценки состояния радиационной обстановки, а также прогноза изменения ее в будущем [8].

Радиационный мониторинг проводится для установления полей загрязнения, с целью наблюдения за естественным радиационным фоном; радиационным фоном в районах воздействия потенциальных источников радиоактивного загрязнения, в том числе для оценки трансграничного переноса радиоактивных веществ; радиоактивным загрязнением атмосферного воздуха, почвы, поверхностных вод на территориях, подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате катастрофы на Чернобыльской АЭС [9].

Радиационный мониторинг является составной частью общеэкологического мониторинга, он состоит из трех частей: наблюдения, анализа и прогноза.

Существует два направления радиационного мониторинга:

1) Дистанционные способы мониторинга – аэро– и наземная гамма–съемки, высокомобильные, требующие участия высококвалифицированных кадров, развивались и осуществлялись на базе научно–исследовательских организаций.

2) Сетевые наблюдения внедрялись как составная часть Общегосударственной службы контроля за уровнем загрязнения внешней среды по территории всей страны.

Мониторинг обеспечивает изучение пространственно–временного распределения различных явлений. Пространственные закономерности могут меняться во времени, поэтому заложенные первоначально сети мониторинга могут изменяться.

Сети радиационного мониторинга, представляют собой маршруты, секущие следы радиоактивных выпадений, происшедших после ядерных испытаний, либо радиальные сети вокруг источника выброса.

Так, после аварии на Чернобыльской АЭС съемки ближней зоны проводились в масштабах более 1:100.000 (межмаршрутные расстояния – менее 1 км), съемки областей, где прошли основные следы – в масштабе 1:200.000 (2 км), съемки территорий с уровнями, близкими к глобальным, 1:10.000.000 (10 км). Дистанционные данные никогда не используются сами по себе, а всегда сопровождаются наземной проверкой в виде разреженного отбора проб на площади аэро–гамма–съемки.

Если ядерное событие имеет продолжительность, как, например, при Чернобыльской аварии, то выброс распространится в разные стороны от источника. В таком случае создаются радиальные сети мониторинга и реперная сеть в 60–км зоне от АЭС. Наблюдение за ней проводилось в течение первых 10 лет после аварии. В результате была создана карта и отслежена динамика радиоактивного загрязнения многими радионуклидами Чернобыльского происхождения.

В 2006–2009 гг. проводился новый этап радиационного мониторинга для получения выводов о зависимости изменения уровней радиоактивного загрязнения от ландшафтных факторов в большом временном промежутке. Одним из основным исследуемым радионуклидом в дальних чернобыльских выпадениях является 137Cs. Были разработаны маршруты экспериментальных исследований в зоне восточного чернобыльского следа в их привязке к автоморфным, транзитным и аккумулятивным ландшафтам. Это делалось для оценки влияния процессов латерального массопереноса в сопряженных ландшафтах [15].

Так же, для оценки состояния отчужденных территорий подверженных радиационному загрязнению может применяться такой дистанционный способы мониторинга, как метод определения содержания радионуклидов в ландшафте.

В течение определенного количества времени отбираются пробы почв с использованием бассейнового подхода к выбору мест отбора, разработанного Е.В. Квасниковой.

Для получения данных о плотности загрязнения почв радионуклидами использовались методы, основанные на сочетании гамма–спектрометрии in situ с отбором почвенных проб с последующим их лабораторным анализом.

Полевые измерения содержания радионуклидов в ландшафте проводились при помощи портативных гамма–спектрометров по методу гамма–спектрометрии in situ.

Метод гамма–спектрометрии in situ используется для исследований локальных мест загрязнения и позволяет оперативно получить большое число измерений.

Основной проблемой измерений in situ является задача пересчета данных о поверхностном излучении в величину запаса радиоизотопа в ландшафте.

При наземных измерениях и расчетах дозовых характеристик важно учитывать влияние микрорельефа почвы. Неровности почвы могут ослаблять мощность дозы так же, как и заглубление радионуклида.

Достоинством метода полевой гамма–спектрометрии in situ является то, что он, набирая большое число измерений в границах элементарного ландшафта, даёт возможность при осреднении этих значений охарактеризовать загрязнение выделенного ландшафта с достаточно высокой надежностью.

В качестве вспомогательных средств при измерениях на местности использовались портативные приборы для определения мощности дозы гамма–излучения – дозиметры. Измерения мощности дозы проводились как для контроля вариабельности поля загрязнения при радиационном мониторинге, так и для дополнения массива данных. Использовались дозиметры РКСБ–104 и ДРГ–ОДТ. Определение проводилось на высоте 1м и у поверхности почвы.

В процессе полевых работ производился отбор почвенных проб и укосов луговой растительности на гамма–спектрометрический анализ, который проводится в лаборатории.

В результате такой радиационной разведки территории отбирается большое количество исходных образцов почвы. В дальнейшем из них готовятся препараты (для каждого вида исследования свои препарат) и эти препараты поступают на анализы:

–физико–химический (дисперсный анализ, радиография), который базируется на переходе радиоактивности в раствор;

–радиохимический, основанный на химическом разделении отдельных радионуклидов;

–радиометрический, при котором используются методы, позволяющие при оптимальных затратах времени и средств с помощью доступной аппаратуры получить достоверные результаты с приемлемой для радиационной безопасности погрешностью измерения. При определении активности бета–излучателей широко используются сцинтилляционные и газоразрядные счетчики. Активность гамма–излучателей, как правило, измеряют с помощью сцинтилляционных детекторов, активность нуклидов в ряде случаев определяется с использованием метода совпадений; для измерений удельной и объемной активности радионуклидов цезия-137 по гамма-излучению радиометром РКГ-01А.

–спектрометрический, необходимый для определения радиационной обстановки на местности по результатам спектрометрических исследований при оценке фоновых доз внешнего облучения от 40К, 226Ra, 232Th, содержащихся в почве [7].

Еще одним дистанционным способом мониторинга, для обеспечению экологической безопасности окружающей среды, а также защиты населения прилегающих районов при экстремальных ситуациях у нас и за рубежом, является аэросъемка. При помощи её, можно быстро и точно проконтролировать складывающуюся реальную обстановку на зараженных территориях.

С этой целью на практике используются авиационные средства. Этот метод изначально разрабатывался для использования в геологии, но впоследствии стал чаще применяться для измерения радиоактивного загрязнения.

Аэро–гамма–спектральные съемки, представляющие собой регулярные сети маршрутов, различались по масштабу (расстоянию между летными маршрутами) в зависимости от близости как к источнику, так и к пятнам наибольшего загрязнения. Сети авиационного мониторинга зависят от предполагаемого уровня загрязнения. Аэро–гамма–спектрометры, устанавливаются на борту самолетов или вертолетов, приспособленных к полетам на малых высотах (25–100 м) со скоростью 100–300 км/ч, используются для проведения оперативной съемки радиоактивного загрязнения поверхности земли и акваторий.

Съемка на изучаемой территории проводится обычно путем проложения параллельных маршрутов, находящихся на расстоянии 0,1–10 км друг от друга, в зависимости от необходимого вида деятельности исследования и наличия летных ресурсов. Вдоль маршрута фиксируются спектры гамма–излучения и информация о пространственном положении летательного аппарата, получаемая с помощью навигационных систем (таких как радиомаяки или системы GPS – всемирная система расположений), а также данных измерений высоты с помощью радара.

При надлежащей обработке данных этот метод позволяет дать оценку уровня мощности дозы и загрязнения местности радионуклидами с точностью, превышающей точность наземных методов, при этом охват территории при одном измерении с учетом дальности обзора бортовых спектрометров может превосходить охват при наземном пробоотборе на 6–7 порядков. В современных авиационных спектрометрах используются сцинтилляционные детекторы большого объема (обычно 1–50 л) и полупроводниковые детекторы, обладающие более высокой разрешающей способностью, но меньшей чувствительностью.

Данные системы могут работать в автоматическом и полуавтоматическом режиме и дают надежные результаты измерений даже при низких уровнях загрязнения (время одного измерения при этом составляет несколько секунд для сцинтилляционных и минуты для полупроводниковых детекторов).

Для этих же целей, могут использоваться и автомобили [27].

Таким образом, в результате аварии на Чернобыльской АЭС образовалась территория, границы которой были определены по результатам изучения гамма–фона территории чернобыльского района и превышали 0,05 мР/ч. Она получила название «Зона отчуждения». Белорусский сектор зоны эвакуации (отчуждения) Чернобыльской АЭС представляет собой компактную территорию площадью 1,7 тыс. кв.км. Проживавшее здесь население (24,7 тыс. человек) было эвакуировано в 1986 году. Тогда же земли на этой территории были выведены из хозяйственного пользования. В 1988 году, с целью проведения радиобиологических и экологических исследований, был создан единственный в своем роде Полесский государственный радиационно-экологический заповедник Комитета по проблемам последствий катастрофы на Чернобыльской АЭС. Оценка состояния производится посредствам мониторинга, и комбинация аэро-гамма-спектральной съемки и наземных измерений – является наиболее эффективным методом измерений.