Разработка методики оценки плотности загрязнения лесных территорий на основе применения портативных спектрометров - Статья

Разработка методики оценки плотности загрязнения лесных территорий на основе применения портативных спектрометровОсновным параметром, характеризующим радиационную обстановку в лесных и агроэкосистемах является содержание техногенных радионуклидов в почве. Данный параметр оценивается либо через удельную активность почвы (на почвах нарушенным профилем - например сельскохозяйственные территории), либо через поверхностную плотность загрязнения (на ненарушенных почвах - лесные и естественные луговые территории). На макроуровне неоднородность связана с удаленностью от источника выброса и метеорологическими условиями выпадения радиоактивных осадков, на микроуровне - в первую очередь с характером растительного покрова (в первую очередь, влияние древесных крон) и микрорельефом [2-4]. При квартальном обследовании учитываются результаты аэрогамма-съемки 1986 г. и коэффициенты пропорциональности, связывающие плотность загрязнения почвы и мощность дозы гамма-излучения [4-6], однако данные подходы не применимы для территорий с уровнями загрязнения почвы по 137Cs менее 185 КБК/м2, где техногенный гамма-фон, как правило, перекрывается природным [7]. Применение наземных сканеров-спектрометров имеет ряд преимуществ над другими методами измерений (аэрогамма-съемка, полевые дозиметрические или лабораторные спектрометрические измерения отобранных проб): позволяют увеличить разрешение съемки, выявлять локальные аномалии при уровнях загрязнения от n.10 КБК/м2, повысить точность оценки плотности, автоматизировать процесс и снизить трудоемкость измерений.На экспериментальных участках проводилось гамма-спектрометрическое сканирование портативным спектрометром «Мультирад» методами маршрутной и точечной съемок на высоте 1 м, затем - отбор проб почвы стандартным пробоотборником (o 40 мм, на глубину 20 см) равномерно в радиусе 0,1, 0,5 и 1 м от вертикальной оси детектора, а также послойный отбор почвенных образцов для оценки распределения радионуклидов по почвенному профилю на стационарном спектрометре «Мультирад». В ходе экспериментальных исследований установлено, что в лесных условиях участок площадной съемки методом параллельных маршрутов для оценки пространственной неоднородности загрязнения почвы 137Cs должен иметь размеры не менее 100х100 м (рисунок 1а) и расстояние между ходами не менее 10 м, при меньших параметрах происходит искажение маршрута вследствие рассеивания сигнала GPS-приемника (рисунок 1б). Для оценки сопоставимости результатов сканирования и лабораторных измерений на экспериментальных участках проводилась точечная съемка и детальный отбор почвенных образцов для лабораторных измерений. Завышение результатов сканирования при значениях глубины центра запаса менее 5 см (или доли содержания 137Cs в слое 0-5 см от слоя 0-20 см более 50 %); внутри данной группы можно выделить 2 подгруппы: подгруппу 1.1 - завышение результата в 1,7-1,8 раза и подгруппу 1.2 - завышение в 1,2-1,3 раза, чему соответствуют значения доли содержания 137Cs в слое 0-5 см от слоя 0-20 см более 70 % и 60-70 %. Занижение результатов сканирования при значениях глубины центра запаса более 5 см (или доли содержания 137Cs в слое 0-5 см от слоя 0-20 см менее 50 %); внутри данной группы можно выделить также 2 подгруппы: подгруппу 2.1 - занижение результата на 10-20 % и подгруппу 2.2 - занижение на 20-30 %, чему соответствуют значения доли содержания 137Cs в слое 0-5 см от слоя 0-20 см более 35-40 % и менее 30 %.В ходе исследований доказана возможность применения портативных спектрометров для оценки уровня загрязнения почвы 137Cs, что существенно упрощает проведение радиоэкологических исследований на территориях с ненарушенным и нарушенным почвенным профилем. Предложен алгоритм корректировки результатов полевого сканирования на территориях малофонового загрязнения с учетом характера перераспределения радионуклидов 137Cs в профиле почвы.