Экология/6. Экологический мониторинг

К.т.н. Сухоруков А.И., к.т.н. Хисматов И.Ф.

Военно-воздушная академия им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина, Россия

Методологические аспекты современного аэрокосмического радиационного мониторинга Земли

В современном мире опасность возникновения радиоактивного загрязнения окружающей среды с каждым годом становится все более актуальной. Подтверждение тому — последние события в Японии на атомной электростанции «Фукусима-1».

Причинами разрушения ядерных объектов и последующего радиоактивного загрязнения окружающей среды могут стать и становятся природные катаклизмы, устаревание и износ ядерных технических систем, субъективные факторы, а также потенциальные угрозы терроризма. Последствием любого военного конфликта в современном мире может стать масштабное радиоактивное загрязнение Земли, как в результате ядерных взрывов, так и при разрушении ядерных объектов. В условиях грядущего мирового энергетического кризиса особую роль приобретают аэрогаммаспектрометрические методы поиска полезных ископаемых. Предсказание крупных землетрясений по выявлению радиоактивных аномалий, вызванных выходом из разломов в атмосферу радона, также является одной из важных практических научных задач.

Все эти факты указывают на актуальность развития современных методов дистанционного радиационного мониторинга Земли. Наиболее оперативно получать информацию о радиационной обстановке на больших участках земной поверхности и в атмосфере, несомненно, позволяют аэрокосмические средства. В настоящее время широкое применение нашли только методы радиационного мониторинга Земли с воздушных судов (ВС) по первичным признакам, которые основаны на непосредственном взаимодействии ионизирующего излучения с детекторами. Однако дальность (высота) пассивного зондирования в этих случаях не превышает 500 м. Методы радиационного мониторинга по вторичным признакам, основанные на регистрации радиационных эффектов, возникающих в окружающей среде под воздействием ионизирующего излучения, имеют значительно большую дальность (возможность использования на космических аппаратах (КА)), однако из-за сложности их реализации они рассматриваются в основном, как перспективные.

Не смотря на существующую актуальность проблемы, теоретические аспекты современного аэрокосмического радиационного мониторинга Земли (АРМЗ) можно встретить только в разрозненных публикациях, а его методы до сих пор не имеют достаточно точной и системной классификации. Поэтому в настоящее время возникла необходимость рассмотрения системного подхода к изучению методов АРМЗ, который бы позволил оптимальным образом использовать все существующие радиационные эффекты в задачах их дистанционного обнаружения аэрокосмическими средствами. В данном докладе представлен современный понятийно-категориальный аппарат и классификация перспективных методов, опубликованных в монографии [1].

Дадим определения основным понятиям «аэрокосмического радиационного мониторинга Земли» и покажем, что они вписываются в общепринятую классификацию системы мониторинга окружающей среды и занимают в ней довольно значимое место.

Понятие мониторинг (англ., monitoring) впервые было введено на Стокгольмской конференции ООН по окружающей среде в 1972 году. Тогда мониторингом окружающей среды было предложено называть систему повторных наблюдений одного и более элементов окружающей природной среды в пространстве и во времени с определенными целями в соответствии с заранее подготовленной программой.

В России одним из первых теорию мониторинга окружающей среды описал Ю.А. Израэль [2]. Он уточнил определение мониторинга окружа-ющей среды и сделал акцент не только на наблюдении, но и на прогнозе, введя в определение термина «мониторинг окружающей среды» антропо-генный фактор, как основную причину этих изменений. По Ю.А. Израэлю мониторингом окружающей среды следует понимать систему наблюдений, оценки и прогноза антропогенных изменений состояния окружающей природной среды.

Аэрокосмический радиационный мониторинг Земли — это система непрерывных или систематических наблюдений, анализа и прогноза естественных и антропогенных изменений радиационной обстановки на земной поверхности, акватории и в атмосфере с помощью аэрокосмических средств, с целью принятия решений для управления в различных областях человеческой деятельности.

Под радиационной обстановкой на земной поверхности, акватории и в атмосфере понимают условия, возникающие в результате естественной радиоактивности почв, горных пород и газов, а также антропогенного ра-диоактивного загрязнения, которые оказывают влияние на человеческую деятельность.

Радиационная обстановка выражается в характере, масштабах и сте-пени радиоактивного фона или загрязнения местности, акватории и воздушного пространства.

АРМЗ может осуществляться в интересах военной деятельности, гражданской обороны, экологии, контроля за соблюдением ДВЗЯИ, геологоразведки и др.

Как видно, предложенное определение АРМЗ выходит за рамки клас-сического понятия мониторинга окружающей среды, данное Ю.А. Израэлем. Дело в том, что в предложенном определении АРМЗ учитывается не только антропогенный фактор радиоактивного загрязнения среды, но и естественные радиационные аномалии. Учет естественных факторов продиктован необходимостью рассмотрения в общей системе мониторинга таких важных для человеческой деятельности задач, как радиационная геологоразведка и предсказание землетрясений по мониторингу радиоактивного радона в атмосфере.

Достоинство аэрокосмического мониторинга заключается в его мас-штабности, оперативности и дистанционности.

Радиоактивное загрязнение атмосферы и местности — это ан-тропогенное распределение в атмосфере и на местности радиоактивных продуктов.

Радиоактивное загрязнение атмосферы (РЗА) обусловлено образова-нием радиоактивных облаков. Радиоактивное облако представляет радиационную опасность для ВС, экипажей и перевозимых по воздуху пассажиров.

Радиоактивное загрязнение местности (РЗМ) обусловлено образова-нием обширных территорий, на которые выпали радиоактивные осадки (частицы) из радиоактивных облаков. Радиоактивное загрязнение местности представляет радиационную опасность для всего населения, находящегося на этой территории, а также для ВС, совершающих полет на предельно малых высотах.

На рисунке 1 изображена структура методов аэрокосмического ра-диационного мониторинга Земли. Информация, получаемая с помощью перечисленных методов, анализируется и прогнозируется в общей замкнутой системе АРМЗ с целью принятия решений для эффективного управления различными областями деятельности человека.

В литературе вместе с понятием АРМЗ широко используются термины аэрокосмической радиационной разведки Земли (АРРЗ), или воздушной радиационной разведки, которые не указывают на обязательность непрерывности или систематичности сбора информации о радиационной обстановке. В общем случае АРМЗ — понятие более широкое, чем АРРЗ. В понятие АРРЗ не входят анализ и прогноз.

Аэрокосмическая радиационная разведка Земли — это процесс выявления реальной радиационной обстановки на местности, акватории и в воздушном пространстве с помощью аэрокосмических средств.

Рисунок 1 — Методы аэрокосмического радиационного

мониторинга Земли

Понятие АРРЗ принято употреблять, например, в задачах геологоразведки при помощи дозиметрических и спектрометрических измерений радиационного фона почв и горных пород; разведки радиационной обстановки в интересах вооруженных сил, гражданской обороны и др.

Без учета радиационной обстановки нельзя принять ни одного решения по эвакуации людей из зоны радиоактивного загрязнения. Информация о радиационной обстановке для своевременного и быстрого планирования должна быть достоверной, поступать в полном объеме и в кратчайший срок. В связи с этим необходимо иметь непрерывную информацию о радиационной обстановке, данные о которой можно получить по результатам прогнозирования и по данным радиационной разведки.

Существующие методы прогнозирования основаны на многих допу-щениях и не полностью учитывают динамику атмосферы. Полные и исчерпывающие данные о радиационной обстановке могут быть получены только радиационной разведкой. А если радиационную разведку проводить циклически с уточнениями и прогнозом, то вся система замкнется в радиационный мониторинг.

Не смотря на различия в понятиях, задачи АРМЗ и АРРЗ тесно связаны между собой и могут решаться одними же и теми методами и средствами.

Литература:

1. А.И. Сухоруков, И.Ф. Хисматов, И.Э. Новиков Основы теории аэрокосмического радиационного мониторинга Земли. Ч. 1. Физические основы радиационного дистанционного зондирования Земли / А.И. Сухоруков, И.Ф. Хисматов, И.Э. Новиков. – М.: Изд. ВУНЦ ВВС, 2011. – 312 с.

2. Израэль Ю.А. и др. Осуществление в СССР системы мониторинга загрязнения природной среды / Ю.А. Израэль [и др] ; ред. Израэль Ю.А. – Л. : Гидрометеоиздат, 1978. – 117 с.