Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Системные принципы оценки экологического состояния загрязненных территорий

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Системные принципы оценки экологического состояния загрязненных территорий"

На правах рукописи

А

ЛЕБЕДЕВ Александр Михайлович

СИСТЕМНЫЕ ПРИНЦИПЫ ОЦЕНКИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЗАГРЯЗНЕННЫХ ТЕРРИТОРИЙ

Специальность 25.00.36 - Геоэкология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Тула 2003

Работа выполнена в Тульском государственном университете

Научные консультанты: доктор технических наук, профессор

Эдуард Михайлович Соколов

доктор технических наук, профессор Николай Михайлович Качурин

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук,

профессор Петр Алексеевич Игнатов

доктор технических наук, профессор Виктор Александрович Фату ев

доктор биологических наук, профессор Людмила Федоровна Тарарина

Веду щая организация - Международная академия наук экологии и

безопасности жизнедеятельности (МАНЭБ)

Защита диссертации состоится "¿^ $ " О £ 2003 г.

в 14 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.271.09 в Тульском государственном университете по адресу: 300600, г. Тула, пр. Ленина, 92

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульского государственного университета.

Автореферат разослан "<£ 3 " О 2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

оЗ-к

\oJ\Z

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Основным направлением исследовательской деятельности в области экологии и охраны окружающей среды является достижение разумного компромисса между социальными и экономическими потребностями общества и возможностями биосферы удовлетворять их без угрозы доя своего нормального функционирования. Актуальность подобных исследований объясняется тем, что современное общество несет колоссальные моральные и экономические последствия от природных, техногенных, экологических и других опасностей, угрожающих человеку во всех сферах его деятельности. Особую остроту данная проблема приобрела для промышленно развитых регионов, находящихся в зоне радиоактивного следа аварии на Чернобыльской АЭС и имеющих стойкое ухудшение показателей популяционного здоровья населения. Возникающие при изучении данной проблемы трудности обусловлены сложностью экологических систем, обладающих большим количеством разнородных взаимодействующих элементов и разветвленной структурой связей между ними. Управление такими системами представляет собой сложнейшую научно-техническую проблему, так как связано с формированием и обработкой больших объемов информации о текущем состоянии и динамике развития происходящих в них процессов. Одним из наиболее эффективных механизмов управления экологической ситуацией являются экономические методы, реализуемые в виде платы за загрязнение окружающей природной среды, которая представляет собой форму возмещения экономического ущерба от выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду и затрат на компенсацию воздействия выбросов и сбросов загрязняющих веществ, а также затрат на проектирование и строительство природоохранных объектов. Действенность данного механизма повышается применением дифференцированных ставок платы за загрязнение на основе коэффициентов экологической ситуации, учитывающих экологическое состояние конкретных территорий.

В связи с этим Экологическая доктрина Российской Федерации основной задачей в области экологии называет экономическое регулирование рыночных отношений в целях рационального неистощительного природопользования, снижения нагрузки на природную среду и ее охраны на базе реализации в полной мере принципа загрязнитель платит, обеспечения зависимости размеров платы за выбросы и сбросы от их объема и опасности доя окружающей среды и здоровья населения. Для реализации поставленной задачи Доктрина считает необходимым создание системы экологического мониторинга, разработку научно обоснованной методики определения размера компенсации за ущерб, наносимый окружающей среде и здоровью граждан в процессе хозяйственной деятельности, при техногенных и природных чрезвычайных ситуациях, а также в результате экологически опасной дея-

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА

С-Петцйург [} I й

09 'Щ) _

тельности, обеспечение обязательной компенсации экологического ущерба окружающей среде и здоровью населения.

Актуальность поставленной проблемы определяется также необходимостью объективной оценки и оперативной инвентаризации экологического состояния загрязненных территорий при создании единой территориальной справочно-аналитической геоинформационной системы, а также вто-матизированных систем экологического мониторинга и дальнейшего развития научной и методологической основы для принятия управленческих решений по обеспечению экологической безопасности хозяйственной деятельности.

Диссертационная работа связана с исследованиями, выполненными в соответствии с тематическим планом межрегиональной научно-технической программы "Прогноз", госбюджетных НИР "Разработка и внедрение научных основ оценки экологической обстановки на территориях, находящихся в зоне следа аварии на Чернобыльской атомной электростанции", "Оценка биологической безопасности продуктов Чернобыльской зоны", выполненной в рамках научно-технической программы "Биологическая безопасность и лечебно-профилактическое питание".

Целью работы является установление новых и уточнение существующих закономерностей формирования экологической ситуации для разработки методологических положений анализа и оценки экологического состояния загрязненных территорий и совершенствования научных основ управления экологической обстановкой и обеспечения рационального природопользования.

Идея работы состоит в том, что разработка методологии анализа и оценки экологического состояния загрязненных территорий основывается на статистической информации о распределении и взаимозависимости параметров состояния популя ционного здоровья населения и загрязнения природной среды, адекватных математических моделях взаимодействия отдельных показателей экологического состояния и динамики переноса загрязняющих веществ в геосистеме загрязненной территории.

Основные научные положения, защищаемые автором: оценка экологического состояния основана на анализе состояния и взаимосвязи двух основных экологических компонентов системы загрязненной территории - популяционного здоровья населения и окружающей природной среды - и должна учитывать структуру иерархии взаимодействий между этими компонентами системы;

формирование количественных оценок экологического состояния проводится на основе совместной математической обработки множества значений медико-демографических показателей (заболеваемости или смертности), характеризующих популяционное здоровье населения, и множества значений показателей загрязнения, характеризующих состояние окружающей среды конкретной территории;

оценка интенсивности влияния отдельных показателей на формирование экологической ситуации на загрязненной территории проводится с помощью регрессионных зависимостей изменения обобщенного показателя безопасности экологической обстановки на данной территории - средней продолжительности жизни - от изменений уровня отдельных экологических показателей;

изменение значений уровня отдельных показателей загрязнения определяется, в основном, процессами макропереноса загрязняющих веществ (ЗВ), наименее исследованными из которых являются процессы накопления и переноса ЗВ по трофическим цепям, в частности, в системе почва - растения - сельскохозяйственная продукция;

оценка последствий миграции ЗВ в пространстве и по структуре связей между элементами системы загрязненной территории проводится на основе математических моделей динамики процессов макропереноса и проводится на примере радионуклида (РН) шСз, основного дозообразующего элемента на территории радиоактивного следа аварии на ЧАЭС;

предварительный краткосрочный (в пределах одного вегетационного цикла растений ) прогноз накопления РН растениями, (без фактического посева и уборки урожая) целесообразно проводить с использованием регрессионных зависимостей коэффициента накопления от физико-химических параметров конкретной почвы;

динамический краткосрочный прогноз накопления РН растениями (контроль динамики накопления в ходе процесса вегетации растений) моделируется системой дифференциальных уравнений, описывающих взаимосвязь процесса накопления РН с динамикой прироста биомассы;

долгосрочный прогноз изменения удельной активности почвенного слоя, необходимой для оценки масштабов перехода РН из почвы в растения с помощью КН, в условиях агротехнического воздействия целесообразно проводить с помощью математической модели, предусматривающей выделение по вертикали двух почвенных слоев и рассматривающей миграцию РН между этими слоями, а также между двумя основными фазами почвы, на основе закономерностей конвективно-диффузионного переноса;

долгосрочный прогноз накопления и макропереноса радиоактивности с сельскохозяйственной продукцией в агросистеме осуществляется на основе компартментного подхода к моделирования сложной системы с взаимодействующими элементами, приводящего в рассматриваемом случае к системе из дифференциальных уравнений для описания потоков производства и обмена продукцией между элементами и уравнений связи для параметров состояния агросистемы; разработанная компартментная модель позволила получить прогнозные оценки среднегодовой эффективной дозы облучения (СГЭД).

Новизна научных положений:

комплексный индекс интегральной оценки экологического состояния системы загрязненной территории, отличающийся тем, что его значения рассчитываются в виде взвешенной суммы главных компонент объединенного множества значений показателей состояния популяционного здоровья населения (заболеваемости или смертности) и загрязнения окружающей среды, полученных на основе обработки методами факторного анализа корреляционной матрицы, отражающей тесноту взаимосвязей этих показателей;

относительный индекс оценки экологического состояния отдельных территорий, отличающийся тем, что он формируется в виде вектора экологических приоритетов территориальных элементов на основе применения метода анализа иерархий к исследованию иерархии структурных взаимодействий основных компонентов системы загрязненной территории, при этом в качестве количественной характеристики уровня взаимосвязи показателей популяционного здоровья и загрязнения природной среды предложено использовать корреляционные отношения, характеризующие функциональные зависимости между парами этих показателей;

предложена методика определения нормированного индекса экологического состояния, на основе объединения вектора экологических приоритетов отдельных показателей, полученного на основе комплексного индекса, и вектора экологических приоритетов территориальных элементов;

предложено использовать нормированный индекс при определении значений коэффициентов экологической ситуации, применяемых при расчете дифференцированных ставок платы за загрязнение окружающей среды для конкретной территории;

предложено в качестве интегральных оценок влияния показателей состояния популяционного здоровья и загрязнения окружающей среды на формирование экологической ситуации на конкретной территории использовать коэффициенты уравнения регрессии для изменения средней продолжительности жизни в зависимости от изменения показателей экологического состояния;

в качестве оценки интенсивности процессов поглощения и рассеяния ЗВ в пространстве загрязненной территории предложено использовать значения соответствующего параметра разработанной математической модели конвективно-диффузионного переноса ЗВ в приземных слоях атмосферы;

установлены с достаточной степенью адекватности числовые значения параметров эмпирических уравнений множественной регрессии, связывающих коэффициенты накопления "'Ся наиболее распространенными культурами с физико-химическими характеристиками основных типов почв территории Тульской области, и характеризующих интенсивность перехода радионуклида в трофические цепи;

установлены закономерности динамики накопления РН растениями в ходе процесса вегетации, отличающиеся тем, что накопление радиоактивности рассматривается во взаимосвязи с динамикой прироста растительной биомассы, для математического описания этих процессов получена система обыкновенных дифференциальных уравнений логистического типа;

определены значения параметров логистических уравнений накопления РН для зеленой массы и продуктивных частей ряда сельхозкультур и предложены теоретические расчетные зависимости для получения прогнозных оценок коэффициентов накопления, использующие значения этих параметров;

установлены закономерности вертикального конвективно-диффузионного переноса радионуклида в почве, подвергающейся агротехнической обработке, отличающиеся представлением почвы в виде двух разнородных слоев, между которыми происходит перенос РН, а также учетом двухфазной структуры почвы для верхнего перемешиваемого слоя;

предложено обобщение двухслойной модели вертикальной миграции РН в почве на случай почв ненарушенной структуры, позволяющее частично учитывать экспериментально наблюдаемые явления "быстрого" и "медленного" вертикального переноса РН и обобщение двухслойной модели на случай длительного поступления загрязняющих веществ из приземного слоя атмосферы;

на основе компартментного подхода разработана имитационная модель для автоматизированного прогноза и текущего контроля выведения из почвы растениями и оценки последствий дальнейшего переноса РН с сельскохозяйственной продукцией.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

корректной постановкой задач исследований, обоснованным использованием классических физических методов, методов математической физики, математической статистики и современных достижений вычислительной техники;

удовлетворительной сходимостью результатов прогноза по предлагаемым моделям с данными натурных наблюдений и экспериментальных исследований (в среднем отклонения не превышали 25...35 %), а также значительным объемом фактических данных, обработанных в ходе вычислительных экспериментов.

Практическое значение работы заключается в том, что методики оценки экологического состояния загрязненных территорий мопт быть использованы при определении очередности и состава профилактических мероприятий по улучшению экологической ситуации, выборе направлений и конкретного вида хозяйственной деятельности на данной территории, а также в качестве нормативной основы при разработке планов

социально-экономического развития территорий с учетом экологического фактора, для оценки реальной стоимости земельных участков территорий с учетом экологического фактора при расчетах дифференциальной ренты, в преподавании экологических дисциплин. Установленные закономерности формирования экологической ситуации и количественная оценка экологического состояния отдельных территорий обеспечивают возможность совершенствования эколого-экономических механизмов разработки и функционирования системы дифференцированных ставок платы за загрязнение окружающей среды и арендной платы за землепользование, а также для корректировки стоимостных ставок природно-ресурсного потенциала территории.

программные продукты и разработанные компьютерные приложения позволили на основе имеющейся информации сформировать базу данных по фактическому загрязнению природных сред и баз}' данных показателей популяционного здоровья населения, проживающего на этих территориях, и провести вычислительный эксперимент по оценке экологического состояния территории г. Тулы и ряда территорий Тульской области, пострадавших в результате аварии на ЧАЭС

усовершенствованные методики прогноза накопления и переноса РН с растительной биомассой, реализованные в виде комплекта прикладных программ, позволяют повысить достоверность прогнозных оценок объемов накопления и переноса РН с растительной биомассой и, как следствие, достоверность оценок СГЭД, получаемых на их основе. Предложенные способы определения динамических параметров процессов, связанных с накоплением радиоактивности, обладают умеренной трудоемкостью и обеспечивают требуемый уровень достоверности прогнозной информации.

Реализация работы. Разработанная методика оценки экологического состояния загрязненных территорий была использована экологическим комитетом администрации Тульской области, аналитической группой Тульского областного общества по охране природы при анализе сложившейся экологической ситуации и разработке комплекса эффективных технических мероприятий по мониторингу окружающей среды. Усовершенствованные методики прогноза накопления РН растениями и прогноза СГЭД, а также способы определения динамических параметров накопления и миграции РН использовались при анализе развития радиологической ситуации на территориях Тульской области, пострадавших в результате аварии на ЧАЭС.

Основные научные и практические результаты диссертационной работы использованы в Тульском государственном университете при выполнении госбюджетных и хоздоговорных НИР по межрегиональным научно-техническим программам, а также при изучении курсов "Промышленная экология. Защита биосферы" и "Радиационная

безопасность" для студентов специальности 320700 "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов".

Апробация работы. Научные положения и практические рекомендации диссертационной работы в целом и отдельные ее разделы докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры аэрологии, охраны труда и окружающей среды ТулГУ (г. Тула, 1994-2002 гг.), проблемных советах межрегиональной научно-технической программы "Прогноз" (г. Тула, 1993-1995 гг.), VI Всероссийской научно-методической конференции "Безопасность жизнедеятельности человека" (г. Новочеркасск, 1994 г.), Международной научно-технической конференции "Энергосбережение, экология и безопасность" (г. Тула, 1999 г.), Международной конференции "Освоение недр и экологические проблемы" (г. Москва, 2000 г.), Международного экологического конгресса " Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности "(г. Санкт-Петербург, 2000 г.), Научно-практической конференции "Экология XXI века в Тульском регионе" (г. Тула, 2001 г.), 2-й Международной конференции по проблемам рационального природопользования (г. Гула, 2002 г.)

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликованы 38 печатных работ.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из 8 глав, изложенных на 414 страницах машинописного текста, содержит 58 иллюстраций, 46 таблиц, список литературы из 304 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Проведенный анализ современных тенденций экологических исследований показал, что человек становится все более обособленным элементом экологических систем, противостоящим как биотическим, так и абиотическим элементам в традиционном понимании, поэтому в теоретических разработках последних лет человек и природные среды рассматриваются как независимые объекты, обеспечение безопасности существования которых становится непременным условием существования и устойчивости экосистемы как единого целого и, как следствие, должны быть надежно защищены.

Таким образом, при изучении экологии человека укрупненно можно выделить два компонента любой системы - человек в широком смысле слова и среда его обитания (или окружающая среда, включающая биотическую и абиотическую природные среды). Третьим несколько обособленным элементом экосистемы в данной трактовке становится территория, занимаемая первыми двумя элементами, и рассматриваемая как пространство, в котором и в соответствии со свойствами которого происходит взаимовлияние первых двух компонентов системы (например, вследствие различных процессов микро- и макропереноса техногенных загрязнений), что в конечном итоге

предполагает декомпозицию территории на отдельные элементарные территориальные участки, например, по географическому, административном}' или другому принцип}'.

Качественный выбор цели управления в антропогенных экосистемах непосредственно связан с проблемой адаптации человека к изменяющемуся в неблагоприятном направлении состоянию экологических систем. Имеющиеся точки зрения на проблему адаптации при всем различии мнений, по существу, предполагают стабильно длительное (устойчивое) состояние окружающей природной среды (экосистемы в целом) как условие выживания (благополучия) человека. Практическая реализация контроля и управления экологической ситуацией обуславливает необходимость формирования количественных оценок параметров состояния элементов и экосистемы в целом, и, как следствие, смещение экологических исследований в сторону акцентов, связанных с оценкой состояния природной среды. При этом с точки зрения адаптации человека особое значение приобретают количественные оценки отклонений параметров состояния от их стабильных, длительное время существующих фоновых значений.

Для первого элемента (население территории) показателем, отражающим отклонение от нормы, являются изменения в состоянии популяци-онного здоровья населения, соответственно, количественной мерой таких изменений служат значения показателей популяционного здоровья. Для второго элемента системы (среда обитания человека) наиболее важным экологическим фактором, вызывающим отклонение от фоновых значений, является антропогенное загрязнение природной среды (в широком смысле этого слова). Количественной мерой таких изменений служат значения показателей загрязнения окружающей среды, непосредственная картина изменения которых формируется под действием процессов макропереноса загрязняющих веществ на данной территории.

Исследование процессов миграции непосредственно связано с задачей прогноза развития экологической ситуации в рамках исследуемой системы. Подобные задачи могут быть решены на основе определения интегральных оценок интенсивности взаимосвязей основных компонентов системы совместно с использованием прогнозных моделей, характеризующих процессы макропереноса ЗВ в различных природных средах на территории системы и последствия их влияния на оценки состояния популяционного здоровья населения. При этом можно выделить два основных пути миграции ЗВ от источников возникновения к человек}': аэральный (с атмосферным воздухом) и по трофическим цепям в направлении почва - растения - продукты питания. В настоящее время наиболее проработанными и исследованными являются особенности и условия переноса ЗВ с атмосферным воздухом. Следовательно, особый интерес представляют исследования процессов миграции и накопления ЗВ в системе почва - растения - сельскохозяйственная продукция.

Таким образом, современное состояние знаний по рассматриваемой проблеме, цель и идея работы определили- необходимость постановки и решения следующих задач.

1. Разработать методологические положения по определению интегрального индекса экологического состояния загрязненных территорий, отражающего состояние основных компонентов системы - населения и окружающей природной среды - и основанного на статистических оценках зависимостей показателей загрязнения и состояния I топу ля ционного здоровья населения данной территории, рассматриваемой как единое целое.

2. Разработать методологические положения по определению относительного индекса экологического состояния отдельных территорий, учитывающего обобщенную качественную структуру иерархии взаимодействий компонентов системы, и построению оценок влияния отдельных показателей на формирование экологической ситуации в отдельных территориальных элементах.

3. Разработать методологические положения оценки интенсивности взаимодействий между основными структурными элементами системы загрязненной территории с целью получения прогнозных оценок изменений уровня экологической ситуации системы в результате изменения значений отдельных показателей экологического состояния под влиянием процессов миграции, переноса или других факторов, действующих в системе.

4. Разработать методологические положения построения прогнозных оценок последствий миграции загрязняющих веществ по трофическим цепям на примере накопления и переноса радионуклидов с сельскохозяйственной продукцией на территории радиоактивного следа аварии на Чернобыльской АЭС.

5. Определить факторы, влияющие на интенсивность выведения из почвы биомассой различных сельскохозяйственных культур и установить эмпирические закономерности накопления 137Сз в растительной массе в качестве основы для предварительного краткосрочного прогноза накопления радионуклида.

6. Разработать математическую модель выведения шСз из почвы растениями в ходе процесса вегетации, обеспечивающую динамический краткосрочный прогноз накопления радиоактивности во взаимосвязи с динамикой прироста биомассы. Провести вычислительный эксперимент для оценки адекватности полученной модели.

7. Обосновать математические модели процессов переноса РН в ненарушенной почве и почве, подвергнутой агротехнической обработке, учитывающие наличие двух четко выраженных почвенных слоев нарушенной и ненарушенной структуры и существование двух фазовых составляющих почвы.

8. Разработать структуру и динамические уравнения компартмент-ной имитационной модели долгосрочного прогноза результатов миграции

РН между элементами агросистемы и оценить дополнительную дозу внутреннего облучения, получаемую за счет миграции шСз в трофических цепях.

Анализ реально сложившейся экологической обстановки позволил остановиться на использовании в качестве объекта исследования территории Тульской области как промышленно развитого региона, значительно пострадавшего в результате аварии на Чернобыльской АЭС.

Основным свойством любой системы является представление ее как взаимодействующего целого, в этом смысле третий элемент (вмещающая территория) можно рассматривать как соединительную среду на основе взаимодействий как между двумя первыми основными элементами (влияние уровня загрязнения на уровень состояния здоровья), так и между и внутри отдельных территориальных элементов и физических сред (процессы миграции и переноса загрязняющих веществ). Количественной мерой происходящих изменений в этом случае будут служить оценки параметров интенсивности структурных взаимодействий компонентов системы. Развитие данной точки зрения предполагает построение интегральных оценок экологического состояния на основе комплекса количественных показателей взаимодействия и взаимовлияния всего множества показателей состояния основных элементов исследуемой системы.

Решение поставленной задачи позволяет получить применение для построения комплексного индекса оценки экологического состояния методов факторного анализа, исходными данными для которых являются ковариационная или корреляционная матрицы, элементы которой характеризуют степень взаимозависимости исходных показателей экологического состояния по данным используемой выборки из генеральной совокупности натурных наблюдений. Способ построения такой матрицы допускает дополнение числа учитываемых показателей простым увеличением количества строк (столбцов) матрицы в соответствии с дополнительными показателями. С целью построения комплексного индекса оценки экологического состояния загрязненной территории, отражающего состояние обоих основных компонентов соответствующей системы - проживающего на ней населения и природной среды - в качестве исходной информации предложено использовать для вычисления корреляционной матрицы базы данных состояния популя-ционного здоровья, включающие показатели смертности или заболеваемости населения, и базы данных загрязнения окружающей среды.

Однако, при построении комплексного индекса необходимо разрешение проблемы несовпадения размерностей для различных показателей и формирования однородного безразмерного массива исходных данных. Для этого предлагаются два подхода. В рамках первого подхода осуществляется переход к относительным значениям учитываемых показателей, при этом в качестве характерного значения показателя принимается его фоновое значение. В случае, когда фоновое значение показателя неизвестно, в качестве та-

кового принимается минимальное значение показателя на данной территории. Следовательно, относительное значение х, отн показателя ^ определяется формулой:

Х1 ОТН / X] №га

Данная формула пригодна в том случае, если увеличение показателя приводит к увеличению числового значения формируемого индекса. Например, таковыми являются показатели загрязнения природной среды и заболеваемости населения при формировании критерия опасности состояния экологической обстановки исследуемой территории.

Если же увеличение показателя приводит к снижению значения рассматриваемого индекса, как например, в случае показателей продолжительности жизни при формировании критерия опасности экологического состояния, в качестве фонового значения целесообразно принять максимальное значение показателя на данной территории, а для обеспечения однонаправленности относительного показателя и формируемого критерия перейти к обратным величинам. Тогда получим:

Х1 отн Хх шах / .

В рамках второго подхода осуществляется переход от относительных значений показателей к их стандартизованным значениям:

Х] ~ (Хх от - X, отн Ср отн

где х1 ош ср - среднее значение (оценка математического ожидания) признака х, ота; Б, -исправленное среднеквадратическое (стандартное) отклонение признака Х| отн -

В целом можно отметить, что в рамках первого подхода обеспечивается дальнейшая сравнимость показателей, различающихся размерностями и абсолютными значениями фона, а в рамках второго подхода обеспечивается дальнейшая сравнимость показателей, различающихся абсолютными значениями дисперсии. Другими словами, после приведения к стандартизованному виду по изложенным методам ни один из показателей априори не получает предпочтения по степени влияния на уровень жизни населения данной территории. Если же априори степень влияния показателей считается существенно различной, то полученные стандартизованные значения показателей необходимо умножить на безразмерные весовые коэффициенты к;, учитывающие эти различия, например, по величине ПДК. В этом случае в дальнейших расчетах будут использоваться величины:

" к1(хютн- Х[отнсротн •

По стандартизованным значения показателей формируется матрица исходных данных:

х„х12 ...хШ1 Уп У12 -^ _ Х21Х22 — х2Н) У21у22... у2Нг

уХП1Хп2 ... Х„к, Уп1 Уп2 ... УпН2 ^ ,

где XI,.., Хн1 - стандартгоованные значения показателей загрязнения окружающей среды; Уь...,Ум2 - стандартизованные значения показателей состояния популяционного здоровья населения, проживающего на исследуемой территории; ,- общее количество учитываемых, показателей, N = N1 +

Далее полученная информационная матрица обрабатывается методами компонентного анализа, по результатам которого формируются матрица факторных нагрузок а, ,, факторы (главные компоненты) и весовые коэффициенты , равные доле фактора ^ в общей дисперсии всей совокупности используемых показателей. Комплексный индекс экологического состояния формируется в виде взвешенной суммы первых М компонент (факторов), обеспечивающих 90 % общей дисперсии исходных показателей, в соответствии с долей, занимаемой каждым из этих факторов в общей дисперсии:

. , ■ м

г!

где компоненты ^ определяются через исходные показатели X; с помощью факторных нагрузок а„ в соответствии с формулами

Л,] ¡=1

- собственное значение корреляционной матрицы, соответствующее фактор}' (главной компоненте)

*' ' Следовательно, с учетом того обстоятельства, что в качестве исходных признаков используются стандартизованные значения показателей состояния природной среды и здоровья населения, комплексный индекс экологического состояния принимает следующий вид:

4.1=1

Из последнего соотношения следует, что комплексный > индекс Е экологического состояния в рассматриваемой форме может принимать как положительные, так и отрицательные значения. Это обстоятельство связано с использованием стандартизованных значений показателей состояния природной среды и здоровья населения.

В частности, если значения всех показателей равны их средним значениям по всем точкам территории, то соответствующее значение ком-

плексного критерия Е равно нулю. Следовательно, учитывая, что этот индекс оценивает степень экологической опасности условий территории дня проживания, его отрицательным значениям соответствуют экологические условия, благоприятные относительно средних условий данной территории, а его положительным значениям - условия, неблагоприятные относительно средних условий данной территории. Данное свойство предлагаемого комплексного индекса позволяет без дополнительных преобразований разделить территориальные элементы на две группы - с относительно благоприятными экологическими условиями и с относительно неблагоприятными экологическими условиями. Очевидно, что мероприятия по защите окружающей среды целесообразно сосредоточить, в первую очередь, на территориальных элементах второй группы.

Комплексный индекс допускает достаточно простой способ расширения множества показателей, используемых для описания качества жизни населения, проживающего на исследуемой территории, дополнением строк и столбцов матрицы исходных данных. В частности, могут быть использованы показатели, характеризующие социально-экономические и природно-климатические условия, особенности взаимного расположения территориальных элементов и т. д.

Предлагаемый комплексный индекс оценки экологического состояния был использован доя анализа состояния природной среды и здоровья населения г. Тулы. В качестве исходных данных использовалась имеющаяся информация натурных наблюдений, на основании которой были сформированы базы данных состояния загрязнения атмосферного воздуха и здоровья населения. Для характеристики популяционного здоровья населения использовались показатели смертности, наиболее предпочтительные доя описания состояния здоровья населения исследуемой территории в рамках ретроспективы за длительный предшествующий период, т. е. с целью количественного учета влияния факторов, продолжительность действия которых сравнима со средней продолжительностью жизни отдельного человека на этой территории. В качестве количественного показателя при этом использован общий коэффициент смертности: количество умерших от всех причин или от изучаемой причины на 1000 человек населения в течение определенного промежутка времени (календарного года).

Комплексный индекс также был использован для анализа экологического состояния ряда районов Тульской области, пострадавших в результата аварии на Чернобыльской АЭС. В качестве исходных данных использовались база данных состояния загрязнения почвы тяжелыми металлами, радиоактивного загрязнения территории и выпадения основных загрязняющих веществ из атмосферы, а также база данных состояния популяционного здоровья населения, в качестве количественных показателей которой были использованы показатели заболеваемости с учетом того, что период, про-

шедший после аварии на ЧАЭС значительно меньше средней продолжительности жизни (рис. 1).

РАЙОНЫ Арсень веский АлексинСКИЙ БелВвский Еогородицкий Веяввский Воловский Дубвнский Ефремов ский Заокский Каиенский Кимовсхий Киреевский Куркинский Ленинский Новомосковский Одоевский Ппвекий Суворовский Тепжо-Огар5вский Уэловской Чернский Щпошсквй Ягиогорский

ГА) 16.17

Рис. 1. Распределение значений комплексного индекса

экологического состояния по отдельным территориям Тульской области

Рассмотренный комплексный индекс формируется для исследуемой территории в целом на основе корреляционной матрицы, полученной в результате обработки всей информации используемой выборки натурных наблюдений. Однако при построении такой матрицы значения исходных признаков рассматриваются единым последовательным массивом данных. При этом 'не учитываются конкретные особенности распределения множества значений показателей на множестве территориальных элементов. Кроме того, при этом также не учитываются особенности иерархии основных компонентов исследуемой системы, так как используемые показатели рассматриваются как равноправные взаимно влияющие факторы формирования экологической ситуации, хотя в реальной обстановке состояние популяционного здоровья' населения в значительной мере определяется направленностью влияния, характером распределения и уровнем значений показателей загрязнения природных сред исследуемой территории. Следовательно, определенный интерес представляет разработка методических положений построения оценок экологического состояния, в той или иной мере свободных

от указанных недостатков. При этом в большинстве случаев практически обосновано и оправданно получение не абсолютных значений числовых показателей, характеризующих степень влияния каждого' из наблюдаемых факторов на экологическое состояние отдельных элементов территории, а относительных индексов, оценивающих экологическое состояние территориального элемента по отношению к экологическом}' состоянию остальных элементов.

Теоретической основой для разработки относительного индекса является попарное сравнение значимости отдельных параметров, характеризующих экологическое состояние территории, применяемое для получения сравнительных оценок исследуемых объектов в методе анализа иерархий. Важной математической особенностью данного метода является мультипликативный характер получаемых оценок, позволяющий усилить вклад факторов, наиболее значимых на каждом уровне иерархии, и наоборот, нивелировать влияние незначительных показателей.

Иерархия взаимосвязей в данной системе может быть описана следующим образом. Высший уровень А соответствует результирующим значениям относительного индекса экологического состояния. Если в качестве основной характеристики экологического состояния выбраны показатели заболеваемости населения, то элементы уровня В соответствуют типам заболеваний, и их влияние может быть количественно описано уровнем заболеваемости населения, который и является количественной характеристикой элемента В,. Количественные характеристики уровня С, соответствующего загрязнению природной среды, отражают степень влияния каждого элемента этого уровня на каждый элемент следующего уровня В, или другими словами, эти характеристики должны отражать степень тесноты взаимосвязи между элементами уровней С и В, т.е. между величиной показателя загрязнения и уровнем конкретного вида заболеваний. Количественными характеристиками элемента уровня О, соответствующего территориальным элементам, по аналогии являются чистовые значения показателей уровня С, измеренные на территории этого элемента, т.е. числовые значения уровня данного вида загрязнения территории элемента.

Координаты векторов и матрицы приоритетов уровней В и Б определяются в ходе попарных сравнений количественных характеристик соответствующих элементов и представляют собой отношения числовых значений показателей для сравниваемых элементов.

Более сложной является задача определения матрицы попарных сравнений и векторов приоритетов уровня С, так как оно связано с предварительным выбором количественной характеристики тесноты взаимосвязи элементов уровней С и В, т.е. между показателями уровней состояния здоровья и загрязнения по всем их видам. Обозначим показатель конкретного уровня определенного вида заболеваемости как у, а показатель конкретного вида загрязнения как х. Тогда задача сводится к определению вида функ-

циональной зависимости у = ^х) между парами соответствующих показателей. Вследствие того, что исходным материалом для проведения сравнения являются выборки статистической информации, предпочтительно использовать для получения уравнений функциональной зависимости показателей уровней С и В методы математической статистики. В результате получим в общем случае нелинейное уравнение регрессии V на х: , , У = Р(х). * (1)

Для оценки силы тесноты связи признаков у и х, или силы влияния признака х на признак у (силы корреляции признаков у и х), служит выборочное корреляционное отношение (средних квадратических отклонений по выборкам расчетных и наблюдаемых значений) И = <т(У)/ст(у), показывающее долю изменений признака у, обусловленных функциональной зависимостью (1) в общем диапазоне его изменений в выборке данных натурных наблюдений. Простейшим, но широко используемым на практике видом регрессионных зависимостей, является линейная регрессия, в этом случае выборочное корреляционное отношение, т.е. количественная мера влияния признака х (уровень С) на признак у, будет равно абсолютной величине коэффициента корреляции

«(У) ' ст(у) ' 4 Прй построении относительного индекса в качестве исходных данных формйруются: 1) множество показателей С]., С2,..., См загрязнения природной среды; 2) множество показателей В1, В2,..., ВК состояния здоровья населения; 3) множество территориальных элементов 01,02»-, Ои, в качестве которых могут быть выбраны и существующие населенные пункты; 4) объединенная матрица исходных данных уровней С и Р содержащая значения выбранных показателей:

с2 ••■ см В2 ••• Вк х12 - Х1М Уп У12 - У1К х22 Х2М У21 У22 - У2К

С,

О, с [ хп

о2 Х21

ч ХЫ1

^N2 Х1ММ УЫ1 УЫ2 - Уж, где ху - значение показателя Загрязнения С]; у^к - значение показателя здоровья Вк. для территориального элемента Di.Ha основании последней матрицы формируются корреляционная матрица уровня С (показателей загрязнения С) и здоровья Вк):

В, В2

в*

41 42

'22

% Г2К

СМ V ГМ1 ГМ2 ••• ГМК/ и вектор исходных данных уровня В:

В, В2 ... Вк

(Ъ ... УкУ

где Ук - среднее значение показателя здоровья Вк дня всей территории Далее последовательно вычисляются: - матрица приоритетов уровня Р (1 = 1,...,М):

О,

оВк = о2

Ох

С, с2 .. • см

¿11 ¿12 - •• <*1М

¿21 ¿22 - а2М

^N1 ¿N2

, где ау =

Ху, если г^ > 0; —, если г^ <0;

- матрицы попарных сравнений WBk приоритетов уровня О:

О/ к °2

IX

«'11

\У

21

12

\'22

"М

1М

Л'2М

WN2 ... \У№Л

■ матрица приоритетов уровня С: В, В2 ... ВК

<1,, N , где =--!-; в-ЗД

О 1=1

С,

Ус=С2 См

42

^ 22

12К

V УМ1

М2

Чжу

М

- вектор приоритетов уровня В: В*

В, В2

«.-(V, гг -

■ матрица □ приоритетов уровней С и Б:

£2= (<

О,

«в, ...щ

)=о2

Ом

в, в2 Ю11 »12

Вк

со,

1К

со

21

и22

СО

2К

СОр

вк «®1к

о»

2к

= • С2

Вь

Мк

^2к

М V Мк /

N2

В '

м

ю,к = 2>У^к 1=1

= О,

"Ж/

»-М

Вь

\У

2М

N1

\У

N2

"'ыму V УМк/

Мк

2к

- вектор приоритетов уровней Б, С и В (значения относительного индекса экологического состояния):

В1 В,

Вк

О,

а1 а-,

В,

=п- В2

О,

Вк(ик; оДю№ <»N2 ... юЖ/Цик

со,

со

'12

СО

21

СО

22

®1К ' м

®2К Ц2

= 2>лик-

к=1

Затем осуществляется переход к центрированным значениям а"

индекса по формуле а; = - а где а

ср

1 N 1,1

— Та: = —1 = —. Ин N N

Центрированные величины могут принимать как положительные, так и отрицательные значения. При этом отрицательным значениям центрированного критерия а® соответствуют экологические условия, благоприятные для проживания относительно среднего уровня, а положительным значениям - условия, неблагоприятные относительно среднего уровня. Это позволяет разделить территориальные элементы на две группы - с относительно благоприятными экологическими условиями и с относительно неблагоприятными экологическими условиями. Очевидно, что при разработке экологических мероприятий в первую очередь следует уделить внимание второй группе элементов.

Относительный индекс также был использован для анализа экологического состояния территории г. Тулы (рис. 2) и ряда районов Тульской области, пострадавших в результате аварии на Чернобыльской

АЭС, на основе тех же данных натурных наблюдений, что и при построении комплексного индекса.

Изложенная методика позволяет определить вектор экологических приоритетов для территориальных элементов (населенных пунктов), однако она учитывает только часть информации корреляционной матрицы, характеризующую взаимосвязи показателей здоровья с показателями загрязнения. Очевидна необходимость дополнить полученные результаты учетом экологических приоритетов отдельных показателей экологического состояния для всей исследуемой территории на основе всей информации корреляционной матрицы.

г. Тула

Городские районы

1. Центральный

2. Советский

3. Привокзальный

4. Зареченский

5. Пролетарский

»ЛЯ»

Рис. 2. Распределение значений относительного индекса экологического состояния

Вначале рассмотрим возможность оценивания влияния отдельных показателей, которая основана на методических положениях комплексного индекса оценки экологического состояния территории, поэтому алгоритм проведения расчетов во многом аналогичен алгоритм}' расчета значений комплексного индекса. Представим комплексный индекс в векторном виде

'Е, х (х,- \ VI 'V, 1

Е^ = х2 Л = -

ч

апа21 ...ам1 а12а22 —а№

. аШа2Н-лШ

В координатной форме частные индексы экологического состояния и весовые коэффициенты по параметру X, вычисляются по формулам М г/ \ 1 М М

Г1 г« П

Приведенный выше комплексный индекс Е может быть представлен в виде суммы

N N

е=Е1+...+Еы=2;Е;=2>Л •

и

Таким образом, координата Е, векторного критерия Е равна вклад}' параметра X; в значение комплексного критерия Е и служит оценкой влияния данного параметра.

Для частных индексов Е; остается в силе свойство комплексного критерия, согласно которому отрицательным значениям частного критерия соответствуют экологические условия, благоприятные относительно средних условий данной территории, а его положительным значениям - условия, неблагоприятные относительно средних условий данной территории. Однако сказанное здесь отнйёйтся к экологическим условиям не по всей сово-купности-факторов, определяющих экологическую обстановку, а только к отдельном}' показателю.

Следует отметить, что весовые коэффициенты V; показателей экологического состояния формируются на основе матрицы фактодр^лх нагрузок А, полученной в результате факторизации корреляционной матрицы к, например, для метода главных компонент Я = А - Ат. Другими словами, весовые коэффициенты показателей экологического состояния учитывают всю информацию корреляционной матрицы,' й'их МйойсёсТво "можно рассматривать как вектор экологических приоритетов показателей экологического состояния для всей исследуемой территории.

Следовательно,' в' результате реализации методических Положений

для всей территориальной системы определены вектор а экологических приоритетов для территориальных элементов (населенных пунктов), учитывающий распределение уровней показателей экологического состояния на множестве территориальных элементов и часть информации корреляционной матрицы этих показателей, и вектор V экологических приоритетов показателей экологического состояния для всей исследуемой территории.

Очевидно, что объединение этих векторов позволит с достаточной для практических целях полнотой учитывать всю имеющуюся информацию об экологическом состоянии территории. В качестве подобного объединения можно предложить произведение вида

где - значение приоритета ¿-го территориального элемента поэтому показателю экологического состояния, = а; -у^.

Для практического применения удобнее перейти к нормированным на отрезок [ 0,1} значениям последнего индекса: - - •-

= -г-2-;-; = щт ^у I wmin = тах ) .

Нормированные значения лл'®1 индекса экологического состояния

целесообразно использовать, например, при определении значений коэффициентов экологической ситуации для расчета дифференцированной платы за выбросы и сбросы загрязняющих вещества в границах данного территориального элемента, при этом процент повышения базовой величины платы за выбросы _|'-го загрязняющих вещества в границах ¡-го территориального элемента определяется по формуле ДСу^-ЛС^,

где ЛСтах - максимальный процент повышения базовой платы.

Данная методика была применена для расчета значений нормированного индекса экологического состояния на территории г. Тулы и ряда районов Тульской области, пострадавших в результате аварии на ЧАЭС, при этом использовались ранее описанные базы данных (рис. 3).

Важной задачей, решаемой при использовании системного подхода к изучению и управлению развитием экологической ситуации исследуемой территории, является задача прогноза развития экологической ситуации в рамках данной системы, решение которой практически невозможно без формирования интегральных оценок интенсивности потоков переноса по структурным связям элементов системы. Рассмотрим укрупненную структурную схему распространения загрязняющих веществ в экосистеме территории (рис. 4). На верхней ступени иерархии исследуемой системы находится человек, так как устойчивое состояние системы естественным образом предполагает достижение максимальной продолжительности существования (жизни) ее элементов, т.е. система безопасности должна быть ориентирова-

на на объекты, подвергающиеся воздействию - на человека и окружающую его среду - в конкретных условиях данной территории.

г. Тула

Городсте районы

1. Центральный

2. Советский

3. Привокзальный

4. Зареченскии

5. Пролетарский

(%) 33.51

М1Я |Л» '

Рис. 3. Распределение нормированного индекса экологического состояния (сумма всех соединений)

Следовательно, в качестве меры безопасности исследуемой системы можно принять величину средней продолжительности жизни населения данной территории. При этом в качестве зависимости "доза-эффект" будет использоваться зависимость средней продолжительности жизни Т от показателей экологического состояния X,. Для решения прогнозных задач и исследования процессов переноса практическое значение имеет зависимость изменения средней продолжительности жизни АТ от изменения параметров экологического состояния ДХь которую в случае принятия линейной зависимости "доза-эффект" можно записать в виде

ДТ = а,-ДХ1+а2-ДХ2+...+ар-'ДХп =|>1-ДХ1 . (3)

1=1

Коэффициенты а, данной зависимости были рассчитаны методами регрессионного анализа на основе данных натурных наблюдений экологического состояния территории г. Тулы. Вычислительный эксперимент' проводился для Данных о средней продолжительности жизни женского населения,

мужского населения и населения города в целом.

Человек (население загрязненных территорий)

Перенос по трофическим цспян

Растительная биомасса

КН] кн,

Переход в трофические цепи

Абиотическая природная среда

Атмосфера

Гидросфера

Почва (литосфера)

Перенос в абиотической природной среде

Источники загрязнения природной среды

Параметр Х\ Параметр Хг Параметр Хл

Рис. 4. Обобщенная структурная схема переноса ЗВ

Зависимость (3) можно рассматривать как оценку полного дифференциала функции многих переменных, при этом коэффициенты а, являются

оценками значений функций чувствительности для зависимости сред-

ЭХ,

ней продолжительности жизни от показателей экологического состояния. Таким образом, данные коэффициенты являются интегральными оценками интенсивности влияния изменения параметров экологического состояния на состояние популяционного здоровья населения территории, а полученная зависимость позволяет прогнозировать отклонения обобщенного показателя состояния системы в ответ на изменение значений отдельных показателей экологического состояния окружающей среды. Последние, в свою очередь,

определяются не только мощностью источников выбросов загрязняющих веществ, но и конкретными условиями переноса и миграции загрязнителей в различных средах территории.

Отсюда следует необходимость постановки и решения задачи формирования оценок интенсивности процессов переноса в природных средах экосистемы. Подобные задачи мопгг быть решены на основе использования прогнозных моделей, характеризующих процессы макропереноса загрязняющих веществ в различных природных средах на территории системы и процессы динамики показателей состояния здоровья населения.

Значительный вклад в формировании картины техногенного загрязнения окружающей среды принадлежит источникам загрязнения атмосферного воздуха, что обусловлено высокой подвижностью примесей, переносимых с воздушными массами, а также значительным количеством источников и мощностью их выбросов в атмосферу. Также следует подчеркнуть, что значительное количество загрязняющих веществ (ЗВ) попадает в другие природные среды (почву и гидросферу) вследствие осаждения с атмосферными осадками. Приведенные обстоятельства позволяют предположить ведущую роль состояния атмосферы в формировании экологического состояния территории по фактору антропогенного воздействия.

При построении математической модели принимаем допущение, что воздушное пространство исследуемой территории является квазиоднородной сплошной средой с распределенными параметрами. Полагая далее скорость переноса воздушных масс постоянной и равной ее среднему' значению, получим прогнозную модель распространения ЗВ с атмосферным воздухом, характеризующую распределение примеси в зависимости от расстояния х от источника выбросов по направлению движения приземных воздушных масс и времени наблюдения t

—+U—= (4)

dt дк дк2

с граничными условия C(t,0) = С0, lim С * со и начальным условием

Х-»00

С(0,х) = Сф, где Сф - фоновое значение концентрации ЗВ; X - коэффициент, характеризующий интенсивность процессов поглощения и рассеяния ЗВ в данной системе.

Решение (4) имеет вид

т2хг

C(t,x) = е»/(С0ат+Сфе"^, о 2-^ят

C(t,0) = C0,

и 1 . и2 ,

где а = —; со = —¡=; р =--н л.

2Э л/О 40

Значения параметра интенсивности процессов поглощения и рассеяния ). наиболее целесообразно определять по установившимся профилям концентрации по направлению движения воздушных масс. При этом уравнение переноса принимает вид

с1х ах2

Кроме того, в реальных условиях величина конвективного потока переноса примеси значительно превышает значение диффузионного потока, поэтом}' уравнение принимает вид:

и— = -ХС , С(0) = С0,

<к ,

х

--х

откуда С(х) = С0е и .

Используя далее метод наименьших квадратов, легко получить зависимость для оценки значений параметра" интенсивности процессов поглощения и рассеяния ЗВ по профилям распределения концентрации

и^х^Со-ЬСО

^-¡Е]-.

2Х

1=1

Вычислительный эксперимент по определению значений параметра •интейсивности процессов поглощения и рассеивания А. был проведен на базе дан&ых по распространению оксида углерода, диоксида серы и аммиака на территории пригородной зоны г. Тулы. Использовались данные натурных наблюдений, проведенных на маршрутах, отличающихся соотношением площадей растительного покрова различных типов. Диапазон полученных значений параметра составил для оксида углерода 0.000088...0.000161 1/с, дай диоксида серы 0.000131...0.00019 1/с,"для аммиака 0.000081... 0.000433 1/с. Результаты вычислительного эксперимента показали адекватность полученных зависимостей данным натурных наблюдений (значения коэффициентов корреляции составили 0,621... 0,832).

Наименее разработанной в настоящее время является проблема прогноза последствий макропереноса ЗВ по трофическим цепям, в частности, в системе почва - растения - сельскохозяйственная продукции, исследование которой в настоящей работе проводится на примере макропереноса радионуклида '"Се, являющегося представителем тяжелых металлов. Общепризнанной интегральной оценкой интенсивности перехода ЗВ в трофические

цепи является коэффициент накопления ЗВ растительной биомассой, находящейся в основании данной цепи.

Обработка данных натурных наблюдений в ходе решения задачи предварительного краткосрочного прогноза накопления радиоактивности биомассой позволила выделить следующие факторы, влияющие на величину коэффициента накопления, расположенные далее в порядке убывания уровня значимости по результатам статистической обработки: активность почвы по 137Сз; гидролитическая кислотность, содержание калия в почве, процентное содержание гумуса, содержание фосфора в почве в пересчете на Р205, содержание кальция в почве, сумма обменных оснований в почве, уровень бета-излучения почвы, гамма-фон местности и значение водородного показателя почвы рН. Далее для ряда сельхозкультур (озимая и яровая пшеница, ячмень, овес, рожь, картофель, сахарная свекла; зеленая масса кукурузы, люцерны, многолетних трав (злаки), однолетних трав (бобовые) и луговых трав, выращенных на дата основных типах почв области (чернозем и серая лесная), были получены значения коэффициентов многофакторных зависимостей вида

Кщ =ао|- +£а1|ху» 1

где Кн, - коэффициент накопления в сельхозкультуре _)-го вида; J -индекс, присвоенный конкретному виду сельхозкультуры; ач, ач -эмпирические коэффициенты; X; - перечисленные выше факториальные признаки.

Линейный характер предлагаемых формул определяет простоту их использования в практических расчетах. Достаточно высокая степень согласия расчетных значений К« с экспериментальными данными позволила применить эти зависимости для предварительного прогнозирования уровня загрязнения радионуклидами предполагаемого урожая на основании информации только о физико-химических параметрах состояния почвы в качестве основы разработанной методики проведения подобного прогноза. Результатом предварительного прогноза накопления радионуклида может являться вывод о пригодности использования данного поля для выращивания урожая выбранной культуры.

Следующим этапом проведения прогноза является прогнозирование динамики изменения величины активности, накопленной растением в течение процесса вегетации, то есть осуществление краткосрочного (в пределах одного вегетационного цикла) динамического прогноза. Прогнозная математическая модель построена на основании допущения о взаимосвязи процессов накопления РН и прироста биомассы и состоит из двух обыкновенных дифференциальных уравнений. Процесс прироста биомассы описывается обычным для биологических систем логистическим уравнением стандартного вида.

Процесс перехода РН из почвы в растения связан с взаимодействием загрязненной почвы и биологических процессов, протекающих в самом растении. Следовательно, скорость этого процесса пропорциональна удельной активности корнеобигаемого слоя почвы а„оч. В свою очередь, коэффициент пропорциональности отражает взаимодействие двух факторов - роста биомассы и накопления в ней РН, и это взаимодействие неоднозначно:

- с одной стороны, интенсивный рост биомассы приводит к увеличению накопления РН пропорционально этому росту;

- с другой стороны, возможности растений по накоплению РН ограничены, и по мере исчерпания этих возможностей величина скорости накопления РН должна уменьшаться. В первом приближении скорость этого процесса торможения будет пропорциональна произведений величин биомассы и накопленной активности в соответствии с принципами построения логистических уравнений.

Таким образом, система дифференциальных уравнений математической модели краткосрочного динамического прогноза принимает вид:

—^ = (кв • тРН • т + кт • т) • ат,,

— = г-т-[1-т/тД ®

. А

т(0) = т0 * 0; тРН (0) = тРН0, где т - величина биомассы, накопленной растениями, произрастающими на единице площади, к моменту времени 1:; шг конечное (предельное) значение биомассы, обусловленное генетическими возможностями растений в данных условиях ( значение биомассы в момент времени г = оо); тРН - активность, накопленная биомассой растений, произрастающих на единице площади к момент}' времени I; г, кв, кт - эмпирические коэффициенты (кв<0 ).

Для отыскания числовых значений коэффициентов системы с целью практического применения математической модели быта проведен натурный эксперимент по измерению величин накопленной активности в ходе роста ряда сельхозкультур. Полученные данные были обработаны статистическими методами, причем для обеспечения возможности применения линейного метода наименьших квадратов вместо измеренных значений активности и биомассы использовались разностные оценки скоростей изменения этих величин. Результаты определения коэффициентов приведены в таблицах 1 и 2. Величины коэффициентов корреляции указывают на достаточно высокую степень адекватности математической модели.

Таблица 1

Значение коэффициентов уравнения накопления РН биомассой

Название культуры кв, га/(Бк.сут) кпи 1/сут Коэффициент корреляции

озимая пшеница, колос озимая пшеница, солома яровая пшеница, колос яровая пшеница, солома картофель, клубни сахарная свекла, корни сахарная свекла, ботва 0,00001293 0,00000685 0,00001028 0,00001002 0,000003'60 0,00001260 0,00001111 0,0005410 0,0010714 0,0003956 0,0009850 0,0004752 0,0008455 0,0026655 0,98957 0,99391 0,96427 0,99557 0,98333 0,98982 0,96227

Значение коэфс Таблица 2 шциенгов уравнения прироста биомассы

Название культу ры г, 1/сут ть ц/га Коэффициент корреляции

озимая пшеница, колос озимая пшеница, солома яровая пшеница, колос яровая пшеница, солома картофель, клубни сахарная свекла, корни сахарная свекла, ботва 0,09082 0,04973 0,10065 0,05836 0,06968 0,05347 0,05084 79,7094 91,6198 89,2961 91,9145 140,1863 49,2103 62,7660 0,9852 * 0,94556 0,9906 0,98055 0,98267 0,98442 0,98139

Система уравнений (5) позволяет оценить значения коэффициента накопления РН растениями. При динамическом прогнозе накопления РН возможно определение значения Ки в произвольный текущий момент времени, однако, практический интерес представляет соответствующее значение, исчисленное для урожая сельскохозяйственных культур, то есть в тот момент, в который практически прекращаются процессы вегетации растений, или условно, при г = оо. Приравняв к нулю значения скоростей изменения накопления РН и прироста биомассы, получаем оценку предельного значения удельной активности биомассы

абно = Шрнпрея / Шпрея = - кт /(кв тг), откуда следует выражение для прогнозной оценки предельного значения коэффициента накопления

Кн = абио / апоч = - кт /(кв тгапоч). (6)

Сравнение значений коэффициента накопления, вычисленных по формуле (6), с соответствующими значениями, полученными в результате обработки экспериментальных данных, показало хорошую сходимость результатов (относительная погрешность не превышала 27 %).

На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований динамики накопления РН растениями разработана методика проведения краткосрочного динамического прогноза.

При переходе к долгосрочном}' прогнозу накопления и переноса РН с биомассой удельную активность почвы уже невозможно считать величиной постоянной, так как ее значение будет существенно зависеть от распределения активности в грунте. По данным источников основную роль в распределении активности играют процессы вертикальной миграции, наиболее адекватно моделируемые с помощью уравнений конвективно-диффузионного переноса.

Кроме того, почва является неоднородной системой, состоящей из двух основных фаз - твердой фазы и почвенного раствора. Поэтом}' для большинства ЗВ поглощение их почвой будет во многом определяться процессами обмена между этими основными фазами почвы в результате протекания процессов сорбции-десорбции на фоне конвективно-диффузионного переноса. Однако, при обработке почвенных проб проводится Их предварительное высушивание с последующим измерением концентрации ЗВ, т.е. почва пробы рассматривается как однофазное однородное вещество. Это позволяет при моделировании миграции загрязняющего вещества в почвенной среде ненарушенной структуры ограничиться представлением почвы в виде эквивалентной однофазной однородной среды, что также позволяет существенно сократить количество уравнений математической модели.

Физическим основанием для определения первичного распределения РН по глубине почвы (начальных условий математической модели) может служить эмпирически установленное наличие двух механизмов вертикальной миграции радионуклида (РН) - быстрого и медленного. Первый механизм связывается с проникновением радионуклида на значительную глубину (порядка 20 см) в первые месяцы после аварии, второй же обладает всеми чертами классического конвективно-диффузионного переноса.

Таким образом, в динамике поведения РН в почве в случае залпового выброса можно выделить два временных этапа:

- этап первичного распределения РН, отвечающий первом}' механизм}' и действовавший в начальный период;

- этап вторичного перераспределения, отвечающий втором}' медленном}' механизм}' и, главным образом, определяющий вид профиля распределения в остальной промежуток времени.

Первичное распределение РН связано с адсорбцией из первичного раствора с высокой концентрацией и хорошо описывается экспоненциальной зависимостью

С(г) = С0 ■ ехр(-Ь • г).

Полагая далее почвенную сред)' изотропной в пространстве и неизменной во времени (то есть, считая параметры и и Б постоянными величинами), получаем одномерное уравнение конвективно-диффузионного переноса д ля ненарушенного почвенного слоя:

дС дС б2С

— + и— = О--—-Л. С

д1 дг дг2

с начальным и граничными условиями

= 0; НшС * оо,

ь2. 9С

С(г,0)=С0е ,

дг

г-*»

г=0

где г - пространственная координата, направленная от поверхности вглубь почвы.

Здесь С (г, 0 - значение концентрации РН на глубине г, отсчитываемой от поверхности почвы, в момент времени I; и - средняя скорость вертикального конвективного движения РН с почвенной влагой; О - коэффициент диффузии РН в почвенной среде; X - постоянная скорости физико-химических процессов преобразования ЗВ в локальном объеме почвы, например, скорости радиоактивного распада; С0 и Ь - постоянные первичного экспоненциального распределения РН по глубине почвы.

Решение математической модели вертикальной миграции загрязняющего вещества в почвенной среде ненарушенной структуры для случая залпового выброса имеет вид

сМ-

^Г^НСое-* г-О, (й

^е^Д, (I - (т)Ь + +С0е-!а,,+Ч 2 > О, а» 0

где Г,(1)=е-Р%(г) = а, уе~а'1 ^(у^)-а2е^'^егГс(-а2^)] + а2е'а>';

Таким образом, предложенная математическая модель вертикального конвективно-диффузионного переноса допускает аналитическое решение и пригодна для прогнозирования вертикальной миграции в почве любого ЗВ. Полученные в результате решения динамические зависимости для концентрации ЗВ в почве могут быть в дальнейшем использованы в качестве основы при расчете долгосрочных прогнозных оценок накопления ЗВ растительной биомассой в условиях ограничений, принятых при построении модели. Необходимые для проведения численных расчетов значения пара-

метров и, Б, С0, Ь определяются-для конкретного типа почвы и ЗВ экспериментально по профилям вертикального распределения концентрации ЗВ.

Однако, на обрабатываемых площадях существенно вмешивается еще один фактор переноса радиоактивности - механическое перемешивание почвенных слоев на глубину пахотного слоя. Таким образом, при моделировании распределения РН по глубине необходимо использовать компарт-ментный подход, то есть выделить, по крайней мере, два слоя почвы (подвергаемый механическому перемешиванию верхний слой и более заглубленный ненарушенный слой), и в качестве основы математической модели использовать систему дифференциальных уравнений конвективно-диффузионного переноса, составленную по компартментам. Кроме того, в связи с повышенной способностью к фиксации шСз почву необходимо рассматривать как неоднородную систему, состоящую из двух основных фаз - твердой фазы (ТФ) и почвенного раствора (ПР). Следовательно, распределение и миграция РН в почве будут, во многом, определяться процессами обмена между фазами и слоями почвы в результате протекания процессов сорбции-десорбции на фоне конвективно-диффузионного переноса. Соответствующая прогнозная модель вертикальной миграции радионуклида в двухслойной почвенной среде имеет вид

dS dt

—СХ, +Х2Усп

эс &

da ,

— = -Va + V

ÔC 3C _

— + u — = Ddt dz

(Kdcn-a)

ô2C dz2

-VC

с начальными сп(0) = c0, a(0) = ao, C(z,0) = CH • exp(-b • z) и граничными условиями C(0, t) = c„ (t) + a(t), lim С Ф »,

где c„(t), a(t) - удельные активности (концентрации) радионуклида в ПР и ТФ верхнего перемешиваемого слоя; X] - константа скорости распада, определяемая периодом полураспада РН; }.2 - константа скорости процесса выведения РН растениями; Х3 - константа скорости процесса сорбции-десорбции между фазами почвы для исследуемого РН; ^-коэффициент распределения радионуклида между ТФ и ПР; 5„ - толщина верхнего (пахотного) слоя ; z - текущая координата по глубине нижнего ненарушенного слоя почвы, отсчитываемая от границы между слоями; C(t,z) - удельная активность (концентрация) РН в почве нижнего ненарушенного слоя; D - коэффициент диффузии радионуклида в почве; и - скорость движения почвенного раствора.

Решение системы уравнений получено методами операционного исчисления и имеет вид

РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА С.Петербург 09 106 акт

ЫтА о 1=1 )

а(1)-Х3./е""'0-" -оп(1)с1х+а0 <Га'\ о

Ш2 72

о 2-^(4-х)3

(г>0), С(0,1) = о„(1),

где Аь, ак - в обшем случае комплексные коэффициенты, определяемые видом изображения функции с„(1) по Лапласу; а0, аь а2, а„ р, ш -коэффициенты, зависящие от параметров конвективно-диффузионного переноса, сорбции-десорбции и радиоактивного распада.

Значения параметров модели определяются, по профилям вертикального распределения РН в почве, полученным в ходе натурных наблюдений. С целью использования ранее накопленной информации было предложено обобщить рассматриваемую модель на почвы, не подвергавшиеся агротехническом}' воздействию, введя для таких почв понятие пограничного слоя переменной глубины 8„, расположенного у поверхности почвы. Для этого слоя принимается двухфазная модель почвенной системы и постоянство по глубине слоя значений активностей почвенного раствора и твердой фазы. Физическим основанием для такого подхода также может служить эмпирически установленное наличие двух механизмов вертикальной миграции РН в почве - быстрого и медленного, так как первичное распределение РН физически связано с адсорбцией РН почвой из первичного раствора с высокой концентрацией РН и описывается экспоненциальной зависимостью сорбции РН почвой из этого раствора. Так как сорбирующая способность почвы по отношению к цезию достаточно велика, то константа скорости его сорбции тоже велика, и значение активности быстро убывает с глубиной почвы. Следовательно, профиль первичного распределения РН в первом приближении может быть представлен в виде прямоугольника шириной 8„ по оси г непосредственно рядом с поверхностью почвы. В этом слое активность РН предполагается постоянной по глубине. Другими словами, мы получаем аналог верхнего (пахотного) слоя двухслойной модели.

Далее первичное распределение подвергается деформации вследствие конвективно-диффузионного переноса, точнее, вследствие высокой сорбционной активности почвы по отношению к цезию, процесса обмена цезием между рядом расположенными слоями (частицами) почвы. При этом по той же причине каждое элементарное перемещение достаточно мало, и, как следствие, невелика и суммарная скорость миграции РН.

Нелинейность решений уравнений двухслойной модели обуславливает, в свою очередь, нелинейный характер целевой функции метода

наименьших квадратов и необходимость применения методов нелинейного программирования для отыскания минимума этой функции при определении оценок параметров модели.

Оценки значений параметров модели были получены методом наименьших квадратов по вертикальным профилям распределения концентрации полученным на территории Плавского района недалеко от населенного пункта Рахманово (чернозем). Были использованы профили, снятые в 1993...1994 годах, профили, снятые в 1999... 2000 годах, а также объединенные данные профилей 1993...1994 и 1999... 2000 годов. Результаты вычислительного эксперимента приведены в таблице 3.

Таблица 3

Параметры уравнений двухслойной модели вертикальной _миграции 137Сг в почве_

Параметр Профили 1993...1994 годов Профили 1999...2000 годов Профили 1993...2000 годов

и-1013, м/с 7,1449 7,4003 5,9511

(•103 см/год) (2,2532) (2,3376) (1,8767)

Бэ-Ю15, м^/с 17,8864 0,3694 8,8975

(см2/год) (0,00564) (0,0001165) (0,002805)

а0, Бк/кг 5533 2668 5226

Со, Бк/кг 6190 2738 4654

А.3, 1/год 1,8984 0,6999 0,8386

К* 1 0,026326 0,01409 0,01511

8п, 103 м 0,01410 0,01551 0,01108

Ь, 1/м 26,65 16,83 23,69

Коэффициент корреляции г 0,997... 0,998 0,996... 0,998 0,981...0,997 >

Рассчитанные значения параметров модели могут использоваться при изучении вертикальной миграции в почвах аналогичного типа, за исключением начальной концентрации с„, зависящей от условий выпадения РН. Уточняющая привязка значения с„ к реальной активности почвы в момент времени I осуществляется умножением полученных прогнозных значений и самого параметра с„ на величину ке = с^сф , где сф -рассчитанное прогнозное значение в момент I на той же глубине при первоначально взятом значении Сн.

Допущения, принятые при построении прогнозной модели вертикальной конвективно-диффузионной миграции радионуклида в почве нарушенной структуры, отличающейся представлением почвы в виде двух разнородных слоев, позволяют достаточно легко обобщить полученную систему уравнений на случай, когда загрязняющее вещество непрерывно' Посту-

пает из атмосферы на поверхность почвы, и его поток характеризуется некоторой средней величиной я (мг/(м2 с) или г/(км2-год)). При этом при моделировании распределения ЗВ по глубине также используется компартментный подход, при котором выделяются деа слоя почвы: верхний (пограничный) слой и Глубже расположенный основной слой почвы. Скорость изменения концентрация ЗВ в результате поступления из внешней среды (атмосферы) в верхний (первый) слой почвы принимается пропорциональной потоку я выпадения ЗВ и обратно пропорциональной толщине верхнего слоя У01 =—.

8П

Система дифференциальных уравнений математической модели вертикальной миграции загрязняющего вещества в двухслойной почвенной среде с учетом поступления ЗВ из атмосферы имеет вид

с!сп „ „ . „ „ . и , ^ Б ЗС

£ = +X2).c„-X3.(Kdcn -a)-iL.(cn+a)+ — • —

8П dz

+ -

z=0 S

= -a + X3-(Kdcn-a),

dt

дС дС ^ d2C

— + u— = D--С

dt dz dz2

с начальными с„(0) = с0> а(0) = а0, C(z,0) = Сн • exp(-b -z) и граничными условиями С(0, t) = сп (t) +a(t), lim С # оо.

z-»oo

Решение уравнений прогнозной модели миграции ЗВ в почвенной среде с учетом поступления ЗВ из атмосферы / - Mk N

.-t2/(+t>

V.k=li=l

Vrt о + a,0)Vß erfaßt+a(21),

a(t) = X3 -Kd .Je""^ -сп(т)<1т + а0 e"^,

iZAkjT^-'eV jdt + e~a,t[a,a4erf(a4

С(2Д)=/^п(т) + а(т)-Сне-^] е^'^Ь + С^^К

о -т)3

(2>0), С(0Д) = сп(0, позволяет рассчитать распределение ЗВ по глубине почвы при условии наличия исходных данных эксперимента или натурных наблюдений, достаточных для адекватного, с практической точки зрения, определения оценок значений параметров прогнозной модели.

Двухслойная модель вертикального распределения РН в почве и описанный метод вычисления ее параметров послужили математической основой разработанной методики прогнозирования удельной активности почвенных слоев, пригодной для почв нарушенной и ненарушенной структуры.

Основной числовой характеристикой, используемой при долгосрочном прогнозе последствий пребывания человека на территории, загрязненной радионуклидами, является получаемая им доза облучения, обычно представляемая в виде суммы дозы внешнего и дозы внутреннего облучения, обусловленной поступлением и накоплением РН внутри организма. В то время, как первая из них определяется, главным образом, плотностью загрязнения территории, для оценки значения второй необходимо использование математических моделей, описывающих передвижение продуктов питания, содержащих радионуклиды. Пространственным объектом в этом случае выступает агросистема, включающая в себя административно-хозяйственные единицы, определяющие формы и способы производства, переработки и потребления сельскохозяйственной продукции, и связанная с горизонтальными пространственными процессами макропереноса радиоактивности.

С другой стороны, для моделирования процессов макропереноса РН в биосфере характерно использование методов технической кибернетики, лежащих в основе построения динамических компартментных моделей, при этом компартменгом можно считать любой элемент агроценоза, в котором происходит накопление радиоактивности, а сама изучаемая система рассматривается в виде совокупности компартментов, между которыми происходит обмен радионуклидами, характеризуемый шггенсивностями потоков (или, иначе говоря, массовыми скоростями перемещения продуктов между компартменгами). Для упрощения моделирования все параметры модели для каждого элемента усредняются, то есть полагаются постоянными по всей территории элемента и определяются в каждом элементе для конкретного вида продукта. "Элементом 0" является среда, внешняя для моделируемой системы.

В качестве продуктов, мигрирующих в агросистеме и обуславливающих макроперенос радионуклида в этой системе, рассматривались наиболее значимые с точки зрения производства в выбранном административном районе, а именно, биомасса продуктивных частей следующих сельскохозяйственных культур: зерновые культуры (яровая пшеница, озимая пшеница, ячмень, рожь, овес), картофель, сахарная свекла. Кроме того, учитывалось влияние важнейших продуктов животноводства - молока и мяса. Непосредственная реализация уравнений компартментной модели проводилась на основе данных статистической отчетности и результатов экспериментов по изучению накопления РН в биомассе.

Накопление.и*'перемещение радионуклидов в системе происходит в результате производства и обмена между элементами загрязненными продуктами. Выделяются два класса потоков переноса - устойчивые, повторяющиеся из года В' год, и нерегулярные потоки, появляющиеся время от времени и между различными парами элементов. Потоки первого класса для удобства решения дифференциальных уравнений модели целесообразно представить как происходящие равномерно в течение некоторого интервала модельного времени (сельскохозяйственного сезона) с интенсивностью (или скоростью массопотока), средней для этого временного интервала. Подобный подход позволяет получить аналитические зависимости для описания скоростей и, тем самым, в более полной мере учитывать при проведении прогноза особенности функционирования системы в предшествующий период моделирования.

В общем случае такие зависимости имеют сложный многофакторный характер, определяясь, главным образом, условиями фотосинтеза биомассы растений, зависящими от последовательности природно-климатических условий данной местности и особенностей агротехники, применяемой в агросиетеме. Подробный учет всех этих природно-эко-номических факторов в большинстве случаев невозможен или требует больших затрат. Однако, в случае установившихся природно-климатических условий и устойчивых традиций агротехники сельскохозяйственных культур в качестве независимой переменной для функциональных зависимостей скоростей производства можно ограничиться только одним динамическим параметром, косвенным образом учитывающим влияние установившихся , факторов системы производства. Таким параметром является время, отсчитываемое с некоторого условно выбранного момента и выступающее в таком случае как мера изменения вообще. Следовательно, задача описания скоростей производства в первом приближении может быть сведена к задаче получения регрессионных зависимостей этих скоростей от одной переменной - времени производства (или времени математической модели), определяемых на основе статистических данных валового производства той или иной культуры.

Подобным же образом формируются выражения для скоростей устойчивых поставок (вывоза) продуктов из элементов, например, потоков вывоза во внешнюю среду, а также уравнения, описывающие динамику изменения численности населения на территории элементов агросистемы, необходимые для оценки получаемой дозы облучения.

Обработка статистических данных по производству и поставкам урожая сельскохозяйственных культур показала, что суммарные значения величин аппроксимируются, в основном, линейной и степенной зависимостями, причем в последней значение показателя степени также близко к единице. Это, по-видимому, означает, что производство в данной систем." базируется на устойчивой, мало изменяющейся агротехнике. Значения

коэффициентов корреляции для уравнений регрессии, полученных для всего множества продуктов и элементов, принадлежат интервал}' 0,806386...0,999989, что свидетельствует об адекватности, полученных выражений.

Нерегулярные потоки второго класса, происходящие в течение одного года (сельскохозяйственного сезона), условно объединены с целью упрощения описания ситуации в один эквивалентный поток, отнесенный к концу года. В этом случае массообмен может быть легко представлен с помощью матрицы коэффициентов обмена, составленной для элемента и продукта, по столбцам которой расположены элемента системы, а каждая строка соответствует одном}' год}' моделирования с возможностью экстраполяции первой и последней строк за пределы известного временного интервала. Значения коэффициентов обмена рассчитываются на основании экспертных оценок и статистической информации.

На последнем этапе оценки последствий загрязнения реализуется расчет получаемой дозы облучения.

С учетом сказанного балансовые уравнения прогнозной модели накопления и макропереноса РН с сельхозпродукцией в агросистеме принимают вид

<к к*1

¿д ^ ... ...

-гг= Ы Ч-*{ ■ -а? П А!> ® к*1 к*1

Л

Л

II'

А^неган = ( I (А? +1А^>)/0, -1Ы),

».-1 J

Ч-. J

Е,'™™ =(4,7 + 3,5-ехр(-0,ЗМ)-10-3 -(А' /(Ы;-а,-!,.,)),

1ВНутр'

1,к = 1,...,п; ] = ,ш; 1 = 1,.

Начальные условия:

М^0) = М?о, А^0) = А;0, а = 1,..,п, j = l,...,m), где \ к - индексы элемента агросистемы; ] - индекс продукта; 1 - индекс года моделирования; М - масса продукта; А - активность продукта; а - удельная активность продукта; Авнеш (Авиу1р) - величина активности, использу емой при вычислении дозы внешнего (внутреннего) облучения; Ежей, (Ещ.утр) - оценка СГЭД внешнего (внутреннего) облучения; Кь - коэффициенты переноса продукта j из элемента 1 в элемент к нерегулярными массопотоками; N -оценка численности населения; 1 - постоянная времени радиоактивного распада; Кпотр - коэффициент, характеризующий долю продукта, расходуемую на потребление.

Проведенный вычислительный эксперимент показал, что величины СГЭД, рассчитанные в ходе реализации предлагаемого варианта имитационной модели в среднем превышают оценки аналогичной дозы, полученные по действующим методическим указаниям по расчету СГЭД на территориях радиоактивного следа аварии на ЧАЭС (в пределах 5...25 %). Это, в основном, объясняется более широким кругом продуктов, учитываемым при оценке величины дозы внутреннего облучения, а также использованием при определении параметров уравнений модели экспертных оценок по принципу учета наихудшего из предполагаемых вариантов развития событий. Таким образом, получаемые по модели оценки последствий радиоактивного загрязнения целесообразно использовать в качестве верхней границы таких оценок.

Перспективы развития рассматриваемого подхода к моделированию процессов макропереноса РН в агросистеме видятся в направлении учета зависимости величины коэффициентов накопления от времени, прошедшего с момента выпадения РН, так как отсутствие такового приводит к снижении точности оценок дозы внутреннего облучения при долгосрочном прогнозе в сторону их завышения. Кроме того, точность прогноза может бьггь повышена в результате использования при получении значений параметров уравнений модели текущей информации непрерывного мониторинга зя состоянием окружающей среды. Также возможно получение более совершенной модели как следствия учета движения РН по кормовым цепям сельскохозяйственных животных.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, в диссертационной работе на основе экспериментальных и теоретических исследований установлены новые и уточнены существующие закономерности формирования экологической ситуации на загрязненных территориях, даны новые решения актуальной научной проблемы разработки методологии формирования количественных оценок

экологического состояния, что имеет важное научное и социальное значение для совершенствования основ управления экологической обстановкой и обеспечения рационального природопользования.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем.

1. Разработана методология формирования комплексного индекса оценки экологического состояния системы загрязненной территории в целом в виде взвешенной суммы главных компонент множества показателей состояния популяционного здоровья населения (заболеваемости или смертности) и загрязнения окружающей среды, полученных на основе обработки методами факторного анализа корреляционной матрицы, отражающей тесноту взаимосвязей этих показателей.

2. Разработаны методические положения по определению значений относительного индекса, который формируется в виде вектора экологических приоритетов территориальных элементов на основе применения метода анализа иерархий к исследованию иерархии структурных взаимодействий основных компонентов системы загрязненной территории, при этом в качестве количественной характеристики уровня взаимосвязи показателей популяционного здоровья и загрязнения природной среды предложено использовать корреляционные отношения, характеризующие функциональные зависимости между парами этих показателей.

3. Объединение вектора экологических приоритетов отдельных показателей, полученного на основе комплексного индекса, и вектора экологических приоритетов территориальных элементов позволило сформировать нормированный индекс экологического состояния, который предложено использовать при определении значений коэффициентов экологической ситуации, применяемых при расчете дифференцированных ставок платы за загрязнение окружающей среды.

4. Предложено в качестве интегральных оценок влияния показателей состояния популяционного здоровья и загрязнения окружающей среды на формирование экологической ситуации на конкретной территории использовать коэффициенты уравнения регрессии для изменения средней продолжительности жизни в зависимости от изменения показателей экологического состояния.

5. В качестве оценки интенсивности процессов поглощения и рассеяния ЗВ в пространстве загрязненной территории предложено использовать соответствующий параметр разработанной математической модели конвективно-диффузионного переноса ЗВ в приземных слоях атмосферы.

6. Проведен вычислительный эксперимент по оценке экологической обстановки, сложившейся на территории г. Тулы и ряде территорий Тульской области, расположенных в зоне следа аварии на Чернобыльской

АЭС, в ходе которого на основе разработанных индексов оценки экологического состояния выделены районы города и населенные пункты (на данной территории области) с напряженной экологической обстановкой.

7. Определены факторы, влияющие на интенсивность выведения из почвы биомассой наиболее распространенных сельскохозяйственных культур и установлены эмпирические закономерности накопления 137Сз в растительвюй массе этих культур в виде уравнений множественной регрессии для коэффициентов накопления на двух типах почв территории Тульской области. Наиболее значимыми для процесса накопления РН растениями для данных почв оказались активность почвы по шСя, гидролитическая кислотность, содержание калия и гумуса в почве. Полученные эмпирические закономерности положены в основу методики предварительного краткосрочного (в пределах одного вегетационного цикла) прогноза накопления радиоактивности в растительной биомассе, позволяющей, хотя и достаточно грубо, оценить масштабы загрязнения продукции без фактического выращивания урожая.

8. Установлены закономерности динамики накопления РН растениями в ходе процесса вегетации, отличающиеся тем, что накопление радиоактивности рассматривается во взаимосвязи с динамикой прироста биомассы и описывается системой обыкновенных дифференциальных уравнений логистического типа.

9. Логистическая модель накопления РН позволила получить теоретические расчетные зависимости для прогнозных оценок коэффициентов накопления РН в урожае сельхозкультур, использующие значения параметров системы логистических уравнений.

10. Предложена прогнозная модель вертикального конвективно-диффузионного переноса радионуклида в почве в условиях агротехнической обработки, отличающаяся представлением почвы в виде двух разнородных слоев, между которыми происходит перенос РН, а также учетом двухфазной структуры почвы для верхнего перемешиваемого слоя.

11. Предложено обобщение двухслойной модели вертикальной миграции РН в почве на случай почв ненарушенной структуры за счет введения понятия пограничного слоя переменной толщины, теоретического аналога верхнего (перемешиваемого при пахоте), слоя исходной модели (физически 'пограничный слой" соответствует слою почвы, в котором произошла фиксация основного количества '"Се из первичного раствора). Данное обобщение позволяет частично учитывать экспериментально наблюдаемые явления ."быстрого" и "медленного" вертикального переноса РН.

12. Предложено обобщение двухслойной модели на случай длительного поступления ЗВ из приземного слоя атмосферы, интенсивность которого оценивается значением среднего потока выпадения ЗВ на поверхность верхнего (пограничного) слоя почвенной структуры.

13. Разработана структура динамической комшртментной модели долгосрочного прогноза результатов накопления и макропереноса РН с сельскохозяйственной продукцией. В качестве математического описания прогнозной модели использована система, состоящая из обыкновенных дифференциальных уравнений доя описания динамики накопления и переноса РН и уравнений связи для прогнозирования последствий такого накопления. Математические положения динамической компартментной модели и результаты вычислительного эксперимента послужили основой доя разработки методики долгосрочного прогноза последствий накопления и переноса РН с загрязненной продукцией в агросистеме.

14. Обработка статистических данных по производству и поставкам урожая сельскохозяйственных культур на примере Плавского района Тульской области показала, что суммарные значения величин аппроксимируются, в основном, линейной и степенной зависимостями при показателе степени, близком к единице. Значения коэффициентов корреляции для уравнений регрессии, полученных доя всего множества продуктов и элементов, принадлежат интервалу 0,806386...0,999989, что свидетельствует о хорошей адекватности, полученных выражений.

15. Разработан комплекс программных средств имитационной модели для автоматизированного прогноза и текущего контроля выведения t37Cs из почвы растениями и дальнейшего переноса между элементами агросистемы на примере Плавского района Тульской области. Вычислительный эксперимент, проведенный по предлагаемой прогнозной модели показал, что получаемые оценки величины СГЭД хорошо согласуются с аналогичными оценками полученными по действующим методическим указаниям по расчету СГЭД на территориях радиоактивного следа аварии на ЧАЭС (отклонения в пределах 5...25 %).

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Качурин Н.М., Кузнецов A.A., Лебедев А.М. Математическая модель миграции радионуклида в двухслойной среде //Известия ТулГТУ. Экология и безопасность жизнедеятельности. - Тула: ТулГТУ, 1994.- С. 103-106.

2. Качурин Н.М., Кузнецов A.A., Лебедев A.M. Эмпирические закономерности накопления wCs в растительной массе на территории Тульской области //Известия ТулГТУ. Экология и безопасность жизнедеятельности. -Тула: ТулГТУ, 1994,- С. 110-118.

3. Соколов Э.М., Качурин Н.М., Кузнецов A.A., Лебедев A.M. Математическая модель макропереноса 137Cs продуктами растениеводства //Известия ТулГТУ. Экология и безопасность жизнедеятельности. - Тула: ТулГТУ, 1994. - С. 118-124.

4. Качурин Н.М., Кузнецов A.A., Свиридова Т.С., Лебедев A.M., Шатовский В.В. Прогноз радиологической ситуации как основа практиче-

ского обучения охране окружающей среды и правоведению //Между школой и университетом 2-я Междунар. конф. по экологическому образованию.-Тула: 1996.-С. 377-378.

5. Кузнецов A.A., Фризен В.Э., Лебедев A.M. Модели прогнозной оценки накопления 137Cs при миграции по трофическим связям //Вестник новых медицинских технологий.-1996.-Т.Ш,№2. - С. 30-33.

6. Кузнецов A.A., Фризен В.Э., Лебедев A.M. Динамика изменений показателя здоровья населения Тулькой области //Вестник новых медицинских технологий. - 1996. -T.III,№3. -с.47-48.

7. Соколов Э.М., Качурин Н.М., Кузнецов A.A., Свиридова Т.С., Лебедев A.M. Методика оценки радиоэкологической обстановки в Подмосковном бассейне //Горный вестник. - 1996. - № 4. - С. 81-84.

8. Качурин Н.М., Кузнецов A.A., Лебедев A.M., Крюков В.И. Математическая модель динамики накопления радионуклида растительной биомассой //Известия ТулГТУ. Экология и безопасность жизнедеятельности Вып.З. - Тула: ТулГТУ, 1997. - С. 162-167.

9. Качурин Н.М., Мелехова Н.И., Кузнецов A.A., Лебедев A.M. Термодинамические константы равновесия mCs в почвах Тульской области// Известия ТулГУ. Экология и безопасность жизнедеятельности. Вып.З. -Тула: ТулГУ,1997. - С. 174-179.

10. Качурин Н.М., Мелехова Н.И., Кузнецов A.A., Лебедев A.M. Промышленные загрязнители и плодородие почв //Экология и общественность. -Тула, 1997. - С. 156-157.

11. Качурин Н.М., Кузнецов A.A., Лебедев A.M. Оценка значений коэффициента накопления радионуклидов растениями на основе динамической модели //Известия ТулГУ. Экология и безопасность жизнедеятельно-сти.Вып.З.-Тула: ТулГУ,1997. - С. 167-169.

12. Качурин Н.М., Кузнецов A.A., Лебедев A.M., Гучек Н.Е. Корректировка динамической модели прогноза накопления радионуклидов растениями по данным о средней урожайности //Известия ТулГУ. Экология и безопасность жизнедеятельности. - Вып.З.-Тула: ТулГУ,1997. - С. 170-174.

13. Качурин Н.М., Лебедев A.M., Мелехова Н.И. Моделирование вертикального распределения загрязняющих веществ в почве// Дифференциальные уравнения и прикладные задачи. - Тула: ТулГУ, 1998. - С. 71-76.

14. Качурин Н.М., Свиридова Т.С., Лебедев A.M. Формирование дозы облучения населения, проживающего в зоне радиоактивного загрязнения территории // Proceedings of the 2th International Simposium Mining and Envi-romental Protection. - Belgrade: 1998. - P.302-308.

15. Кузнецов A.A., Лебедев A.M., Живчиков A.B. Вертикальное распределение 137Cs в почвах Плавского и Арсеньевкого районов //Энергосбережение, экология и безопасность. Международная научно-техническая конференция. - Тула: ТулГУ, 1999. - С. 161-162.

16. Кузнецов A.A., Лебедев A.M., Коряков А.Е. Оценка экологической обстановки загрязненных территорий с помощью относительного критерия //Известия ТулГУ. Экология и безопасность жизнедеятельности. Вып.5. -Тула: ТулГУ,~1999. - С. 82-86.

17. Кузнецов A.A., Лебедев А.М., Коряков А.Е. Информационные технологии при анализе экологической обстановки// Проблемы информатизации образования: Тезисы докладов областной научно-методической конференции. - Тула: ТулГУ,1999. - С. 12-13.

18. Кузнецов A.A., Лебедев A.M., Ихер Т.П, Коряков А.Е. Статистический анализ информации о загрязнении природных сред ряда территорий Тульской области, пострадавших в результате аварии на ЧАЭС //Известия ТулГУ. Экология и безопасность жизнедеятельности. Вып. 5. -Тула: ТулГУ,1999. -С.88-93.

19. Кузнецов A.A., Лебедев A.M., Кузнецова М.А. Относительный критерий оценки экологической обстановки загрязненных территорий //Известия ТулГУ. Экология и безопасность жизнедеятельности. Вып. 5. -Тула: ТулГУ,1999. - с.78-82.

20. Лебедев A.M. Прогнозные модели накопления радионуклидов биомассой растений //Энергосбережение, экология и безопасность. Международная научно-техническая конференция. Тезисы докладов.- Тула: ТулГУ,

1999. - С. 129-131.

21. Лебедев A.M. Обобщение модели вертикальной миграции радионуклида в двухслойной среде на случай ненарушенной почвы// Энергосбережение, экология и безопасность. Международная научно-техническая конференция,- Тула: ТулГУ, 1999. - С. 131-133.

22. Соколов Э.М., Кузнецов A.A., Лебедев A.M., Машинцов Е.А. Экологическое состояние территории и демографические показатели населения //Энергосбережение, экология и безопасность. Международная научно-техническая конференция. - Тула: ТулГУ, 1999. - С. 133-135

23. Кузнецов A.A., Фейгин С.Д., Лебедев А.М. Методические положения оценки дозовых нагрузок населения //Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности: Сборник трудов Международного экологического Конгресса. 14-16 июня 2000 г. - Т. 2.. - СПб.: Балт. Гос. Техн. ун-т,2000. - С. 319-322.

24. Кузнецов A.A., Лебедев A.M., Федунец И.И. Системный подход при оценке экологического состояния отдельных территорий// Труды международной конференции "Освоение недр и экологические проблемы". - М.:

2000.-С. 88-91.

25. Кузнецов A.A., Лебедев A.M., Коряков А.Е. Пространственное ориентирование показателей состояние окружающей среды и здоровья //Геоинформационные технологии в решении региональных проблем. Материалы второй конференции "Геоинформационные технологии в решении региональных проблем". - Тула: ТулГУ, 2000. - С. 24-27

26. Кузнецов А.А., Фейгин С Д., Лебедев А.М., Коряков А.Е., Ма-шинцов Е.А. Методика оценки экологического состояния террито-рий//Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности: Сборник трудов Международного экологического конгресса. 14-16 июня 2000 г. Т. 1/ Под ред. НИ. Иванова.-СПб.: Балт. Гос. Техн. ун-т, 2000. - С. 92-95.

27. Лебедев А.М. Прогнозная модель вертикального распределения загрязняющих веществ в почве в условиях агротехнического воздействия //Дифференциальные уравнения и прикладные задачи. - Тула: ТулГУ, 2000 .С. 47-55.

28. Соколов Э.М., Качурин Н.М., Кузнецов А.А., Лебедев А.М., Машинцов Е.А., Коряков А.Е. Методика оценки качества жизни населения отдельных территорий по экологическому фактору //Проблемы профилактической медицины. Вып. 2(9-10).-Тула: ЦГСЭН в ТО, 2000.- с.32-41.

29. Соколов Э.М., Кузнецов А.А., Лебедев А.М., Коряков А.Е., Кузнецова М.А. Методика оценки экологического состояния отдельных территорий. Assesment technique of ecological condition of the separate territories. - Тула: ТулГУ, 2000. - 36 с.

30. Соколов Э.М., Машинцов Е.А., Кузнецов А.А., Лебедев А.М., Коряков А.Е., Кузнецова М.А. Методика оценки качества жизни населения по экологическому' фактору. Assesment technique of the population life quality with the ecological factor being taken into account. - Тула: ТулГУ, 2000. - 39 с.

31. Соколов Э.М., Кузнецов А.А., Лебедев А.М., Сугако Е.А. Оценивание влияния показателей экологической состояния при использовании комплексного критерия оценки качества окружающей среды //Известия ТулГУ. Экономические и социально-экологические проблемы природопользования. Вып.5. - Тула: ТулГУ, 2000. - С. 172-178.

32. Кузнецов А.А., Лебедев А.М., Живчиков А.В. Некоторые подходы к методике расчета дозовых нагрузок населения, проживающего в зоне следа аварии на Чернобыльской АЭС//Экология XXI века в Тульском регионе. К 15-ой годовщине аварии на Чернобыльской АЭС. Научно-практическая конференция. - Тула: 2001. - С. 50-54.

33. Лебедев А.М. Прогнозная модель вертикального распределения радионуклида в двухфазной среде //Дифференциальные уравнения и прикладные задачи. - Тула: ТулГУ, 2001. - С. 36-44.

34. Лебедев А.М., Заплава Е.В., Живчиков А.В., Корнилов А.С. К некоторым подходам оценки поступления ,37Cs в сельскохозяйственные культуры, произрастающие на территориях Тульской области, подвергшихся загрязнению в результате аварии на Чернобыльской АЭС//Экология XXI века в Тульском регионе. К 15-ой годовщине аварии на Чернобыльской АЭС. Научно-практическая конференция. - Тула: 2001. - С. 54-57.

35. Попов О. К., Лебедев А.М. Математическая модель распространения примеси в пространстве экосистем //Динамика технологических систем Труды 4-й международной научно-технической конференции по дина-

мике технологических систем Т. 1. - ДГТУ: Ростов-на-Дону, 2001. - С. 193194.

36. Техногенное загрязнение пригородной зоны промышленно развитого города/ O.K. Попов, A.M. Лебедев, A.M. Гарбузов, И.О. Кузнецов. -Тула, 2001.-185 с.

37. Лебедев A.M. Прогнозная модель конвективно-диффузионного переноса радионуклида в двухслойной почвенной среде// Проблемы создания экологически рациональных и ресурсосберегающих технологий добычи полезных ископаемых и переработки отходов горного производства. Материалы 2-й Международной конференции по проблемам рационального природопользования. - Тула: ТулГУ, 2002. - С. 123-127.

38. Системные принципы радиоэкологической оценки загрязненных территорий/ Соколов Э.М., Качурин Н.М., Кузнецов A.A., Лебедев А.М., Свиридова Т.С. - Тула, 2003. - 309 с.

Подписано в печать ZL.t i'.C*,. Формат бумаги 60x84 1/16, Бумага типографская № 2. Офсетная печать. Усл. печ. л. к, J . Усл. кр.-отт. 7 . Усл. изд. л. .

Тираж тСс экз. Заказ

Тульский государственный университет. 300600, г. Тула, пр. Ленина, 92. Реда кционно-издательский центр Тульского государственного университета, 300600, г. Тула, ул. Болдин», 151.

10 ïf25

i

Содержание диссертации, доктора технических наук, Лебедев, Александр Михайлович

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1. Особенности исследования систем в экологии человека.

1.2. Особенности качественного и количественного описания состояния популяционного здоровья населения.

1.3. Особенности формирования интегральных индексов популяционного здоровья населения.

1.4. Особенности качественного и количественного описания состояния загрязнения окружающей среды. Комплексная оценка состояния окружающей среды отдельных территорий.

1.5. Особенности комплексной оценки состояния окружающей среды и популяционного здоровья населения.

1.6. Особенности поведения загрязняющих веществ в экосистемах на примере радионуклидов.■.

1.7. Особенности движения радионуклидов в системе почва - растение".

1.8. Особенности распределения радионуклидов в почве и его ■ математического описания.

1.9. Математическое моделирование процесса прироста биомассы

1.10. Особенности моделирования миграции радионуклидов в системе "почва-растение" и транспорта радионуклидов в агросфере.

1.11. Выводы.

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Краткая характеристика экологической ситуации на территории Тульской области.

2.2. Санитарно-эпидемиологическая и медико-демографическая обстановка на территории Тульской области.

2.3. Основные задачи системного анализа при оценивании экологического состояния загрязненных территорий.

2.4. Пространственная структура макросистемы почва - растения - сельскохозяйственная продукция" при оценке последствий миграции загрязняющих веществ.

2.5. Краткая характеристика мигрирующего радионуклида.

2.6. Временные границы прогноза последствий загрязнения биомассы растений радионуклидами.

2.7. Цель и задачи исследования.

3. ИНТЕГРАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЗАГРЯЗНЕННОЙ ТЕРРИТОРИИ

3.1. Комплексный индекс оценки экологического состояния загрязненных территорий.

3.2. Применение комплексного индекса для оценки экологического •состояния территории г. Тулы.

3.3. Применение комплексного индекса для оценки экологического состояния ряда территорий Тульской области, пострадавших в результате аварии на ЧАЭС.

3.4. Методика оценивания экологического состояния загрязненной ^ территории на основе комплексного индекса.

3.5. Выводы.

4. КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ОТДЕЛЬНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ С УЧЕТОМ ИЕРАРХИИ СИСТЕМЫ

4.1. Основные положения формирования относительного индекса оценки экологической обстановки на загрязненных территориях.

4.2. Методика оценки экологического состояния отдельных территорий на основе относительного индекса.

4.3. Применение относительного индекса для оценки экологического состояния территории г. Тулы

4.4. Применение относительного индекса для оценки экологического состояния ряда территорий Тульской области, пострадавших в результате аварии на ЧАЭС.

4.5. Основные положения оценивание влияния отдельных показателей экологического состояния для системы в целом и для отдельных территориальных элементов.

4.6. Методика оценивания влияния отдельных показателей экологического состояния.

4.7. Выводы .!.

5. ПРОГНОЗНЫЕ МОДЕЛИ ОЦЕНКИ РАЗВИТИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ

5.1. Эмпирические модели для оценки интенсивности влияния отдельных показателей на формирование экологической ситуации.

5.2. Математическая модель оценки интенсивности поглощения и рассеяния ЗВ в пространстве экосистем

5.3. Технические средства и методика экспериментальных исследований последствий загрязнения территории на примере радионуклида 137Cs.

5.4. Эмпирические модели для оценки интенсивности накопления ' Cs биомассой растений.

5.5. Методика проведения предварительного прогноза накопления радионуклидов биомассой растений.

5.6. Выводы.

6. МОДЕЛИ ПРОГНОЗНОЙ ОЦЕНКИ ИНТЕНСИВНОСТИ НАКОПЛЕНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ РАСТИТЕЛЬНОЙ БИОМАССОЙ

В ПРОЦЕССЕ ВЕГЕТАЦИИ •.

6.1. Вывод основных уравнений математической модели

6.2. Определение значений коэффициентов математической модели краткосрочного динамического прогноза.

6.3. Прогнозная оценка значений коэффициента накопления радионуклидов растительной биомассой.

6.4. Корректировка коэффициентов математической модели динамического прогноза по данным о средней урожайности. ф 6.5. Методика проведения краткосрочного динамического прогноза объемов накопления радионуклидов растительной биомассой

6.6. Выводы

7. ОЦЕНКА ДОЛГОСРОЧНЫХ ПОСЛЕДСТВИЙ МИГРАЦИИ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В ПОЧВЕ

7.1. Математическая модель миграции загрязняющего вещества в почвенной среде ненарушенной структуры.285 ¡'

7.2. Решение уравнений математической модели миграции . радионуклида в ненарушенной почвенной среде.

7.3. Определение параметров математической модели миграции радионуклида в ненарушенной почвенной среде.

7.4. Математическое описание миграции радионуклида в двухслойной почвенной среде.

7.5. Решение уравнений математической модели миграции радионуклида в двухслойной почвенной среде.

7.6. Определение параметров двухслойной модели.

7.7. Математическое описание миграции загрязняющего вещества в двухслойной почвенной среде в условиях поступления его из атмосферы.

7.8. Решение уравнений математической модели миграции ЗВ в двухслойной почвенной среде с учетом поступления ЗВ из атмосферы.

7.9. Методика проведения долгосрочного динамического прогноза распределения радионуклидов в почве.

7.10. Выводы.

8. ОЦЕНКА ДОЛГОСРОЧНЫХ ПОСЛЕДСТВИЙ МИГРАЦИИ И НАКОПЛЕНИЯ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В АГРОСИСТЕМЕ

8.1. Математическая модель макропереноса загрязняющих веществ с сельскохозяйственной продукцией на примере

• радионуклида Cs.

8.2. Реализация уравнений компартментной модели.

8.3. Имитационная модель накопления и макропереноса радионуклида в агросистеме.:.

8.4. Методика проведения анализа долгосрочных последствий макропереноса радионуклидов в агросистеме.

8.5. Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Системные принципы оценки экологического состояния загрязненных территорий"

Актуальность работы. Основным направлениемисследовательской .деятельности в области экологии и охраны окружающей среды является достижение разумного компромисса между социальными и экономическими потребностями общества и возможностями биосферы удовлетворять их без угрозы для своего нормального функционирования. Актуальность подобных исследований объясняется тем, что современное общество несет колоссальные моральные и экономические последствия от природных, техногенных, экологических и других опасностей, угрожающих человеку во ф всех сферах его деятельности. Особую остроту данная проблема приобрела для промышленно развитых регионов, находящихся в зоне радиоактивного следа аварии на Чернобыльской АЭС и имеющих стойкое ухудшение показателей популяционного здоровья населения. Возникающие при изучении данной проблемы трудности обусловлены сложностью экологических систем, обладающих большим количеством разнородных взаимодействующих элементов и разветвленной структурой связей между ними. Управление такими системами представляет собой сложнейшую научно-техническую проблему, так как связано с формированием и обработкой больших объемов информации о текущем состоянии и динамике

Л» развития происходящих в них процессов. Одним из наиболее эффективных механизмов управления экологической ситуацией являются экономические методы, реализуемые в виде платы за загрязнение окружающей природной среды, которая представляет собой форму возмещения экономического ущерба от выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду и затрат на компенсацию воздействия выбросов и сбросов загрязняющих веществ, а также затрат на проектирование и строительство природоохранных объектов. Действенность данного механизма повышается применением дифференцированных ставок платы за загрязнение на основе коэффициентов экологической

Ф ситуации, учитывающих экологическое состояние конкретных территорий.

В связи с этим Экологическая доктрина Российской Федерации основной задачей в области экологии называет экономическое регулирование рыночных отношений в целях рационального неистощительного природополь*, зования, снижения нагрузки на природную среду и ее охраны на базе реализации в полной мере принципа загрязнитель платит, обеспечения зависимости размеров платы за выбросы и сбросы от их объема и опасности для окружающей среды и здоровья населения. Для реализации поставленной задачи Доктрина считает необходимым создание системы экологического мониторинга, разработку научно обоснованной методики определения размера компенсации за ущерб, наносимый' окружающей среде и здоровью граждан в процессе хозяйственной деятельности, при техногенных и природных чрезвычайных ситуациях, а также в результате экологически опасной деятельности, обеспечение обязательной компенсации экологического ущерба окружающей среде и здоровью населения.

Актуальность поставленной проблемы определяется также необходимостью объективной оценки и оперативной инвентаризации экологического состояния загрязненных территорий при создании единой территориальной справочно-анапитической геоинформационной системы, а также автоматизированных систем экологического мониторинга и дальнейшего развития научной и методологической основы для принятия управленческих решений по обеспечению экологической безопасности хозяйственной деятельности.

Диссертационная работа связана с исследованиями, выполненными в соответствии, с тематическим планом межрегиональной научно-технической программы "Прогноз", госбюджетных НИР "Разработка и внедрение научных основ оценки экологической обстановки на территориях, находящихся в зоне следа аварии на Чернобыльской атомной электростанции", "Оценка биологической безопасности продуктов Чернобыльской зоны", выполненной в рамках научно-технической программы "Биологическая безопасность и лечебно-профилактическое питание".

Целью работы является установление новых и уточнение существую- ■ тих закономерностей формирования экологической ситуации для разработки методологических положений анализа и оценки экологического состояния загрязненных территорий и совершенствования научных основ управления экологической обстановкой, обеспечения рационального природопользования.

Идея работы состоит в том, что разработка методологии анализа и оценки экологического состояния загрязненных территорий основывается на статистической информации о распределении и взаимозависимости параметров состояния популяционного здоровья населения и загрязнения природной среды, адекватных математических моделях взаимодействия отдельных показателей экологического состояния и динамики переноса загрязняющих ве-ьществ в геосистеме загрязненной территории. к

Основные научные положения, защищаемые автором: оценка экологического состояния основывается на анализе состояния и взаимосвязи двух основных экологических компонентов системы загрязненной территории - популяционного здоровья населения и окружающей природной среды - и должна учитывать структуру иерархии взаимодействий между этими компонентами системы; формирование количественных оценок экологического состояния проводится на основе совместной математической обработки множества значений медико-демографических показателей (заболеваемости или смертности), характеризующих популяционное здоровье населения, и множества значений показателей загрязнения, характеризующих состояние окружающей среды конкретной территории; оценка интенсивности влияния отдельных показателей на формирование экологической ситуации на загрязненной территории проводится с помощью регрессионных зависимостей изменения обобщенного показателя безопасности экологической обстановки на данной территории - средней продолжительности жизни - от изменений уровня отдельных экологических показателей; изменение значений уровня отдельных показателей загрязнения определяется,. в основном, процессами макропереноса загрязняющих веществ (ЗВ), наименее исследованными из которых являются процессы накопления и переноса ЗВ по трофическим цепям, в частности, в системе почва - растения - сельскохозяйственная продукция; оценка последствий миграции ЗВ в пространстве и по структуре связей между элементами системы загрязненной территории проводится на основе математических моделей динамики процессов макропереноса радионуклида (РН) ,37Сб, основного дозообразующего элемента на территории радиоактивного следа аварии на ЧАЭС; предварительный краткосрочный (в пределах одного вегетационного цикла растений) прогноз накопления РН растениями (без фактического посева и уборки урожая) проводится с использованием регрессионных зависимостей коэффициента накопления от физико-химических параметров почвы; динамический краткосрочный прогноз накопления РН растениями (контроль динамики накопления в ходе процесса вегетации растений') моделируется системой дифференциальных уравнений, ^описывающих взаимосвязь процесса накопления РН с динамикой прироста биомассы; долгосрочный прогноз изменения удельной активности почвенного слоя, необходимой для оценки масштабов перехода РН из почвы в растения с помощью КН, в условиях агротехнического воздействия проводится с помощью математической модели, предусматривающей выделение по вертикали двух почвенных слоев и рассматривающей миграцию РН между этими слоями, а также между двумя основными фазами почвы, на основе закономерностей конвективно-диффузионного переноса; долгосрочный прогноз накопления и макропереноса радиоактивности с сельскохозяйственной продукцией в агросистеме осуществляется на основе компартментного подхода к моделирования сложной системы' с взаимодействующими элементами, приводящего в рассматриваемом случае к системе из дифференциальных уравнений для описания потоков производства и обмена продукцией- между элементами и уравнений связи для параметров состояния агросистемы;

Новизна научных положений: предложен комплексный индекс интегральной оценки экологического состояния системы загрязненной территории, отличающийся тем, что его значения рассчитываются в виде взвешенной суммы главных компонент объединенного множества значений показателей состояния популяционного здоровья населения (заболеваемости или смертности) и загрязнения окружающей среды, полученных на основе обработки методами факторного анализа корреляционной матрицы, отражающей тесноту взаимосвязей этих показателей; предложен относительный индекс оценки экологического состояния отдельных территорий, отличающийся тем, что он формируется в виде вектора экологических приоритетов территориальных элементов на основе применения метода анализа иерархий к исследованию иерархии структурных взаимодействий основных компонентов системы загрязненной территории, при этом в качестве количественной характеристики уровня взаимосвязи показателей популяционного здоровья и загрязнения природной среды предложено использовать корреляционные отношения, характеризующие функциональные зависимости между парами этих показателей; разработана методика определения нормированного индекса экологического состояния, на основе объединения вектора экологических приоритетов отдельных показателей, полученного на основе комплексного индекса, и вектора экологических приоритетов территориальных элементов; предложено использовать нормированный индекс при определении значений коэффициентов экологической ситуации, применяемых при расчете дифференцированных ставок платы за загрязнение окружающей среды для конкретной территории; предложено в качестве интегральных оценок влияния показателей состояния популяционного здоровья и загрязнения окружающей среды на формирование экологической ситуации на конкретной территории использовать коэффициенты уравнения регрессии для изменения средней продолжительности жизни в зависимости от изменения показателей экологического состояния; в качестве оценки интенсивности процессов поглощения и рассеяния ЗВ в пространстве загрязненной территории предложено использовать значения соответствующего параметра разработанной математической модели конвективно-диффузионного переноса ЗВ в приземных слоях атмосферы; " установлены с достаточной степенью адекватности числовые значения параметров эмпирических уравнений множественной регрессии, связывающих коэффициенты накопления 137Сз наиболее распространенными культурами с физико-химическими характеристиками основных типов почв территории Тульской области и характеризующих интенсивность перехода радионуклида в трофические цепи; ! установлены закономерности динамики накопления РН растениями в ходе процесса вегетации, отличающиеся тем, что накопление радиоактивности рассматривается во взаимосвязи с динамикой прироста растительной биомассы, для математического описания этих процессов получена система обыкновенных дифференциальных уравнений логистического типа; определены значения параметров логистических уравнений накопления РН для зеленой массы и продуктивных частей ряда сельхозкультур, и предложены теоретические расчетные зависимости для получения прогнозных оценок коэффициентов накопления, использующие значения этих параметров; установлены закономерности вертикального конвективно-диффузионного переноса радионуклида в почве, подвергающейся агротехнической обработке, отличающиеся представлением почвы в виде двух разнородны» слоев, между которыми происходит перенос РН, а также учетом двухфазной структуры почвы для верхнего перемешиваемого слоя; предложено обобщение двухслойной модели вертикальной миграции РН в почве на случай почв ненарушенной структуры, позволяющее частично учитывать экспериментально наблюдаемые явления "быстрого" и "медленного" вертикального переноса РН и обобщение двухслойной модели на случай длительного поступления загрязняющих веществ из приземного слоя атмосферы; на основе компартментного подхода разработана имитационная модель

137 гдля автоматизированного прогноза и текущего контроля выведения Сб из почвы растениями и оценки последствий дальнейшего переноса РН с сельскохозяйственной продукцией.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается: корректной постановкой задач исследований, обоснованным использованием классических физических методов, методов математической физики, математической статистики и современных достижений^ вычислительной техники; удовлетворительной сходимостью результатов прогноза по предлагаемым моделям с данными натурных наблюдений и экспериментальных исследований (в среднем отклонения не превышали 25.35 %), а также значительным объемом фактических данных, обработанных в ходе вычислительных экспериментов.

Практическое значение работы заключается в том, что методики оценки экологического состояния загрязненных территорий могут быть использованы при определении очередности и состава профилактических мероприятий по улучшению экологической ситуации, выборе направлений и конкретного видахозяйственной деятельности на данной территории, а также в качестве нормативной основы при разработке планов социально-экономического развития территорий с учетом экологического фактора, для оценки реальной стоимости земельных участков территорий с учетом экологического фактора при расчетах дифференциальной ренты, в преподавании экологических дисциплин. Установленные закономерности формирования экологической ситуации и количественная оценка экологического состояния отдельных территорий обеспечивают возможность совершенствования эколого-экономических механизмов разработки и функционирования системы дифференцированных ставок платы за загрязнение окружающей среды и арендной платы за землепользование, а также для корректировки стоимостных ставок природно-ресурсного потенциала территории; программные продукты и разработанные компьютерные приложения позволили на основе имеющейся информации сформировать базу данных по фактическому загрязнению природных сред и базу данных показателей по-пуляционного здоровья населения, проживающего на этих территориях, а также провести вычислительный эксперимент по оценке экологического состояния территории г. Тулы и ряда территорий Тульской области, пострадавших в результате аварии на ЧАЭС; усовершенствованные методики прогноза накопления и переноса РН с растительной биомассой, реализованные в виде комплекта прикладных программ, позволяют повысить достоверность прогнозных оценок объемов накопления и переноса РН с растительной биомассой и, как следствие, достоверность оценок СГЭД, получаемых на их основе. Предложенные способы определения динамических параметров процессов, связанных с накоплением радиоактивности, обладают умеренной трудоемкостью и обеспечивают требуемый уровень достоверности прогнозной информации.

Реализация работы. Разработанная методика оценки экологического состояния загрязненных территорий была использована экологическим комитетом администрации Тульской области, аналитической группой

Тульского областного общества по охране природы при анализе сложившейся экологической ситуации и разработке комплекса эффективных технических ••< мероприятий по мониторингу окружающей среды. Усовершенствованные методики прогноза накопления РН растениями и прогноза СГЭД, а также способы определения динамических параметров накопления и миграции РН использовались при анализе развития радиологической ситуации на территориях Тульской области, пострадавших в результате аварии на ЧАЭС.

Основные научные и практические результаты диссертационной работы использованы в Тульском государственном университете при выполнении госбюджетных и хоздоговорных НИР по межрегиональным научно-техническим программам, а также при изучении курсов "Промышленная экология. Защита биосферы" и "Радиационная безопасность" для студентов специальности 320700 "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов".

Апробация работы. Научные положения и практические рекомен1 дации диссертационной работы в целом и отдельные ее разделы докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры аэрологии, охраны труда и окружающей среды ТулГУ (г. Тула, 1994-2002 гг.), проблемных советах межрегиональной научно-технической программы "Прогноз" (г. Тула, 1993-1995 гг.), VI Всероссийской научно-методической конференции "Безопасность жизнедеятельности человека" (г. Новочеркасск, 1994 г.), Международной научно-технической конференции "Энергосбережение, экология и безопасность" (г. Тула, 1999 г.), Международной конференции "Освоение недр и экологические проблемы" (г. Москва, 2000 г.), Международного экологического конгресса " Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности "(г. Санкт-Петербург, 2000 г.), Научно-практической конференции "Экология XXI века в Тульском регионе" (г. Тула, 2001 г.), 2-й Международной конференции по проблемам рационального природопользования (г. Тула, 2002 г.)

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликованы 38 печатных работ.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из 8 глав, изложенных на 414 страницах машинописного текста, содержит 58 ил-~ люстрации, 46 таблиц, список литературы из 304 наименований.

Автор выражает глубокую благодарность сотрудникам кафедры аэрологии, охраны труда и окружающей среды Тульского государственного университета за организационно-методическую помощь и содействие, оказанные при выполнении и обсуждении работы.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Лебедев, Александр Михайлович

8.5. Выводы

1. Разработана структура динамической компартментной модели долгосрочного прогноза результатов накопления и макропереноса РН с сельскохозяйственной продукцией, при этом компартментом является любой элемент агросистемы, в котором происходит накопление радиоактивности, а сама изучаемая система рассматривается в виде совокупности компартментов, между которыми происходит обмен радионуклидами, характеризуемый интен-сивностями потоков (или, иначе говоря, массовыми скоростями перемещения продуктов между компартментами). В качестве математического описания прогнозной модели использована система, состоящая из обыкновенных дифференциальных уравнений динамики накопления и переноса РН и уравнений связи для прогнозирования последствий такого накопления.

2. При разработке компартментной модели выделены два класса потоков переноса загрязненных продуктов между компартментами - устойчивые, повторяющиеся из года в год с различной интенсивностью (например, потоки производства данного продукта и макропереноса во внешнюю для данной агросистемы сред)и нерегулярные потоки, появляющиеся время от времени и между различными парами элементов. Потоки первого класса рассматриваются как происходящие равномерно в течение некоторого интервала модельного времени (сельскохозяйственного сезона) с интенсивностью (или скоростью массопотока), средней для этого временного интервала, и описываются эмпирическими регрессионными зависимостями от одного параметра (текущего времени моделирования), косвенным образом учитывающего природно-климатические и агротехнические особенности данной местности в период, предшествующий моделированию.

3. Нерегулярные потоки второго класса, происходящие в течение одного года (сельскохозяйственного сезона), условно объединяются в один эквивалентный поток, отнесенный к концу года. Тогда массообмен может быть легко представлен с помощью матрицы коэффициентов обмена, составленной для элемента и продукта, по столбцам которой расположены элементы системы, а каждая строка соответствует одному году моделирования, с возможностью экстраполяции первой и последней строк за пределы известного временного интервала. Значения коэффициентов обмена рассчитываются на основании экспертных оценок и статистической информации.

4. Разработан комплекс программных средств имитационной модели для автоматизированного прогноза и текущего контроля выведения 137Cs из почвы растениями и дальнейшего переноса между элементами агросистемы на примере Плавского района Тульской области. Вычислительный эксперимент, проведенный по предлагаемой,прогнозной модели, показал, что получаемые оценки величины СГЭД хорошо согласуются с аналогичными оценками, полученными согласно действующим методическим указаниям по расчету СГЭД на территориях радиоактивного следа аварии на ЧАЭС (отклонения в пределах 5.25 %).

5. Математические положения динамической компартментной модели и результаты вычислительного эксперимента послужили основой для разработки методики долгосрочного прогноза последствий накопления и переноса РН с загрязненной продукцией в агросистеме.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, в- диссертационной работе на основе экспериментальных и теоретических исследований установлены новые и уточнены существующие закономерности формирования экологической ситуации на загрязненных территориях, дано новое решения актуальной научной проблемы разработки методологии формирования количественных оценок экологического состояния, что имеет важное научное и социальное значение для совершенствования основ управления экологической обстановкой и обеспечения рационального природопользования.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем.

1. Разработана методология формирования комплексного индекса оценки экологического состояния системы загрязненной территории в целом в виде взвешенной суммы главных компонент множества показателей состояния популяционного здоровья населения (заболеваемости * или смертности) и загрязнения окружающей среды, полученных на основе обработки методами факторного анализа корреляционной матрицы, отражающей теснотувзаимосвязей этих показателей. '' " к(2. Разработаны методические положения по определению значений относительного индекса, который формируется в виде вектора экологических приоритетов территориальных элементов на основе применения метода анализа иерархий к исследованию иерархии структурных взаимодействий основных компонентов системы загрязненной территории, при этом в качестве количественной характеристики уровня взаимосвязи показателей популяционного здоровья и загрязнения природной среды предложено использовать корреляционные отношения, характеризующие функциональные зависимости между парами этих показателей.

3. Объединение вектора экологических приоритетов отдельных показателей, полученного на основе комплексного индекса, и вектора экологических приоритетов территориальных элементов позволило сформировать нормированный индекс экологического состояния, который предложено использоватьч при определении значений коэффициентов экологической ситуации, применяемых при расчете дифференцированных ставок платы за загрязнение окружающей среды.

4. Предложено в качестве интегральных оценок влияния показателей состояния популяционного здоровья и загрязнения окружающей среды на формирование экологической ситуации на конкретной территории использовать коэффициенты уравнения регрессии для изменения средней продолжительности жизни в зависимости от изменения показателей экологического состояния.

5. В качестве оценки интенсивности процессов поглощения и рассеяния ЗВ в пространстве загрязненной территории предложено использовать соответствующий параметр разработанной математической модели конвективно-диффузионного переноса ЗВ в приземных слоях атмосферы.

6. Проведен вычислительный эксперимент по оценке экологической обстановки, сложившейся на территории г. Тулы и ряде территорий Тульской области, расположенных в зоне следа аварии на Чернобыльской АЭС, в ходе которого на основе разработанных индексов оценки экологического состояния выделены районы города и населенные пункты (на данной территории области) с напряженной экологической обстановкой.

7. Определены факторы, влияющие на интенсивность выведения ,37С5 из почвы биомассой наиболее распространенных сельскохозяйственных культур, и установлены эмпирические закономерности накопления |37Св в растительной массе этих культур в виде уравнений множественной регрессии для коэффициентов накопления на двух типах почв территории Тульской области. Наиболее значимыми для процесса накопления РН растениями для данных почв оказались активность почвы по |37Сз, гидролитическая кислотность, содержание калия и гумуса в почве. Полученные эмпирические закономерности положены в основу методики предварительного краткосрочного (в пределах одного вегетационного цикла) прогноза накопления радиоактивности в растительной биомассе, позволяющей, хотя и достаточно грубо, оценить масштабы загрязнения продукции без фактического выращивания урожая.

8. Установлены закономерности динамики накопления РН растениями в ходе процесса вегетации, отличающиеся тем, что накопление радиоактивности рассматривается во взаимосвязи с динамикой прироста биомассы и описывается системой обыкновенных дифференциальных уравнений логистического типа.

9. Логистическая модель накопления РН позволила получить теоретические расчетные зависимости для прогнозных оценок коэффициентов накопления РН в урожае сельхозкультур, использующие значения параметров системы логистических уравнений.

10. Предложена прогнозная модель вертикального конвективно-диффузионного переноса радионуклида в почве в условиях агротехнической обработки, отличающаяся представлением почвы в виде двух разнородных слоев, между которыми происходит перенос РН, а также учетом двухфазной структуры почвы для верхнего перемешиваемого слояР1

11. Предложено обобщение двухслойной модели вертикальной миграции РН в почве на случай почв ненарушенной структуры за счет введения понятия пограничного слоя переменной толщины, теоретического аналога верхнего (перемешиваемого при пахоте) слоя исходной модели (физически "пограничный слой" соответствует слою почвы, в котором произошла фиксация основного количества 137Сз из первичного раствора). Данное обобщение позволяет частично учитывать экспериментально наблюдаемые явления "быстрого" и "медленного" вертикального переноса РН.

12. Предложено обобщение двухслойной модели на случай длительного поступления ЗВ из приземного слоя атмосферы, интенсивность которого оценивается значением среднего , потока выпадения ЗВ на -поверхность верхнего (пограничного) слоя почвенной структуры.

13:» Разработана структура динамической компартментной модели долгосрочного прогноза результатов накопления и- макропереноса РН с сельскохозяйственной продукцией. В качестве математического описания прогнозной модели использована система, состоящая из обыкновенных дифференциальных уравнений для описания динамики накопления и переноса РН и уравнений связи для прогнозирования последствий такого накопления. Математические уравнения динамической компартментной модели и результаты вычислительного эксперимента послужили основой для разработки методики долгосрочного прогноза последствий накопления и переноса РН с загрязненной продукцией в агросистеме.

14. Обработка статистических данных по производству и поставкам урожая сельскохозяйственных культур на примере Плавского района Тульской области показала, что суммарные значения величин аппроксимируются,» в основном, линейной и степенной зависимостями при показателе степени, близком к единице. Значения коэффициентов корреляции для уравнений регрессии, полученных для всего множества продуктов и ''-элементов, принадлежат интервалу 0,806386.0,999989, что свидетельствует об адекватности, полученных выражений.

15. Разработан комплекс программных средств имитационной модели

IУ7 для автоматизированного прогноза и текущего контроля выведения " Ся из почвы растениями и дальнейшего переноса между элементами агросистемы на примере Плавского района Тульской области. Вычислительный эксперимент, проведенный по предлагаемой прогнозной модели показал, что получаемые оценки величины СГЭД хорошо согласуются с аналогичными оценками, полученными по действующим методическим указаниям по расчету СГЭД на территориях радиоактивного следа аварии на ЧАЭС (отклонения в пределах 5.25 %).

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора технических наук, Лебедев, Александр Михайлович, Тула

1. Абрамов В. П., Костин С. В., Машинцов Е. А., Сидорук И. М. Муниципальная геоинформационная система в Туле - поиск, проблемы, решения// ГИС ассоциация. Информ. бюл. № 5. - 1997. - С.60-62.

2. Агапкина Г.И., Тихомиров Ф.А., Щеглов А.И. Динамика содержания и органические формы соединений РН в жидкой фазе лесных почв зоны загрязнения ЧАЭС//Экология. 1994. - № 1 - С.21-28.

3. Абросов Н.С., Боголюбов А.Г. Экологические и генетические закономерности сосуществования и коэволюции видов. Новосибирск: Наука,1988. - 332 с.

4. Абросов Н.С., Ковров Б.Г., Черепанов O.A. Экологические механизмы сосуществования и видовой регуляции. Новосибирск: Наука,1982. - 301 с.

5. Алексахин P.M. Ядерная энергия и биосфера. М.: Энергоатомиз-дат,1982. -216 с.

6. Алексахин P.M., Моисеев И.Т., Тихомиров Ф.А. Агрохимия цезия-137 и его накопление сельскохозяйственными растениями// Агрохимия. -1977.- № 2-С. 129-142.

7. Алексеев В.В. Динамические модели водных биогеоценозов// Человек и биосфера. Вып.1. М., 1976. - С.3-137.

8. Алексеев C.B. Оценка уровней допустимого воздействия антропогенных факторов на здоровье населения// Материалы научно-практической конференции "Критерии экологической безопасности". Санкт-Петербург, 2527 мая 1994 г. С-Пб., 1994.

9. Анненков Б.Н. Миграция 90Sr, 137Cs и 1311 по цепи корм сельскохозяйственные животные - продукты животноводства// Проблемы и задачи радиоэкологии животных. - М.: Наука,1980. - С. 131-144.

10. Анучин В.А. Основы природопользования (теоретический аспект). -М.: Мысль,1978. 296 с.

11. Анчишкин А.И. Прогнозирование-роста социалистической экономики. М.: Экономика, 1973 - 294 с.

12. Артамонов В.Г. Обоснование метода расчета риска здоровью в за- * висимости от качества атмосферного воздуха//Всесоюзная конференция "Актуальные гигиенические проблемы охраны здоровья населения1'. Новокузнецк, 1982.

13. Артамонов М.Ю. Методика формирования комплексных показателей в эколого-гигиенических исследованиях//Всесоюзная конференция "Актуальные гигиенические проблемы охраны здоровья населения". Новокузнецк, 1982.

14. Асташева Н.П. Актуальные проблемы животноводства на территории Украины, подвергшейся радиоактивному загрязнению в результате аварии на ЧАЭС// 15-й Менделеевский съезд по общей и прикладной химии. -Т.1. Минск: Навука i тэхшка,1993. - 416 с.

15. Базыкин А.Д. Математическая биофизика взаимодействующих популяций. М.:Наука, 1985.-181 с.

16. Бакунов H.A. Влияние свойств почв и почвообразующих минералов на поступление цезия-137 в растения: Автореферат дисс. канд. наук. -М.,1967.-20 с.

17. Бачинский Г.А. Некоторые теоретические и прикладные вопросы социальной экологии // Изв. Всеоюз. геогр. об-ва. 1985. - 117. - Вып.6. - С. 543-552.

18. Бачинский Г.А. Социоэкология: теоретические и прикладные аспекты. Киев: Наук, думка, 1991. 152 с.

19. Бачинський Г. О. Сош'оеколопчний принцип природокористува-ния// Вкн. АН УССР. 1984. - № 11. - С.68-79.

20. Белякова Т. М., Гусейнов А. Н., Панарина М. В. Эколого-геохимические особенности городских ландшафтов в центрах металлургического производства// Географическое прогнозирование и охрана природы. -М.: Изд-воМГУ, 1990.

21. Благодарный Д.М. Моделирование сценариев функционирования экологических систем//Инженерная экология. 1998. - № 3.

22. Благодарный В.М. Системный подход в оценке окружающей среды// Экологическое моделирование и оптимизация в условиях техногенеза, ЭМО 96: тез. докл. 1 Международн. конф. Солигорск, 1996. - С.87.

23. Беспамятов Г.П., Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. Л.: Химия, 1985.

24. Биология охраны природы/Под ред. М.Сулея и Б.Уилкокса. М.: Мир, 1983.-430 с.

25. Богомолов В.А. Природоохранная деятельность в регионе и задачи ее совершенствования// Тульский экологический бюллетень 2000.-Тула, 2001.- С. 15-21.

26. Бонашевская Т.Н. Экспериментальное обоснование морфологических критериев для гигиенической оценки химических факторов окружающей среды: Дис. д-ра мед. наук М., 1987.

27. Борисовец Е.З., Косолапов А.Б. Опыт применения факторного анализа для медико-географической оценки территории Дальнего Востока// Алгоритмические методы в анализе эколого-географических и геологических данных. Владивосток, 1989.

28. Браверкман Э.М., Мучнин И.Б. Структурные методы'обработки эмпирических данных.-М.:Наука, 1983.-464 с.

29. Будыко М.И. Глобальная экология. М., 1977. - 327 с.

30. Булдаков Л.А., Москалев Ю.И. Проблемы распределения и экспериментальной оценки допустимых уровней n7Cs, V('Sr, lt,6Ru. M.: Атомиз-дат, 1968. -295 с.

31. Бурлакова Е.Б., Голощапов А.Н., Жижина Г.П., Конрадов A.A. Особенности действия малых доз облучения// Энергия: экономика, техника, экология. 2000. - № 2. - С. 33-39.

32. Буштуева К.А., Случанко И.С. Методы и критерии оценки состояния здоровья населения в связи с загрязнением окружающей среды.«- М.: Медицина, 1979.

33. Вайфорднер Дж. Спектроскопические методы определения следов элементов. М.: Мир, 1979 - 384 с.

34. Варфоломеев С.Д., Калюжный C.B. Биотехнология: Кинетические основы микробиологических процессов. М.: Высш. школа,1990. - 296 с.

35. Венедиктов'Д.Д., Киселев A.C., Летровский A.M., Комаров'Ю;М. и др. Системное моделирование здравоохранения// Новости'медицины и медицинской техники. 1976. - № 7. - С. 3-55.

36. Вернадский В. И. Биосфера и ноосфера. М.: Наука, 1991. - 272 с.

37. Вишневский А.Г. Воспроизводство населения и общество. -М.: Финансы и статистика, 1982. 287 с.

38. Влияние свойств почв и времени инкубации 137Cs на динамику его форм и доступность растениям/ И.Т. Моисеев, Ф.А. Тихомиров, P.M. Апек-сахин, Л.А. Рерих// Агрохимия. 1982. - № 8. - С.109-113.

39. Водовозова И.Г., Погодин Р.И. Влияние органического вещества почвы на переход радиоактивных изотопов в растения//Радиоактивные изотопы в почвенных и пресноводных системах. Свердловск, 1981.-С. 15-18.

40. Возбуцкая А.Е. Химия почвы. М.: Высш. школа, 1968. - 428 с.

41. Вольтерра В. Математическая теория борьбы за существование. -М.:Наука,1976.-286 с. ;

42. Выброс радионуклидов в окружающую среду. Расчет доз облучения человека. Публикация № 29 МКРЗ/ Под ред. A.A. Моисеева и P.M. Алекса-хина. М.: Атомиздат,1980. - 95 с.

43. Гаврилов Л.А., Гаврилова И.С. Биология продолжительности жизни. М.: Наука, 1991.

44. Генсирук С. А., Нижник М.С., Возняк P.P. Рекреационное использование лесов. Киев: Урожай, 1987.

45. Географическое прогнозирование и охрана природы. М.: Изд-во МГУ, 1990. - 192 с

46. Гирусов Э.В. Система"общество природа" (проблемы социальной экологии). - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1976. - 168 с.

47. Глазовская М. А. Теорйя геохимии ландшафтов в приложении к изучению техногенных потоков рассеивания и анализу способности природ1-ных систем к самоочищению// Техногенные потоки вещества в ландшафтах и состояние экосистем. М.: Наука, 1981. - С. 7-41.

48. Голубев И.Р. Методические основы количественной основы влияния факторов окружающей среды на здоровье населения.// Вестник АМН. -1981. -№ 11. С. 72-82.

49. Гончарук Е.И., Сидоренко Г.И. Гигиеническое нормирование химических веществ в почве. М.: Медицина, 1988.

50. Граковский В.Г., Фрид A.C. Проблемы изучения вертикальной миграции техногенных загрязнителей на примере Южного Урала// 15-й Менделеевский съезд по общей и прикладной химии. Т. 1. - Минскг'Навука i тэх-шка,1993. - 416 с.

51. Григорьев H.A., C.J1. Ермаков, Комаров Ю.М. Подходы к количественной оценке влияния атмосферных загрязнений на смертность населе-ния//Всесоюзная конференция "Актуальные гигиенические проблемы охраны здоровья населения". Новокузнецк, 1982.

52. Гулякин И.В.,Юдинцева Е.В., Горина Л.И. Накопление 137Cs в урожае ячменя и овса из разных почв//Известия ТСХА. 1975. - Вып.6. - С. 28106.

53. Гусев Н.Г., Беляев В.А. Радиоактивные выбросы в биосфере.-М.: Энергоатомиздат,1986.-223 с. «

54. Данилов-Данильян В.И. Экология и экономика природопользования// Зеленый мир. 1998. -№ 7.

55. Данные по радиоактивному загрязнению населенных пунктов РСФСР (на март 1990). Госкомгидромет СССР, Обнинск.

56. Динамика содержания радионуклидов в выпадениях, пастбищной растительности и молоке в Ленинградской области после аварии на Чернобыльской АЭС/ H.A. Недбаевская, H.H. Санжарова, Л.Д. Блинова и др.// Атомная энергия.-1990.-Т. 14. Вып.З. - С. 100-110.

57. Давыдчук В. С., Линник В. Г., Чепурной Н. Д. Организация геоинформационных систем для моделирования антропогенных нарушений природной среды крупных регионов// Сб. тр. ВНИИСИ. № 5 - М., 1988.

58. Дербинова М. П., Сороковикова Н. В. Экономико-географическая характеристика экологического региона// Региональный экологический мониторинг. М: Мир, 1977. - 572 с.

59. Диткин В.А;; Прудников А.П. Справочник по операционному исчислению. -М.: Высшая Школа, 1965. 467 с.

60. Добровольский В.В. География микроэлементов. Глобальное рас-сеяние.-М.:Мысль,1983.-272 с.

61. Довгуша В.В., Андреев Н.В., Румянцев А.П. Здоровье детского организма как критерий оценки состояния экологической обстановки// Критерии экологической безопасности. Материалы научно-практической конференции 25-27 мая 1994 года. С.-Пб., 1994

62. Долгушин И. Ю. Цепные реакции в ландшафтах// Изв. АН СССР. Сер. геогр. 1985. - № 1.

63. Доступность ,;к)5г и 137Сб растениям пшеницы из различных фракций органического вещества почвы / З.А. Баранова,Н.А. Величко,И.Ф. Зубарева^.К. Мельникова// Агрохимия. 1985. - № 1. - С.86-88. '<117

64. Дричко В.Ф., Ефремова М.А., Поникарова Т.М. Поступление ' Сб из торфяной почвы тимофеевку луговую в онтогенезе// Радиационная биология, радиоэкология. 1994. - Т.34,вып. 4-5. - С.723-727.

65. Егоров Ю.А. Основы радиационной безопасности атомных электростанций.-М.:Энергоиздат, 1982. -272 с.

66. Ермаков В.В. Развитие учения о природных и техногенных биохимических провинциях как основы современных бисгсферных исследований// Микроэлементы в СССР. Рига: Знание,1992. С. 3-5.

67. Ермаков С.П. Критерии сравнительной оценки потерь трудового потенциала населения по медицинским показаниям.// Рукопись депонир. во ВНИИМИ МЗ СССР, № Д-16864 от 26.12.88.

68. Ермаков С.П. Метод построения обобщенных показателей для управления здравоохранением: Автореф. дис, к.т.н. Новокузнецк, 1980. -23с.

69. Ермаков С.П. Моделирование процессов воспроизводства здоровья населения.//Всесоюзный научно-исследовательский институт медицинской и медико-технической информации. Москва, 1983.

70. Ермаков С.П. Целевой медико-демографический потенциал как индекс интегральной оценки здоровья населения// Комплексные гигиенические исследования в районах интенсивного промышленного освоения. Новокузнецк, 1982. - 5с.

71. Ермаков С.П., Комаров Ю.М. Обобщенные показатели здоровья больших контингентов населения//Автоматизированная система управления городом/Под ред. Г.И. Марчука. Новосибирск, 1979. - С. 40-57.

72. Ермаков С.П., Комаров Ю.М. Проблемы моделирования процессов воспроизводства здоровья населения// Наше здоровье. М.: Финансы и статистика, 1983. - С. 103-116.

73. Ермаков С.П., Семенова В.Г., Евдокушкина Г.Н. Современные возможности интегральной оценки меди ко демографических процессов// Комплексные гигиенические исследования в районах интенсивного промышлен- * ного освоения. Новокузнецк, 1982 - С. 65-68.

74. Загрязнение почв и растительности тяжелыми металлами. Обзорная информация/ В. А.Большаков, Н. Я. Гампер, Г. А. Клименко и др. М., 1978.

75. Задачи по достижению здоровья для всех. ВОЗ. Копенгаген, 1991. -315с.

76. Звиняцковский Я.И., Бердник О.В. Роль антропогенных факторов окружающей среды в процессе формирования здоровья населения большого города.-М., 1989.-204 е.

77. Звиняцковский Я.И., Петриченко А.Е., Бердник О.В. и др. Роль физических факторов в многофакторном влиянии окружающей среды на здоровье населения//Гигиена и санитария. 1989. - №10.

78. Иванов К. Е. Географические исследования и физико-географические системы// География и современность. Л.: Изд-во ЛГУ, 1982. - 135 с.

79. Ивахненко А.Г. Долгосрочное прогнозирование и управление сложными системами. Киев:Техника,1975. - 311 с.

80. Ивахненко А:Г.,-К)рачковский Ю.П. Моделирование сложных систем по экспериментальным данным. М.'.Радио и связь,1987. - 120 с.

81. Изучение подвижности и форм нахождения РН в почве ближней зоны ЧАЭС/А.В. Баварии,Г.А. Кавхута,С.Л. Гаврилов и др.// XV Менделеевский съезд по общей и прикладной химии. Т.1. - МинскгНавука i тэх-нжа,1993. - С.83-84.

82. Ильин С.И., Лаппо Е.И., Шиленко Ю.В. Экономико-математическое моделирование системы охраны здоровья в развитых капиталистических Странах Запада (обзор)/ Экономика и математические методы, 1975. т. X. -№6.-С. 1173-1 185.

83. Исследование миграции РН на природных ландшафтах Могилев-ской области/ A.A. Гвоздев, Н.Б. Голикова, А.О. Катанаев и др. // XV Менделеевский съезд по общей и прикладной химии. Т. 1.- Минск: Навука i тэх-нжа,1993.-С.240-241.

84. Касимов Н. С. и др. Эколого-геохимические оценки городов// Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 1990. -№ 3. - С. 3-12.

85. Качурин Н.М., Кузнецов A.A., Лебедев A.M. Математическая модель миграции радионуклида в двухслойной среде //Известия ТулГТУ. Экология и безопасность жизнедеятельности. Тула: ТулГТУ, 1994.- С. 103-106.

86. Качурин Н.М., Кузнецов A.A., Лебедев A.M. Эмпирические закономерности накопления 137Cs в растительной массе на территории Тульской области //Известия ТулГТУ. Экология и безопасность жизнедеятельности. -Тула: ТулГТУ, 1994.-С. 110-118.

87. Качурин Н.М., Кузнецов A.A., Лебедев A.M., Крюков В.И. Математическая модель динамики накопления радионуклида растительной биомассой //Известия ТулГТУ. Экология и безопасность жизнедеятельности. Вып.З. -Тула: ТулГТУ, 1997. С. 162-167.

88. Качурин Н.М., Мелехова Н.И., Кузнецов A.A., Лебедев A.M. Тер^модинамические константы равновесия ' Cs в почвах Тульской области// Известия ТулГУ. Экология и безопасность жизнедеятельности. Вып.З. Тула: ТулГУ,1997. - С. 174-179.

89. Качурин Н.М., Мелехова Н.И., Кузнецов A.A., Лебедев A.M. Промышленные загрязнители и плодородие почв //Экология и общественность. -Тула, 1997. С. 156-157.

90. Качурин Н.М., Лебедев A.M., Мелехова Н.И. Моделирование вертикального распределения загрязняющих веществ в почве //Дифференциальные уравнения и прикладные задачи. Тула: ТулГУ, 1998. -С. 71-76.

91. Качурин Н.М., Кузнецов A.A., Лебедев A.M. Оценка значений коэффициента накопления радионуклидов растениями на основе динамической модели// Известия ТулГУ. Экология и безопасность жизнедеятельности.Вып.З.-Тула: ТулГУ, 1997. с. 167-169.

92. Клещеико АЬД. Оценка состояния зерновых культур с применением дистанционных методов.-Л.:Гидрометеоиздат, 1986,-190 с.

93. Ковалевский А.Л.Биогеохимия растений и поиски рудных месторождений: Автореферат дисс. . докт. наук. М.,1983. - 49 с.

94. Ковальский В.В. Геохимическая экология. М.:Наука,1974.-299 с.

95. Ковальский В.В. Геохимическая экология основа системы биогеохимического районирования// Тр. Биогеохим. лаб. АН СССР, 1978. - Т. 15. - С.3-21.

96. Ковальский В.В. Современные задачи и проблемы биогеохимии// Тр. Биогеохим. лаб. АН СССР. 1979. - Т. 17. - С. 12-29.

97. Коган P.M., Назаров И.М., Фридман Ш.Д. Основы гамма-спектрометрии природных сред. М.:Атомиздат, 1976. - 368 с.

98. Комаров Ю.М. Вопросы оценки здоровья больших контингентов населения. Сов. здравоохр. - 1977.'- №5. - С.21-25.

99. Комаров Ю.М. Здоровье населения. Проблемы интегральной оценки. Здравоохранение, Бухарест. - 1979 - № 4. - С.3-9.

100. Комаров Ю.М. К вопросу о моделировании проблемы "окружающая среда здоровье населения"// Системный анализ и моделирование в здравоохранении/Тезисы конференции. Новокузнецк, 1980. - с.213-216.

101. Комаров Ю.М. Моделирование влияния фактов природной и социальной среды на здоровье населения.// Управление системой здравоохранения.-М„ 1982. -С.63-65.

102. Комаров Ю.М. Окружающая среда и здоровье населения. Научный обзор. М.: ВНИИМИ, 1980. - 47 с.

103. Корнеев H.A., Сироткин А.Н. Итоги и проблемы экологического мониторинга в кормопроизводстве и животноводстве// Сельскохозяйственная биология. 1986. - № 7. - С.51 -59.

104. Корнеев H.A., Сироткин А.Н., Корнеева Н.В. Снижение радиоактивности в растениях и продуктах животноводства. М.: Колос, 1977. - 208 с.

105. Корнеев H.A., Сироткин А.Н. Основы радиоэкологии сельскохозяйственных животных. М.: Энергоатомиздат,1987. - 208 с.

106. Косариков А.Н., Матвеева H.A., Иванов A.B., Винокурова Д,В, и др. Экологическая обстановка в Нижнем Новгороде// Всесоюзная конференция "Актуальные гигиенические проблемы охраны здоровья населения". -Новокузнецк, 1982.

107. Косолапое А. Б., Кошкарев А .В. Экологическое содержание в медико-географическом картографировании// Эколого-географическое картографирование и районирование Сибири. Новосибирск: Наука, 1990. - С.57-64.

108. Красовская О. В., Скатерщиков С. В. Космическое изображение и ГИС-технология в территориальном управлении и градостроительном проектировании// ГИС ассоциация. Информ. бюл. № 5. 1997. - С.43-45.

109. Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия. Министерство экологии и природных ресурсов РФ. Тульский областной комитет по охране природы. М., 1992.

110. Кузнецов A.A., Фризен В.Э., Лебедев A.M. Модели прогнозной оценки накопления |V7Cs при миграции по трофическим связям;//Вестник новых медицинских технологий. 1996. - T.III. - №2. - С. 30-33.

111. Кузнецов A.A., Фризен В.Э., Лебедев A.M. Динамика изменений показателя здоровья населения Тулькой области //Вестник новых медицинских технологий. 1996. -T.III. - №3. - С.47-48.

112. Кузнецов A.A., Лебедев A.M., Коряков А.Е. Оценка экологической обстановки нагрязненных территорий с помощью относительного ^критерия //Известия ТулГУ. Экология и безопасность жизнедеятельности. Вып.5. -Тула: ТулГУ, 1999. -с.82-86.

113. Кузнецов A.A., Лебедев A.M., Коряков А.Е. Информационные технологии при анализе экологической обстановки//Проблемы информатизации образования: Тезисы докладов областной научно-методической конференции. Тула: ТулГУ, 1999. - С. 12-13.

114. Кузнецов A.A., Лебедев A.M., Кузнецова М.А. Относительный критерий оценки экологической обстановки загрязненных территорий //Известия ТулГУ. Экология и безопасность жизнедеятельности. Вып.5. Тула: ТулГУ, 1999. - С.78-82.

115. Кузнецов A.A., Лебедев A.M., Федунец И.И. Системный подход при оценке экологического состояния отдельных территорий// Труды международной конференции "Освоение недр и экологические проблемы ". М.: 2000. - С. 88-91.

116. Куликов Н.В., Молчанова И.В. Континентальная радиоэкология. -М.:Наука,1975. 184 с.

117. Кутепов E.H. Методические основы оценки состояния здоровья населения при воздействии факторов окружающей среды: Дис.;.д-ра мед. наук.-М., 1995.

118. Кухтевич В.И., Горячев И.В., Трыков Л.А. Защита от проникающей радиации ядерного взрыва. М.:Атомиздат, 1970,-192 с.

119. Кучер Т.В., Колпащикова И.Ф. Медицинская география. М.: Просвещение, 1996.

120. Лавров С. Б. Теоретические вопросы социальной экологии и гео-»графия// Географо-экологические аспекты экономического и социальногопланирования. Л.: ГО СССР, 1980. - С. 3-11.

121. Лебедев A.M. Прогнозная модель вертикального распределения загрязняющих веществ в почве в условиях агротехнического воздействия //Дифференциальные уравнения и прикладные задачи. Тула: ТулГУ, 2000 .С. 47-55.

122. Лебедев A.M. Прогнозная модель вертикального распределения радионуклида в двухфазной среде// Дифференциальные уравнения и прикладные задачи. Тула: ТулГУ, 2001. - С. 36-44.

123. Лебедева Н.Я., Воропаева Ф.И., Долгушин И.Ю. и др. Современное состояние и особенности разработки природоохранных норм // Научные подходы к определению норм нагрузок на ландшафты. М.: Ин-т географии АН СССР, 1988.

124. Лисицын Ю.П. Слово о здоровье. М., 1993. 1

125. Лыков A.B. Теория теплопроводности.-М.: Высшая школа, 1967.599 с.

126. Ляпунов А^А. О кибернетических вопросах биологии// Проблемы кибернетики. Вып. 25.-М.:Наука,1972.-С. 5-39. -«

127. Макаревич И.К. Накопление стронция-90 в урожае пшеницы, овса и гороха на разных почвах: Автореферат дисс. канд. наук.-М.,1973.-16 с.

128. Малыгин В. Л., Григорьев Ю. И. Распространенность психических нарушений среди населения Тульской области, проживающего на радиаци-онно- и техногеннозагрязненных территориях // Экология XXI века в Тульском регионе. Тула, 2001. - С. 110-113.

129. Малыгин В. Л., Хадарцев А. А., Тюрева Л. В., Сафронов С.Н. Первичная заболеваемость населения территории с радиационным и техногенным загрязнением// Экология XXI века в Тульском регионе. Тула, 2001. - С 68-70.

130. Марей А.Н., Бархударов P.M., Новикова Н.Я. Глобальные выпадения 137Cs и человек.-М.:Атомиздат, 1974.-168 с.

131. Махонько К.П., Силантьев А.Н., Шкуратова И.Г. Контроль за радиоактивным загрязнением природной среды в окрестностях АЭС-,-М.:Гидрометеоиздат,1985.-136 с.

132. Машинцов Е.А. Комплексный показатель оценки здоровья населения населения г. Тулы в зависимости от места проживания// Тула историческая. Тез. докл. научно-прак. конф. поев. 850 лет г.Тулы. С.286.

133. Медико-географические аспекты оценки здоровья населения и состояния окружающей среды. СПб., 1992. - 263 е.

134. Медицинские проблемы охраны окружающей среды. М., 1981.256 с.

135. Меркурьева Р.В., Судаков К.В., Бонашевская Т.Н., Жураков B.C. Медико-биологические исследования в гигиене. М., 1986.

136. Методика определения экологически обусловленного реального риска здоровью людей и степени напряженности медико-экологической ситуации. Липецк. 1997.

137. Методические и теоретические вопросы гигиены атмосферного воздуха. М., 1976.

138. Методология систем: вербальный подход. М.: ОАО "Издательство "Экономика", 1999. - 251 с.

139. Михайловская Л.Н., Караваева E.H., Молчанова И.В. Влияние режима увлажнения на подвижность РН в почвах аварийной зоны Чернобыльской АЭС// Экология. 1992. - № 2. - С.76-79.

140. Михеев М.И., Городцева В.И. О единстве принципов токсиколого-гигиенического и экологического нормирования химических веществ// Тездокл. Всесоюз. конф. "Методология экологического нормирования", Харьков 16-20 апреля 1990 г. Харьков, 1990.

141. Многомерный статистический анализ в экономике/ Под ред. В. Н. Тамашевича. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 1999. - 598 с.

142. Моделирование продуктивности агросистем/ Н.Ф.Бондаренко, Е.Е. Жуковский, И.Г. Мушкин.-Л.:Гидрометеоиздат, 1982.-264 с.

143. Моделирование процессов в природно-экономических системах. -Новосибирск: Наука, 1982. 176 с.

144. Моисеев И.Т., Алексахин P.M., Тихомиров Ф.А. Сравнительная оценка накопления 9<lSr и 137Cs пшеницей и картофелем. Вестник МГУ. Сер. Биология, почвоведение. - 1973. - № 6. - С.86.

145. Моисеев И.Т., Тихомиров Ф.А., Рерих Л.А.Влияние сортовых особенностей пшеницы и гороха на накопление I37Cs и К в урожае// Вестник МГУ. Серия почвоведение. 1977. - № 3. - С. 105-109.

146. Моисеев И.Т., Тихомиров Ф.А., Рерих Л.А. Динамика накопления < Cs сельскохозяйственными культурами в полевом опыте// Агрохимия.1986.-№8.-С.92-96.

147. Моисеев И.Т., Тихомиров Ф.А., Рерих Л.А. О влиянии влажности почв на поступление 137Cs в растения// Агрохимия. 1974. - № 7. - С. 124-127.

148. Моисеев H.H. Человек, среда, общество. М.: Наука, 1982. - 240с.

149. Молчанова И.В., Михайловская Л.Н., Караваева E.H. Подвижность радионуклидов в почвенно-растительном покрове аварийной зоны Чернобыльской АЭС// Экология. 1991. -№3. -С.89-91.

150. Научные подходы к определению норм нагрузок на ландшафты// Докл. XXIV науч.-коорд. совещ. по теме СЭВ 111.2. М.: Ин-т географии АН СССР, 1988.

151. Нестеров В.И. Здоровье населения как социально-экономический индикатор качества окружающей среды. // Народонаселение и природа. М., 1984.-С.3-12.

152. Никитин A.A. Теоретические основы обработки геофизической информации. М: Недра, 1986.

153. Опополь H.H. Гигиеническая оценка суммарного поступления нитратов в организм человека с продуктами питания и водой: Автореферат дис. . д-ра мед. наук. М., 1990. 34с.

154. Орлов Д.С. Химия почв. М.: Изд-во МГУ, 1985. - 376 с.

155. Осанов Д.П., Лихтарев H.A. Дозиметрия излучений инкорпорированных радиоактивных веществ. М.:Атомиздат,1977. - 200 с.

156. Осипян В.А., Соколов Д.К. Методические подходы к прогнозированию здоровья населения в связи с воздействием факторов окружающей среды//Гигиена и санитария. 1989. - № 12. - С. 43-47.

157. Определение средней годовой эффективной дозы облучения жителей населенных пунктов Российской Федерации, подвергшихся радиоактивному загрязнению вследствие аварии Чернобыльской АЭС/ Гос. Комитет санэпидемнадзора РФ. М.:1993. - 15 с.

158. Оценка воздействия на окружающую природную среду и здоровье человека производственной деятельностью промышленных предприятий Тульской области. Международная федерация экологической экспертизы. Научный руководитель академик И.П. Ашмарин. М., 1993.

159. Павлоцкая Ф.И., Сальников В.Г., Моисеев И.Т. К вопросу о меха низме влияния извести и торфа на поступление стронция-90 в растения. М.:Атомиздат,1976. 12 с.

160. Паршин Ю.С., Сергеева Л.И. Особенности климата Тульской об ласти в 2000 году и ушедшем столетии// Тульский экологический бюллетеш 2000.-Тула:2001.- С. 41-44.

161. Пашиак Я. Социально-экономические проблемы качества среды городских поселений / Эхо. Экология, хозяйство, окружающая среда. Вып. 1.- M.: Прогресс, 1990.

162. Перт С. Дж. Основы культивирования микроорганизмов и клеток.- M.: Мир, 1978. -331 с.

163. Петровский A.B. О выборе обобщенного показателя здоровья- В кн.: Системный анализ и моделирование в здравоохранении/Тезисы конференции. Новокузнецк, 1980. С. 345-347.

164. Петровский A.M., Ольшанский В.К., Яшин А.И. Об одном подходе к моделированию системы здравоохранения. Автоматика и телемеханика. -1978. -№3.- С. 3-8.

165. Печуркин Н.С. Популяционная микробиология. Новосибирск: Наука,1978.-277 с.

166. Пиччи Дж.Е., Порт Г.Н.Дж. и др. Стратегия мониторинга и оценка загрязнения окружающей среды.//Мониторинг состояния окружающей природной среды. J1., 1977. - С.53-68.

167. Поведение радиоактивных изотопов в системе почва-раствор/ Н.В. Тимофеев-Ресовский, A.A. Титлякова, H.A. Тимофеева и др.// Радиоактивность почв и методы ее определения. М.:Наука,1966. - С.46-80.

168. Поведение радионуклидов аварийного выброса ЧАЭС в типичных почвах Беларуси/ Ю.И. Бондарь, М.А. Сидельцева, В.В. Сутямова, A.B. Царев // XV Менделеевский съезд по общей и прикладной химии.- Т. 1. -Минск: Навука i тэхшка,1993. С. 120-121.

169. Полуэктов P.A. Базовая модель продуктивности агроэкосистем// Проблемы экологического мониторинга и моделирования агроэкосистем.-Т.6.-М.:1983.

170. Поляков Л.В., Малинский Д.М. Метод комплексной вероятностной оценки состояния здоровья населения. Сов. здравоохр. - 1973. - № 3. -С. 34-42.

171. Почвенная химия и корневое накопление искуственных радионуклидов в урожае сельскохозяйственных растений/ Н.П. Архипов, Е.А. Федоров, P.M. Апексахин и др.// Почвоведение. 1975. - № 11. -С. 40-52.

172. Принципы радиационной защиты при удалении твердых радиоактивных отходов: Публикация 46 МКРЗ. М.:ЭнергоатомизДат,1988.

173. Преображенский В. С., Александрова Т. Д., Куприянова Т. П. Основы ландшафтного анализа. М.: Наука, 1988. - 192 с.

174. Протасов В.Ф., Молчанов A.B. Экология, здоровье и природопользование в России. М.: Финансы и статистика, 1995. - 228 с.

175. Прохоров Б.Б. Введение в экологию человека: социально-демографический аспект. М.: Из-во МНЭПУ, 1995. - 176с.

176. Прохоров В.М. Миграция радиоактивных загрязнений в почвах. Физико-химические механизмы и моделирование. М.:Энергоиздат,1981. -98 с.

177. Радиационная защита: Рекомендации МКРЗ: Публикация 26> М.: Атомиздат, 1978.-87 с.

178. Радиация. Дозы, эффекты, риск: Пер. с англ. М.: Мир, 1988. - 79с.

179. Радиоактивность и пища человека/ Под ред. P.C. Рассела. М.: Атомиздат, 1971. - 375 с.

180. Радиоактивное загрязнение природных сред в зоне аварии на Чернобыльской АЭС/ Ю.А. Израэль, В.Н. Петров, С.И. Авдюшин и др.// Метеорология и гидрология. 1987. - № 2. - С.5-18.

181. Радиоактивный йод в проблеме радиационной безопасности/Л .А. Ильин, Г.В. Архангельская, Ю.О. Константинов, И. А. Лихтарев. -' М.:Атомиздат,1972. 272 с.

182. Радиационная безопасность. Рекомендации МКРЗ 1990 г. Публикация 60 МКРЗ. М.:Энергоатомиздат,1994. - 208 с.

183. Радиоэкология орошаемого земледелия/ P.M. Алексахин, О.И. Бу-фатин, В.Г. Маликов и др. М.:Энергоатомиздат,1985. - 224 с.

184. Рерих Л.А. Агрохимические аспекты поведения цезия-137 в сис- ' теме почва-растения: Автореферат дисс. . канд. наук. М.,1982. - 24^с.

185. Ризниченко Г.Ю., Рубин А.Б. Математические модели биологических продукционных процессов. М.: Изд-во МГУ,1993. - 302 с.

186. Руководство по радиационной защите для инженеров/ Под ред. Д.Л. Бродера. Т. 2. - М.:Атомиздат,1973. - 288 с.

187. Саати Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий. М.: Радио и связь, 1993.-320 с.

188. Санитарно-эпидемиологическая обстановка Тульской области в 1994 г. Доклад. Тула: Тульский санитарно-эпидемиологический центр, 1995. - 104 с.

189. Сафронов A.C., Зимакин H.H., Старченкова В.К. Экологическая ситуация в Тульской области в 2001 году// Тульский экологический бюллетень 2002.-Тула:2002.- С. 18-44.

190. Свирижев Ю.М., Логофет Д.О. Устойчивость биологических сообществам.-.Наука,1978.-352 с.

191. Сельскохозяйственная радиоэкология/ Под ред. P.M. Алексахина и H.A. Корнеева. М.Экология, 1991. - 400 с.

192. Сергеев Д. Ю., Святецкий Г.Ф. Радиационная обстановка на территории Тульской области в 1999 году// Тульский экологический бюллетень 2000. - Вып. 11. - С. 32-35.

193. Сергеев Д. Ю., Котик Д. С. Радиационная обстановка в Тульской области: 15 лет после Чернобыля// Тульский экологический бюллетень -2001.-Вып. 12. С. 47-52.

194. Сидоренко Г.И., Кутепов E.H. Методология изучения состояния здоровья населения // Гиг. и сан. 1998. - № 4. - С. 35-39.

195. Сидоренко Г.И.//Гиг. и сан. 1981. - № 2. - С.7-12.

196. Симанкин А.Ф. Экологические проблемы и пути их разрешения на современном этапе// Тульский экологический бюллетень 2002. - Тула:2002. -С. 59-65.

197. Симонов А. В., Симонова Л. П., Жуков В. Т. Математико-карто-графическое моделирование сельского хозяйства Молдавской ССР. Кишинев: Штиница, 1981. - 136с.

198. Сироткин А.Н. Поступление продуктов деления в организм сельскохозяйственных животных и переход радионуклидов в продукцию животноводства// Радиобиология и радиоэкология сельскохозяйственных жий'от-ных. М.:Атомиздат,1973. - С. 140-171.

199. Система "общество природа": проблемы и перспективы- М.: ВНИИСИ, 1983. - 138 с.

200. Системные принципы радиоэкологической оценки загрязненных территорий/ Соколов Э.М., Качурин Н.М., Кузнецов А.А., Лебедев А.М., Свиридова Т.С. Тула, 2003. - 367 с.

201. Смит Дж.М. Модели в экологии. М.:Мир,1976. - 184 с.

202. Соколов Э.М., Качурин Н.М., Кузнецов А.А., Лебедев А.М. Математическая модель макропереноса ' Cs продуктами растениеводства// Известия ТулГТУ. Экология и безопасность жизнедеятельности. Тула: ТулГТУ, 1994.-С. 118-124.

203. Соколов Э.М., Качурин Н.М., Кузнецов А.А., Свиридова Т.С., Лебедев А.М. Методика оценки радиоэкологической обстановки в Подмосковном бассейне// Горный вестник. 1996. - №4. - С. 81-84.

204. Соколов Э.М., Кузнецов А.А., Лебедев А.М., Коряков А.Е., Кузнецова М.А. Методика оценки экологического состояния отдельных территорий. Assesment technique of ecological condition of the separate territories. -Тула: ТулГУ, 2000. 36 с.

205. Стихарев В.В., Сергеев Д. Ю. К итогам 16-летней работы по ликвидации последствий Чернобыльской аварии в Тульской области// Тульский экологический бюллетень 2002.-Тула:2002.- С. 45-59.

206. Суржиков В. Л. Влияние факторов окружающей среды на здоровье детского населения в крупном промышленном городе Сибири//Всесоюзная конференция "Актуальные;,гигиенические проблемы охраны здоровья насе- ^ • ления". Новокузнецк, 1982.

207. Теоретические и методические вопросы изучения влияния факторов окружающей среды на здоровье населения. М., 1983. - 304 с.

208. Техногенное загрязнение пригородной зоны промышленно развитого города/ O.K. Попов, A.M. Лебедев, A.M. Гарбузов, И.О. Кузнецов. Тула, 2001. - 185 с.

209. Тягливый H. Е., Машинцов Е.А. Экологическая информационно-справочная система как основа мониторинга экотехнической системы г. Тулы.// Тула историческая. Тез. докл. научно-прак. конф. поев. 850 лет г. Тулы. -Тула, 1997 -С.286.

210. Условия среды обитания и здоровье населения Тульской области (вчера, сегодня, завтра)/ B.C. Гельштейн, Л.И. Шишкина, А.Э. Ломовцев, H.H. Зуева// Тульский экологический бюллетень 2000. - Тула:2001. - С. 2132.

211. Федоров В.Д., Гильманов Т.Г. Экология. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1980.-464 с.

212. Федоров Е.А., романов Г.Н. Количественные.ларактеристики за- , висимости между уровнями загрязнения внешней среды и концентрациями радиоизотопов в некоторых видах -сельскохозяйственной продукции. -М.:Атомиздат,1969. 12 с.

213. Филатов В.П. Состояние поверхностных и подземных вод Тульской области и их охрана// Тульский экологический бюллетень 2000.-Тула:2001.-С. 33-40.

214. Фирсакова С.К. Накопление стронция-90 луговыми травами при аэрозольном и почвенном поступлении радионуклида: Автореферат дисс. . канд. наук.- М.,1974. 16 с.

215. Франс Дж., Торнли Дж. Г. М. Математические модели в сельском хозяйстве. М.:Агропромиздат,1987.-399 с.

216. Харман Г. Современный факторный анализ. М.: Статистика, 1972. -486 с.

217. Харуэлл М., Хатчинсон Т. Последствия ядерной войны. Воздействие на экологию и сельское хозяйство.-М.:Мир,1988.-551 с.

218. Чернобыль: Радиоактивное загрязнение природных сред/ Под ред. Ю.А. Израэля.-Л.: Гидрометеоиздат, 1990.-296 с.

219. Чухин С.Г. Социально-экономические критерии приемлемости радиационного риска новых радиационных технологий. М.: Энергоатомиз-дат,1991. - 94 с.

220. Шамов В.П. Тканеводозиметрические характеристики основных радиоактивных изотопов. М.:Атомиздат,1972. - 127 с.

221. Шеннон Р. Имитационное моделирование систем — искусство инаука. M.: Мир, 1978.-'420 с.

222. Шишкина Л.-И., Хожаинов А. Ю., Корнилов А. С., Гулина Т.В. Радиационная обстановка в Тульской области в период после катастрофы на Чернобыльской АЭС// Экология XXI века в Тульском регионе. Тула, 2001. -С. 15-18.

223. Шрейдер Ю.А., Шаров A.A. Системы и модели. М.: Радио и связь, 1982. - 152 с.

224. Эдельштейн Ю.Д., Кочин O.E., Елисеев C.B. Автоматизированная система контроля атмосферного воздуха г. Новомосковска АСК "Атмосфера"// Тульский экологический бюллетень 2000.-Тула:2001.- С. 89-95.

225. Экогеохимия городских ландшафтов. М.: Изд-во МГУ,1995. - 336с.

226. Юдинцева Е.В., Гулякин И.В. Агрохимия радиоактивных изотопов стронция и цезия. М.:Атомиздат,1968. - 472 с.

227. Юдинцева Е.В., Гулякин И.В., Бакунов H.A. Влияние некоторых природных сорбентов на накопление цезия-137 в урожае овса// Изв. ТСХА. -1966. Вып.2. - С.144-151.

228. Юдинцева Е.В., Гулякин И.В., Фоломкина З.М. Поступление в растения стронция-90 и цезия-137 в зависимости от сорбции их механическими фракциями почв// Агрохимия. 1970. - № 2 - С30-39.

229. Юдинцева Е.В., Левина Э.М. О роли калия в доступности l37Cs растениям//Агрохимия. 1982. -№4. - С.75-81.

230. Юдинцева Е.В., Павленко Л.И., Зюликова А.Г. Свойства почв и накопление LV7Cs в урожае растений// Агрохимия. 1981. - № 8 - С.86-93.

231. Ядерная энергетика, человек и окружающая среда/ Под ред. А.П.

232. Александрова. М.:Энергоатомиздат,1984. - 312 с.

233. Bachhuber H. Aktivitatszufuhr über Ingestionspfad und potentielle Strahlenexposition// Zusammenfassender Zwischenbericht. Teil IV. 1983. - S .4873.

234. Boone F., Yook C., Palms J.M. Terrestrial pathways of enviromental distribution of radionuclides// Health Phys. 1981. - V.41,N 5. - P.735-747.

235. Bush J.W., Cli«n M.K., Patrick D;L. Social indicators for health based on function status and prognosis.-Proc. Amer. Stat. 4ss. Asocial Statistics.Section J. Washington 1972. - P. 71-79.

236. Chen M.K. The G-index for program priority// Health Status Indexes. Hospital Res. and Education Trust, Chicago, 1973. P. 28-39.

237. Chester K.O. Garten C.T. A dinamic modelling system in the transfer of radioactivity in terrestrial food chains// Nuclear Safety. 1981. - V.22,N 6. -P.766-777.

238. Chersteron G.K. What's wrong with the world. Call of British authors. L„ 1969.-Vol 4202.

239. Cowan Ch., Jenne E., Cataldo D. Nutrient-contaminant (Pu) plant accumulation model// Sci. Total Environ. -1973.-V.28,- P.289-294.

240. Garner R.J. A model for calculation of radiation doses to the gastrointestinal tract of ruminants// Health Phys.- 1964.- V.13,N 5. P.297-301.

241. Greitz U. Dose to the gastrointestinal tract from ingestion of fission products in drinking water and food// Health Phys. 1963. - V.9,N 1. - P.71-77.

242. Gupta M.M. Internal g-ray dosimetry of spheroidal source-effect of shape parameter// Health Phys. 1976. - V.30. - N 2. - P.238-240. -v

243. Illustrated Stedman's medical dictionary. 24th edition. Baltimore/London, 1982.

244. IPCS. Environmental Health Criteria 72 Principles of Studies of Suspected Chemical Etiology and Their Prevention WHO. - Geneva, 1987.

245. Kelly G.N. MARC the NRPB method in assessing the radiological consequences of accidental releases of radioactivity // Nat. Radiol. Board.Didcot. -1982. - P.223-225.

246. Klod W.D.//Soil,Soi Soc.,Amerika Proc. 1967. - N 31. - P.44.

247. Koch J., Tadmor J„ RADFOOD a dinamic model for radioactivity transfer through the human food chain // Health Phys.- 1986.- V.50,N 6. - P.721-737.

248. Le Doux J.C. Engineering analysis and design. Basis and methods// Radiation Shielding. Washington Office of Civil Defece. 1966. - V.5. - P. 1-132.

249. Loomis J.B. Walsh R.G. Assessing wildlife and environmental values in cost-benefit analysis: state of the art // J. Environ. Manag. -. 1986. Vol. 22. P. 125-131.

250. Major D.J., Hamman W.M. Comparison of sorghum with wheat and barley grown in dry land// Can. J. Plant Sei. - 1981. - N 61. - P.37-43.

251. May R.M. When two and two do not make four: nonlinear phenommen in ecology// Proc. R. Soc.-London,1986. B.228,N 1252. - P.241-268.

252. Muller-Bruneker G. Zum Verhalten von Cäsium, Strontium, lod und einiger Transurane in Nutztieren. München, 1982. - 82 S.

253. Munn R.E. Global Environmental Monitoring System (GEMC). Action Plan for Phase 1 .SCOPE rep.3. Toronto, 1973. - 130 p. '

254. Report on the Agro-Ecological Zones Project:V.l. Methodology and Results for Africa. World Resources Report 48. Rome: Food and Agriculture Organisation,! 978. - 158p.

255. Schaweroft R.W. The soil-plant-atmospheric model and some of its predictions// Agric. meteorol. 1974. - V. 14. - N 1. - P.287-307.

256. Schrekise R.G., Cline J.F. Uptake and distribution of 238U in pea and barley// Health Phys. 1980. - V.38. - N 3. - P.238-240.

257. Schnitzer M., Khan S.U. Humic substances in the environment. -N.Y.,1982. 327 p.

258. Shalhevet J. Effect of mineral type soil moisture content on plant uptake of Cs-137// Radiation Botany. 1973. - N 13. - p.165-171.

259. Sheppard M.J. Radionuclide partitioning coefficients in soils and plants and their correlation // Health Phys. 1985. - V.49, N 1. - P. 106-111.

260. Soil nuclide distribution coefficients and their statistical distribution/ M.J.Sheppard, D.J. Beals, D.H. Thibault, O'Connor P. Pinawa Manitoba:Atomic energy of Canada, 1984/- 64 p. 1

261. Stewart R.B. Modeling Methodology for Assessing Crop* Production Potentials in Canada. Ottawa, 1981. - 29 p.

262. Whicker F.W., Schultz V. Radioecology: Nuclear Energy and the Environment. Boca RatomCRC Press,1982. - 228 p.

263. WHO:The first ten years of the world. Geneva, 1958. - 459 p.

264. Wit C.T.,de. Simulation of assimulation, respiration and transpiration of crops. Washington: 1978.

265. Working definition of health for planners merging concepts. University of California School of Public Health. Berkeley, 1971. - P. 22-23.