У статті розглянуто особливості формування радіаційної обстановки в природному середовищу в початковій фазі радіоактивних випадінь і показано відсутність програмних засобів дозиметричних оцінок для біоти в перші місяці формування радіаційної обстановки. Авторами обгрунтована розробка програмного засобу для оцінки опромінення грунтової біоти, як однієї з підданих дії випромінювання груп організмів. У роботі сформульовані основні допущення дозиметричної моделі опромінення грунтової мезофауни, включаючи джерела випромінювання і особливості радіаційного впливу.

Анотація наукової статті з наук про Землю і суміжних екологічних наук, автор наукової роботи - Переволоцкий А.Н., Переволоцкая Т.В., Спиридонов С.І.


CONCEPTUAL PROVISIONS OF DOSIMETRIC MODEL OF EXTERNAL IRRADIATION OF SOIL MESO-FAUNA AT ACUTE PHASE AFTER RADIOACTIVE LOSSES

The article considers the features of the radiation situation in the natural environment at the initial phase of radioactive fallout and shows the absence of software tools for dosimetric assessment for biota in the first months of the radiation situation formation. The authors substantiate the necessity for the development of a software tool for estimating the irradiation of soil biota, as one of the exposed groups of organisms. The main assumptions of the dosimetric model of irradiation of soil meso-fauna, including radiation sources and radiation effects, are formulated.


Область наук:
  • Науки про Землю та суміжні екологічні науки
  • Рік видавництва діє до: 2017
    Журнал: Міжнародний науково-дослідний журнал

    Наукова стаття на тему 'Концептуальні положення дозиметричного МОДЕЛІ ЗОВНІШНЬОГО ОПРОМІНЕННЯ грунтового мезофауни В ГОСТРУ ФАЗУ ПІСЛЯ радіоактивних опадів'

    Текст наукової роботи на тему «Концептуальні положення дозиметричного МОДЕЛІ ЗОВНІШНЬОГО ОПРОМІНЕННЯ грунтового мезофауни В ГОСТРУ ФАЗУ ПІСЛЯ радіоактивних опадів»

    ?Таким чином, проведені дослідження підтверджують, що і в даний час західна частина Північного Каспію грає важливу роль в життєвому циклі оселедців, і використовується різними видами протягом більшої частини року, за винятком пізньої осені і зими. У весняний період 2012-2016 рр. на даній акваторії спостерігався нерест морських мігруючих оселедців (Долгінскій оселедець, великоокий і каспійський пузанка). У мережевих уловах також зустрічалася прохідна оселедець черноспинка, мігруюча в р. Волгу. З червня по жовтень в районі моніторингу проходило формування нових поколінь оселедців, і відзначалися нагульні скупчення статевонезрілих особин у віці до 3 років. Протягом річного циклу в західній частині Північного Каспію мало місце сезонне перерозподіл співвідношення видів: навесні переважав холодолюбивих вид - Долгінскій оселедець, влітку і восени - теплолюбний каспійський пузанок.

    Список літератури / References

    1. Інструкції зі збору та первинної обробки матеріалів водних біоресурсів Каспійського басейну і середовища їх проживання / Под ред. Г. А. Судакова. - Астрахань: КаспНІРХ, 2011. - 193 с.

    2. Казанчеев Е. Н. Риби Каспійського моря (визначник) / Е. Н. Казанчеев. - М .: Легка і харчова пром-сть, 1981. - 168 с.

    3. Смирнов А. Н. Бражніковскіе оселедця Каспійського моря / А. Н. Смирнов. - Баку: Изд-во АН Аз РСР, 1952. -248 с.

    Список літератури англійською мовою / References in English

    1. Instrukcii po sboru i pervichnoj obrabotke materialov vodnyh bioresursov Kaspijskogo bassejna i sredy ih obitanija [Instructions on collection and primary processing of materials of aquatic biological resources of the Caspian basin and their habitat] / Pod red. G. A. Sudakova. - Astrahan ': KaspNIRH, 2011. - 193 p. [In Russian]

    2. Kazancheev E. N. Ryby Kaspijskogo morja (opredelitel ') [Fish of the Caspian Sea (determinant)] / E. N. Kazancheev. - M .: Legkaja i pishhevaja prom-st ', 1981. - 168 p. [In Russian]

    3. Smirnov A. N. Brazhnikovskie sel'di Kaspijskogo morja [Brazhnik herrings of the Caspian Sea] / A. N. Smirnov. -Baku: Izd-vo AN Az SSR, 1952. - 248 p. [In Russian]

    DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2017.60.018 Переволоцкий А.Н.1, Переволоцкая Т.В.2, Спиридонов С.І.3

    1ORCID: 0000-0002-6913-7609, Доктор біологічних наук, Федеральне державне бюджетна наукова установа 2ORCID: 0000-0001-8250-5536, Кандидат біологічних наук, доцент ,

    Федеральне державне бюджетна наукова установа 3ORCID: 0000-0002-4320-1254, Доктор біологічних наук, професор, Федеральне державне бюджетна наукова установа Всеросійський науково-дослідний інститут радіології та агроекології, м Обнінськ,

    КОНЦЕПТУАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ дозиметричного МОДЕЛІ ЗОВНІШНЬОГО ОПРОМІНЕННЯ грунтового мезофауни В ГОСТРУ ФАЗУ ПІСЛЯ радіоактивних опадів

    анотація

    У статті розглянуто особливості формування радіаційної обстановки в природному середовищу в початковій фазі радіоактивних випадінь і показано відсутність програмних засобів дозиметричних оцінок для біоти в перші місяці формування радіаційної обстановки. Авторами обгрунтована розробка програмного засобу для оцінки опромінення грунтової біоти, як однієї з підданих дії випромінювання груп організмів. У роботі сформульовані основні допущення дозиметричної моделі опромінення грунтової мезофауни, включаючи джерела випромінювання і особливості радіаційного впливу.

    Ключові слова: радіоактивність, іонізуюче випромінювання, поверхнева активність, потужність поглиненої дози, грунт

    Perevolotskiy A.N.1, Perevolotskaya T.V.2, Spiridonov S.I.3

    1ORCID: 0000-0002-6913-7609, PhD in Biology, Federal State Budgetary Scientific Institution

    2ORCID: 0000-0001-8250-5536, PhD in Biology, Associate Professor, Federal State Budgetary Scientific Institution

    3ORCID: 0000-0002-4320-1254, PhD in Biology, Professor, Federal State Budgetary Scientific Institution All-Russian Scientific Research Institute of Radiology and Agro-Ecology, Obninsk CONCEPTUAL PROVISIONS OF DOSIMETRIC MODEL OF EXTERNAL IRRADIATION OF SOIL MESO-FAUNA AT ACUTE PHASE AFTER RADIOACTIVE LOSSES

    Abstract

    The article considers the features of the radiation situation in the natural environment at the initial phase of radioactive fallout and shows the absence of software tools for dosimetric assessment for biota in the first months of the radiation situation formation. The authors substantiate the necessity for the development of a software tool for estimating the irradiation of soil biota, as one of the exposed groups of organisms. The main assumptions of the dosimetric model of irradiation of soil meso-fauna, including radiation sources and radiation effects, are formulated.

    Keywords: radioactivity, ionizing radiation, surface activity, absorbed dose rate, soil.

    Аварійні радіоактивні викиди підприємств ядерного паливного циклу здатні сформувати значні дози зовнішнього опромінення біотичної компоненти природних і напівприродних біогеоценозів [1, C. 54-56], [2, C. 43-45], [3, C. 281-289], [ 4, C. 81-95], [5, C. 317-318]. При цьому максимальна потужність поглиненої дози формується в перші місяці після надходження радіонуклідів в біогеоценоз [2, C. 78] [3, C. 15-19], [4, C. 95-98], внаслідок чого початковий проміжок часу після радіоактивних випадінь визначають як "гострий" [6, C. 8], [7, C. 179-181]. З цієї причини при підготовці оцінок впливу (ОВНС) планованих підприємств ядерного паливного циклу на біоту важливою є розробка інструментальних методів розрахунку доз в "гостру" фазу після радіоактивних випадінь.

    До числа груп організмів, схильних до дії іонізуючого випромінювання, належить грунтова біота, що характеризується низькою міграційною здатністю, наявністю стадій онтогенезу з підвищеною радиочувствительностью і мешкає в поверхневих, насичених органікою ґрунтових шарах [8, C. 12-14]. Існуючі програмні продукти, що застосовуються для оцінок доз опромінення біоти (ERICA, RESRAD-Biota), не дозволяють отримати коректні оцінки для початкового періоду після радіоактивних випадінь. По-перше, розрахунок потужності поглиненої дози проводиться для умови встановлення динамічної рівноваги між надходженням і виведенням радіонуклідів з організму [9, С. 40]. По-друге, оцінки виконуються при допущенні про рівномірний розподіл радіонуклідів в межах шару грунту 0-50-см і знаходженні опромінюється організму в його середині [9, С.52]. По-третє, коефіцієнти дозового перетворення, на основі яких проводиться оцінка доз опромінення референтних організмів грунтової біоти, розраховані тільки для підряду дощових черв'яків [9, С.156-157].

    Таким чином, існує необхідність розробки моделі (і програмного засобу), що дозволяє оцінити дози зовнішнього опромінення грунтової мезофауни в гостру фазу після радіоактивних випадінь. Розглянемо основні допущення, які слід покласти в основу такої моделі:

    1) Гостра фаза має місце при разовому надходженні радіонуклідів в навколишнє середовище і характеризується наявністю двох джерел іонізуючого випромінювання: від радіонуклідів, затриманих поверхнею рослин (в геометрії нескінченного джерела кінцевої товщини), і від радіонуклідів, що знаходяться на поверхні ґрунту (в геометрії нескінченного плоского джерела ).

    2) Протягом гострого періоду відбувається видалення радіонуклідів з поверхні рослин; динаміка активності рослинної компоненти описується формулою:

    i? \ - V S '')

    араст, г (t) = ° eun, i 'Кз' в, (1)

    де oebm i - величина щільності випадінь г-го радіонукліда з приземного шару атмосфери, Бк / м2; Кз-коефіцієнт первинного затримування (частка затриманих рослинністю радіонуклідів від величини аеи ^ г), відносна. од .; Хефф - ефективна постійна очищення фітомаси, сут-1.

    3) На поверхні грунту відбувається збільшення активності; динаміку активності i-го радіонукліда можна описати формулою:

    ^ Точв ,, ( ') = ° вит ,,' в ') • (1 - К, • в')), (2)

    де Лрасп, г, Лочіщ, г - постійні розпаду і екологічного очищення фітомаси для i-го радіонукліда, сут-1.

    4) Слід враховувати відмінності в перерозподілі радіонуклідів в системі "поверхню рослин -поверхня грунту" для різних типів біогеоценозів. Ця обставина пов'язана з різною швидкістю очищення фітомаси рослин різних типів природно-рослинних угруповань. Так, константа, що характеризує цей процес, прийнята рівною 0,0495 сут-1 для рослин лугових біогеоценозів (період напівочищення 14 діб) і 0,0077 сут-1 для сосни (період напівочищення 90 діб). Таким чином, при повільному очищенні деревних рослин випромінювання від радіонуклідів, що знаходяться на їх поверхні, значимо протягом тривалого часу (рис. 1). Для лугових біогеоценозів при малій щільності фітомаси і її швидкому очищенні внесок випромінювання від поверхні рослин у формування дозового навантаження на грунтові організми буде швидко знижуватися.

    Час, добу

    ----Грунт луки ----- Рослини луки-Грунт лісу-Деревні рослини

    Мал. 1 - Динаміка активності 137Сб в рослинному шарі і на поверхні грунту для лугового і лісового

    біогеоценозів при щільності випадінь 1 Бк / м2

    5) Міграцією радіонуклідів вглиб ґрунту протягом гострого періоду формування радіаційної обстановки можна знехтувати, оскільки процеси ґрунтового переміщення радіонуклідів протікають з повільною швидкістю, а величини коефіцієнтів дифузії складають величину порядку 10-9 с-1.

    6) Внутрішнім р- і у-опромінення від радіонуклідів, що надійшли з їжею в організм представників грунтової мезофауни, можна знехтувати, що пов'язано з дуже незначним переміщенням радіонуклідів вглиб ґрунту і надходженням їх в трофічні ланцюжки грунтової біоти.

    7) Тривалість гострого періоду формування радіаційної обстановки після разового надходження радіонуклідів в біогеоценоз порівнянна з тривалістю вегетаційного періоду. Надземна фитомасса трав'янистих рослин і фотосинтетичний апарат листяних дерев відмирають в осінньо-зимовий період і переміщаються на поверхню грунту. Винятком є ​​хвойні ліси, в яких переміщення компонентів деревного ярусу на поверхню грунту відбувається відносно повільно (період напівочищення від 90 до 500 діб). З цієї причини доцільно провести оцінку доз зовнішнього опромінення грунтової мезофауни протягом півроку, припустивши надходження радіонуклідів в біогеоценоз в травні, а закінчення розрахункового періоду в жовтні.

    8) Ґрунтова мезофауна піддається радіаційному впливу від р- і у-випромінюючих радіонуклідів, що знаходяться на поверхні рослин і ґрунту. Необхідно відзначити, що інтенсивність р-випромінювання від радіонуклідів на поверхні грунту, знижується дуже швидко з глибиною навіть для високоенергетичних випромінювання (наприклад, від 106КК). З цієї причини значущі величини потужності поглиненої дози можуть спостерігатися тільки для ґрунтових тварин, що мешкають на поверхні ґрунту (рис. 2). Дозової навантаженням від а-випромінювання слід нехтувати через пренебрежимо малого пробігу а-частинок в грунті і біологічних об'єктах.

    Відстань від поверхні грунту, см

    Мал. 2 - Залежність потужності поглиненої дози, що формується р-випромінюванням, від відстані від поверхні

    грунту при щільності її поверхневого шару 500 кг / м3

    9) З огляду на неоднорідного розподілу представників грунтової мезофауни в вертикальному профілі ґрунту (від поверхні - до глибини, що досягає кілька десятків см) слід оцінювати розподіл потужності дози на різних глибинах. Величину потужності дози зовнішнього опромінення ґрунтових тварин слід прийняти еквівалентної аналогічного дозового показником, розрахованим для конкретної глибини.

    10) Екранування р- і у-випромінювання поверхневими покривами представників грунтової мезофауни не розглядається. До цієї групи тварин належать ті, розміри яких становлять менше декількох мм, що менше величини пробігу р-частинок і у-квантів в біологічних тканинах і грунті.

    11) Попередні оцінки потужності поглиненої дози від р- і у-випромінювання справедливі і для представників мікрофауни, оскільки їх розміри значно менше, в порівнянні з розмірами організмів, що відносяться до грунтової мезофауни.

    Для видів грунтових тварин, які можна віднести до макрофауни (зокрема, грунтові ссавці) потужність дози можна оцінити тільки по у-випромінювання, в зв'язку з великим пробігом у-квантів щодо розмірів тварин і екрануванням р-частинок поверхневими покривами.

    Сформульовані концептуальні положення є основою розробки дозиметричної моделі для розрахунку доз зовнішнього опромінення грунтової мезофауни в гостру фазу після радіоактивних викидів підприємств ядерного паливного циклу.

    Список літератури / References

    1. Результати дослідження та досвід ліквідації наслідків аварійного забруднення територій продуктами поділу урану / Под ред. А.І. Бурназян. - М .: Вища школа, 1990. - 144 с.

    2. Козубов Г.М. Радіобіологічні дослідження хвойних в районі Чорнобильської катастрофи (1986-2001 рр.) / Г.М. Козубов, А.І. Таскаев. - М .: ІВЦ "Дизайн. Інформація. Картографія", 2002. - 272 с.

    3. Радіоактивне забруднення території Білорусі (В зв'язку з аварією на ЧАЕС) / Под ред. В.І.Парфенова і Б.І. Якушева. - Мінськ: Наука і техніка, 1995. - 582 с.

    4. Абатуров Ю.Д. Вплив іонізуючого випромінювання на соснові ліси в ближній зоні Чорнобильської АЕС / Ю.Д. Абатуров, О.В. Абатуров, О.В. Биков та ін. - М .: Наука, 1996. - 240 с.

    5. Великі радіаційні аварії: наслідки та захисні заходи / За заг. ред. Л.А. Ільїна та В. А. Губанова. -М .: Видавництво, 2001. - 752 с.

    6. Романов Г.Н. Ліквідація наслідків радіаційних аварій: Довідкове керівництво / Г.Н. Романов. -М.: Видавництво, 1993. - 336 с.

    7. Козлов В.Ф. Довідник з радіаційної безпеки / В.Ф. Козлов. - М.: Вища школа, 1991. - 352 с.

    8. Криволуцкий Д.А. Радіоекологія ґрунтових тварин / Криволуцкий Д.А. - М .: Наука, 1985. - 182 с.

    9. Захист навколишнього середовища: концепція і використання референтних тварин і рослин. Публікація МКРЗ 108 / Пер. з англ. - М.: Академ-Принт, 2013. - 216 с.

    10. Радіаційна дозиметрія / Под ред. Дж. Хайна і Г. Браунелла // Пер. з англ. М.: Иностр. лит., 1958. - 758 с.

    Список літератури англійською мовою / References in English

    1. Itogi izucheniya i opyt likvidacii posledstvij avarijnogo zagryazneniya territorij produktami deleniya urana [Results of the study and experience of liquidation of the consequences of accidental pollution of territories by products of uranium fission] / Pod red. A.I. Burnazyana. [Ed. A.I. Burnazyan] - M .: Energoatomizdat, 1990. - 144 p. [In Russian]

    2. Kozubov G.M. Radiobiologicheskie issledovaniya hvojnyh v rajone CHernobyl'skoj katastrofy (1986-2001 gg.) [Radiobiology investigations of conifers in region of the Chernobyl disaster (1986-2001)] / G.M. Kozubov, A.I. Taskaev. - M .: IPC "Dizajn. Informaciya. Kartografiya", 2002. - 272 p. [In Russian]

    3. Radioaktivnoe zagryaznenie territorii Belarusi (V svyazi s avariej na CHAEHS) [Radioactive contamination of the territory of Belarus (In connection with the Chernobyl NPP accident)] / Pod red. V.I.Parfenova i B.I. YAkusheva. [Ed. V.Parfenov and B.I. Yakushev]. - Minsk: Nauka i tekhnika, 1995. - 582 p. [In Russian]

    4. Abaturov Yu.D. Vliyanie ioniziruyushchego izlucheniya na sosnovye lesa v blizhnej zone Chernobyl'skoj AES [The effect of ionizing irradiation on pine forests in the nearest zone of the Chernobyl nuclear power point] / Yu.D. Abaturov, A.V. Abaturov, A.V. Bykov i dr. [Yu.D. Abaturov, A.V. Abaturov, A.V. Bykov et al.]. - M .: Nauka, 1996. - 240 p. [In Russian]

    5. Krupnye radiacionnye avarii: posledstviya i zashchitnye mery [Major radiation accidents: consequences and protective measures] / Pod obshch. red. L.A. Il'ina i V.A. Gubanova. [Under the general. ed. L.A. Ilyin and V.A. Gubanov.] - M .: IzdAT, 2001. - 752 p. [In Russian]

    6. Romanov G.N. Likvidaciya posledstvij radiacionnyh avarij: Spravochnoe rukovodstvo [Elimination of the consequences of radiation accidents: Reference Guide] / G.N. Romanov. - M.:IzdAT, 1993. - 336 p. [In Russian]

    7. Kozlov V.F. Spravochnik po radiacionnoj bezopasnosti [Handbook on radiation safety] / V.F. Kozlov. -M.:Energoatomizdat, 1991. - 352 p. [In Russian]

    8. Krivoluckij D.A. Radioehkologiya pochvennyh zhivotnyh [Radioecology of soil animals] / Krivolucky D.A. - M .: Nauka, 1985. - 182 p. [In Russian]

    9. Zashchita okruzhayushchej sredy: koncepciya i ispol'zovanie referentnyh zhivotnyh i rastenij. Publikaciya MKRZ 108 [Environmental protection: the concept and use of reference animals and plants. Publication ICRP 108] / Per. s angl. [Transl. with the English]. - M.:Akadem-Print, 2013. - 216 p. [In Russian]

    10. Radiacionnaya dozimetriya [Radiation dosimetry] / Pod red. Dzh. Hajna i G. Braunella. [Ed. J. Hain and H. Brownell] // Per. s angl. [Transl. with the English]. M .: Inostr. lit., 1958. - 758 p. [In Russian]


    Ключові слова: РАДІОАКТИВНІСТЬ / RADIOACTIVITY / іонізуючого випромінювання / IONIZING RADIATION / ПОВЕРХНЕВА АКТИВНІСТЬ / SURFACE ACTIVITY / Потужності поглиненої дози / ABSORBED DOSE RATE / ГРУНТ / SOIL

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити