Еколого-радіаційний моніторинг атмосферного повітря агломерацій

Abstract

Дисертаційну роботу присвячено розв’язанню актуальної науково-практичної задачі підвищення рівня еколого-радіаційної безпеки атмосферного повітря агломерацій, де вплив на стан атмосферного повітря вносять стаціонарні, пересувні джерела викидів хімічних полютантів, а у воєнні часи підвищується ймовірність викидів радіонуклідних полютантів з розташованих поблизу атомних електростанцій. Розв’язання цієї задачі полягало в аналізі викидів хімічних полютантів стаціонарними джерелами, громадським та вантажним автотранспортом Миколаївської агломерації, Південноукраїнської територіальної громади, у багаторічному дослідженні вмісту хімічних та радіонуклідних полютантів в атмосферному повітрі, в опадах з атмосфери у Миколаївській міській агломерації, порівнянні з результатами моніторингу природних територій, моделюванні і прогнозуванні розповсюдження викидів радіонуклідних полютантів в атмосферному просторі м. Південноукраїнська та аналізі архівних матеріалів натурних досліджень пересування радіоактивної хмари аварійного викиду. Це дозволило виявити особливості формування забруднення атмосферного повітря агломерацій хімічними та радіонуклідними полютантами від стаціонарних, пересувних джерел та джерел радіаційного ризику під час воєнного стану, визначити значущість впливу викидів полютантів транзитним вантажним автотранспортом, обгрунтувало обмеженість результативності радіаційного моніторингу при спостереженнях лише за потужністю ефективної дози, а також надати рекомендації щодо розширеного використання у системі державного моніторингу станцій індикативних вимірювань формальдегіду, внесення контрольного рівня при спостереженнях за рівнем потужності ефективної дози, включення у систему екологічного моніторингу бета-радіометрії опадів з атмосфери, використання методики дозових цін при експрес-прогнозуванні ефективної дози від газоаерозольних викидів радіонуклідних полютантів, а також запропонувати розгорнути Smart-систему еколого-радіаційного моніторингу атмосферного повітря у населених пунктах, які зазнають такого комплексного впливу атмосферних полютантів. Дослідження виконувалися в урбоекосистемах Миколаївської міської агломерації та Південноукраїнської територіальної громади. Об’єктом дослідження є атмосферне повітря агломерацій. Предметом дослідження – стан атмосферного повітря агломерацій, які знаходяться під впливом стаціонарних та пересувних джерел викиду хімічних та радіонуклідних полютантів. В результаті у роботі одержані такі наукові результати: − вперше науково обгрунтовано комплексний підхід до повноти системи еколого-радіаційного моніторингу атмосферного повітря агломерацій з урахуванням екологічних (вміст хімічних полютантів) та радіаційних (ефективна доза опромінення) обмежень; застосування підходу дозволить повноцінно оцінювати стан атмосферного повітря та екологічні загрози під впливом стаціонарних, пересувних джерел та радіаційних ризиків під час воєнного стану; − удосконалено підхід до радіаційного моніторингу атмосферного повітря під час воєнних дій та у ситуації підвищеного ризику виникнення надзвичайної ситуації на АЕС, а саме: до вимірювань потужності ефективної дози гамма-випромінення додати радіометрію проб опадів з атмосфери та проб атмосферного повітря. Це дасть змогу вчасно реагувати на можливі зміни радіонуклідного складу атмосферного повітря як від гамма-випромінюючих радіонуклідів, так і від чистих бета-випромінюючих радіонуклідів; − набули подальшого розвитку наукові уявлення щодо оперативного оцінювання стану атмосферного повітря за вмістом радіонуклідних полютантів, а саме – визначено показник дозова ціна газоаерозольних викидів радіонуклідів з АЕС, за значеннями якого можна оперативно визначати ефективну дозу опромінення людини від радіонуклідів, викинутих з АЕС; розширено уявлення про формування забруднення атмосферного повітря полютантами у міських агломераціях під впливом викидів полютантів стаціонарними джерелами та пересувними джерелами транзитних вантажних транспортних потоків. This dissertation is devoted to addressing the pressing scientific and practical challenge of improving the ecological and radiation safety of atmospheric air in urban areas, where the quality of atmospheric air is affected by stationary and mobile sources of chemical pollutant emissions, and in times of war, the likelihood of radionuclide pollutant emissions from nearby nuclear power plants increases. The solution to this problem involved analyzing emissions of chemical pollutants from stationary sources, public and freight vehicles in the Mykolaiv agglomeration and the South Ukrainian territorial community, conducting a long-term study of the content of chemical and radionuclide pollutants in atmospheric air, in atmospheric deposition in the Mykolaiv urban agglomeration, comparison with the results of monitoring natural areas, modeling and forecasting the spread of radionuclide pollutant emissions in the atmospheric space of Pivdennoukrainsk, and analysis of archival materials from field studies of the movement of the radioactive cloud from the emergency release. This made it possible to identify the characteristics of atmospheric air pollution in urban areas caused by chemical and radionuclide pollutants from stationary, mobile, and radiation-risk sources during martial law, to determine the significance of the impact of pollutant emissions from transit freight vehicles, justified the limited effectiveness of radiation monitoring when observing only the effective dose rate, as well as provide recommendations on the expanded use of indicative formaldehyde measurement stations in the state monitoring system, the introduction of a control level when monitoring effective dose rate, the inclusion of beta-radiometry of atmospheric fallout in the environmental monitoring system, the use of dose rate methodologies in rapid forecasting of effective doses from gas-aerosol emissions of radionuclide pollutants, and to propose the deployment of a Smart system for environmental and radiation monitoring of atmospheric air in populated areas subject to such complex exposure to atmospheric pollutants. The research was conducted in the urban ecosystem of the Mykolaiv urban agglomeration and the South Ukrainian territorial community. The object of the study is the atmospheric air of these agglomerations. The subject of the study is the state of the atmospheric air in agglomerations affected by stationary and mobile sources of chemical and radionuclide pollutants. As a result, the following scientific findings were obtained in this work: − For the first time, a scientifically grounded comprehensive approach has been developed for a complete system of environmental and radiation monitoring of atmospheric air in urban areas, taking into account environmental (chemical pollutant levels) and radiation (effective radiation dose) limits; the application of this approach will allow for a comprehensive assessment of atmospheric air quality and environmental threats caused by stationary and mobile sources, as well as radiation risks during martial law; − The approach to atmospheric air radiation monitoring during military operations and in situations of increased risk of a nuclear power plant emergency has been improved, specifically: radiometry of atmospheric air samples and atmospheric fallout samples has been added to measurements of the effective dose rate of gamma radiation. This will enable a timely response to potential changes in the radionuclide composition of atmospheric air, both from gamma-emitting radionuclides and from pure beta-emitting radionuclides; − Scientific concepts regarding the rapid assessment of atmospheric air quality based on radionuclide pollutant levels have been further developed; specifically, a dose-rate indicator for gaseous and aerosol radionuclide emissions from nuclear power plants has been established, which can be used to rapidly determine the effective radiation dose to humans from radionuclides emitted by nuclear power plants; − Our understanding of the formation of atmospheric air pollution by pollutants in urban agglomerations under the influence of emissions from stationary sources and mobile sources of transit freight traffic has been expanded.