Радиационный мониторинг

 

Расширяющаяся хозяйственная деятельность человека приводит к ухудшению качества окружающей его среды, а в крайних случаях и к разрушению природных сообществ живых организмов. Задачам выработки научного подхода к оценке состояния биосферы в целом и ее отдельных компонентов, определению тенденций происходящих в них изменений под влиянием антропогенных факторов, а также прогнозированию возможных негативных последствий таких превращений служит система, получившая название мониторинга окружающей среды. Из-за исключительной сложности организации универсальной системы многоцелевого мониторинга, рассматривают, весь комплекс вероятных воздействий на биосферу и учитывают все возможные пути такого влияния, на практике чаще разрабатывают и реализуют программы мониторинга отдельных факторов в действия (физических, химических, биологических и др.) и их источников, осуществляют наблюдения за состоянием отдельных составляющих биосферы на ограниченной территории, в определенной, природной среде или сфере деятельности человека.

Одним из видов такого мониторинга является радиационный мониторинг окружающей среды, предусматривающий измерения ради активного загрязнения и доз облучения биологических объектов всех существующих источников (естественный радиационный фон радиоактивные выпадения и др.), и проводимый в целях контроля воздействия внешнего излучения и инкорпорированных радионуклидов на человека. Основные принципы мониторинга, осуществляемого в этих целях, изложены в публикациях Международной комиссии по радиологической защите. В зависимости от конкретных задач выполняется как мониторинг источника, предусматривающий измерение и оценку мощности поглощенных доз излучения в воздухе количества радионуклидов, попавших в природную среду, из данного источника, или как мониторинг окружающей среды. В первом случае наблюдения проводятся в пределах зоны расположения источника персоналом, обслуживающим данный источник излучения, втором случае измерения мощности поглощенной дозы в воздухе и концентрации радионуклидов в объектах окружающей среды выполняют за пределами расположения источника излучения радиологические службы организаций и ведомств, которым законодательно вменено в обязанность контролировать радиоактивное загрязнение природной среды.

Радиационный мониторинг окружающей среды также может быть связан с контролем источника и выполняться для оценки вклада в облучение от данного источника. К этому виду следует отнести радиационный мониторинг природной среды в районах расположения АЭС и других предприятий полного ЯТЦ. Вместе с тем радиационный мониторинг окружающей среды может проводиться для контроля облучения человека и использоваться для оценки общего вклада в облучение от нескольких источников, действующих в данной местности или в глобальном масштабе. Мониторинг радиоактивного загрязнения окружающей среды осуществляется в рамках Государственной службы наблюдений и контроля за загрязненностью объектов природной среды.

Распределение радионуклидов в биосфере, их способность мигрировать по экологическим цепочкам и концентрироваться в отдельных звеньях пищевых цепей привели к возникновению проблемы контроля радиоактивного загрязнения сельскохозяйственных угодий, почв, поливных вод, кормов, растительной, животноводческой продукции, что вызывает необходимость проведения целенаправленного радиационного мониторинга агропромышленного комплекса (РМ АПК). Важность осуществления этого вида мониторинга обусловлена не только тем обстоятельством, что поступление радионуклидов в организм человека с сельскохозяйственными продуктами часто является определяющим в дозообразовании, но и тем, что этот путь радиационного воздействия является наиболее, управляемым и регулируемым. Кроме того, перечисленные виды мониторинга не дают объективной оценки состояния природной среды, так как измерение содержания радиоактивных веществ в объектах природной среды проводится не с целью определения влияния на них радиационного фактора, а с контрольной функцией – выяснить, не содержат ли данные объекты радиоактивные вещества в концентрациях, представляющих опасность для здоровья человека. Для проявления радиационных эффектов, т.е. реакции животных и растений, в том числе и сельскохозяйственных, и других живых организмов на действие ионизирующих излучений, необходимы достаточно высокие дозы облучения, что маловероятно в обычных условиях, но может стать возможным на определенной территории при радиационных авариях.

 

Радиационный мониторинг сферы агропромышленного производства

Это система непрерывных наблюдений (измерений), оценки и прогноза радиоактивного загрязнения компонентов природы и элементов биоты, являющихся объектами или продуктами сельскохозяйственной деятельности человека, и реакции биотической составляющей на действие излучений.

В условиях нормальной радиационной обстановки решающее значение имеют гигиенические аспекты РМАПК – наблюдения за уровнем радиоактивного загрязнения основных звеньев пищевых цепочек, определяющих накопление радионуклидов в продуктах растениеводства и животноводства, используемых в рационе человека. В то же время радиационно-гигиенический подход не во всех случаях является достаточным для того, чтобы обеспечить одновременно радиационную безопасность человека и других живых организмов. Реальные дозовые нагрузки на человека и другие живые объекты при поступлении радионуклидов в природную среду могут существенно отличаться, причем поглощенные дозы у растений и животных часто больше, чем у человека, это объясняется наличием принципиальных отличий в процессе формирования поглощенной дозы, а для человека и животных также и различными поведенческими реакциями. Так, бета-излучающие нуклиды не играют сколь-нибудь заметной роли во внешнем облучении человека, но определяют основной вклад в дозу, формирующуюся у растений. Для обеспечения радиационной безопасности человека разработан комплекс активных методов защиты (переселение, регулирование нахождения в загрязненном, районе постоянное или временное запрещение потребления загрязненных пищевых продуктов, использование защитных сооружений и др.). По техническим или экономическим причинам выбор и применение активных методов защиты сельскохозяйственных растений и животных крайне ограничены.

Специфика формирования поглощенной дозы у человека и других биологических объектов приводит к тому, что в определенных ситуациях радиоэкологические нормативы воздействия могут быть более жесткими, чем радиационно-гигиенические. В частности, экологические принципы РМАПК, включающие наблюдение, оценку и прогноз физиологического состояния биологических объектов, вовлекаемых в сферу агропромышленного производства и подвергшихся радиационным воздействиям, могут стать значимыми в аварийных условиях. В первую очередь это касается сельскохозяйственных животных, а возможно и человека, как участника агропромышленного производства, вступающего в непосредственный контакт с загрязненными объектами, в меньшей степени – сельскохозяйственных растений, обладающих большей радиоустойчивостью. Радиоэкологический подход, задача которого состоит в обеспечении нормального существования биогеоценозов, не исключает при рассмотрении вопрос о защите человека, являющегося элементом биогеоценоза, и включает в себя гигиенические аспекты РМАПК. Основными задачами РМАПК являются:

1.  Наблюдения и оценка уровня радиоактивного загрязнения компонентов природы и элементов биоты, вовлекаемых в сферу сельскохозяйственной деятельности человека, в частности, в целях предупреждения возможных негативных последствий для здоровья человека.

2. Выявление закономерностей пространственно-временной миграции радионуклидов в биологических цепочках и составление на этой основе прогноза будущих уровней радиоактивного загрязнения.

3. Оценка и прогноз дозовых нагрузок на сельскохозяйственных животных и растения.

Целью РМАПК является накопление информации, необходимой для принятия решений по управлению и регулированию радиоактивного загрязнения агропромышленной продукции путем разработки и внедрения систем агротехнических, агрохимических и зоотехнических организационных мероприятий, а также сохранения продуктивности сельского хозяйства. С учетом конкретных задач и целевого назначения разрабатываются программы мониторинга устанавливающие выбор объектов наблюдения, вид, частоту и периодичность измерений, отбора образцов, и последующего лабораторного анализа, приемы статистической обработки результатов, принципы сбора, накопления и обработки информации, интерпретации данных и так далее.

 

Принципы организации и структура РМАПК

Общие положения. Несмотря на большую трудоемкость и значительные материальные затраты, единственным источником объективной информации о радиационной обстановке в сфере агропромышленного производства являются прямые наблюдения и измерения.

РМАПК должен включать:

1)      периодические измерения мощности дозы гамма- и бета-излучения на местности;

2)      периодический отбор образцов в специально выбранных местах наблюдения и контрольных точках, определение концентрации радионуклидов в этих образцах, радионуклидного состава загрязнения и физико-химических форм радионуклидов;

3)      расчет дозовых нагрузок на биоту на основании первичных данных РМАПК;

4)      оценку текущего состояния радиационной обстановки;

5)      прогноз возможных изменений радиационной обстановки;

6)      подготовку информации, необходимой для осуществления контроля радиационной обстановки.

Оценка радиационной обстановки производится путем сравнения результатов измерений и расчетов с системой специально выработанных критериев, определяющих допустимый уровень радиационного воздействия на биоту. При радиационно-гигиеническом подходе к оценке загрязнения сельскохозяйственных угодий и продукции АПК основой для выработки таких критериев являются нормативы содержания радионуклидов в продуктах питания и воде, определяемые «Нормами радиационной безопасности НРБ-99» или вводимые на определенный период после аварии временные допустимые уровни содержания критических радионуклидов в пищевых продуктах. На оснований этих нормативов могут быть рассчитаны предельно допустимые концентрации радионуклидов в агропромышленной продукции, пределы допустимого содержания радионуклидов в рационе животных или предельно допустимое содержание наиболее опасных в биологическом отношении радионуклидов в почве (плотность ее радиоактивного загрязнения). Для решения этих задач необхо­димы не только систематические наблюдения за содержанием радионуклидов в контролируемых объектах, но и исследования влияния природных (физико-химических, биогеохимических, микробиологических) и техногенных (агротехнических, агрохимических, зоотехнических) факторов на миграцию радио-нук-лидов по биологическим цепочкам.

Прогноз возможного изменения радиационной обстановки осуществляется на основании первичных данных РМАПК, выявленных тенденций и закономерностей миграции радионуклидов, а также результатов лабораторных и натурных экспериментов. Необходимым, условием прогнозирования является разработка концептуальных или математических моделей рассматриваемых процессов, оснащение моделей эмпирическими параметрами и проверка их на адекватность. Структура системы РМАПК строится по иерархическому принципу: первичная сеть (пункты наблюдения) – центр сбора и обработки информации – региональный (республиканский) центр – главный центр данных.

В качестве промежуточного звена, осуществляющего накопление и обработку информации, могут выступать научно-исследовательские учреждения, отвечающие за соответствующее направление исследований. Начальным звеном РМАПК является сеть пунктов наблюдения, где осуществляются измерения уровня радиации на местности, производятся отбор, подготовка и последующий лабораторный анализ образцов, выполняется первичная обработка информации. Основными задачами на этом этапе являются:

1)      обеспечение правильности выбора места и времени проведения измерений и отбора образцов;

2)      отбор репрезентативной пробы;

3)      соблюдение правильности режима подготовки образцов к анализу;

4)      обеспечение достоверности результатов измерения.

В рамках системы РМАПК наблюдения и измерения должны проводиться на основе единых методов сбора, хранения и выдачи данных полевых и лабораторных исследований. Для решения задач РМАПК необходимы высокочувствительные, экспрессные, обладающие необходимой точностью методы массового анализа. По причинам экономического и организационного характера первичные звенья не всегда могут располагать соответствующим оборудованием, поэтому часть наиболее сложных и дорогостоящих видов измерений должны выполнять учреждения, отвечающие за научно методическое обеспечение системы РМАПК. Для оценки состояния радиационной обстановки и динамики ее развития необходима организация накопления, хранения и оперативного доступа к первичным данным РМАПК в целях ретроспективного анализа имеющейся информации. Обилие информации, получаемой в процессе РМАПК, исключает возможность хранения ее в архивах и ручной обработки. Современный уровень вычислительной техники позволяет использован, для этого специализированные системы и банки данных, оперирующие не только параметрами радиационной обстановки, но и другой необходимой информацией (тип почвы, обеспеченность их элементами минераль­ного питания растений, возделываемые культуры и их агротехника, природно-климатические особенности и др.). Работы подобного типа проводятся на базе региональных (республиканских) центров. Интерпретация конечных результатов РМАПК и подготовка информации для выработки и принятия решении по контролю радиоактивного загрязнения осуществляются главным центром данных.

 

Объекты наблюдения РМАПК

В первую очередь при РМАПК интерес представляют те звенья экологических цепочек, которые определяют уровни загрязнения продукции растениеводства и животноводства. Общая схема миграций радиоактивных веществ в сельскохозяйственной сфере приведена на рисунке 36.

Основным источником поступления радионуклидов в наземные пищевые цепи является почва. В результате выпадений радионуклиды поступают на земную поверхность, аккумулируются в почве, включаются в биогеохимические циклы миграции и становятся новыми компонентами почвы. Почва является наиболее важным и инерционным звеном, и от скорости миграции радионуклидов в почве во многом зависят темпы их распространения по всей цепочке.

 

 

Рис. Схема миграции радионуклидов в сфере сельскохозяйственного производства

 

В результате перемещения в почве и последующего корневого поглощения радиоактивные вещества поступают в части растений, представляющие пищевую или кормовую ценность.

Накопление радионуклидов в растительной массе может происходить и за счет удерживания части радиоактивных выпадений из атмосферы на поверхности растений – аэральный путь загрязнения. Такое загрязнение играет особенно большую роль в период интенсивных радиоактивных выпадений из атмосферы. Следует учитывать также механическое загрязнение урожая сельскохозяйственных культур и естественных трав в процессе уборки или в результате вторичного ветрового подъема радионуклидов с поверхности почвы. Возможные пути радиоактивного загрязнения растений должны приниматься во внимание при разработке программы РМАПК.

Основным источником поступления радионуклидов в организм, животных является корм, в меньшей степени вода (около 2 % от общего содержания в рационе). Нельзя, однако, не учитывать и такие пути поступления, как заглатывание сельскохозяйственными животными частиц почвы и ингаляция радиоактивных частиц из воздуха или при вторичном подъеме с травостоя. Вследствие всасывания радионуклидов в ЖКТ животных происходит поступление радиоактивных веществ в органы и ткани и накопление их в продуктах животноводства. Этот процесс зависит не только от физико-химических свойств радионуклидов, но от вида и возраста животных, их физиологического состояния, рациона и других факторов.

Таким образом, поступление радионуклидов в организм сельскохозяйственных животных и получаемую от них продукцию следует рассматривать во взаимосвязи с источниками их питания – кормовыми растениями, а накопление радионуклидов в растениях – в зависимости от загрязнения почвы, атмосферы и воды. Поэтому объектами РМАПК должны быть: почва пахотных и кормовых угодий; вода, используемая для полива и орошения сельскохозяйственных угодий; пищевые и кормовые растения, играющие основную роль в рационе человека и животных; сельскохозяйственные животные; продукты животноводства. Следует учитывать различия между пахотными и постоянными кормовыми угодьями (пастбища, сенокосы). Пахотные земли, как пра-вило, ежегодно перепахивают на глубину до 25 см, тогда как по­чвы постоянных кормовых угодий долгое время остаются нетронутыми. Обработка почвы приводит к изменению в распределении радионуклидов в почве, что должно приниматься во внимание при отборе образцов для лабораторных анализов.

Так как невозможно вести наблюдения за всеми культурными растениями, выращиваемыми и используемыми человеком, необходимо ограничиваться наиболее важными из них. Этот выбор может быть различным в зависимости от пищевых привычек населения и специализации сельского хозяйства региона. Среди полевых культур различают растения, непосредственно потребляемые человеком или перерабатываемые для его нужд, и кормовые растения для животных. В первой группе наиболее важное значение имеют: зерновые культуры, картофель, листовые, овощи, корне- и клубнеплоды. Среди кормовых культур должны учитываться растения на естественных и искусственных лугах и пастбищах, зерновые культуры, картофель, свекла, кукуруза. Из продуктов животноводства в первую очередь необходимо контролировать молоко, мясо крупного рогатого скота, свинину. Учитывая возможность загрязнения растений и почвы в результате орошения сельскохозяйственных угодий, необходимо вести наблюдение за содержанием радионуклидов в воде открытых водоемов.

 

Контролируемые параметры

Наиболее объективным источником информации о радиационной обстановке в агропромышленной сфере являются прямые измерения мощности дозы бета- и гамма-излучения в воздухе у поверхности земли и на высоте 1 м и содержания естественных и искусственных радионуклидов в природных объектах и агропромышленной продукции. Мощность экспозиционной дозы Р (Р/ч) измеряется непосредственно на местности с помощью полевых приборов (дозиметров или радиометров) и служит исходной величиной для определения дозовых нагрузок на биоту.

Для определения уровня радиоактивного загрязнения почвы, растительности и продуктов животноводства производят отбор образцов и последующий анализ их в лаборатории.

Отбор и первичная обработка образцов являются важным этапом, оказывающим решающее влияние на обеспечение правильности конечных результатов анализа. Основные требования, предъявляемые к образцам: представительность, адекватность, стабильность, отсутствие каких-либо изменений, затрагивающих определяемые компоненты.

Способы отбора и подготовки образцов зависят от целей и задач анализа.

 


Купон, промокод Google Ads (Adwords) 75 евро Австрия
Купон, промокод Google Ads (Adwords) 75 евро Австрия


Купон, промокод Google Adwords 900/300 гривен Украина
Купон, промокод Google Adwords 900/300 гривен Украина


Купон Google Adwords (гугл) 60/20$ для КАЗАХСТАНА
Купон Google Adwords (гугл) 60/20$ для КАЗАХСТАНА