CC BY
43
ИНФОРМАЦИОННО-СПРАВОЧНАЯ СИСТЕМА РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЙ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ БЕЗОПАСНОСТЬ И КАЧЕСТВО ПРОИЗВОДИМОЙ ПРОДУКЦИИ
А.И. Санжаров, Г.П. Глазунов, В.Г. Хахулин, Н.В. Афонченко
Аннотация. Изложена структура и принцип работы информационно-справочной системы разработки технологий, служащей для обеспечения пользователя необходимой и достаточной информацией для выбора оптимального направления использования территории с высокими уровнями загрязнения и наиболее эффективных технологий, обеспечивающих соответствие производимой продукции санитарно-гигиеническим нормативам, а также радиационную безопасность работников и населения.
Ключевые слова: экологически безопасная продукция, информационно-справочная система, технологии, сельскохозяйственное производство, загрязнение, радионуклиды, реабилитационные технологии.
Постоянно возрастающая необходимость в развитии ядерной энергетики тесно связана с решением проблем обеспечения радиационной безопасности человека. Во многих ситуациях размещение предприятий ядерно-топливного цикла происходит в районах с интенсивным ведением сельскохозяйственного производства, что приводит к риску увеличения содержания радионуклидов в производимой сельскохозяйственной продукции и как следствие доз облучения населения.
Загрязняющие вещества, поступающие в наземные экосистемы, включаются в биогеохимические циклы миграции и аккумулируются в почве. Из почвы они частично поглощаются корнями и поступают в различные части растений, которые представляют пищевую и кормовую ценность. В последние десятилетия возрастает загрязнение природной среды искусственными радионуклидами 137Cs и 91^г вследствие плановых и аварийных выбросов радиоактивных веществ предприятиями атомной промышленности, АЭС, радиохимическими заводами; а также естественными радионуклидами, которые попадают в почву с фосфорными и калийными удобрениями [1,2].
Ведение сельского хозяйства в условиях возрастающей техногенной нагрузки требует разработки специальных систем земледелия, с одной стороны, обеспечивающих сохранение и повышение продуктивности агроценозов, а с другой, гарантирующих получение соответствующей санитарным и экологическим нормативам продукции. Производство экологически безопасной продукции непосредственно связано с экологическим состоянием пахотной почвы.
Безопасное использование земель сельскохозяйственного назначения на радиоактивно загрязненных территориях должно основываться на следующих принципах:
- обеспечение производства продукции, соответствующей установленным допустимым уровням содержания радионуклидов;
-оптимизация системы земледелия и повышения продуктивности земель сельскохозяйственного назначения;
- применение защитных и реабилитационных мероприятий при соблюдении принципа экономической целесообразности затрат на производство продукции;
- обеспечение радиационной безопасности сельскохозяйственных работников при использовании радиоактивно загрязненных земель сельскохозяйственного назначения;
- обеспечение безопасной жизнедеятельности сельского населения.
При использовании земель сельскохозяйственного назначения на радиоактивно загрязненных территориях необходимо учитывать следующие факторы: источник (источники) загрязнения, определяющий виды и пути загрязнения; масштаб и степень загрязнения; почвенные характеристики, влияющие на подвижность радионуклидов в агроэкосистемах; виды и сорта возделываемых сельскохозяйственных культур, а также зональные особенности ведения сельского хозяйства (структура землепользования, направленность производства, технологии возделывания культур, особенности ведения животноводства и т.п.), определяющие размеры накопления радионуклидов в производимой продукции.
Основной задачей разработки реабилитационных технологий является ведение сельскохозяйственного производства таким образом, чтобы виды, масштаб и длительность проведения защитных и реабилитационных мероприятий были оптимальными и обеспечивали максимально возможное снижение доз облучения населения при минимальных затратах [3].
Критериями для обоснования необходимости применения защитных и реабилитационных мероприятий на радиоактивно загрязненных землях сельскохозяйственного назначения являются санитарно-гигиенические нормативы или производные от них контрольные уровни:
- допустимые уровни содержания радионуклидов в продуктах питания и сельскохозяйственном сырье (СанПиН 2.3.2.1078-01; СанПиН 2.3.2. 2650-10);
- допустимые уровни содержания радионуклидов в кормах (ВП 13.5.13/06-01);
- дозовые нагрузки на население и работников сельского хозяйства в соответствии с НРБ 99/2009 и ОСПОРБ 99/2010.
В настоящее время выполнен значительный объём исследований, направленных на научное обеспечение ведения сельского хозяйства в условиях техногенного загрязнения. Разработаны технологии и приёмы, обеспечивающие получение экологически безопасной и качественной сельскохозяйственной продукции. Одним из перспективных направлений оптимизации сельскохозяйственного производства на техногенно загрязнённых землях является создание программных средств, включающих в себя систему поддержки принятия решений, банки информационных данных и электронные справочные системы.
Создание информационно-справочной системы разработки технологий (ИССРТ) выполнялось на базе лаборатории геоинформационных систем и агроэколо-гического мониторинга с использованием системного подхода, анализа накопленного материала и реализовы-вались в среде СУБД MS Access XP.
Информационно-справочная система разработки технологий по оптимизации землепользования является информационно-аналитическим комплексом для поддержки принятия решений при выборе технологий, которые обеспечат возможность ведения различных видов хозяйственной деятельности на территориях с высокими уровнями радиоактивного загрязнения и возвращение в хозяйственное использование временно выведенных из оборота сельскохозяйственных земель.
Структура ИССРТ построена таким образом, чтобы обеспечить пользователя необходимой и достаточной
информацией для выбора оптимального направления использования территории с высокими уровнями загрязнения и наиболее эффективных технологий, которые обеспечат радиационную безопасность работников и населения, а также соответствие производимой продукции санитарно-гигиеническим нормативам. Кроме того, в справочник включен набор необходимых параметров для прогнозирования радиологических последствий применения выбранной технологии.
ИССРТ содержит информацию о санитарно-гигиенических нормативах содержания радионуклидов и тяжелых металлов в различных видах продукции, о параметрах прогнозирования последствий применения различных технологий, а также необходимую информацию по следующим направления хозяйственного использования: промышленное использование, ведение сельскохозяйственного производства, ведение лесного хозяйства, использование водных ресурсов, специальным проектам использования территорий. Для каждого из указанных направлений при помощи ИССРТ можно определить вид использования и технологию, обеспечивающую возможность ведения различных видов хозяйственной деятельности, и возвращение в хозяйственное использование временно выведенных из оборота сельскохозяйственных земель на территориях с высокими уровнями радиоактивного загрязнения.
Главное меню информационно-справочной системы включает следующие разделы: технологии, коэффициенты накопления, таблицы, нормативы, выбор технологий.
Рисунок 1 - Главное меню информационно справочной системы
В разделе "Технологии" содержится описание технологий по следующим направлениям: растениеводство, садоводство, кормопроизводство. После нажатия на кнопку "Технологии" в главном меню программы появляется окно "Меню технологий", в котором перечислены основные направления возможного использования территорий. В верхней части этого окна расположены управляющие элементы, которые позволяют выбрать из заранее сформированных списков группу почвы, отрасль сельского хозяйства и вид выращиваемой продукции. В средней части окна находится таблица, в которой для технологий из заранее сформированного перечня содержатся: кратность снижения для 137Cz и 908г. Программа предоставляет возможность просматривать, изменять, сохранять и выводить на печать таблицу кратности снижения, а также выводить на экран описание выбранной технологии.
Нажатие на кнопку "Коэффициенты накопления" приводит к выводу на экран диалогового окна, с помощью которого можно редактировать кратность снижения для технологий, применяемых при выращивании сельскохозяйственных растений.
^Твнологш I
Технологии
Отрасль: Растениеводство » Тип почвы: Пе&вные [-11 0 1
Вид продукции: картофель М Кротншь снижения
Технология 1]?& )18г ?п Св РЬ Й Опииниетеямог ИИ
¿несакнеминеральны*и оргакинишудобрений! I г г ? г г г»Г~ » :
Ъеишеьньедоэы кмиинш: удобрений 15 1.5 1.5 1.5 1,5 1.51 »
* »
Ифрмациокно-справочная шпека
Запив н 1нзЗ ► Ш V С фиАгрФМ 1 Пони
Рисунок 2 - Меню технологий
Радиологические параметры в *
Коэффициенты накопления
Группа почв: ЩЗЕНЕз
Коэффициент накопления
Отрасль 137Сэ 90Бг г„ Си РЬ Сс|
► картофель 0.1 1,3
клубника
корнеплоды 0.15 1.1
мн. сеяные траеы 1.5 7.5
□вес (зерно) 0.35 2,3
рожь озимая [зерно] 0,2 1.5 г 3 4 5
слива
смородина 20 20
яблоки
ячмень(зерно) 0.3 1.3
Информационно-справочная система
Запись: к 1 из 10 ► и IС фильтром Г1ои<к
Рисунок 3 - Диалоговое окно "Коэффициенты накопления"
Нажатие на кнопку "Таблицы" выводит на экран диалоговое окно, с помощью которого можно просмотреть информацию о внесённых в ИССРТ данных по растительности, почвам, населённым пунктам, технологиям и нормативной документации.
"НП Таблицы — п X
Таблицы
РЗСГК! еЛЬНОС! Ь
Почва
Населенные пункты
Технологии
Документы
Информационно справочная система
Рисунок 4 - Диалоговое окно «Таблицы»
Нажатие на кнопку "Нормативы" выводит на экран диалоговое окно, с помощью которого можно просмотреть информацию по требованиям СанПин к содержанию 137Cz и 91^г и тяжёлых металлов в продуктах питания.
После нажатия кнопки "Выбор технологий" в главном меню программы сначала появляется диалоговое окно "Выбор объекта". В нём необходимо выбрать объект, на котором будут проводиться реабилитационные работы.
Нормам*«
Нормативы
Страна:
Беларусь Допустимый уровень содержания
Продукция растениеводства: 137Св 905г 2п Си РЬ Сй Источник информации
картофель 4 КУ'Б
картофель
картофель 120 40 20 21 22 231
клубника
клубника
клубника 40 3( 1
корнеплоды
корнеплоды
корнеплоды 120 40 1
ми. сеяные травы
Информационно справочная система
&гм<ы м 4 3 из ВО ► И | '(, Б«з фильтра Понес
Рисунок 5 - Диалоговое окно «Нормативы»
В верхней части окна расположены выпадающие списки, позволяющие выбрать страну, область, административный район и населённый пункт. Ниже расположены формы, в которые вводятся данные, специфичные для отдельных земельных участков. В окне "Хозяйство" вкладки "Объект" указывают название хозяйства.
■Щ Участок
Населенный пункт
Страна: Россия Район: Новозыбковский -
Область: Брянская ^ Населенный пункт: с, Новое -
Обьект Рабочий участок Загрязнение почвы
Выбор объекта
Населенный пункт: с Новое Административный код: А-12 Сельсовет (русский):
Хозяйство: первоя|
Нас. пункт (английский): $. Иоуое Пользовательский код: А-12 Сельсовет (английский): Хозяйство (английский):
Запись И 1из9
Информационно справочная система
Поиск
Рисунок 7 - вкладка «Рабочий участок»
В нижней части окна и справа расположены кнопки "Растениеводство", нажав на которые, можно перейти к диалоговому окну "Выбор технологий". При этом в расчётах будут использованы данные по выбранному в окне "Участок" земельному участку, который может состоять как из одного (для расчёта необходимо нажать кнопку справа), так и нескольких элементарных (для расчёта необходимо нажать кнопку снизу).
Рисунок 6 - Диалоговое окно «Выбор технологий»
Во вкладке "Рабочий участок" указывают номер объекта, его пользовательский код, описание участка, его название.
Во вкладке "Загрязнение почвы" вводятся данные о содержании в почве радиоактивных элементов и тяжёлых металлов, номер поля, площадь, дата обследования.
В нижней части окна и справа расположены кнопки "Растениеводство", нажав на которые, можно перейти к диалоговому окну "Выбор технологий". При этом в расчётах будут использованы данные по выбранному в окне "Участок" земельному участку, который может состоять как из одного (для расчёта необходимо нажать кнопку справа), так и нескольких элементарных (для расчёта необходимо нажать кнопку снизу).
Во вкладке "Загрязнение почвы" вводятся данные о содержании в почве радиоактивных элементов и тяжёлых металлов, номер поля, площадь, дата обследования.
Участок
Населенный пункт
Страна: Россия » Ранок: Ноеозыбиокиий
Область: Брянская V населенный пункт: с. новое
Обьект | Рабочий участок Загрязнение почвы
НиЗВинЧё руС . 11
Название англ.: 11_
Площадь: 56
Дата пбседовония 01(112001
Элементный участок:
13?Сг в почве: ЭОЗг л почве: в почве Си в почве РЬ в почве: Сс1 в ПОЧВА
565 16
5)6 12 V 01
Растениеводство
Удалить
Запись. 1 1I
Паи»
Растеыеюдство
Информационна справочная система
|з«1Н(К < 1МЗ > 'I ' V ПОИСК
Рисунок 8 - вкладка «Загрязнение почвы»
В верхней части окна выводится информация о выбранном земельном участке - страна, область, район, название населённого пункта, название участка, группа почв на участке.
Ниже расположены управляющие элементы, предназначенные для выбора отрасли растениеводства, выбора продукции и применяемой технологии.
После того, как пользователь задаст отрасль растениеводства, вид продукции и применяемую технологию, программа автоматически рассчитает предполагаемое содержание 137 Cz и 91^г и тяжёлых металлов в выходной продукции, при условии применения выбранной технологии и без неё.
Выбор технологии • сельскохо*яйстеенные растения - н X
Страна: Россия Нас, пункт: с Новое
Область: Брянская Участок: Е1
Район: Ново зыбко в ский Тип почвы: Суглинистые
Отрасль: Выбор технологии:
^ЗГЯЯЕГРЩГЯ [Т| Повышенные дозы калийных удобрений V]
Вид продукции
картофель [Т]
Начальные в почве: Коэффициент перехода: После перехода: Кратность снижения: После применения технологии: Норматив: Возможность применения технологии для реабилитации:
Закрыть Просмотр Технология Нормативы
Рисунок 9 - Диалоговое окно «Выбор технологии -сельскохозяйственные растения»
При нажатии кнопки "Просмотр" все результаты расчёта и использованные данные выводятся в табличной форме.
Выбор техно.тш 1Т11 - сельскохозяйственные растении
Страна: Россия Нас. пункт: с. Новое
Область: Брянская Участок: Е1
Район: Новозыбковскнп Тип почвье Суглинистые
Отрасль: Расгенневолсгво Вид продукции: 20 Выбор технологии:
T37CS SOSr Zn Си РЬ Cd
Начальные в почве: ЬББ IB &3.6 9.2 9.7 0.1
Коэффициент перехода; 0.05 0.9 0 0 0 0
После перехода: 28.25 14.4 0 О 0 0
Кратность снижения: 1.5 1.5 0 О 0 0
После применения технологии: 18.8333 9.6 0 О 0 о
Норматив: 120 40 2D 21 22 23
Возможность применения технологии для реабилитации: ДА
Рисунок 10 - Табличная форма выбранной технологии
Список использованных источников
1 Алексахин Р.М. Проблемы радиоэкологии: Эволюция идей. Итоги. - М.: Россельхозакадемия, 2006. - 880 с.
2 Минеев В.Г. Агрохимия и экологические функции калия. - М.: МГУ, 1999. - 332 с.
3 Разработка национального стандарта «безопасность жизнедеятельности населения на радиоактивно загрязненных территориях. Безопасное использование земель сельскохозяйственного назначения. Основные положения» / Т.А. Марченко, Н.И. Санжарова, А.В. Панов, Е.А. Горячев // Радиационная гигиена 2013. - Том 6. - № 3. - С. 44-46.
Информация об авторах
Санжаров Андрей Иванович, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории ГИС и агро-экологического мониторинга ФГБНУ «ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии», vnizem@kursknet.ru, тел. 531162.
Глазунов Геннадий Павлович, кандидат сельскохозяйственных наук, заведующий лабораторией ГИС и агроэкологи-ческого мониторинга ФГБНУ «ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии», gennadij-glazunov@yandex.ru, тел. 531162.
Хахулин Владимир Геннадьевич, программист, сотрудник лаборатории ГИС и агроэкологического мониторинга ФГБНУ «ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии», vnizem@kursknet.ru, тел. 531162.
Афонченко Нина Васильевна, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник лаборатории ГИС и агроэкологического мониторинга ФГБНУ «ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии», vnizem@kursknet.ru, тел. 531162.
137Cs aosr 7п
565 1С 53.6
0.05 0.9 О
28.25 R4 0
3.5 I.S О
18,8333 9.6 О
120 -40 20
Си РЬ Cd
9.2 9.? Q.I
~D 0 ¡Г
О О О ООО
II О О
"г! гг гз" ДА
При расчёте используются предварительно введённые нормативные данные, радиологические параметры и кратность снижения 137 Cz и 90Sr и тяжёлых металлов при применении выбранной технологии. В случае, если какие-то из необходимых для расчёта данные не введены или введены неверные величины, результат расчёта будет соответствующим.
Таким образом, разработанная информационно-справочная система позволит обеспечить специалистов и руководителей, принимающих решения по реабилитации этих территорий, необходимой информацией для выбора направления и технологий проведения работ. Программа функционирует на ПК с операционной системой MS Windows 98 /ME/2000/XP/7. Программа автоматически рассчитывает прогнозируемое содержание 137Cs и 90Sr в сельскохозяйственной продукции в случае ее производства без использования реабилитационной технологии, и после ее применения. К важным компонентам программно-аппаратного комплекса, обеспечивающего административно-хозяйственные органы необходимыми данными по выбору вариантов реабилитации радиоактивно загрязненных территорий, следует отнести совокупность баз данных, включающих: радиологические параметры для различных видов продукции и условий ее производства; санитарно-гигиенические нормативы; описание технологий реабилитации; радиологические критерии эффективности реабилитации.
