На правах рукописи

Имшенник Екатерина Владимировна

КАРТОГРАФИЧЕСКОЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ 137Cs

НАИБОЛЕЕ ПОСТРАДАВШИХ В РЕЗУЛЬТАТЕ АВАРИИ НА ЧАЭС

РЕГИОНОВ РОССИИ

Специальность 25.00.36 – «Геоэкология»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва – 2011

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном учреждении «Институт глобального климата и экологии Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды и Российской академии наук»

Научный руководитель: доктор географических наук Анохин Юрий Андреевич

Официальные оппоненты: доктор географических наук Голосов Валентин Николаевич доктор технических наук Вакуловский Сергей Мстиславович

Ведущая организация: Государственное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии Российской сельскохозяйственной академии

Защита состоится «27» октября 2011 г. в 14 часов на заседании Диссертационного совета Д 002.049.01 в ФГБУ «Институт глобального климата и экологии Росгидромета и РАН» по адресу 107258 Москва ул. Глебовская, 20-б

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБУ «Институт глобального климата и экологии Росгидромета и РАН»

Автореферат разослан «_22_» _сентября_2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор географических наук, профессор Г.М.

Черногаева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Радиоактивное загрязнение территорий сформировалось в течение последних 60-ти лет и превратилось в одну из глобальных проблем современности. К настоящему времени на территории европейской части России проведены широкомасштабные исследования радиоактивного загрязнения местности Cs, возникшего в результате аварии на ЧАЭС: аэрогамма-спектральные съемки, отбор почвенных проб. Полученные данные требовали обработки, совместного анализа и корректировки для составления надежного банка данных загрязнения территорий Cs, учитывающего как результаты аэрогамма-спектральной съемки, так и данные о содержании 137Cs в почвенных пробах.

Долгосрочный прогноз уровней загрязнения территорий и численности населения, проживающего на этих территориях, необходим для решения социально-экономических проблем регионов и планирования мер по реабилитации загрязненных территорий.

ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ является организация современной системы хранения географической информации о радиоактивном загрязнении, позволяющей использовать эти данные в современных геоинформационных системах. И на основе полученного таким образом банка данных – разработка прогнозов радиоактивного загрязнения местности и численности населения, проживающего на территориях с различным уровнем радиоактивного загрязнения, для четырех наиболее пострадавших в результате аварии на ЧАЭС областей России: Брянской, Калужской, Орловской и Тульской.

Для достижения этой цели соискателем решались следующие ЗАДАЧИ:

1. Разработка технических требований к специализированному программному обеспечению и создание комплекса программного обеспечения для математической обработки географических данных.

2. Разработка схем преобразования поступающих от исполнителей аэрогаммаспектральной съемки данных и картографической информации о загрязнении территории России в результате глобальных выпадений Cs, связанных с испытаниями ядерного оружия, в совместимый с геоинформационными системами 3. Разработка методики совместной обработки данных аэрогамма-спектральной создания банка данных о радиоактивном загрязнении европейской территории России, учитывающего как данные аэрогамма-спектральной съемки, так и результаты измерения содержания 137Cs в почвенных пробах.

4. Совместная обработка и корректировка данных аэрогамма-спектральной съемки и результатов измерения содержания Cs в почвенных пробах для 19 областей России, где обнаружены зоны цезиевого загрязнения с плотностью выше Кюри/км2, и построение цифровых массивов данных для каждой территории.

Приведение данных о загрязнении Cs, полученных в разное время, к единой дате – 10 мая 1986 г. – моменту прекращения активных выбросов из поврежденного энергоблока ЧАЭС. Формирование единого цифрового массива данных по загрязнению Cs для всей Европейской территории Российской Федерации.

5. Прогнозирование уровней и площадей зон загрязнения и построение прогнозных карт загрязнения местности изотопом Cs для наиболее пострадавших в результате аварии на ЧАЭС регионов Российской Федерации: Брянской, Калужской, Орловской и Тульской областей.

6. Разработка прогноза динамики численности населения, проживающего на территориях с различной плотностью загрязнения в Брянской, Калужской, Орловской и Тульской области, на период до 2056 г.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА полученных результатов состоит в следующем:

разработана методика и выполнена обработка и увязка данных аэрогаммаспектральной съемки и результатов измерения содержания Cs в почвенных пробах. Это позволило создать единый цифровой банк данных о загрязнении европейской территории России изотопом Cs, который легко может быть использован для расчетов и построения карт в различных масштабах и картографических проекциях с использованием современных систем обработки географической информации;

построены прогнозные карты загрязнения Cs на период 2016 – 2056 гг. для четырех наиболее пострадавших от аварии на ЧАЭС областей России: Брянской, Калужской, Орловской и Тульской. Рассчитана динамика площадей зон с различным уровнем загрязнения 137Cs;

выполнена прогнозная оценка динамики численности населения, которое будет проживать в зонах с различными уровнями радиоактивного загрязнения в 2016 гг., для Брянской, Калужской, Орловской и Тульской областей Российской Федерации.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ Банк данных радиоактивного загрязнения полностью готов для построения карт радиоактивного загрязнения в масштабе 1:200 000 и мельче.

Данные прогноза могут быть использованы для оценки ущерба, разработки и планирования мер по медико-социальной и экономической реабилитации населения и территорий, пострадавших в результате аварии на ЧАЭС.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ СЛЕДУЮЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ:

1. Методика корректировки данных аэрогамма-спектральной съемки по результатам измерения содержания 137Cs в почвенных пробах.

2. Формирование и структурирование банка данных загрязнения Cs Европейской части территории Российской Федерации.

3. Построение прогнозных карт загрязнения территории Брянской, Калужской, Орловской и Тульской областей изотопом 137Cs на период 2016 – 2056 гг.

4. Прогноз динамики численности населения, проживающего на территориях с различными уровнями радиоактивного загрязнения в Брянской, Калужской, Орловской и Тульской областях, на период до 2056 г.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Представленные в диссертации работы были выполнены в рамках научной школы академика Ю.А. Израэля в области исследований радиоактивного географических наук Е.В. Квасниковой методов картографирования радиоактивного загрязнения местности.

Основные положения и результаты исследований докладывались и обсуждались на «Радиологические последствия Чернобыльской аварии» (Минск, 1996); Всероссийской конференции «Картография на рубеже тысячелетий» (Москва, 1997); Международной конференции «Радиоактивность при ядерных взрывах и авариях» (Москва, 2000);

Международной конференции «Радиационное наследие ХХ века и восстановление окружающей среды» (Москва, 2000).

Банк данных радиоактивного загрязнения использовался при составлении карт для атласов: «Атлас радиоактивного загрязнения Европейской части России, Белоруссии и Украины» (Москва, 1998), «Атлас загрязнения Европы цезием-137 после Чернобыльской аварии» (1998), «Национальный Атлас России» (Москва, 2005 - 2008), «Атлас современных и прогнозных аспектов последствий аварии на Чернобыльской АЭС на пострадавших территориях России и Беларуси» (Москва – Минск, 2009).

ПУБЛИКАЦИИ. Материалы проведенных исследований изложены в 9 печатных работах, в том числе в 4 статьях в реферируемом журнале и в 3 атласах.

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА. Соискатель принимала участие в разработке программного обеспечения в части написания технического задания и отладки программ, разработанных на географическом факультете МГУ.

Соискателем разработана методика компьютерной обработки данных и выполнена обработка данных, включая первичную обработку, построение массивов данных, их корректировка по результатам измерения содержания Cs в почвенных пробах, расчет, построение и анализ прогнозных карт загрязнения Cs в 2016 – 2056 гг., расчет и анализ предполагаемой численности населения на территориях с различным уровнем загрязнения СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Работа включает страниц машинописного текста, состоит из 4 глав, введения, заключения, списка литературы (130 наименований) и приложений.

Загрязнение территорий искусственными радионуклидами связано с военным и мирным использованием атомной энергии, в первую очередь - с ядерными взрывами в атмосфере, радиационными авариями и катастрофами. Радиоактивные выпадения при ядерных взрывах разделяются на локальные, дальние и глобальные.

Cs. Максимальная интенсивность глобальных выпадений наблюдалась в начале шестидесятых годов XX в. Со времени начала ядерных испытаний до 1963 г. в атмосферу помощью аэрогамма-спектральной съемки, имеются только для территории бывшего территории СССР в 1974 году составлял 92 мКи/км (15 - 200 мКи/км2). Характерна выраженная широтная зональность с максимальными уровнями загрязнения в широтном осадков. Уровни загрязнения повышаются при приближении к горным районам, что также может быть связано с увеличением здесь среднегодового количества осадков.

В результате аварии на ЧАЭС, общий выброс радиоактивности (за исключением инертных газов), приведенный к 6 мая 1986 года, составил около 50 МКи или 3,5% от активности, накопленной в реакторе. Радионуклидный состав первичного выброса был близок к нефракционированному составу горючего и осколков деления на момент аварии.

Во время горения графита выброс газообразных и аэрозольных продуктов был 1996, Израэль Ю.А., Вакуловский С.М. и др., 1990].

При исследовании радиоактивных выпадений выделено три типа территорий [Израэль Ю.А., Вакуловский С.М. и др.,1990]:

ближняя зона (до 100 – 150 км от ЧАЭС) с высокими градиентами плотности и вариациями радионуклидного состава выброса;

зона так называемых цезиевых пятен, расположенных на северной (Гомельская и Могилевская области Белоруссии, Брянская, Тульская и Калужская области РФ) и радиоактивного следа, а также на южной периферии западного следа (северные районы Житомирской и Ровенской областей). Коэффициенты фракционирования единиц. Образование этих пятен, расположенных на расстоянии в сотни и тысячи километров от места аварии, связано с выпадением обильных дождевых осадков;

за пределами цезиевых пятен, в так называемых фоновых районах, наблюдается пространственная неоднородность и существенное обогащение чернобыльских радиоактивных выпадений летучими радионуклидами (125Sb, 134,137Cs, 106Ru).

По продолжительности жизни (периоду полураспада) чернобыльские радионуклиды дозовых нагрузок от внешнего гамма-излучения [Израэль Ю.А. и др., 1987] показывают, что даже в ближней зоне радиоактивного следа в период времени от 1 года до 50 лет 137Cs является основным дозообразующим изотопом. Доза от 137Cs в это время составляет от до 90% суммарной дозы от всех радиоактивных изотопов. Тем более это относится к зоне цезиевых пятен и фоновым районам.

С первого дня аварии проводилась гамма-съемка радиоактивного загрязнения атмосферы и местности наземными и самолетными (вертолетными) средствами, оборудованными рентгенометрической, гамма-спектрометрической и пробоотборной аппаратурой. Результаты этих исследований изложены в работах [Израэль Ю.А., 1996, Израэль Ю.А., Вакуловский С.М. и др., 1990]. Результатом обобщения широкомасштабных работ по радиационному мониторингу загрязнений, проводившихся для изучения глобальных выпадений и последствий аварии на ЧАЭС, стало издание в 1998 году Атласа радиоактивного загрязнения территории европейской части России, Белоруссии и Украины [Атлас радиоактивного загрязнения европейской части России, Белоруссии и Украины., 1998] и карты радиоактивного загрязнения территории России цезием-137 по состоянию на 90-ые годы ХХ века в масштабе 1 : 4 000 000 [Израэль Ю.А., Имшенник Е.В., Квасникова Е.В. и др., 2000]. В 1998 году в рамках программы сотрудничества между Комиссией ЕС и СНГ был подготовлен Атлас загрязнения Европы цезием после Чернобыльской аварии [Атлас загрязнения Европы цезием-137 после Чернобыльской аварии, 1998].

Глава 2 Построение банка данных по загрязнению Европейской части России После аварии на ЧАЭС в 1988 – 1994 гг. в ИГКЭ в процессе реализации программы мониторинга радиоактивного загрязнения поступали данные аэрогамма-спектральной изученности территории СНГ аэрогамма-спектральной съемкой приводится на рисунке 1.

Кроме того, в 1974 г. в Институте прикладной геофизики была составлена карта ядерного оружия в атмосфере.

Эти данные должны были использоваться для построения карт, расчетов, сопоставления с другими данными с использованием геоинформационных технологий.

Это потребовало составления единого банка данных радиоактивного загрязнения, сопоставления и увязки поступающих данных между собой, приведения к единому формату записи, который мог быть использован в процессе дальнейшей компьютерной обработки данных.

Для обработки данных мониторинга радиоактивного загрязнения, а также для решения различных задач геоэкологического картографирования, в Институте глобального климата и экологии был сформирован комплекс программ математической обработки географических данных. В состав этого программного обеспечения входят как стандартные коммерческие программы, так и программы, специально разработанные для решения задач радиоэкологического картографирования.

2.1 Программное обеспечение для геоинформационного картографирования Основой программного обеспечения для обработки данных аэрогамма-спектральной съемки и построения карт, стали программы, созданные на географическом факультете МГУ:

Программный комплекс Mag для создания, моделирования и анализа цифровых моделей поверхностей, а также для их графического представления;

Картографический редактор Digitmap для ввода, редактирования графической и атрибутивной информации;

Картографический калькулятор Magstat.

модернизирована, и с ее помощью стало возможным решение задач обработки данных аэрогамма-спектральной и наземной съемки, построения различных карт и массивов данных. Для этого были сделаны следующие изменения:

существенно расширены возможности работы программы с большими по объему занимаемой памяти массивами данных;

добавлена программа построения цифровой модели поверхности по исходным данным в виде изолиний.

разработана программа Demglue. Эта программа предназначена для «склеивания»

цифровых моделей, сетка которых может быть задана в географических координатах, в координатах в проекции Гаусса-Крюгера, а также в условных координатах.

Кроме того, авторами программы была передана в ИГКЭ структура бинарного формата dem, что позволило написать ряд программ для перезаписи исходных данных аэрогамма-спектральной съемки.

Для картографирования радиоактивного загрязнения с 1995 года используется геоинформационная система Arc/Info с дополнительными модулями GRID и TIN.

Для ввода графической информации в систему Arc/Info используется пакет программ интерактивной векторизации растровых изображений Easy Trace версия 7.7.

Разработанный комплекс программ позволяет решать различные задачи ввода, редактирования, обработки географической информации, проведения расчетов и построения карт радиоактивного загрязнения. Его использование позволило создать в ИГКЭ компьютерный банк данных о загрязнении территории Российской Федерации 2.2 Состав и структура банка данных загрязнения 137Cs Европейской Загрязнение местности в результате испытаний ядерного оружия и аварий и выбросов на АЭС и предприятиях атомной промышленности представлено данными о излучающего радиоактивного элемента, определяющего радиационную обстановку на обширных территориях. Эти данные были получены при изучении глобальных выпадений в результате атмосферных испытаний ядерного оружия и в процессе мониторинга радиоактивного загрязнения после аварии на ЧАЭС.

Глобальное загрязнение Земли в результате испытаний ядерного оружия в атмосфере в основном сформировалось в 1945 – 1963 годах. Данные об этом загрязнении на территории СССР были получены к 1974 году методом аэрогамма-спектральной съемки. По данным аэрогамма-спектральной съемки в1974 году были построены карты изолиний на всю территорию бывшего СССР в масштабе 1 : 2 500 000.

Для того, чтобы представить эти данные в виде цифровых массивов, пригодных для последующих расчетов и построения карт, полученные изолинии были с помощью графического редактора введены в компьютер и с помощью процедур интерполяции пересчитаны в географические координаты. Затем по этим данным была построена цифровая модель с разрешением 30’ по долготе и 15’ по широте. В средних широтах такое разрешение соответствует ячейке грида ~ 32 * 27 км, что вполне достаточно, учитывая пространстве.

После аварии на ЧАЭС в процессе реализации программы мониторинга Росгидромета передавали в ИГКЭ данные о плотности загрязнения территории Cs, о запасe Cs в почвах, о мощности экспозиционной дозы гамма-излучения, а также данные Суммарная площадь съемки на территории России 7,76 млн. км2, в ИГКЭ были переданы результаты измерений для 1,8 млн. точек.

Аэрогамма-спектральная съемка выполнялась в соответствии с разработанными в ИПГ Временными методическими указаниями [Назаров И.М., Фридман Ш.Д., 1990].

Предусматривалось выполнение съемки в различных масштабах в зависимости от предполагаемой степени загрязненности региона радионуклидами: 1 : 1 000 000 - для территорий с предполагаемым загрязнением менее 0,5 Ки/км2, 1 : 200 000 – для территорий с уровнем загрязнения более 0,5 Ки/км2. Аэрогамма-спектральная съемка проводилась в сочетании с измерением содержания 137Cs в пробах почвы.

Данные аэрогамма-спектральной съемки передавались в ИГКЭ в виде цифровых массивов, пересчитанных на регулярную прямоугольную сетку и записанных в текстовом, реже бинарном формате. Каждый цифровой массив сопровождался дополнительной информацией о параметрах и характеристиках съемки и передаваемого массива данных.

Поступающие массивы записывались в банк данных ИГКЭ в исходном виде и затем перезаписывались в стандартный формат dem – бинарный формат, используемый для хранения и обработки цифровых моделей. После этого, путем сопоставления данных на магнитном носителе и соответствующих карт проводилась проверка правильности географической привязки и качества исходных данных. При обнаружении ошибок или в случае передачи некачественных материалов в электронном формате в организацию, проводившую аэрогамма-спектральную съемку, посылался запрос об исправлении ошибок или о повторном предоставлении материалов съемки. В результате получена совокупность исходных массивов аэрогамма-спектральной съемки, проверенных, корректно географически привязанных и перезаписанных в единый формат.

На втором этапе обработки поступающих массивов аэрогамма-спектральной съемки проводилось их сопоставление с результатами наземного опробования. На этом этапе использовалась программа Mag, позволяющая в автоматическом режиме сопоставлять данные, представленные в виде цифровой модели в формате dem, с данными, представленными в виде массива хаотически расположенных точек измерения. В этом случае, используя методы средне-взвешенной интерполяции, по цифровой модели поля радиоактивного загрязнения, полученной методом аэрогамма-спектральной съемки, вычисляются значения этого поля в точках наземного пробоотбора. Затем значения авиационных и наземных данных сравниваются с использованием стандартных статистических процедур.

Затем карты аэрогамма-спектральной съемки уточнялись по данным наземного пробоотбора, проводилась увязка изолиний на границах соседних участков съемки.

В результате для всех 19 административных областей Российской Федерации, где уровень загрязнения превысил 1 Ku/км2, мы имеем цифровые массивы, учитывающие как аэрогамма-спектральные, так и наземные исследования. Полный учет всей имеющейся информации о радиоактивном загрязнении наиболее актуален именно для этих регионов России после введения в действие в 1991 году «Закона Российской Федерации о социальной защите граждан, подвергшихся воздействию радиации вследствие катастрофы на Чернобыльской АЭС».

Для областей с низкими уровнями загрязнения работы по уточнению результатов аэросъемки по данным наземных исследований не проводились и для построения карт использовались исходные данные аэрогамма-спектральной съемки.

Затем массивы по всем регионам Российской Федерации были пересчитаны на мая 1986 года – момент прекращения радиоактивных выбросов из поврежденного четвертого энергоблока Чернобыльской АЭС. Пересчет учитывал радиоактивный распад Cs за время от 10 мая 1986 года до момента проведения аэрогамма-спектральной съемки и проводился по формуле:

аэрогамма-спектральной съемки, t-t0 – время, прошедшее с 10 мая 1986 года до момента съемки, годы, T0,5 – период полураспада 137Cs, равный 30,1 года.

Процесс корректировки массива аэрогамма-спектральных данных по результатам наземных исследований иллюстрируется рисунком 2.

После того, как все данные о радиоактивном загрязнении были увязаны между собой, исправлены по результатам измерения радиоактивного загрязнения в почвенных пробах и приведены к одному и тому же моменту времени, стало возможным построение единого массива данных для всей территории Российской Федерации. Этот цифровой массив был построен с помощью программы Demglue путем последовательного объединения отдельных массивов данных.

Полученные в результате обработки массивы данных о радиоактивном загрязнении Cs территории субъектов Российской Федерации представляют собой матрицы, построенные в координатах Гаусса-Крюгера. Эти массивы данных могут быть использованы для построения карт в среднем масштабе (1 : 200 000 – 1 : 1 000 000) на территорию одного или нескольких субъектов Российской Федерации.

также прогнозных карт и карт мощности дозы -излучения (Экологическое состояние бассейна Днепра на территории России, Москва, 2009, Атлас радиоактивного загрязнения Европейской части России, Белоруссии и Украины, Москва, 1998).

Кроме того, путем последовательного объединения массивов данных по субъектам Российской Федерации был построен единый массив данных о радиоактивном загрязнении на всю европейскую территорию России. Этот массив представляет собой координатах. Пространственное разрешение массива составляет 3’ по долготе и 1,5’ по широте. Данные могут быть использованы для различных расчетов и для построения картографических проекций. На рисунке 3 приводится карта загрязнения Европейской территории России Cs в 1986 году, построенная с использованием единого массива.

Рис. 1 Схема изученности территории СНГ аэрогамма-спектральной съемкой, проводившейся в процессе мониторинга радиоактивного загрязнения после аварии на Чернобыльской АЭС в 1988-1995 годах.

Рис. 2 Корректировка исходного массива данных (грида) для Калужской области по результатам измерения содержания 137Cs в пробах почвы в населенных пунктах (данные НПО «Тайфун») Единый массив данных использовался при построении мелкомасштабных карт загрязнения территорий Cs (Атлас загрязнения Европы цезием-137 после Чернобыльской аварии, 1998, Национальный Атлас России, Москва, 2005).

Глава 3. Прогноз динамики загрязнения 137Cs территорий Брянской, Калужской, Картографический прогноз рассматривается как способ изучения процессов и явлений, недоступных современному непосредственному исследованию [Берлянт А.М., 2002]. В основе прогноза лежат картографические (математические) экстраполяции, понимаемые в широком смысле как распространение закономерностей, полученных в ходе картографического анализа какого-либо явления на неизученную часть этого явления, на другую территорию и (или) будущее время. Достоверность прогнозных карт и расчетов зависит от заблаговременности и дальности экстраполяции, характера самого явления, его стабильности и подвижности, а также от достоверности и полноты исходных карт, устойчивости выявленных тенденций, тесноты взаимосвязей, что во многом определяется самой методикой прогнозирования.

Долгосрочный прогноз радиоактивного загрязнения пострадавших территорий изотопом Cs представляет собой актуальную научно-практическую задачу. Ее решение необходимо для планирования и осуществления мер, направленных на выполнение экологического оздоровления и развития экономики на загрязненных территориях.

Особенности поведения радионуклидов в почвах определяются в значительной мере состоянием и формой их нахождения в почвах. При исследовании поведения глобальных выпадений Cs137 в почве отмечалась его малая подвижность - основная часть137Cs в почвах находится в нерастворимой форме, обменная форма составляет не более 20%, а растворимая – не более первых процентов [Павлоцкая Ф.И., 1974].

Для радиоактивных выпадений чернобыльского происхождения доля изотопа Cs в необменной форме существенно превышает значения, полученные для глобальных выпадений Cs (от 82 до 99%). [Коноплев А.В., Борзилов В.А. и др., 1988, Борзилов В.А., Бобовникова Ц.И.и др., 1993].

Высокая доля необменных форм радионуклидов в почве определяет их малую подвижность и невозможность участвовать в процессах горизонтальной и вертикальной миграции в растворенном состоянии.

Рис. 3 Загрязнение территории Европейской части России цезием-137 в 1986 году.

Поверхностным стоком в растворенном состоянии смываются только обменные и растворимые в воде формы радионуклидов, необменные формы выносятся исключительно только за счет эрозионно-аккумулятивных процессов и процессов дефляции.

Влияние ветровой эрозии в условиях Европейской части территории России несущественно [Кашпаров В.А., Лощилов Н.А. и др., 1991, Возженников О.И., Нестеров А.В., 1993] Поскольку горизонтальная миграция Cs происходит с почвенными частицами, то большое значение имеет изучение перемещения почвогрунтов для определения характера изменения поля радиоактивного загрязнения. В ненарушенных ландшафтах равнин темпы смыва почв составляют менее 0,001 т/га в год [Ларионов Г.А., 1993] и поэтому не играют значительной роли в трансформации поля радиоактивного загрязнения.

Алексеенко В.А., 1992, Фридман Ш.Д., Квасникова Е.В.и др.,1997, Квасникова Е.В., Жукова О.М. и др., 2005, Квасникова Е.В., Гордеев С.К. и др., 2009]. В работе [Израэль Ю.А., прогнозировании (масштаб 1 : 200 000 и мельче) радиоактивного загрязнения местности радиоактивный распад Cs. При крупномасштабном, локальном прогнозировании необходимо будет учитывать процессы эрозии, смыва и аккумуляции почв в ландшафтах, а также данные о хозяйственной деятельности, направленной на дезактивацию местности, борьбу с эрозией почв и т.д.

Учитывая эти соображения, расчет прогнозных карт мелкого и среднего масштаба где – постоянная распада Cs, равная 0,0231 год-1, t – год расчета прогнозной карты, t0 – год исходного массива данных, который используется для расчета прогнозных карт.

Орловской и Тульской областей, опубликованы в «Атласе современных и прогнозных аспектов последствий аварии на Чернобыльской АЭС на пострадавших территориях Брянской и Тульской областей приводятся на рисунках 4 и 5.

Результаты прогнозирования использовались для оценки динамики площадей зон с различными уровнями загрязнения на территории Брянской, Калужской, Орловской и Тульской областей (таблица 1).

Площади зон с различными уровнями загрязнения на территории Брянской, загрязнения 137Cs (таблица 2).

Результаты анализа динамики площадей загрязнения для 1986, 2006 и 2056 гг.

приводятся в таблице 3.

Годы исчезновения повышенного и высокого загрязнения местности цезием-137 на территории Брянской, Калужской, Орловской и Тульской областей.

Анализ динамики площадей загрязнения Брянской, Калужской, Орловской и Тульской областей в 1986, 2006 и 2056 гг., % от общей площади области Уровни загрязнения, Вся загрязненная территория, в том числе:

Вся загрязненная территория, в том числе:

Вся загрязненная территория, в том числе:

Вся загрязненная территория, в том числе:

Рис. 5 Загрязнение территории Тульской области Cs в 1986 – 2056 гг.

Глава 4. Прогноз численности населения, проживающего в зонах с Полученные в результате расчетов прогнозные массивы данных о загрязнении местности Cs были использованы для расчета численности населения Брянской, Калужской, Орловской и Тульской областей, которое проживает и будет проживать в зонах с различными уровнями загрязнения в 2006 – 2056 гг. В расчетах использовались данные Росстата о численности постоянного населения Российской Федерации по городам, поселкам городского типа и районам субъектов Российской Федерации в 2006 и 2009 гг. [Численность населения Российской Федерации…,2006,2009]. Кроме того, использовались результаты прогноза численности населения, опубликованного Росстатом [Предположительная численность населения Российской Федерации до 2030 года, 2009].

Расчеты выполнялись на основе среднего варианта прогноза численности населения, предложенного Росстатом.

Расчеты выполнялись с помощью геоинформационной системы Arc/Info. В качестве картографической основы для расчетов были использованы изданные Роскартографией карты административно-территориального деления Брянской, Калужской, Орловской и Тульской областей в масштабе 1 : 200 000 – 1 : 400 000. Для каждой области в ГИС Arc/Info были построены слои, содержащие границу области, границы районов и контуры городов и поселков городского типа, для которых известна численность населения, постоянно проживающего в этом населенном пункте.

Для городов и поселков городского типа по прогнозным массивам загрязнения с помощью зональных функций модуля Spatial Analyst ГИС Arc/Info рассчитывались средние значения уровней загрязнения Cs на площади населенного пункта в 2006 – 2056 гг. Эти средние значения уровней загрязнения 137Cs на площади населенного пункта использовались для отнесения соответствующего населенного пункта к той или иной зоне радиоактивного загрязнения.

В связи с тем, что данные о распределении сельского населения по населенным пунктам отсутствуют, расчет численности сельского населения в зонах с различным уровнем загрязнения проводился на основе параметра плотности сельского населения, рассчитанного для территории каждого района. Площади зон с различным уровнем цезиевого загрязнения для территории каждого района рассчитывались с помощью зональных функций модуля Spatial Analyst системы Arc/Info.

При расчетах численности населения в зонах с различным уровнем загрязнения в Брянской области учитывалось обязательное отселение людей с территорий, где в году загрязнение 137Сs превышало 40 Кюри/км2.

Результаты расчетов приведены в таблице 4.

Брянская область. На территории России Брянская область подверглась наиболее значительному загрязнению в результате аварии на Чернобыльской АЭС. Радиоактивное загрязнение в Брянской области сосредоточено на западе и юго-западе, на границе с Украиной и Беларусью. На этой территории до середины 21 века будут существовать территории с загрязнением выше 40 Кюри/км2. Загрязнение области существенно слабее и, даже в 1986 г., нигде не превышало 5 Кюри/км2. Поэтому на западе Брянской области доля сельского и городского населения, проживающего в районах с высоким и очень высоким уровнем загрязнения существенно выше.

В 2006 г. на территории с загрязнением от 1 до 5 Кюри/км2 находились города Клинцы, Стародуб, поселки городского типа – Любохна Дятьковского района, Красная Гора Красногорского района. На территории с загрязнением от 5 до 15 Кюри/км находились г. Новозыбков и п.г.т. – Климово Климовского района. В зоне с загрязнением от 15 до 40 Кюри/км2 находился город Злынка, поселки городского типа – Мирный Гордеевского района и Вышков Злынковского района.

В 2006 г в 19 из 27 районов часть сельского населения (всего – 110,4 тыс. человек или 26,5% сельского населения области) проживала на загрязненных территориях. 56, тыс.человек (13,6% сельского населения области) жили в зоне с загрязнением 137Cs от 1 до 5 Кюри/км2, 40,8 тыс.человек (9,8%) – в зоне с загрязнением 13,0 тыс.человек (3,1%) - в зоне с загрязнением 137Cs от 15 до 40 Кюри/км2.

< 1 Кюри/кв.км 1 - 5 Кюри/кв.км 5 - 15 Кюри/кв.км 15 - 40 Кюри/кв.км Рис. 6 Прогноз численности населения Брянской области, проживающего в зонах с различным уровнем радиоактивного загрязнения 137Сs, чел.

В 2056 г. на территории с загрязнением от 1 до 5 Кюри/км2 будут расположены город Новозыбков со средним уровнем загрязнения – 3,9 Кюри/км2 и поселки городского типа –Климово Климовского района (средний уровень загрязнения – 1,8 Кюри/км2) и Красная Гора Красногорского района (1,5 Кюри/км2).

Рис. 7 Прогноз численности городского и сельского населения, проживающего на загрязненных территориях, чел.

46,9 тыс.человек (14,9% сельского населения области) будут жить в зоне с загрязнением зонах с различным уровнем загрязнения, представлен на рис. 6 и 7.

Калужская область. Загрязнение 137Сs сосредоточено на юге Калужской области ( в 8 из 24 районов области). На этих загрязненных землях в 2006 г. проживало 27,7 тыс. человек или 2,75% населения области. Только один населенный пункт городского типа находился на загрязненной территории – г. Жиздра с населением 5,8 тыс. человек (средний уровень загрязнения Калужской области будет жить вне пятен цезиевого загрязнения.

В 2006 г. на загрязненных территориях в сельской местности проживало 21,9 тыс. человек или 9,1% сельского населения. 19,6 тыс. человек ( 8,1%) жили на территориях с уровнем загрязнения от 1 до 5 Кюри/км2, 2,3 тыс. человек (1,0%) жили на территориях с уровнем загрязнения от 5 до 15 Кюри/км2.

Рис. 8 Прогноз долей населения Калужской области, проживающего на территориях с различным уровнем радиоактивного загрязнения, чел.

Рис. 9 Прогноз численности городского и загрязненных территориях, чел.

Орловская область. Цезиевое загрязнение распределено равномерно по всей территории области. В 2006 г. на территориях с загрязнением от 1 до 5 Кюри/км2 проживали 89,2 тыс.

человек или 10,79% населения области (7,33% городского населения и 16,98% сельского населения). В 2006 г. 5 городов и поселков городского типа находились в зоне 3,1 Кюри/км2), Дмитровск (1,4 Кюри/км2), Малоархангельск (1,0 Кюри/км2), п.г.т. Кромы Кромского района (1,1 Кюри/км2) и Нарышкино Урицкого района (1,0 Кюри/км2)). В 2056 г. все городское население Орловской области будет жить на незагрязненных территориях.

В 2006 г. в 20 из 24 районов Орловской области часть сельского населения жила в зоне загрязнения, причем наибольшее количество жителей в зоне загрязнения (больше тысяч человек) по результатам расчета отмечалось в Мценском, Болховском и Дмитровском районах.

Городское население Сельское население Рис.10 Количественный прогноз численности городского и сельского населения, численности населения на загрязненных проживающего на загрязненных территориях в Орловской области, чел.

Рис.11 Количественный прогноз численности населения Орловской области, в зонах с различным уровнем загрязнения, чел.

Тульская область. В 2006 году радиоактивное загрязнение в Тульской области охватывало 32,84% площади ее земель. На этих землях проживало 37,7% населения Тульской области. Тульская область является самой населенной из четырех наиболее пострадавших в результате Чернобыльской аварии областей Российской Федерации. В 2006 г. здесь постоянно проживали 1580,5 тыс. человек, в том числе 1265,0 тыс. человек в городах и поселках городского типа и 315,5 тыс.человек - в сельских населенных пунктах.

Особенностью радиоактивного загрязнения Тульской области является то, что оно приходится на индустриальные и наиболее плотно заселенные территории. В зону загрязнения в 2006 г. попадали 12 городов и 8 поселков городского типа, в которых проживало 39,3% городского населения области. В зоне с интенсивностью загрязнения от 1 до 5 Кюри/км2 находились 11 городов и 8 поселков городского типа, в том числе:

г. Новомосковск с населением 125,7 тыс.чел., города Донской (65,8 тыс.чел.), Щекино (29,7 тыс.чел), Киреевск (25,1 тыс.чел.), Белев (14,8 тыс.чел.), Сокольники (10,4 тыс.чел.), Липки (9,6 тыс.чел.), Советск (7,9 тыс.чел.) и поселки городского типа: Дубовка, Товарковский, Арсеньево (Арсеньевского района), Бородинский (Киреевского района), Теплое (Тепло-Огаревского района) и станция Скуратово (Чернского района). Один город – Плавск (16,3 тыс.чел.) находился в зоне загрязнения 5 – 15 Кюри/км2.

29,5% сельского населения в 15 из 23 районов Тульской области проживало на районах - на территориях с уровнем загрязнения 5 – 15 Кюри/км2.

Предполагается, что к концу периода прогнозирования (2056 г.) на загрязненных землях будут проживать 3,1% населения (2,0% городского населения и 7,3% сельского населения). Один город – Плавск - и п.г.т. Дубовка останутся в зоне радиоактивного загрязнения от1 – 5 Кюри/км2.

Рис.12 Прогноз численности городского и сельского населения, проживающего на Количественный прогноз численности населения на загрязненных территориях представлен на рисунках 12 и 13.

Рис.13 Прогноз численности населения, проживающего в зонах с различным уровнем радиоактивного загрязнения, чел.

Прогноз численности населения Брянской, Калужской, Орловской и Тульской областей, проживающего в зонах с различным уровнем загрязнения местности 137Cs, тыс.чел.