Разработка системы автоматизированного мониторинга последствий катастрофы на Чернобыльской АЭС в юго-западных районах Брянской области

В результате деятельности человека, огромные территории оказались под воздействием загрязняющих веществ. Трудно найти в индустриально развитых странах крупный населенный пункт, не загрязненный отходами, конечными или промежуточными продуктами технологических циклов от расположенных в непосредственной близости производственных предприятий. Время от времени случающиеся аварии на предприятиях промышленного комплекса добавляют в окружающую среду все новые и новые загрязняющие вещества, которые отрицательно влияют на здоровье человека и животных. Ни одно предприятие, использующее в своем производственном процессе вредные для окружающей среды вещества, не может гарантировать вероятность аварии с последующим выбросом вредных веществ в атмосферу равной нулю. Если крупные катастрофы и их последствия не остаются без внимания структур контролирующих состояние окружающей среды, то их отдаленные последствия и вторичное перераспределение загрязняющих последствий часто остаются без должного внимания.

Спад производства, с одной стороны привел к уменьшению степени воздействия промышленного комплекса на окружающую среду за счет снижения количества выбрасываемых веществ искусственного происхождения, а с другой — повысил вероятность аварий на вышеуказанных объектах в связи с отсутствием материальных и технических средств на проведение планового технического обслуживания и ремонта технологического оборудования. Во многих случаях оборудование за последние 10−15 лет устарело или выработало расчетные сроки эксплуатации.

Автоматизированные системы контроля окружающей среды существуют вокруг АЭС, которые находятся в эксплуатации длительное время. Их конструкции прошли все этапы от разработки до испытания во время длительной эксплуатации, наметились пути их стандартизации. Учитывая то, что автоматизированные системы контроля входят в обязательный комплект технологического оборудования, все операции связанные с эксплуатацией, техническим обслуживанием и ремонтом производит инженерный персонал атомной станции.

Иначе складывается система мониторинга на территории небольших населенных пунктов. Существует необходимость оперативного контроля за состоянием окружающей среды в населенных пунктах, имеющих в непосредственной близости предприятия, являющиеся потенциальными загрязнителями и производящие выбросы в окружающую среду опасных веществ. В этих случаях контроль за изменениями обстановки в период аварии и поставарийный период обеспечивают ведомственные лаборатории и лаборатории санэпиднадзора.

Традиционным способом контроля загрязнений в окружающей среде является метод отбора проб (вручную) с последующим анализом их в лаборатории или проведение оператором непосредственных измерений на местности при помощи приборов. Примером может служить измерение уровня радиоактивного загрязнения дозиметристом с помощью дозиметрического прибора. Недостатками таких измерений являются: низкая оперативность выдачи результатов, необходимость нахождения человека в опасной зоне. Метод отбора проб может быть" оправдан только при необходимости проведения лабораторных исследований.

Проведение анализов с высокой степенью точности требует наличия специальной стационарной аппаратуры, имеющейся в единичных экземплярах на территории области (например установки для атомно — адсорбционного анализа, масс-спектрометры, гамма-спектрометры, хроматографы и др.). В большинстве этих аппаратов регистрирующие элементы находятся или в вакууме, или в жидком азоте, или под воздействием высокой температуры. Они относительно энергоемки, требуют частого обслуживания и поддержания рабочих условий.

Учитывая это, невозможно создать, используя современный уровень технологий, дешевую автоматическую систему контролирующую все параметры загрязнения, полностью отказаться от метода отбора проб и последующих лабораторных анализов.

На большинстве промплощадок выбросы в окружающую среду представляют собой небольшое количество известных веществ, поэтому для контроля за их концентрацией в окружающей среде целесообразно использовать автоматизированные системы контроля.

В литературных источниках приведены описания многих типов автоматизированных систем предназначенных для контроля за состоянием окружающей среды. Описанные системы предназначались для контроля загрязнителей в какой — либо одной среде и не были универсальными. В основном они разрабатывались, как системы, специально ориентированные для контроля за каким то определенным видом загрязнения [15, 56, 60, 112, 121], или как передвижные лаборатории, описанная в [87] для комплексного экспресс-анализа.

Контроль за состоянием радиационной обстановки на юго-западе области осуществляют органы санэпиднадзора. Новозыбковская санитарно эпидимиологическая станция обслуживает г. Новозыбков, Новозыбковский и Злынковский районы. На контролируемой территории около 300 контрольных точек, в том числе 5 на территории г. Новозыбкова. Период между измерениями составляет в среднем около полугода. Учитывая периоды полураспада фонообразующих элементов, природно-климатические условия и состав почв на указанной территории считается, что этого достаточно для объективной оценки ситуации в поставарийный период. Контроль в 5 точках, расположенных в пределах города осуществляется ежедневно.

Следует отметить, что в апреле 1986 года, в первые часы и дни после Чернобыльской катастрофы контроль подобного уровня на юго-западе области не осуществлялся. Поэтому одной из задач является реконструкция ситуации в первые послеаварийные дни. Эта задача усугубляется наличием в аварийных выбросах короткоживущих изотопов с временем жизни около суток и менее, а именно они представляют наибольшую опасность для человека, животных и растений.

Постоянный контроль за состоянием радиационного фона может обеспечить автоматизированная система сбора данных. Достоинства такой системы наиболее полно раскрываются при необходимости регистрации в реальном масштабе времени быстро меняющейся обстановки с учетом аварийной ситуации и при наличии территорий подлежащих контролю. Автоматизированная система может оказаться незаменимой и для получения оперативной информации в поставарийный период.

Автоматизированной (полностью или частично) системы мониторинга нет ни в одном населенном пункте области, расположенном на территории с л уровнем загрязнения свыше 5 Ku/km .

Среди автоматизированных систем, наименее проработанными являются системы контроля для средних по размерам населенных пунктов (от 10 ООО до 100 ООО жителей). Как показывают расчеты, в них проживают до половины населения центрального экономического района. Санитарно-эпидимиологические станции, являющиеся в большинстве населенных пунктов единственными структурами производящими экологический мониторинг, часто испытывают трудности с необходимыми приборами и материалами. И для повышения эффективности их работы необходимо добиваться решения вопроса о необходимости внедрения в лаборатории автоматизированных систем контроля за параметрами окружающей среды.

Основной приборной базой для таких систем должны стать измерительные приборы на базе IBM-совместимых компьютеров. Отличительной чертой персональных IBM-совместимых компьютеров является «открытая архитектура», позволяющая производить их усовершенствование и дооснащение. Применяя различные «нестандартные устройства» подключаемые к системе через последовательные, параллельные порты, а так же через шины ISA и PCI можно получить любые измерительные системы. В настоящее время задачу создания локальной автоматизированной системы контроля за состоянием окружающей среды возможно решить на основе виртуальных измерительных систем, используя современные средства САПР и технологическую базу, элементную базу как «жесткой логики» так и различные варианты современных микроконтроллеров, а так же новейшие разработки детекторов различных химических веществ и ионизирующих излучений, ,.

Проблема развития мониторинга окружающей среды в настоящее время охватывает большое количество различных отраслей науки, техники, производства. Большинство работ в этой области затрагивают различные сферы деятельности, зачастую далеко стоящих друг от друга, что в свою очередь приводит к появлению нестандартных идей, принятию неординарных решений.

Вклад в становление и развитие структур экологического мониторинга окружающей среды, разработку его теоретической базы, внесли такие ученые как: Ю. А. Израэль, Т. Г. Самхарадзе, Г. А. Федоров, И. С. Еремеев, В. В. Ковалевский, В. А. Ермичев, В. Я. Гегерь, В. И. Воробьев, Ю. А. Афанасьев, И. П. Герасимов, Б. П. Ивченко, М. Кюммель, JI.A. Мартыщенко, К. П. Махонько, В. Н. Паслов, Д. К. Попов, В. И. Коваленко, А. Г. Целоусов, В. Ю. Скрипкин, В. А. Тихомиров, С. А. Фомин, и другие.

В публикациях главное внимание отводится полной автоматизации процесса сбора и обработки данных. Первичные источники информации разрабатываются для работы в длительном автономном необслуживаемом режиме.

Рывок в области технологий получения обработки и передачи информации, позволил значительно снизить цены на аппаратуру которая еще несколько лет назад была недоступна массовому потребителю. Современные темпы развития технологий в области микроэлектроники автоматики и программных средств, позволяют надеяться, что уже в ближайшие годы возможно построение мониторинговых систем охватывающих своей сетью значительные регионы. Решение этих проблем невозможно без стандартизации форматов выходных данных и приведение к единому стандарту каналы связи мониторинговых систем подчиняющихся различным ведомствам.