Оптимізація відбору проб при радіоекологічному моніторингу територій Українського Полісся

Мережа експериментальних ділянок визначена в репрезентативних для забрудненої території геосистемах і охоплює основні різновиди природних умов та природокористування. Кожна з ділянок покривалася мережею відповідно до запланованого кроку пробовідбору і відбір проб ґрунту проводився в кожному вузлі мережі. В зв'язку з тим, що, за умовами експерименту, на одній ділянці відбір проб здійснювався по декільком мережам (з різним кроком відбору проб), то використовувався, як правило, метод вкладених ділянок. Відбір проб ґрунту проводився з допомогою двох видів пробовідбірних інструментів: стандартного кільця (діаметром 13. 2см) та пробовідбірника (діаметром 3. 7см). Відбір проб кільцем на глибину 5см проводився за стандартною методикою і тільки на цілині, відбір проб ґрунту пробовідбірником на глибину 30см – по мережі з кроком 10м, 2м, 0. 2м, 0. 1м, 0. 05м у такий спосіб, що це дозволило в кожній точці мати три площі пробовідбору: 0. 004м2, 0. 001м2, 0. 005м2, що збільшує достовірність статистичних досліджень. Доведено, що для визначення щільності забруднення ґрунту радіонуклідами глибина 30 см (висота пробовідбірника з діаметром 3. 7см) достатня, враховуючи різні умови відбору проб ґрунту, практично на всій забрудненій території.

Для оцінки репрезентативності вибірок рослинних проб експериментальні ділянки вибиралися на полях з типовими для забрудненої території Українського Полісся сільськогосподарськими культурами (житом, вівсом, озимою пшеницею) і на цілинних (староорних) територіях з типовою рослинністю (пирієм повзучим, віяником наземним, ослинником). Протягом року щомісяця відбиралися проби молока корів в особистих підсобних господарствах населених пунктів Київської, Житомирської, Рівненської, Чернігівської областей.

При математичній обробці отриманих результатів з метою виявлення статистично значущих факторів використовувались загальноприйняті методи дисперсійного і регресивного аналізу. На формування локальної неоднорідності забруднення ґрунту радіонуклідами впливають неминучі помилки визначення активності радіонуклідів в пробах ґрунту, внаслідок чого будь-яка оцінка забруднення ґрунту, отримана на основі тих чи інших вимірювань, у межах деякої ділянки при відсутності глобального градієнта забруднення має розглядатися як деяка випадкова величина. Геостатистична картина щільності забруднення ґрунту типової експериментальної ділянки, показана на рис. 1. Локальна неоднорідність (випадковість) забруднення ґрунту в межах ділянки – це наслідок мікронеоднорідності випадінь радіонуклідів на ділянку, що викликана впливом на їх локальне осадження місцевих флуктуацій атмосфери, особливостями мікрорельєфу і рослинності, а також подальшим перерозподілом радіонуклідів. Присутність паливних частинок у початкових радіоактивних випадіннях робить

забруднення ґрунту ще більш неоднорідним навіть на невеликих ділянках. Крім того, значний вплив на неоднорідність забруднення радіонуклідами верхнього шару ґрунту вносить подальше втручання (діяльність людей, диких тварин, ґрунтових організмів). Щільність забруднення ґрунту 137Cs для обраних експериментальних ділянок має значний розкид і правосторонню асиметрію. У цьому випадку найбільш простим теоретичним розподілом імовірностей для характеристики безградієнтних ділянок для різних ландшафтних геосистем і форм випадінь є логнормальний закон розподілу імовірностей. Дисперсія логарифма щільності забруднення ґрунту 137Cs в пробах обумовлена мікронеоднорідністю забруднення ділянки (у тому числі наявністю паливних частинок), процесом підготовки проб до вимірювання і вибором вимірюваної наважки, похибкою еталонного зразка і похибкою вимірювання.

Для вивчення варіабельності щільності забруднення ґрунту 137Cs і її характеристики на безградієнтних за забрудненням ділянках нами обрано параметр sг – середнє квадратичне відхилення логарифма щільності забруднення ґрунту 137Cs. Тому у даному розділі оцінюється цей параметр для безградієнтних за забрудненням ділянок, розташованих на різних ландшафтах, слідах чорнобильських радіоактивних випадінь, і проводиться статистичний аналіз для виявлення найбільш значущих факторів, що впливають на значення параметру sг.

У результаті статистичного аналізу отримано аналітичну залежність дисперсії логарифма щільності забруднення ґрунту на експериментальній ділянці від робочої площі пробовідбірника. На рис. 2 показано дві (для паливного та конденсаційного слідів випадінь) узагальнені залежності для середнього квадратичного відхилення логарифма щільності забруднення ґрунту від робочої площі пробовідбірника, а також наведено емпіричні дані для розглянутої залежності, отримані на різних експериментальних ділянках. Ці залежності дуже важливі для аналізу значень спостережуваної дисперсії (середнього квадратичного відхилення логарифма) щільності забруднення ґрунту, отриманих для різних експериментальних ділянок при відборі проб пробовідбірниками з різною робочою площею. Вони дозволяють перераховувати отримані значення на одну площу пробовідбірника. Той факт, що ці залеж-

ності різні для паливного і конденсаційного сліду випадінь, говорить про залежність дисперсії логарифма щільності забруднення ґрунту від типу радіоактивних випадінь. Далі усі значення середнього квадратичного відхилення логарифма щільності забруднення ґрунту 137Cs, отримані на різних ділянках (sг), були перераховані (нормовані) на одну площу пробовідбірника (в величину , пробовідбірник діаметром 3. 7см). При цьому такі фактори як Середня щільність випадінь 137Cs і Крок відбору проб (у межах 0. 2-10м) не є статистично значущими. Статистичний аналіз отриманих результатів показав деяке розходження між середніми значеннями величини   при відборі проб пробовідбірником діаметром 3. 7см на паливному і конденсаційному слідах випадінь (рис. 3). Наявність різних залежностей для середнього квадратичного відхилення логарифма щільності забруднення ґрунту 137Cs на паливному і конденсаційному слідах випадінь від площі пробовідбору (рис. 2) дозволяє проаналізувати відношення  , яке показує, що при площі пробовідбору і 0. 005м2 розходження між середніми квадратичними відхиленнями логарифма щільності забруднення ґрунту на розглянутих слідах випадінь практично відсутнє. Таким чином, як базову площу пробовідбору зручно прийняти