Разработка стратегии проведения защитных мероприятий, направленных на устранение последствий радиоактивного загрязнения лесных экосистем

Спиридонов С.И. Разработка стратегии проведения защитных мероприятий, направленных на устранение последствий радиоактивного загрязнения лесных экосистем / С.И. Спиридонов, С.В. Фесенко, И.А. Гонтаренко // Радиационная биология. Радиоэкология.- 2004.- №1.- С. 81-88
Разработка защитных мероприятий в лесных экосистемах Новозыбковского р-на
-- Радиационная обстановка на территории лесного фонда

С.И. Спиридонов, С.В. Фесенко, И.А. Гонтаренко
Всероссийский НИИ сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии, Обнинск

Обоснована необходимость проведения защитных мероприятий в лесных экосистемах Новозыбковского р-на Брянской обл., загрязненных радионуклидами в результате аварии на Чернобыльской АЭС. На основе системы принципов консервативного подхода разработаны варианты проведения защитных мероприятий для каждого из 15 лесных участков, расположенных на территории р-на. Оценена эффективность защитных мероприятий в рамках многокритериального подхода с использованием системы принятия решений PRIME Decisions.

Лесные экосистемы, радиоактивное загрязнение, защитные мероприятия, дозы облучения населения, математическое моделирование. В результате аварии на Чернобыльской АЭС обширные территории Российской Федерации, покрытые лесными насаждениями, оказались загрязненными радионуклидами. Последствия загрязнения лесов - радиологические, экономические и социальные - носят долговременный характер, что обусловлено наличием в составе выпадений долгоживущих радионуклидов, из которых наиболее значим 137Cs. К радиологическим последствиям следует отнести накопление радионуклидов в лесной продукции, ограничивающее ее дальнейшее использование, и формирование доз внутреннего и внешнего облучения населения.

К наиболее загрязненным после чернобыльских выпадений территориям Российской Федерации относится Новозыбковский р-н Брянской обл. - средняя плотность выпадений 137Cs составляет для этого района 750 кБк/м2. Сравнение доз внутреннего облучения населения от потребления лесной и сельскохозяйственной продукции показывает, что вклад лесной продукции в формирование дозовых нагрузок в течение периода времени, прошедшего после аварии на ЧАЭС, непрерывно увеличивался. Эта тенденция характерна для всех лесных массивов, расположенных на территории Новозыбковского р-на.

Снижение доз облучения населения, проживающего на территориях, загрязненных в результате радиоактивных выпадений, может быть достигнуто путем рационального применения защитных мероприятий. В первые годы после аварии на ЧАЭС делался акцент на использование контрмер в сельском хозяйстве. В долгосрочный период следует концентрировать внимание на "лесных" контрмерах, с помощью которых можно значительно снизить уровни облучения сельских жителей.

Цель настоящей работы - прогнозирование доз облучения населения, формирующихся в результате радиоактивного загрязнения лесных экосистем Новозыбковского р-на, и разработка стратегии проведения защитных мероприятий, направленных на снижение дозовых нагрузок.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В качестве методологической основы определения необходимости внедрения и анализа эффективности защитных мероприятий использован разработанный ранее подход к оценке последствий радиоактивного загрязнения лесных экосистем. В процессе реализации этого подхода все лесные массивы Новозыбковского р-на разделены на 15 участков с однородными экологическими радиологическими характеристиками, основные из которых приведены в табл. 1. При зонировании территории лесных угодий учитывали тип лесных почв и характер их водного режима. Совокупность этих характеристик, а также информация, отражающая распределение сельского населения по территории Новозыбковского р-на, интегрирована в рамках базы данных.[1].

Разработка стратегии проведения защитных мероприятий

Таблица 1. Основные характеристики лесных участков, выделенных на территории лесных угодий Новозыбковского р-на Брянской обл.
Лесные участки Площадь, км2 Плотность выпадений 137Cs, кБк/м2 Тип леса
(преобладающие породы)
Численность жителей
лес населенные
пункты
1 13.6 1100 685 Лиственные, 56% 1535 (2)
2 19.8 870 824 Лиственные, 66% 1950 (3)
3 17.2 1900 1315 Хвойные, 52% 1508 (3)
4 3.5 1500 934 Хвойные, 60% 1420 (1)
5 15 910 768 Хвойные, 91% 1716 (2)
6 24.5 520 709 Хвойные, 90% 1074 (4)
7 3 780 514 Лиственные, 68% 863 (1)
8 8.5 620 477 Хвойные, 81% 296 (1)
9 6.7 460 535 Хвойные, 66% 682 (1)
10 8.8 360 305 Лиственные, 85% 1031 (1)
11 13 1500 876 Хвойные, 77% 134 (2)
12 28.9 1500 895 Хвойные, 81% 919 (5)
13 6.8 810 1040 Хвойные, 92% 85 (2)
14 48.6 750 876 Хвойные, 67% 1183 (7)
15 11.4 910 769 Хвойные, 58% 985 (2)

Кроме деления по территориальному признаку проведена классификация сельского населения р-на с учетом характеристик рациона питания и времени пребывания в лесу. Согласно этой классификации, выделены три группы населения: основная часть сельского населения, критическая группа и работники лесного хозяйства.

Существенный вклад в формирование уровней внешнего облучения работников лесного хозяйства вносят дозы, накапливаемые за время работы в лесу, что приводит к необходимости выделения этой части населения в отдельную группу. В состав критической группы населения входят семьи работников лесного хозяйства и часть сельского населения с аналогичным рационом питания. Представители этой категории населения регулярно употребляют молоко, полученное с использованием лесных кормов, что приводит к значительному увеличению поглощенной дозы внутреннего облучения [3].

Для прогнозирования содержания 137Cs в лесной продукции (грибах и ягодах) использована модель миграции этого радионуклида в лесной экосистеме, параметризованная для различных типов лесных насаждений, характерных для Новозыбковского р-на.[4]. Расчет доз внутреннего и внешнего облучения сельского населения, проживающего в рассматриваемом регионе, осуществляли на основе использования методических указаний Министерства здравоохранения Российской Федерации.[5].

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Оценка необходимости проведения защитных мероприятий. На основе использования комплекса разработанных моделей осуществлен прогноз дозовых нагрузок на сельское население Новозыбковского р-на на 50-летний период после аварии на ЧАЭС (до 2036 г.). В результате прогностических расчетов сформирован информационный массив, каждый элемент которого представляет значение годовой индивидуальной дозы облучения и характеризуется следующими признаками: год, для которого осуществляли прогноз; участок леса; группа населения; путь формирования дозы внутреннего или внешнего облучения.

Доза внутреннего облучения основной части сельского населения формируется за счет употребления лесной (грибы, ягоды) и сельскохозяйственной продукции. Доза внешнего облучения складывается из двух составляющих - дозы, получаемые населением за время пребывания в лесу и в населенных пунктах. В отличие от основной массы сельского населения жители р-на, относящиеся к критической группе, подвергаются дополнительному облучению за счет потребления молока, полученного с использованием лесных пастбищ и сенокосов. Пути формирования доз облучения работников лесного хозяйства аналогичны путям формирования доз для критической группы населения, однако, разное время пребывания этих категорий населения в лесу и в населенных пунктах приводит к различию во вкладах внешнего и внутреннего облучения в суммарную дозу.

В качестве основного критерия необходимости проведения защитных мероприятий в лесных экосистемах рассматривается превышение допустимого уровня дополнительного облучения населения - 1 мЗв/год [6]. Дозовый критерий наиболее пригоден при оценке ущерба от радиоактивного загрязнения по сравнению с превышением допустимых норм содержания радионуклидов в различных видах продукции лесного хозяйства. Это связано с тем, что дозовые нагрузки, рассчитанные с учетом особенностей поведения различных групп населения и состава рационов питания, представляют собой интегральные показатели и позволяют наиболее полно охарактеризовать радиологическую ситуацию в Новозыбковском р-не.

Проведено сравнение прогнозируемых значений суммарных доз облучения населения в результате загрязнения лесных и аграрных экосистем с допустимым уровнем облучения. В табл. 2 приведены годы, в которые рассчитанные годовые дозы для различных категорий населения Новозыбковского р-на достигнут значения 1 мЗв.

Таблица 2. Годы, в которые годовые дозы облучения населения Новозыбковского р-на достигнут допустимого уровня 1 мЗв в год
Лесной
участок
Категории населения
сельское
население
критическая
группа
работники
лесного хозяйства
1 2013 Позднее 2036 Позднее 2036
2 2016 2036 Позднее 2036
3 2030 Позднее 2036 Позднее 2036
4 2022 Позднее 2036 Позднее 2036
5 2017 Позднее 2036 Позднее 2036
6 2014 2028 2031
7 2005 2032 2036
8 2005 2028 2032
9 2006 2022 2025
10 2002 2011 2015
11 2022 Позднее 2036 Позднее 2036
12 2022 Позднее 2036 Позднее 2036
13 2023 Позднее 2036 Позднее 2036
14 2018 2036 Позднее 2036
15 2016 Позднее 2036 Позднее 2036

Анализ полученной информации позволяет заключить, что значение годовой индивидуальной дозы для всех категорий сельского населения на большинстве участков в настоящее время превышает значение 1 мЗв. Исключение составляет лишь участок 10 со средней плотностью выпадений 360 кБк/м2, на котором в 2002 г. средняя доза для основной массы сельского населения не превышает допустимого уровня. Следует отметить, что на большинстве лесных участков годовая доза, рассчитанная для населения, относящегося к критической группе, и работников лесного хозяйства, не достигает уровня 1 мЗв в течение всего периода прогноза.

На рис. 1 отражены вклады в суммарные дозы облучения различных групп населения доз, сформированных в 2002 г. в результате радиоактивного загрязнения лесных экосистем. Для основной части сельского населения вклад лесной составляющей в суммарную дозу на некоторых участках достигает 30%. Дозовые нагрузки на критические группы населения и работников лесного хозяйства формируются, прежде всего, за счет потребления лесной продукции и пребывания на лесных территориях.

Полученные результаты позволяют сделать вывод о необходимости проведения защитных мероприятий, направленных на снижение доз облучения сельского населения Новозыбковского р-на, формирующихся в результате радиоактивного загрязнения лесных экосистем. Применение "лесных" контрмер позволит снизить суммарную дозу облучения на фоне дозовых нагрузок, связанных с проживанием в населенных пунктах и потреблением сельскохозяйственной продукции.

Разработка стратегии проведения защитных мероприятий, направленных на обеспечение допустимого уровня облучения населения. После аварии на ЧАЭС для лесных экосистем, подвергшихся радиоактивным выпадениям, были рекомендованы к использованию различного рода контрмеры, направленные на снижение риска дополнительного облучения населения, проживающего вблизи загрязненных лесных массивов [7]. При разработке сценариев применения защитных мероприятий рассматривались наиболее потенциально эффективные, с точки зрения снижения дозовых нагрузок, контрмеры: запрет на нахождение в лесу населения и работников лесного хозяйства; запрет на хозяйственную деятельность; запрет на сбор и употребление ягод; запрет на сбор и употребление грибов; запрет на использование лесных пастбищ и сенокосов; применение ферроциносодержащих препаратов (ФСП).

Особенность организационных защитных мероприятий заключается в том, что при их внедрении накладываются запреты на использование лесной продукции и не проводятся дополнительные работы, связанные с расходованием каких-либо ресурсов. Финансовые затраты на проведение этих защитных мероприятий оцениваются только из объема потерь лесной продукции, запрещенной к употреблению. Контрмера "применение ФСП" включена в приведенный выше список на основе анализа результатов использования ФСП в аграрной сфере, продемонстрировавших реальную возможность внедрения этой контрмеры и ее высокую эффективность [8].

Эффективность каждой конкретной контрмеры, а также их возможного сочетания может быть охарактеризована рядом показателей, к которым относятся интенсивность снижения дозовых нагрузок на население, а также финансовые затраты, необходимые для реализации защитных мероприятий. Эти показатели могут быть формализованы в виде совокупности численных критериев:
Т-критерии - временные диапазоны, в течение которых индивидуальные дозы облучения для различных групп населения достигают допустимого уровня в результате применения конкретной контрмеры;
CD-критерий - величина предотвращенной в результате внедрения защитного мероприятия коллективной дозы;
Z-критерий - величина затрат (включая стоимость запрещенной к употреблению лесной продукции), необходимых для реализации контрмеры;
S-критерий - стоимость единицы предотвращенной коллективной дозы.

Степень значимости каждого критерия должна определяться на основе системы общих принципов разработки стратегии проведения защитных мероприятий. Наиболее жесткой (с точки соблюдения дозового норматива) альтернативой является консервативный подход. Отработка такого подхода представляется целесообразной с точки зрения его возможной применимости в случае аварийных ситуаций на объектах ядерного топливного цикла. Принципы консервативного подхода можно сформулировать следующим образом:

  1. первоочередная задача - наиболее интенсивное снижение доз облучения для каждой группы населения до допустимого уровня и обеспечение дозового норматива в последующий период времени;
  2. если соблюдение норматива может быть достигнуто с помощью нескольких защитных мероприятий, Осуществляется выбор наиболее экономически эффективной контрмеры.

На основе анализа экономических показателей сделан вывод о целесообразности использования S-критерия в том случае, если защитное мероприятие оказывает влияние на основную массу населения и приводит к значимой экономии коллективной дозы. В то же время контрмера "Запрет на хозяйственную деятельность" направлена на снижение доз облучения небольшой группы населения, подвергающейся наибольшему радиационному риску, - работников лесного хозяйства. Применение этого защитного мероприятия практически не оказывает влияния на изменение коллективной дозы облучения населения р-на, вследствие чего использование S-критерия для сравнения эффективности рассматриваемой контрмеры с эффективностью других защитных мероприятий представляется некорректным. По этой причине при оценке эффективности контрмеры "Запрет на хозяйственную деятельность" в качестве экономического показателя рекомендуется использовать Z-критерий.

Рис. 1. Индивидуальная доза облучения (2002 г.) основной части сельского населения (А), критической группы (Б) и работников лесного хозяйства (В). Черным цветом обозначена доза, сформированная в результате загрязнения лесных экосистем.

Разработка стратегии проведения защитных мероприятий, направленных на снижение дозовых нагрузок для населения Новозыбковского р-на (кроме работников лесного хозяйства), проводилась с использованием T-критериев в сочетании с S-критерием. Процедура выбора сценариев контрмер для каждого из 15 лесных участков включает несколько этапов. На первом этапе предлагается контрмера, обеспечивающая скорейшее достижение допустимого уровня годового облучения - 1 мЗв. Применение этого защитного мероприятия продолжается до момента времени, когда соблюдение норматива может быть достигнуто с помощью другой, наиболее экономически эффективной контрмеры. Использование второй контрмеры продолжается, в свою очередь, до тех пор, пока обеспечение уровня годового облучения 1 мЗв не может быть достигнуто с помощью защитного мероприятия, характеризуемого более низким значением S-критерия.

На основе обработки совокупности расчетных данных по дозовым нагрузкам в отсутствие контрмер сформирован второй информационный массив, включающий результаты прогнозирования последствий применения контрмер для каждого из 15 лесных участков - динамику индивидуальных доз облучения для каждой группы населения и значения коллективных доз. Кроме того, проведена оценка величин финансовых затрат на проведение защитных мероприятий и определены значения критериев Т и S. В результате реализации описанного выше подхода разработана стратегия применения контрмер, направленная на смягчение последствий загрязнения лесных экосистем Новозыбковского р-на (табл. 3).

Таблица 3. Периоды применения защитных мероприятий, оцененные на основе реализации консервативного подхода
Лесные
участки
Варианты контрмер
запрет на сбор и употребление грибов запрет на использование лесных пастбищ и сенокосов применение ФСП запрет на хозяйственную деятельность*
1 2002-2014 2002-2033 2034-2036 2002-2024, 2034-2036
2 2002-2016 2002-2029 2030-2036 2002-2022, 2030-2033
3 2002-2030 2002-2036 - 2002-2036
4 2002-2022 2002-2036 - 2002-2033
5 2002-2018 2002-2031 2032-2036 2002-2025, 2032-2036
6 2002-2015 2002-2022 2023-2028 2002-2012, 2016-2019, 2023-2025, 2029-2030
7 2002-2006 2002-2023 2024-2031 2002-2014, 2024-2028, 2032-2035
8 2002-2007 2002-2020 2021-2027 2002-2013, 2021-2030
9 2002-2006 2002-2014 2015-2021 2002-2011, 2015-2018
10 - - 2002-2009 2002-2013
11 2002-2024 2002-2036 - 2002-2033
12 2002-2025 2002-2036 - 2002-2034
13 2002-2024 2002-2032 2033-2036 2002-2022, 2025-2028, 2033-2036
14 2002-2019 2002-2028 2029-2034 2002-2023, 2029-2031, 2035-2036
15 2002-2016 2002-2030 2031-2036 2002-2023, 2031-2035

* Контрмера "Запрет на хозяйственную деятельность" применяется при реализации "жесткого" сценария защитных мероприятий для работников лесного хозяйства.

Возможна некоторая корректировка вариантов применения защитных мероприятий с учетом социально-психологических аспектов, определяющих закономерности поведения населения. Так, результаты проведенных оценок показали, что запрет на нахождение в лесу - менее эффективная, с экономической точки зрения, контрмера по сравнению с запрещением сбора грибов. Однако это мероприятие легче применить на практике по сравнению с контрмерой, предполагающей разрешение на сбор ягод и одновременно запрещение на сбор грибов. Однако корректировка вариантов защитных мероприятий с учетом социальных факторов может быть сделана только на основе оценок компетентных экспертов. Базой для такого рода оценок могут служить описанные выше массивы информации, характеризующие динамику дозовых нагрузок в отсутствие контрмер и после их применения, а также финансовые затраты, необходимые для реализации защитных мероприятий.

В качестве примера реализации разработанной стратегии на рис. 2 представлена динамика суммарной дозы облучения сельского населения, проживающего вблизи лесного участка 9 с плотностью выпадений 137Cs 460 кБк/м2. Внедрение контрмер на рассматриваемом лесном участке приводит к снижению доз облучения основной части сельского населения и критической группы до допустимого уровня уже к настоящему времени. Применение защитных мероприятий позволяет поддерживать уровень дозовых нагрузок ниже 1 мЗв/год в течение всего периода прогноза. Анализ динамики суммарных доз облучения сельского населения Новозыбковского р-на позволяет заключить, что в результате использования контрмер на лесных участках с 6-го по 10-й (плотность выпадений 137Cs от 360 до 780 кБк/м2) дозовая нагрузка снижается до допустимого уровня за период до 2009 г. На участках 1, 2 ,4, 5 и 12-15 с плотностью выпадений 137Cs от 870 до 1500 кБк/м2 годовые дозы облучения достигают значения 1 мЗв во временном интервале 2010-2020 гг. Наибольшее время достижения дозового норматива (2024 г.) характерно для участка 3 с максимальной для Новозыбковского р-на плотностью выпадений 137Cs 1900 кБк/м2.

На рис. 3 представлена динамика суммарных доз облучения работников лесного хозяйства, производственная деятельность которых связана с участком 9 (плотность выпадений 137Cs 460 кБк/м2). Прогнозирование дозовых нагрузок для этой категории населения осуществлялось для случая отсутствия защитных мероприятий и для двух вариантов применения контрмер. В качестве первого варианта ("базового") рассматривалась стратегия, разработанная для основной части сельского населения и критической группы. При реализации этого варианта дозовые нагрузки для работников лесного хозяйства будут превышать допустимый уровень облучения в периоды с 2002 по 2011 гг. и с 2015 по 2018 гг.

Согласно первому принципу консервативного подхода, первоочередной задачей является скорейшее снижение доз облучения населения до допустимого уровня и обеспечение дозового норматива в последующий период времени. Следуя этой целевой установке, был разработан "жесткий" вариант применения защитных мероприятий, включающий контрмеру "Запрет на хозяйственную деятельность" (табл. 3). В результате использования "жесткого" варианта достигается максимальное соответствие дозовому нормативу. Так, для лесного участка 9 дозы облучения лиц, относящихся к третьей категории населения, не будут превышать годовой уровень 1 мЗв на протяжении всего периода прогноза (рис. 2).

В то же время следует отметить, что стратегия, включающая запрет на хозяйственную деятельность, экономически неэффективна по причине существенных финансовых потерь, обусловленных прекращением заготовки древесины. Принятие окончательного решения, касающегося внедрения контрмеры "Запрет на хозяйственную деятельность" должно основываться на сопоставлении уровня превышения дозового годового норматива 1 мЗв для работников лесного хозяйства в отсутствие этой контрмеры и финансовых потерь, связанных со снижением дозовых нагрузок. При сопоставлении следует учитывать ряд дополнительных социально-экономических факторов регионального и межрегионального плана, а также экономическую ситуацию в Российской Федерации в целом.

Рис. 2. Динамика годовой индивидуальной дозы (лесной участок 9) для основной части сельского населения (А) и критической группы (Б). 1 - дозовые нагрузки в отсутствие защитных мероприятий, 2 - дозовые нагрузки, формирующиеся при применении контрмер, 3 - допустимый уровень облучения.
Рис. 3. Динамика годовой индивидуальной дозы для работников лесного хозяйства (лесной участок 9). 1 - дозовые нагрузки в отсутствие контрмер, 2 - дозовые нагрузки, формирующиеся при применении "базового" сценария защитных мероприятий, 3 - дозовые нагрузки, формирующиеся при применении "жесткого" сценария защитных мероприятий, 4 - допустимый уровень облучения.

Основой для проведения анализа "затраты-выгода" могут служить массивы информации, характеризующие динамику дозовых нагрузок для работников лесного хозяйства после применения "базового" и "жесткого" вариантов защитных мероприятий, а также финансовые затраты, необходимые для реализации контрмеры "Запрет на хозяйственную деятельность".

Таблица 4. Значения весовых коэффициентов для различных вариантов реализации мультикритериального подхода
Вариант
сочетания
критериев
DI D2 CD Z S
1 0.5 0.5 0 0 0
2 0 1 0 0 0
3 0 0 1 0 0
4 0.3 0.3 0.3 0 0
5 0 0 0 1 0
6 0 0 0 0 1
7 0 0 0 0.5 0.5
8 0.33 0.33 0 0.33 0
9 0.33 0.33 0 0 0.33
10 0 0 0.5 0 0.5
11 0 0 0.5 0.5 0

Оценка эффективности контрмер с использованием многокритериального подхода. При разработке стратегии применения защитных мероприятий на основе консервативного подхода в качестве ключевого критерия оценки эффективности контрмер рассматривалась интенсивность снижения средней индивидуальной дозы облучения населения. Выбор этого критерия связан с необходимостью обеспечения существующего дозового норматива - 1 мЗв/год. Экономические критерии использовались на "втором уровне" процедуры принятия решения - для оптимизации выбора контрмер из совокупности защитных мероприятий, близких по значению дозового критерия. Следует отметить, что консервативный подход может быть реализован с применением в качестве основного критерия величины предотвращенной в результате внедрения защитного мероприятия коллективной дозы.

В то же время в некоторых случаях возникает необходимость оценки эффективности защитных мероприятий на основе многокритериального подхода. Такие ситуации возможны, например, в случае ограничений на величину затрат, необходимых для реализации контрмеры, что приводит к усилению роли экономических критериев. Оценка значимости контрмер для различных вариантов сочетания критериев проведена с помощью программного пакета PRIME Decisions, разработанного в Хельсинском технологическом университете.

Модель, составляющая основу этого программного средства, параметризуется на основе двух информационных массивов - реальных данных, характеризующих рассматриваемые объекты, и субъективных ограничений, накладываемых пользователем. Значимость (Value) выходных показателей, оцениваемая в диапазоне 0-1, определяется, таким образом, с учетом, как реальных характеристик объектов, так и предпочтений лиц, принимающих решения.

В качестве информационного массива первого типа использовали характеристики защитных мероприятий, содержащиеся в разработанной базе данных. Значения весовых коэффициентов для различных вариантов сочетания критериев представлены в табл. 4. Критерии D1 и D2 отражают интенсивности снижения средних индивидуальных доз для основной части сельского населения и критической группы соответственно. Остальные критерии охарактеризованы в предыдущем разделе настоящей статьи. В вариантах 14 в качестве основных критериев представлены интенсивности снижения дозовых нагрузок на население; для вариантов 5-7 постулируется первичность экономических критериев. В остальных случаях весовые нагрузки распределяются между дозовыми и экономическими критериями.

Таблица 5. Индексы эффективности защитных мероприятий, оцененные с помощью системы PRIME Decisions для различных вариантов сочетания критериев
Вариант сочетания критериев Запрет на нахождение в лесу Запрет на сбор и употребление грибов Запрет на сбор и употребление ягод Запрет на использование лесных пастбищ и сенокосов Применение ФСП
1 0.98 0.74 0.49 0.49 0.45
2 0.98 0.5 0.01 0.96 0.88
3 0.98 0.78 0.01 0.85 0.35
4 0.98 0.76 0.33 0.61 0.41
5 0.03 0.05 0.07 0.51 0.98
6 0.06 0.1 0.01 0.74 0.98
7 0.03 0.06 0.04 0.62 0.99
8 0.67 0.51 0.35 0.5 0.63
9 0.67 0.52 0.33 0.6 0.63
10 0.52 0.44 0.01 0.8 0.67
11 0.5 0.41 0.04 0.68 0.66

В табл. 5 представлены индексы эффективности защитных мероприятий, оцененные в пределах диапазона 0-1 с помощью программного пакета PRIME Decisions для различных вариантов сочетания критериев. Для всех вариантов с приоритетом дозовых критериев (1) наиболее значима радикальная контрмера "Запрет на доступ в лес". Однако контрмеры, занимающие вторые места согласно индексу эффективности, различны для вариантов этой группы. Так, для варианта 2 (основной критерий - интенсивность снижения дозы облучения критической группы населения) контрмера "Запрет на использование лесных пастбищ и сенокосов" характеризуется высоким значением индекса эффективности. Это защитное мероприятие имеет высокий рейтинг и для варианта 3 (основной критерий - величина предотвращенной коллективной дозы). В то же время для варианта 4, определяющего одинаковые весовые нагрузки на все дозовые критерии, второе место в рейтинге защитных мероприятий занимает "Запрет на сбор и употребление грибов".

Анализ результатов расчетов по вариантам 5-7, характеризующимся приоритетом экономических критериев, показывает, что наиболее эффективной контрмерой в этом случае является "Применение ФСП". Наименьшие различия в индексах эффективности защитных мероприятий отмечаются для вариантов с равномерными весовыми нагрузками на критерии снижения индивидуальных доз и стоимостные критерии (варианты 8-9). В этих случаях различия между максимальными и минимальными значениями исследуемого показателя составляют 50%.

Таким образом, применение системы принятия решений PRIME Decisions позволило оценить эффективности защитных мероприятий для различных вариантов сочетания критериев и формализовать результаты проведенных оценок в виде совокупности соответствующих индексов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

  1. Проведена оценка радиационной обстановки в лесных экосистемах одного из наиболее загрязненных регионов Российской Федерации Новозыбковского р-на Брянской обл. На основе комплекса миграционных моделей и методов оценки доз внешнего и внутреннего облучения населения выполнены прогностические расчеты, результаты которых показали необходимость использования "лесных" защитных мероприятий практически на всей территории рассматриваемого р-на.
  2. Разработана наиболее жесткая стратегия применения защитных мероприятий на основе использования консервативного подхода, постулирующего первичность соблюдения санитарно-гигиенического норматива - допустимого уровня облучения населения, и необходимости привлечения экономических показателей для оптимизации выбора контрмер.
  3. В результате применения консервативной стратегии, практически на всех лесных участках Новозыбковского р-на, кроме участка с максимальной по р-ну плотностью выпадений 137Cs 1900 кБк/м2, годовые дозы облучения сельского населения достигнут уровня 1 мЗв в течение периода 2002-2020 гг. Для поддержания дозовых нагрузок в допустимых пределах на 70% лесных участков достаточно проводить защитные мероприятия в период до 2035 г.
  4. Результаты прогностических расчетов дозовых нагрузок на различные группы населения Новозыбковского р-на (в отсутствие контрмер и при их применении), а также экономические характеристики защитных мероприятий интегрированы в рамках базы данных. Эта информация может быть оперативно использована при разработке стратегии проведения защитных мероприятий на основе постулатов, отличающихся от принципов консервативного подхода.
  5. Проведена оценка эффективности защитных мероприятий в рамках многокритериального подхода на основе использования системы принятия решений PRIME Decisions. Полученные результаты формализованы в виде значений индексов эффективности контрмер для различных вариантов сочетания критериев.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Fesenko S.V., Voight G., Spiridonov S.I. et al. // Radiat. Environ. Biophys. 2000. V. 39. P. 291-300.
  2. Гонтаренко И.А., Спиридонов С.И., Шубин И.А., Фесенко С.В. // Междун. конф. "Пятнадцать лет Чернобыльской катастрофы. Опыт преодоления". Киев, 18-20 апреля 2001 г.: Тез. докл. Т. 2. Киев, 2001. С. 233.
  3. Власова Н.Г. Статистический анализ факторов, влияющих на формирование дозы облучения сельского населения, проживающего на территориях, загрязненных в результате аварии на ЧАЭС: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. Гомель, 1998.
  4. Спиридонов С.И., Фесенко С.В., Авила Р., Гонтаренко И.А. // Радиац. биология. Радиоэкология. 2001. Т. 41. № 2. С. 217-225.
  5. Методические указания к реконструкции средней накопленной в 1986-1995 гг. эффективной дозы облучения жителей населенных пунктов Российской Федерации, подвергшихся радиоактивному загрязнению вследствие аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году (МУ 2.6.1.579 - 96). М.: МЗ РФ, 1996.
  6. Федеральный закон Российской Федерации "О радиационной защите населения". Принят Государственной Думой Российской Федерации 5 декабря 1995 г. Подписан Президентом Российской Федерации и издан 9 января 1996 г. № 3-F3. М., 1996. 19с.
  7. Panfilov А. // Contaminated Forests. Recent Developments in Risk Identification and Future Perspectives. NATO Science Series. 2. Environmental Security. 1999. V. 58. P. 271-280.
  8. Brown J., Ivanov Y., Perepelyatnikova I. et al. Comparison of Data from the Ukraine, Russia and Belarus on the effectiveness of agricultural countermeasures. Memorandum NRPB-M597. 1995. 27 p.
  9. Gustafsson J. PRIME: An Introduction and Assessment. Helsinki, 1999. 80 p.

Development of Strategy for Countermeasures Application Aimed at Remediation of Consequences of Radioactive of Forest Ecosystems

S.I. Spiridonov, S.V. Fesenko, I.A. Gontarenko
Russian Institute of Agricultural Radiology and Agroecology, Russian Academy of Agricultural Sciences, Obninsk

The radiation situation has been assessed in forest ecosystems of the most affected by the Chernobyl accident region of the Russian Federation - Novozybkov district of the Bryansk region. Using a set of migration models and methods for estimating doses of external and internal irradiation of the population, predictive calculations have been made that demonstrated a need to implement countermeasures in forest ecosystems of the region. A strategy of countermeasures application was developed based on a conservative approach, which postulates priority of observance of the sanitary-hygienic standard - permissible exposure level for the population and need for invoking the economic indicators to optimize countermeasure option. The effectiveness of countermeasures has been assessed based on a multicriterium approach using a system of decision making PRIME Decisions. The derived results have been formalized as indices of countermeasures effectiveness for different combinations of criteria.