Научно-методологические основы ведения радиационного мониторинга на реках Беларуси в условиях Чернобыльского загрязнения Жукова, Ольга Митрофановна

Введение к работе

Актуальность темы диссертации. В результате интегрирующей роли речной сети в формировании речного стока вклад больших водосборных площадей с низкими уровнями поверхностного загрязнения может оказывать большее влияние на вторичное загрязнение рек, чем поверхностный смыв с очень загрязненных территорий, но с относительно малыми по площади формирования стока водосборами. То обстоятельство, что водосборы верховий Днепра и его притоков Сожа и Ипути загрязнены цезием-137 с уровнями 37-2200 кБк/м² (что значительно ниже уровней 30-км зоны ЧАЭС), дает основание считать, что в современных условиях и в будущем именно поверхностные воды суши на больших водосборных площадях будут оставаться основной системой транспорта радионуклидов и вторичным источником загрязнения экосистем.

Сразу после аварии на ЧАЭС в Беларуси была организована сеть радиационного мониторинга поверхностных вод. С 1987 года и по настоящее время проводится контроль за содержанием радионуклидов на реках, таких как р. Днепр (г.Речица), р. Припять (г.Мозырь), р. Сож (г.Гомель), р. Ипуть (г.Добруш), р. Беседь (д.Светиловичи). Анализ данных радиационного мониторинга водных объектов за период 1987-1998гг. свидетельствует о значительном уменьшении среднегодовых концентраций водорастворимого цезия-13 7.

Из общей суммарной активности водорастворимого цезия-137, вынесенной каждой из рек за 11 лет (1987-1998), 85% активности вынесено поверхностными водами р. Ипуть в течение 2-х лет, 81% вынесено р. Сож - за 3 года, р. Беседь - за 4 года, р. Припять - за 6 лет и 71% активности вынесено водами р. Днепр в течение 9 лет.

В настоящее время в результате наблюдений на сети радиационного мониторинга водных объектов накоплен достаточно большой экспериментальный материал по концентрациям, выносу, переносу и накоплению радионуклидов в элементах речных систем. На данном этапе становления радиационного мониторинга на реках Беларуси назрела необходимость разработки научно-методологических основ ведения радиационного мониторинга игреках Беларуси в условиях чернобыльского загрязнения.

Научно-методологические основы ведения радиационного мониторинга позволяют усовершенствовать и развить сеть мониторинга, определить масштабы и динамику радиоактивного загрязнения больших и средних рек Беларуси, выявить опасные места скопления радионуклидов, что даёт возможность соответствующим органам проводить мероприятия по обеспечению безопасного водопользования. Данные о концентрациях радионуклидов в водных системах экспериментальных водосборов рек и прогнозы по их переносу водным путем могут быть использованы для оценки доз облучения населения, полученных за счет звеньев цепи водных экосистем.

Сеть с крупными научными программами. В основу настоящей диссертации положен экспериментальный материал, полученный в результате иаблюдениіі на сети радиационного мониторинга водных объектов (1987-1998 гг.) и снеге-

магических исследований параметров миграции радионуклидов на водосбор полигоне реки Ипуть в течение 1991-1998 гг. Работа была выполнена в рамк Государственной Программы по ликвидации в Беларуси последствий аварии Чернобыльской АЭС на 1990-1995 годы и на период до 2000 года и Програмл совместной деятельности по преодолению последствий Чернобыльской катас рофы в рамках Союза Беларуси и России на 1998-2000 годы по разделу "Созл ние и обеспечение функционирования единой системы мониторинга радиоа тивиого загрязнения на территории Днепровско-Сожского водосбора". Цель и задачи исследования. Цель настоящей работы - разработка научи методологического обеспечения ведения радиационного мониторинга на рек Беларуси. Для этого необходимо решить следующие задчи:

оптимизировать сегь наблюдений, оценить качество данных наблюдени

определить масштабы радиоактивного загрязнения рек Беларуси и выяви динамику пространственно-временного изменения содержания радионукл дов в них;

получить ключевые параметры и характеристики (формы нахождения и к эффицненты распределения радионуклидов в элементах речной системы др.), необходимые для прогнозирования миграции радионуклидов воднь путем, и проверки адекватности модели переноса радионуклидов;

выявить радиационно-опасные места скопления радионуклидов по рус. рек, требующие принятия специальных мер для обеспечения раднационш безопасности водных объектов;

разработать математическую модель с целью получения краткосрочного долговременного прогнозов радиоактивного загрязнения водотоков;

разработать структуру баз данных для хранения, обработки и передачи и формации;

Объект и предмет исследования. Объектом изучения являются поверхнос ные воды рек Беларуси. Предмет исследования - радиоактивное загрязнен рек Беларуси, сеть радиационного мониторинга.

Методология и методы проведенного исследования. В процессе решения п ставленных задач были использованы следующие методы:

проведение натурною эксперимента на водосборе р.Ипуть с целью полу¹
ния ключевых параметров и характеристик (формы нахождения, коэффин
енты распределения радионуклидов в элементах речной системы и др.), і
обходимых для прогнозирования миграции радионуклидов водным путем;

» математическое моделирование переноса радионуклидов в речных система

метод регрессионного анализа для обработки экспериментальных данных;
Научная новизна и значимость полученных результатов:

на основе анализа динамики и оценок масштабов радиоактивного загрязт
ния поверхностных вод впервые установлены закономерности и особени
СП! миграции чернобыльских радионуклидов в реках Беларуси, что позіюл
ло выделить дне группы бассейнов, отличающихся характером выноса г
дионуклидов водным нуїсм:

на экспериментальном водосборе р.Ипуть определены ключевые параметры и характеристики (формы нахождения и коэффициенты распределения радионуклидов в элементах речной системы и др.), необходимые для прогнозирования миграции радионуклидов водным путем;

разработана модель миграции чернобыльских радионуклидов в речной сети,-адаптированная к водосборам рек Беларуси, при различных условиях поступления радиоактивного загрязнения; достоверность модели проверена на экспериментальном водосборе р.Ипуть;

на основе разработанной модели впервые выполнен прогноз радиационной обстановки на реках Беларуси;

предложена специализированная структура компьютерной базы данных для сбора, хранения и обработки информации сети радиационного мониторинга;

Практическая тачимостъ полученных речулыпатов. В результате проведения натурных исследований на экспериментальном водосборе р.Ипуть определены радиационно-опасные места скопления радионуклидов по руслу реки, требующие проведения водоохранных мероприятий.

Разработаны рекомендации по совершенствованию сети радиационного мониторинга на реках Беларуси.

Результаты работы вносят вклад в развитие перспективного научного направления, связанного с научно-методологическими аспектами ведения радиационного мониторинга водных объектов и изучением переноса радионуклидов в речных системах. Обоснованность и достоверность выводов подтверждены большим объемом экспериментальных данных.

Научно-методологические основы ведения радиационного мониторинга на реках Беларуси в условиях чернобыльского загрязнения были использованы при выполнении Государственной Программы по ликвидации в Беларуси последствий аварии на Чернобыльской АЭС на 1990-1995 годы и на период до 2000 года и вошли в Программу совместной деятельности по преодолению последствий чернобыльской катастрофы в рамках Союза Беларуси и России на 1998-2000 гг. по теме: "Создание и обеспечение функционирования единой системы мониторинга радиоактивного загрязнения на территории Днепровско-Сожского водосбора". Основные положения, выносимые на защиту.

1. Оценка масштабов и динамика радиоактивного загрязнения поверхностных вод, закономерности и особенности миграции чернобыльских радионуклидов в реках Беларуси с учетом ландшафтно-геохимических, гидрологических, гидрометрических и радиационных характеристик водосборов;

2. Ключевые параметры миграции радионуклидов (формы нахождения и коэффициенты распределения радионуклидов в элементах речной системы и др.), необходимые для прогнозирования переноса радионуклидов реками, полученные на экспериментальном водосборе р.Ипуть;

3. Модель миграции чернобыльских радионуклидовна основе многокамерной математической модели при гидравлически стационарных и химически рав-

новесных условиях, адаптированная к водосборам рек Беларуси. Результаты сравнительного анализа расчетов и экспериментальных данных по загрязнению цезием-137 р.Ипуть;

4. Прогноз радиационной обстановки на реках Беларуси;

5. Структура компьютерной базы данных для сбора, хранения и обработки информации, полученной на сети радиационного мониторинга рек;

Личный вклад автора. В диссертации представлены результаты исследований, выполненных автором самостоятельно, а также при его участии в 1991-1999 гг. Автор принимал непосредственное участие во всех этапах исследований - в постановке задач, участии в натурных экспериментах, выполнении расчетов, разработке алгоритмов расчетов, анализе и интерпретации результатов.

Автор благодарит Г.А. Шароварова, Н.М.Ширяеву, Н.К.Мышкнну (ИРЭП НЛНБ), И.И.Матвеенко, Э.Д.Шагалову, М.Г.Герменчук, В.Н.Капариху, В.Л.Самсонова (ЦРКМ Госкомгидромст), А.В.Кудельского (ИГН НАИБ) за помощь в проведении исследований, ценные обсуждения и замечания по работе. Апробация результатов диссертации. Результаты исследований, включенные в диссертацию, были доложены на XV Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Минск, 1993); Конференции "Миграция радионуклидов в водных системах" (Обнинск, 1993); IV Международной конференции "Утилизация радиоактивных отходов и реабилитация природной среды" (Чехия, Прага,1993); Белоруско-Японском симпозиуме "Отдаленные и близкие последствия ядерных катастроф: Хиросима-Нагасаки и Чернобыль" (Минск, 1994); Международной конференции "Утилизация радиоактивных отходов, спектр'94" (США, Атланта, 1994); V Международной конференции "Утилизация радиоактивных отходов и реабилитация природной среды" (Германия, Берлин, 1995); I Международной конференции "Радиологические последствия Чернобыльской аварии" (Минск, 1996); Международной конференции "Воздействие атомных электрических станций и других радиационно-опасных объектов на гидрологический цикл и водные ресурсы" (Обнинск, 1996); 7-ой Международной конференции "Сепарация ионов в радиохимии и радиоэкологии" (Словакия, 1997); Международной научной конференции "Фундаментальные и прикладные аспекты радиобиологии: биологические эффекты малых доз и радиоактивное загрязнение среды" (Минск, 1998); 8-ой Международной конференции "Сепарация ионов в радиохимии и радиоэкологии" (Словакия, 1999), Международном симпозиуме "Актуальные проблемы дозиметрии" (Минск, 1999) и др. ,

Опубликованность результатов. По материалам диссертации опубликованы 6 статей в международных журналах; 11 статей в международных и республиканских сборниках материалов; 5 тезисов докладов на международных конференциях; 2 препринта.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти і лав, содержащих результаты собственных исследований, рекомендаций, выво лов. В работе 153 страницы, включая 24 таблицы, 37 рисунков и список исполь зеванных источников из 126 наименований.