- •Глобальные методы наблюдения и экологическое прогНоЗирование: учебное пособие
- •«Глобальные методы наблюдения и экологическое прогнозирование»
- •020801 (013100) «Экология» и 280101 «Безопасность жизнедеятельности в техносфере»
- •Введение.
- •Часть 1. Глобальные проблемы человечества в 21 веке.
- •1.1. Глобальные демографические проблемы населения нашей планеты.
- •1. 1.1. Динамика численности населения Земли.
- •1. 1. 2. Демографический взрыв хх века
- •1. 1. 3. Изобилие или голод
- •Проблемы экологии и безопасности ближнего космоса.
- •1.2.1. Техногенный мусор – происхождение и классификация.
- •1. 2. 2. Плотность загрязнения ближнего космоса и вероятность столкновения космических объектов с техногенным мусором.
- •1. 2. 3. Повреждения и разрушения космических аппаратов.
- •1. 2. 4. Перспективы решения проблемы засорения ближнего космоса в настоящее время.
- •Проблемы изменения климата Земли.
- •1. 3. 1. Парниковый эффект.
- •1. 3. 2. Киотский протокол.
- •1.4. Проблемы истощения озонового слоя.
- •1. 4. 1. Роль озонового слоя.
- •1. 4. 2. Естественные процессы образования и разрушения озона в стратосфере.
- •1. 4. 3. Техногенные изменения озонового слоя.
- •1. 4. 4. Открытие озоновых дыр в стратосфере.
- •1. 4. 5. Механизм возникновения озоновых дыр в стратосфере.
- •1. 4. 6. Международная защита озонового слоя Земли.
- •1. 4. 7. Озоновый щит над Россией.
- •Часть 2. Объекты экологии и задачи экодиагностики
- •2. 1. Терминология.
- •2. 2. Основные термины и определения.
- •2. 3. Дополнительные специальные термины для экодиагностики.
- •2. 4. Задачи экодиагностики.
- •2. 4. 1. Стандарты и нормативные документы.
- •1. К охране атмосферы относятся:
- •2. 5. Основные задачи.
- •2. 6. Технологии диагностирования.
- •Часть 3. Радиационный экологический мониторинг
- •3. 1. Физические основы
- •3. 2. Диагностика радиоактивного загрязнения атмосферы.
- •3. 3. Диагностика радиоактивного загрязнения воды.
- •3. 4. Диагностика радиоактивного загрязнения территорий.
- •Часть 4. Радиоволновой экологический мониторинг.
- •4. 1. Радиоволновые методы экодиагностики.
- •4. 2. Мониторинг земного покрова.
- •4. 3. Мониторинг водных систем.
- •4. 4. Мониторинг атмосферы.
- •Часть 5. Оптический экологический мониторинг.
- •5. 1. Оптический контроль атмосферы.
- •5. 1.1. Физические основы и классификация оптических методов диагностики.
- •5. 1. 2. Лидарные методы.
- •5. 1. 3. Нефелометрические и трассовые методы диагностик аэрозолей.
- •5. 1. 4. Оптические счетчики аэрозолей.
- •5. 1. 5. Методы диагностики газообразных соединений.
- •5. 2. Диагностирование поверхности Земли.
- •5. 2. 1. Задачи и диагностическая модель.
- •5. 2.2. Аппаратура.
- •Диагностирование водной среды.
- •5. 3. 1. Задачи и физическая модель.
- •Часть 6. Тепловая экологическая диагностика.
- •6. 1. Задачи тепловой диагностики.
- •6. 2. Физические основы и элементная база тепловой диагностики.
- •6. 3. Средства контроля температуры.
- •6. 4. Технология проведения тепловой диагностики.
- •6. 5. Применение тепловой экодиагностики.
- •6.5. 1. Тепловая диагностика атмосферы.
- •6. 5. 2. Тепловая диагностика гидросферы.
- •Часть 7. Химико-аналитический экологический мониторинг.
- •7. 1. Влияние химических продуктов на окружающую среду.
- •7. 2. Химико – аналитическая экологическая диагностика (хаэд).
- •7. 3. Универсальные комплексы хаэд.
- •Часть 8. Экологическое прогнозирование.
- •8. 1. Экологическое моделирование.
- •Экологическое моделирование глобального типа.
3. 3. Диагностика радиоактивного загрязнения воды.
Загрязнение объектов гидросферы происходит путем непосредственного слива радиоактивных отходов в водоем, путем загрязнения поверхности водоема выпадениями радиоактивности из загрязненной атмосферы, путем смыва почвенных частиц с загрязненной местности. Диагностика проводится методом отбора и концентрирования проб, которые одинаковы как для пресных, так и для морских вод.
Отбор воды через гибкий шланг не представляет трудности до глубины примерно 300 м; на больших глубинах сказывается гидравлическое сопротивление шланга. С глубин более 300 м пробы воды отбирают специальными устройствами – батометрами. Затем отбираемая вода по шлангу подается на фильтровальную установку «Мидия», абсорбер и расходомер. Фильтровальная установка «Мидия» предназначена для отделения взвешенного вещества из проб большого объема и позволяет производить фильтрацию со средней скоростью 500 л/ч. Адсорбер служит для извлечения растворенной части радиоактивной примеси на волокнистых сорбентах. Для извлечения радиоцезия, присутствующего в воде в растворенной форме, применяются сорбенты на основе волокнистого катионита ЦМ – К1, пропитанного ферроцианидом меди. В качестве сорбента для извлечения радионуклидов, присутствующих в пресной воде в форме анионов, используется анионообменное волокно ЦМ – А2.
3. 4. Диагностика радиоактивного загрязнения территорий.
Формирование поля радиоактивного загрязнения территорий является процессом многофакторным: его структура зависит, с одной стороны, от характера выпадений и свойств выпадающих частиц, а с другой, - от характера подстилающей поверхности в месте выпадения.
Радиоактивные выпадения условно подразделяют:
ближние, или локальные (километры – десятки километров от источников, размер частиц >50 мкм);
дальние (первые сотни километров от источников, размер частиц 10 – 50 мкм);
полуглобальные (тропосферные, выпадения могут длиться до одной – двух недель, след может прослеживаться на тысячи километров от источников, размеры частиц оценивается единицами мкм);
глобальные (стратосферные, длящиеся многие недели, месяцы и даже годы, распределяющиеся по всей поверхности Земного шара, размер частиц оценивается долями мкм).
При изучении радионуклидного загрязнения неизбежно сталкиваются со всеми четырьмя типами выпадений и их суперпозицией во многих случаях.
По результатам предварительного анализа топографических карт исследуемого региона, после дозиметрических измерений, визуальных ландшафтных наблюдений выбираются представительные для данной местности участки для отбора проб.
Для получения репрезентативных результатов, характеризующих достаточно обширную территорию, места пробоотбора располагаются на задернованном участке междуречья, где процессы смыва и эрозии не проявляются, не ближе 20 м от дорог, больших деревьев, строений и других препятствий.
При отборе проб в населенных пунктах выбираются участки, в которых отсутствует влияние сливов с крыш, из канализации, без нарушений почвенного покрова при земляных работах и строительстве.
Для характеристики любых элементарных ландшафтов необходимо перед проведением пробоотбора выделить их границы.
Каждая проба составляется (для увеличения площади опробования) из пяти отдельных проб, располагающихся «конвертом».
Для пробоотбора используются пробоотборники в виде стальной трубы диаметром 60 – 65 мм и снабженные глубинной шкалой. Для отбора послойных проб с толщиной слоя 5 см используют пробоотборники большего диаметра – 95 – 100 мм. Другой способ послойного пробоотбора заключается в окапывании почвенного куба и срезании почвенных слоев с фиксированной площади.
Измерения радиоактивности почвенных образцов на содержание гамма – излучающих радионуклидов выполняется с использованием лабораторных методов гамма – спектрометрии с полупроводниковыми и сцинтилляционными детекторами, а измерения на содержание Sr90 и трансурановых радионуклидов – методами радиохимии альфа – и бета – спектрометрии.
Установка гамма – спектрометров в последние годы на самолеты или вертолеты позволяет достичь высокой производительности и оперативности. Такие лаборатории воздушного базирования оборудуются бортовым компьютером для оперативной обработки спектров, формирования базы данных, высотометром для коррекции степени поглощения излучений почвы в слое воздуха под самолетом. Мощность дозы может непосредственно измеряться в полете и затем приводиться к уровню Земли или рассчитываться по измеренным значениям запаса и известному показателю вертикального распределения антропогенных радионуклидов и концентраций естественных радионуклидов. Оба способа имеют свои преимущества и недостатки.
Метод полевой гамма – спектрометрии позволяет при исследованиях локальных мест загрязнения получить оперативно без проботбора и последующего лабораторного анализа большое число измерений с возможностью расшифровки гамма – спектра в полевых условиях при помощи портативного компьютера «Note book». Метод полевой радиометрической съемки основан на измерениях, выполняемых с помощью радиометра фотонного излучения с коллимированным спектрально – чувствительным сцинтилляционным детектором (РКСД).
Вертикальную миграцию радионуклидов изучают путем отбора послойных проб почв с последующим гамма – спектральным и/или радиохимическим анализом в лабораторных условиях. В процессе изучения радиационной обстановки проводится картографирование исследованных территорий. Создание карт радиационного загрязнения территорий имеют следующие цели:
научно систематизировать материал о радиоактивном загрязнении местности;
в обобщенном и детальном виде в результате разномасштабного картографирования показать территории, загрязненные в различной мере;
создать карты достоверные и удобные для применения различными пользователями.
При построении карт радиоактивного загрязнения местности
разработаны системы автоматизированного построения последних и создано специальное программное обеспечение (комплекс программ анализа исходной информации и комплекс программ построения изолиний).