автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Интегральный информационно-аналитический комплекс радиоэкологического мониторинга



V-^.

На правах рукописи

Тихомиров Виктор Александрович

УДК 543, 504.3

ИНТЕГРАЛЬНЫМ ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА

05.13.16 - применение вычислительной техники, математического моделирования и математических методов в научных исследованиях (химическая технология)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА 1997 г.

Работа выполнена в Московском государственном предприятии- объединенном эколого-технологическом и научно-исследовательском центре по обезвреживанию радиоактивных отходов и охране окружающей среды

(Мое НПО "Радон")

Научные руководители:

доктор технических наук Соболев

Андрей Игоревич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

кандидат технических наук, доцент

Бахвалов Лев Алексеевич

Кравченко Вадим Борисович

Ведущая организация - Всероссийский научно-исследовательский институт химической технологии, МинАтома РФ

Защита состоится 2 декабря 1997 года в 14 часов на заседании диссертационного совета К.063.41.02 а Московской Государственной Академии тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова по адресу: г. Москва, проспект Вернадского, 86.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИТХТ. (Москва, Малая Пироговская,!)

Автореферат разослан 31 октября 1997 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук

Бурляева Е.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Анализ отечественных и зарубежных источников информации показывает, что создание и совершенствование сетей радиационного контроля и радиоэкологического мониторинга занимает важное место в общей системе по обеспечению безопасности населения, в том числе и при возникновении чрезвычайных ситуаций различного характера.

Радиологические данные, которыми располагают предприятия и службы, контролирующие радиоэкологическую ситуацию в крупных городах и промышленных центрах России, свидетельствуют о необходимости развития и совершенствования частично существующих сетей контроля радиационного загрязнения воздуха, воды и почвы с целью создания на их основе новых систем и подсистем радиоэкологического мониторинга с объединением в единую эффективную систему, позволяющей не только документировать ситуацию, но и прогнозировать ее развитие и контролировать эффективность принимаемых мер по оздоровлению и санации.

Осознавая возникшую ситуацию в настоящее время в Российской Федерации, органы государственного управления понимают важность решения этой сложной проблемы. Государственной Думой принят ряд законов, регулирующих деятельность с радиоактивными материалами. Правительство РФ приняло программу по созданию Единой государственной автоматизированной системы контроля радиационной обстановки (ЕГАСКРО) в 1997-2002 годах, и определило объем и порядок ее финансирования. Правительство Москвы утвердило «Концепцию и Программу экологического мониторинга».

Учитывая особое экополитическое значение контроля в оздоровлении радиоэкологической ситуации в крупных городах и промышленных центрах России, разрабатывается научно-техническая «Комплексная программа по экологической безопасности России» (п. 5.1.3), в которой предусматривается создание центральных и региональных систем радиоэкологического мониторинга.

Нормативно-правовая база систем радиоэкологического мониторинга в настоящее время значительно усилена за счет введение новых "Норм радиационной безопасности" (НРБ-96), в которых значительно снижены уровни поступления радионуклидов в окружающую среду. Для того, чтобы обеспечить контроль радиационных характеристик, необходимо создать новые подходы в организации аналитической и информационной базы и решить комплекс организационных, научных, и инженерно-технических задач.

Основные положения и результаты проведенных исследований применялись при осуществлении практической деятельности в области обращения с радиоактивными отходами на территории г. Москвы и Московской области (зона проживания 17 млн. человек). Этот регион обладает достаточным набором особенностей, связанных с полным комплексом применения радионуклидов и источников ионизирующих излучений в народном хозяйстве. Поэтому научные выводы и практические рекомендации, полученные в работе, могут применяться не только для регионов Российской Федерации, но и при организации регионального радиоэкологического мониторинга любой территории страны.

Пель работы

Целью исследований является разработка единого информационно-аналитического комплекса регионального радиоэкологического мониторинга мегаполиса (на примере Москвы).

Для этой цели ставятся и решаются следующие основные задачи:

- формирование на базе современной геоинформационной системы электронной мультимасштабной картографической основы для визуализации результатов радиоэкологического мониторинга и подготовки управленческих решений в реальном масштабе времени;

- разработка инструментальных средств для построения автоматизированных систем сбора и обработки информации;

- разработка сетевого программного обеспечения на основе технологии ГИС для единой информационно-аналитической системы;

- разработка и внедрение адаптированных методик определения в пробах радиохимических загрязнителей окружающей среды с применением автоматизации радиохимических, радиометрических и спектрометрических измерений в соответствии с современными нормами и требованиями Европейских стандартов и МАГАТЭ.

Научная новизна

В диссертационной работе автором получены следующие новые результаты:

1. Разработана концепция формирования экологических данных на основе региональной распределенной информационно-аналитической системы радиоэкологического мониторинга.

2. Сформирована информационная технология построения автоматизированных рабочих мест операторов аналитических комплексов на основе геоинформационной системы.

3. Разработано программное обеспечение на базе ГИС технологии применительно к системе радиоэкологического мониторинга, позволяющие прогнозировать радиоэкологическую обстановку мегаполиса в реальном масштабе времени.

4. Разработаны, внедрены и получили государственную аттестацию методики определения содержания радиохимических элементов в пробах окружающей среды.

Практическая значимость

Значительная часть предложений и рекомендаций, сформулированных в диссертационной работе, уже вошла в состав методической базы функционирования системы радиоэкологического мониторинга Московского региона. В рамках реализации положений, вошедших в диссертационную работу, осуществлено выполнение в Мое НПО "Радон" следующих видов работ:

- определение последствий воздействия радиохимических загрязнителей в наземных, воздушных и водных экосистемах на фоне техногенного вмешательства в объекты окружающей среды на территории Москвы;

- определение влияния радиационных нагрузок на здоровье население города, оценка величины поглощенных доз облучения.

Диссертационные исследования позволили:

1. Организовать в Московском регионе непрерывный контроль радиационных характеристик, что привело к улучшению радиационной обстановки за счет оперативного выявления зон с повышенным риском переоблучения.

2. Внедрить систему передачи данных для оперативного дежурного в штабе ГО и ЧС г. Москвы для ведения оперативного контроля за радиационной обстановкой территории г. Москвы.

3. Внедрить в 1996 г. систему передачи и анализа радиологических данных для информирования Правительства Москвы.

4. Осуществлять передачу данных о радиационной обстановке Московского региона в Государственный Комитет Российской Федерации по охране окружающей среды.

5. Внедрить в эксплуатацию элементы системы в Нижнем Новгороде и в Иркутске, и подготовить к внедрению компоненты системы в регионах России (Самара, Казань, Саратов и Волгоград и др.).

Общий экономический эффект от внедренных систем составил более 0,5 млрд руб.

На выполненную работу получено положительное решение № 97108854/25 на патент Российской Федерации "Способ радиоэкологического мониторинга промышленного региона".

Публикация н апробация работы

Основные результаты и положения работы докладывались и обсуждались на Первой и Второй международной конференции, Москва, "Проблемы управления качеством окружающей среды" Россия, 1994, 1996 г.г., Международном семинаре Министерства Российской Федерации по атомной энергии, Москва, май 1995 г., I научной сессии РМА, секция "Окружающая среда и здоровье населения", Москва, ноябрь 1995 г., Отраслевом совещании руководителей специализированных комбинатов Российской Федерации "Комплексные проблемы обращения с радиоактивными отходами". Москва, май 1996 г., Система экспонировалась на 10 выставках. По теме диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 1 монография.

Структура диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформирована цель и основные задачи исследования, дана общая характеристика работы.

Глава 1. Анализ радиохимических источников загрязнения в объектах окружающей среды, входящих в систему радиоэкологического мониторинга

В приведенной главе на основе обширной литературной библиографии проведен анализ влияния источников ионизирующего излучения на окружающую среду. Отдельно рассмотрены различные виды ионизирующего излучения, а именно: космическое излучение, естественные и искусственные источники, которые являются объектом исследования при проведении радиоэкологического мониторинга.

В работе рассмотрены природные содержания, процессы образования и пути поступления в окружающую среду радиохимических элементов, таких как и-23 8,234; ТЬ-232; Ри-239,238,236; Яа-226; Кп-222; Ро-210; Сэ-137; 1-131; Бг-90; Со-60; Н-3 и других, содержание их в различных компонентах и влияние на окружающую среду, а также выявлены основные факторы, которые обуславливают аномальное радиохимическое загрязнение территории мегаполиса различными радионуклидами.

В результате был сделан вывод о необходимости слежения за радиационными характеристиками окружающей среды и разработки новых подходов к созданию современной комплексной системы радиоэкологического мониторинга и анализа информации от контроля радиационной обстановки до формирования научно обоснованных критериев оценки качества окружающей среды.

Эти подходы должны обеспечить выполнение основных взаимосвязанных компонентов сложной задачи обеспечения охраны окружающей среды и человека. В первую очередь необходимо было разработать радиоэкологические критерии воздействия различных источников облучения на элементы экосистемы. Затем следовало определить методологию учета многофакторного воздействия таких источников. Необходимо было разработать систему предотвращения и ликвидации последствий радиационных аварий на основе оптимизации существующих и построении новых систем радиоэкологического мониторинга, что также невозможно без разработки методик определения радиохимических

элементов в окружающей среде и без обоснования выбора современной и эффективной электронно-физической аппаратуры.

Все вышеизложенное позволяет оценить настоятельную и первоочередную необходимость определения основных составляющих блоков, по которым должна создаваться система радиоэкологического мониторинга г. Москвы, и которая бы гарантировала нормальные условия обитания в регионе, где проживает более чем десятимиллионное население страны. Реализация ее возможна на базе модернизации существующих сетей контроля состояния всех видов сред: недр, почвы, воздуха и воды.

Далее в главе рассмотрена существующая система радиоэкологического мониторинга, которая реализована в МосНПО «Радон», и намечены пути модернизации и усовершенствования.

Проведена оценка фактического состояния системы радиологического контроля и элементов системы радиоэкологического мониторинга г. Москвы с целью создания программы их модернизации.

Выработаны критерии по созданию автоматизированной системы прогнозирования распространения радиоактивного загрязнения от обнаруженных источников радиации и зон заражения, позволяющей определять степень чрезвычайности обстановки и необходимости принятия соответствующих мер.

Глава 2. Требования к информационно-аналитическому комплексу экологического

мониторинга.

На основе проведенного анализа существующих в мире и России информационных систем в области экологического мониторинга определены направления и программа модернизации элементов системы мониторинга Москвы и создание единой информационно-аналитической основы системы радиоэкологического мониторинга на базе современных аналитических и компьютерных средств.

В работе показано, что радиоэкологический мониторинг территории контролируемого региона с учетом современных требований получения и обработки информации необходимо проводить на основе применения новых подходов, подробно описывающих весь комплекс работ, связанных с исследованием состояния объектов окружающей среды. Новый подход должен обеспечить как достоверное выявление источников поступления радионуклидов в региональную экосистему, так и выяснение

оценки степени их влияния на человека и окружающую среду с целью обеспечения своевременных и достаточных мероприятий по предотвращению или снижению этого влияния. Задача переводится в плоскость создания регионального информационно-аналитической системы слежения и контроля радиационной обстановки на основе многофакторного анализа параметров с оценкой как текущего состояния, так и прогноза ситуации путем анализа различных сценариев поведения радиационной обстановки в будущем.

Решение такой задачи возможно осуществить только при наличии формализованного описания состояния контролируемого региона в виде представительных массивов радиоэкологических данных, выполненных как информационно-аналитическая система на основе распределенных баз данных, интегрированных в геоинформационную систему радиоэкологического мониторинга контролируемого региона.

На рис.1 представлена структурная схема информационно-аналитического комплекса.

Приведены основные этапы процесса проектирования информационно-аналитической системы радиоэкологического мониторинга на основе интеграции вышеприведенных информационных блоков.

Показано, что анализ приведенного перечня основных информационных блоков банка данных региональной системы радиоэкологического мониторинга позволяет выявить некоторые характерные закономерности. Во-первых, существует четкая зависимость большинства блоков от географических координат региона, в котором осуществляется радиоэкологический мониторинг. Во-вторых,

ОРГАНЫ ГОСНАДЗОРА

ПРАВИТЕЛЬСТВО МОСКВЫ

ОРГАНЫ КОНРОЛЯ

Стационарный пост

радиационного контроля

Электронно-I физическое

- оборудование

ИАЦ- информационно-аналитический центр,

ИРФ - автоматизированная система измерения радиационного фона,

ПИС - геоинформационная система, АРМ - автоматизированное рабочее место,

УПИ- удаленный пункт по подготовке и обработке информации,

Рис.1. Структурная схема информационно-аналитического комплекса региональной системы радиоэкологического мониторинга.

все информационные блоки, кроме геоинформационной системы региона, содержат радиационные характеристики, которые образуются в результате проведения радиометрических, спектрометрических, радиохимических и других анализов проб в объектах окружающей среды. В-третьих, конечный анализ информации, должен иметь стандартную структуру в виде таблиц, графиков, полей распределения радиохимических элементов на территории города с применением технологий ГИС. В результате проектируемая система должна состоять из информационных блоков, у которых можно

выявить структурное и функциональное подобие информационных блоков проектируемой системы.

Далее рассмотрены цели и основные функции автоматизированной информационной системы, которые заключаются в накоплении, хранении, обновлении и передачи радиоэкологических данных с последующей математической обработкой с применением компьютерного отображения результатов на элеюронной картографической основе. Предлагаемый в данной работе информационно-аналитический комплекс должен представлять собой некую специализированную систему, в которую должны войти разнотипные виды электронно-измерительной аппаратуры, объединенные программно и технически в единую локальную сеть, и связанные с технологическим циклом прохождения объектов окружающей среды через измерительные установки.

При этом информационно-аналитический комплекс должен обеспечить:

- эксплуатацию аналитических баз данных на каждой измерительной установке для ведения оперативной информации. Эта полная информация об определенном анализе по объему, структуре и формату может отличаться от данных в основной базе;

- коллективный доступ к данным, что важно при решении общей задачи разными пользователями с различными специальностями и разной профессиональной подготовкой;

- получение данных о количественном и качественном содержании радионуклидов в элементах окружающей среды контролируемого региона;

- обработку оперативных запросов;

- обработку произвольных приложений;

- получение количественных оценок по значениям активности различных объектов региона за отчетный период времени;

- автоматический сбор информации о состоянии радиационной обстановки контролируемого региона;

- выявление участков региона с повышенным риском радиоактивного загрязнения.

В основу этапа концептуального проектирования положен анализ общих требований и формирование первоначального варианта информационной структуры. Анализ предметной области позволил выделить в ней пять сущностей: Отбор, Подготовка, Измерение, Регистрация, Картография.

Для каждой из сущностей определены описывающие и идентифицирующие атрибуты. Идентифицирующие атрибуты устанавливают тип связи "один к одному" с рассматриваемой сущностью, а описывающие - "один ко многим". Предложена многоуровневая иерархию

описывающих атрибутов, как в виде собственных (материнских) свойств, так и через групповые связи наборов производных (дочерних) свойств. Такой подход позволяет проектировать достаточно гибкую информационную структуру, способную адаптироваться к изменениям состава описывающих атрибутов при различных модификациях, связанных с наращиванием системы в будущем.

Был выработан комплексный подход, в основу которого был заложен стандарт на используемые программные продукты. В качестве такого стандарта было предложено использовать программное обеспечение фирмы Microsoft.

В представленной работе принят принцип максимального использования современных достижений в области информатики, а также прогноз развития вычислительных систем в будущем с учетом тенденций развития глобальных сетей типа Internet. Опираясь на эти принципы, разработан вариант организации и использования следующих основных программных средств:

• Операционная среда Windows.

• Интегрированный пакет Microsoft Office.

• Интегрированная среда разработки. Borland С++.

• Библиотеки визуального программирования Borland Visual Solutions Pack.

Интерфейс баз данных основан на применении стандартов SQL и ODBC. В качестве

СУБД информационно-аналитической системы принят MS Access.

Были определены основные направления реализации СУДЕ системы радиоэкологического мониторинга:

• Разработка программного обеспечения для функционирования информационно -аналитического центра, организующего как сетевой, так и телекоммуникационный доступ рабочих станций типа IBM PC 386/486/Pentium, а также программных модулей для пунктов первичной подготовки и обработки информации.

• Проведение организационных работ по формированию каналов передачи информации в пределах региона, на территории которого осуществляется радиоэкологический мониторинг.

• Сбор первичной информации по всем радиоэкологическим параметрам с обязательным дублированием информации на центральных или промежуточных файл-, серверах.

• Разработка и создание единой многоуровневой картографической основы для всех информационных слоев региона с целью унификации хранения данных.

• Проведение математической обработки первичных данных на основе принципа совместимости координат.

В результате проведенной работы была организована информационно-аналитическая система радиоэкологического мониторинга Москвы, структура базы данных которой представлена на рис. 2.

Рис.2. Информационная структура банка данных РЭМ.

Внедрение информационно-аналитической системы радиоэкологического мониторинга дало возможность оперативно контролировать всю радиационную обстановку на территории города Москвы, и таким образом, снизить вероятность образования риска аварийных ситуаций, связанных с получением дополнительных доз облучения населения Московского региона.

Глава 3. Характеристика методов контроля радиоэкологического мониторинга

Современный уровень создания информационных комплексов требует применения баз данных, связанных не только таблично, но и с картографическими и конкретными объектами. Данная проблема решается при интеграции баз данных в геоинформационную систему и подключение измерительных установок в локальную вычислительную сеть.

Разработано программное обеспечение (ПО) геоинформационной системы (ГИС) радиоэкологического мониторинга. Главной особенностью разработанного ПО является возможность манипулирования данными мониторинга в контексте географической карты. Организован файл конфигурации ГИС, обеспечивающий доступ к набору карт, объединенных общей системой координат. Применены растровые многоуровневые карты типа BMP. Разработан перечень запросов на показ информационных слоев, содержащих визуализацию различных компонентов окружающей среды и радиационных характеристик (рис.3). Предоставлена возможность фильтрации запроса с возможностью наложения дополнительных условий с помощью соответствующих форм. Пункты наблюдения отображаются маркерами и подписями.

Be Window Help

В геоинформационной системе радиоэкологического мониторинга разработана возможность одновременной пользовательской загрузки нескольких карт с режимом синхронной прокрутки, что может быть использовано при визуальном сравнительном анализе данных.

В работе предлагается схема оценки вероятности обнаружения точечных радиационных загрязнений, которая включает следующие положения: восстановление эмпирического закона распределения радиоактивных загрязнений в зависимости от глубины их залегания; определение условных вероятностей обнаружения аномалий в зависимости от их параметров; оценка вероятностей обнаружения точечных аномалий; прогнозирование количества необнаруженных аномалий.

Условная вероятность обнаружения аномалии вычисляется из выражения вида:

= 2— , (1) Хг

где хг - шаг сети наблюдения;

А - событие, связанное с нахождением аномалии в исследуемом интервале

глубин;

С - событие, определяющее нахождение аномалии при условии, что аномалия существует в этом интервале глубин залегания.

Расчет мощности экспозиционной дозы, создаваемой точечным источником при заданных значениях активности, гамма-постоянной радионуклида, глубины залегання и выбранной модели среды, производится в соответствии с выражением:

^ = , (2)

где N - число слоев среды;

Q - активность источника;

у - гамма-постоянная;

г - расстояние от источника до детектора;

¿1, - коэффициент ослабления / слоя среды;

(11 - толщинаслоя в направлении детектирования;

Вг - фактор накопления гетерогенной среды.

Из соотношений (1, 2) следует, что условная вероятность обнаружения точечной аномалии является функцией глубины ее залегания, активности, типа радионуклида, шага дискретности сети наблюдения, свойств среды.

Фактор накопления определяется соотношением Бродера :

в, 2>д =2Ц5>.4 +£

М-. 2>Д

• (3)

1=1

1=

1=1

Определение составляющих формулы (3) осуществляется в соответствии с выражением, рекомендуемым Бергером :

В{ц с1) = \- ацс! ехр(й/л с!) , (4)

где а, Ъ,ц, ¡1 - константы, зависящие от вида материала и энергии излучения.

Доказано, что закон распределения аномалий по глубине не зависит от вида радионуклида и активности источника загрязнения. Решена задача восстановления функции распределения точечных аномалий от глубины их залегания. Представлена схема определения условной вероятности обнаружения аномалий. Рассчитаны мощности экспозиционных доз на высоте детектирования 20 см от точечного источника Ка-226 активностью 500 мКи для глубин залегания источника от 0 до 50 см. Активность источника была выбрана таким образом, чтобы интенсивность излучения на поверхности детектирования составляла величину свыше 300 мкР/ч для глубины залегания 50 см, а максимальная 107 мкР/ч, если источник находится на поверхности. Это характерно для наиболее часто встречающихся на практике аномалий 1-го класса. Сделан вывод о том, что условная вероятность обнаружения аномалии такого класса равна 1, если она расположена на поверхности (сеть наблюдения с шагом 20 м, в точке хс - 10 м МЭД составляет величину

порядка 7-Ю3 мкР/ч).

Полученная зависимость полной вероятности обнаружения точечных аномалий Яа-226 различных классов от высоты точки детектирования при шаге дискретности сети наблюдения 20 м. Анализ зависимости вероятности обнаружения аномалий позволил сформулировать следующее: вероятность обнаружения аномалий 1-го класса 0.99; 2-го

класса составила величину порядка 0.4; вероятность обнаружения безопасных аномалий 3-го класса мала и составляет величину порядка 0.1.

Показано, что существует оптимальная высота расположения детектора над исследуемой поверхностью, при которой полная вероятность обнаружения точечных аномалий заданного класса максимальна.

Анализ зависимости оптимальной высоты детектирования от активности источника позволил рекомендовать высоты детектирования для обнаружения аномалий 3-го класса, создающих минимальную радиационную опасность в диапазоне 25-30 см.

В работе проведен анализ результатов обработки аномалий по изотопному составу.

Аномалии, обусловленные присутствием Яа-226, составили около 25%, а Сб - 137 -8%. Такое соотношение свидетельствует о "давнем" происхождении аномалий, во времена интенсивного применения Ка-226 (1950 - 1958 гг.). Однако наличие нуклидов типа и-235, Ри-239 и ТЬ-232 свидетельствуют о ином характере и механизме образования аномалий, связанном с особенностями производственной деятельности ряда промышленных предприятий, расположенных на территории г. Москвы.

Глава 4. Характеристика методов контроля радиоэкологического мониторинга

Проведение радиоэкологического мониторинга (РЭМ) в г. Москве определяется постоянным контролем за состоянием окружающей среды в городе и, в конечном счете, заботой о здоровье населения.

Разработанная система РЭМ направлена на получение достоверной и оперативной информации о радиоактивном загрязнении территории города и дает оценку радиационной обстановки в статистическом и динамическом режимах для принятия управленческих решений.

Радиоэкологический мониторинг базируется на анализе огромного массива измерений радиационных характеристик различных параметров окружающей природной среды.

Автоматизированная система контроля радиационной обстановки (АСКРОУ

Основной критерий этой системы - это осуществление непрерывного контроля радиационной обстановки в местах наиболее плотного расположения населения, на пересечении основных автомагистралей, по которым осуществляется транспортировка радиоактивных отходов, а также в зонах наиболее плотного расположения предприятий, использующих источники ионизирующих излучений. Проведено обоснование выбора мест

IS

размещения измерительных датчиков. Для Москвы - это административные центры в виде зданий Префектур, Центральный и окружные штабы по делам ГО и ЧС, станции метрополитена, посты ГАИ на пересечении основных автомагистралей.

Разработано ПО АСКРО, состоящее из двух блоков. Первый блок управляет доступом к приборам на базе центрального компьютера системы и осуществляет сбор информации с датчиков путем управления специализированным модемом. Цикл сканирования всех 47 датчиков проводится в интервале времени 35 - 45 минут. Другим блоком системы является информационный слой АСКРО в составе геоинформационной системы радиоэкологического мониторинга. Информационный слой разработан с учетом удаленного доступа. Клиентами системы являются штаб по делам ГО и ЧС г. Москвы, Центр экомониторинга Москвы на базе АО "Прима-М" Правительства Москвы и Служба аварийных работ МосНПО "Радон". Разработанное ПО предоставляет возможность устойчивого функционирования системы и в случае оснащения точек опроса датчиками других типов (Rados, Hermann, Bitt-Technology и Canberra). При этом должно выполняться требование к оснащению таких измерителей модемами со стандартными протоколами обмена.

Анализ результатов позволяет сделать вывод о том, что повышенные значения гамма-фона характерны для Западного, Северо-западного и Центрального округов, а г. Зеленоград, расположенный вне территории мегаполиса, находится в условиях пониженного радиационного фона.

Предложенный подход формирования системы может быть принят и для формирования регионального блока в рамках ЕГАСКРО в виде системы радиационного контроля в сфере обращения с радиоактивными отходами.

В главе рассмотрены элементы окружающей природной среды мегаполиса г. Москвы и контролируемые радиационные параметры, которые регулярно анализируются: атмосферный воздух, осадки, поверхностные воды открытых водоемов, донные отложения, снежный покров, растительность (листья деревьев, трава), почва. Для проведения РЭМ на территории г. Москвы организована регулярная сеть пунктов наблюдения, которая включает в себя 63 гидрологических пунктов отбора воды и 150 пунктов отбора проб ( рис. 4).

В состав контролируемых радиационных параметров объектов окружающей среды входят следующие виды определения:

1. Мощность экспозиционной дозы и интегральная годовая доза, которая измеряется с помощью стандартных термолюминесцентных дозиметров.

2. Объемные альфа- бета-активности и радионуклидный состав атмосферного воздуха.

3. Радионуклидный состав атмосферных осадков.

4. Радионуклидный состав жидкой и твердой фазы снега.

5. Суммарные альфа- бета- активности воды и радионуклидный состав воды открытых водоемов.

6. Суммарная удельная альфа- бета- активности и радионуклидный состав донных отложений, грунтов, растительности.

СХЕМА СЕТИ РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА

ДЖТЧВ01 ИРФ О - опорная отъ О - спори »одетою»

Разработаны методики аналитического и радиационного контроля, которые позволили организовать технологическую цепочку, включающую все стадии от отбора проб до выдачи рекомендаций государственным органам для принятия управленческих решений.

В течение 1987-97 г.г. автор принимал участие в разработке и внедрении методш радиационного контроля для определения характеристик проб окружающей среды:

• Методика выполнения измерений удельной (объемной) активности трития i углерода-14 в объектах окружающей среды сцинтилляционным методом.

• Методика выполнения измерений объемной активности никеля-63 в водны? объектах окружающей среды с помощью сцинтилляционного счетчика модели "Tri-Cart 2550 TR/AB".

• Экспресс-метод оценки объемной активности радона-222 в воздух! производственных помещений.

• Методика измерений интегральной объемной активности радона-222 в воздух! помещений с помощью угольных сорбентов типа "Pico-Rad".

• Методика измерений объемной активности радона-222 в воздухе жилых i производственных помещений с помощью трековых детекторов.

• Методика отбора проб внешней среды их подготовка и определение содержание гамма-излучающих нуклидов.

• Методические рекомендации по оценке уровня интегральной альфа-,бета-излучающих радионуклидов в экологических пробах.

• Оценка суммарной активности альфа-излучателей в твердых пробах внешней средь на автоматической установке NRR-610.

• Альфа-спектрометрическое определение урана-234 и урана-238 в почвах i аналитическом отделе ЦИПиТ.

• Альфа-спектрометрическое определение изотопов плутония-239+240, 238, 242 i почвах и урана-238 в почвах в аналитическом отделе ЦИПиТ.

• Методика бета-спектрометрической идентификации изотопного состава про£ внешней среды и определение содержания бета-излучающих радионуклидов.

• Методика выполнения измерений объемной активности бета-излучающи> радионуклидов в водных пробах с помощью бета-спектрометра на баз« жидкосцинтилляционного анализатора марки "Tri-Carb 2550 TR/AB".

• Методика измерения содержания альфа-излучающих нуклидов в объектах внешне? среды на альфа-спектрометре.

В работе приведены разработанные автоматизированные рабочие места операторов аналитических измерительных комплексов, которые включены в информационно-аналитическую систему:

• АРМ оператора ннзкофоновой радиометрической установки.

• АРМ оператора полупроводниковой гамма-и рентгеновской спектрометрической установки.

• АРМ оператора альфа спектрометра с полупроводниковыми детекторами.

• АРМ оператора низкоэнергетической установки.

• АРМ оператора бета спектрометрометрической установки.

На основе изучения современной аналитической аппаратуры проведен сравнительный анализ характеристик оборудования, и выбран оптимальный и необходимый набор приборного парка.

Заключение

В диссертационной работе получены следующие основные результаты:

• Предложен новый подход в сфере регионального контроля радиационной обстановки территории мегаполиса путем создания информационно-аналитической системы радиоэкологического мониторинга, оснащенной современным аналитическим оборудованием. Этот подход позволяет уменьшить вероятность возникновения радиационных аварий, а также риск облучения персонала, работающего с ионизирующими излучениями, и населения, проживающего вблизи радиационных объектов.

• Разработаны схема информационных потоков, которая позволяет проводить достоверную оценку состояния радиационной обстановки в воздушном и водном бассейнах, фитоценозах, почвах, техногенных отложениях. Кроме этого получаемая информация дала возможность провести радиационно - экологическое районирование территории города и составить радиационно - экологические карты районов.

• Проведена физическая реализация разработанной структуры на вычислительных средствах. В основу выбора аналитических, вычислительных и программных средств заложен критерий максимального использования современных достижений, что

гарантирует устойчивость и работоспособность системы в целом в настоящее время и в ближайшем будущем.

• На основе сравнительного анализа различного электронно-физического оборудования, проведен оптимальный выбор парка измерительных средств, применяемых при осуществлении радиоэкологического мониторинга. Получены сравнительные характеристики измерительных установок различных типов и приведены реальные минимально детектируемые активности радиометров и спектрометров, используемых в системе.

■ Разработан геоинформационный комплекс радиоэкологического мониторинга территории г. Москвы, который может быть рекомендован в качестве основы для построения системы контроля радиационной обстановки крупного промышленного центра.

• Сформированы практические указания в области работ по радиоэкологическому мониторингу. Все данные состояния окружающей среды оценивались по критериям в виде уровней контроля содержания радионуклидов в окружающей среде г. Москвы.

• Разработаны и внедрены методики аналитического и радиационного контроля, которые прошли экспертизу и утверждены в органах Госстандарта, позволившие определять количественные и качественные характеристики радиохимических загрязнителей в окружающей среде.

• В результате внедрения и реализации информационно-аналитического комплекса радиоэкологического мониторинга получен экономический эффект в размере более 500 млн. руб.

Основные публикации по теме диссертации

1. Методические указания по проведению контроля радиационной обстановки в жилых и

общественных зданиях / Тихомиров В.А., Охрименко С.Е., Польский О.Г., Соболев А.И.,.,

Каширин И.А., Ивлиев М.В., Коренков И.П., Воронин К.В. // М.: Санитарные правила №74,

1994, 21с.

2. Информационно-аналитическая система радиоэкологического мониторинга / Тихомиров

В.А., Соболев А.И., Польский О.Г., Зубов В.Ю., Каширин И.А., Вербова Л.Ф., Беланов C.B.,

Голубчик P.C. //М.: "Прима", серия изданий по радиоэкологической безопасности населения

№ 3, 1995, 127с.

3. Опыт использования аналитической системы радиационных измерений окружающей среды Москвы / Тихомиров В.А., Соболев А.И., Каширнн И.А., Беланов С.В., Маслов Ю.А., Голубчик Р.С. // 2-я Международная научно-практическая конференция "Проблемы управления качеством окружающей среды городов". Москва, 1-4 октября 1996, с. 11.

4. Региональный информационно-вычислительный комплекс системы радиоэкологического мониторинга / Тихомиров В.А., Соболев А.И., Зубов В.Ю. // 2-я Международная научно-практическая конференция "Проблемы управления качеством окружающей среды городов". Москва, 1-4 октября 1996, с. 12 - 13.

5. Опыт использования систем автоматических измерений в сфере радиоэкологического мониторинга / Тихомиров В.А., Соболев А.И., Панченко А.В., Зубов В.Ю. // Радиоактивныые отходы, хранение, транспортировка, влияние на человека и окружающую среду. Международная конференция, Санкт-Петербург, 14-18 октября 1996, В-7.

6. Геоинформационный комплекс радиоэкологического мониторинга г. Москвы / Тихомиров В А., Соболев А.И., Зубов В.Ю. // Радиоактивные отходы, хранение, транспортировка, влияние на человека и окружающую среду. Международная конференция, Санкт-Петербург, 14-18 октября 1996, В-6.

7. Automated Measurement Systems in the Area of Radioecological Monitoring / V.A.TÍhomirov, A.I.Sobolev, K.M.Efimov, V.G.Lipovich // ICEM 97, International Conference on Radioactive Waste Management and Environmental Remediation, 12-16 October, Singapur.

8. ДНК-белковые сшивки в лейкоцитах полевых мышей и рыжих полевок, обитающих на территории пункта захоронения радиоактивных отходов / Тихомиров В.А., Осипов А.Н., Сыпин В.Д., Польский О.Г., Коломийцева Г.Я., Ильинов А.И., Соболев А И..// Радиационная биология, радиоэкология. Материалы приняты и готовятся к печати.

9. ДНК-белковые сшивки и однонитевые разрывы ДНК в лейкоцитах мелких млекопитающих обитающих на территориях загрязненных радионуклидами отходов / Тихомиров В.А., Осипов А.Н., Сыпин В,Д., Польский О.Г., Коломийцева Г .Я., Ильинов А.И., Соболев А.И..// Третий съезд по радиационным исследованиям, Москва, 14-17 октября [997 г.,Пущино, 1997, Тезисы докладов, т.2, стр. 116.

10. Автоматизированный комплекс измерений в системе регионального )адиоэкологического мониторинга / Тихомиров В.А., Соболев А.И., Польский О.Г., К.М. Ефимов / 3-я Международная научно-практическая конференция "Проблемы управления сачеством окружающей среды ". Москва, 1-3 октября 1997, с.76.