пользователей: 30398
предметов: 12406
вопросов: 234839
Конспект-online
РЕГИСТРАЦИЯ ЭКСКУРСИЯ

Картографирование загрязнения вод суши

Концентрации различных загрязняющих веществ, присутствующих в водной среде, характеризуются сложной временной динамикой и зависят от:

─ интенсивности поступления в водоемы;

─ скорости процессов самоочищения и осаждения;

─ объема водной массы, характера и скорости ее движения.

Каждый из перечисленных факторов загрязнения относительно независим от других и обладает собственной динамикой. Загрязняющие вещества поступают в водоемы со сточными водами от промышленных и сельскохозяйственных предприятий, коммунально-бытовой сферы, с поверхностным стоком за счет смыва с загрязненных территорий, при осаждении из атмосферы, от вторичных химических процессов трансформации поллютантов, от естественных источников.

Объемы сточных вод определяются ходом процессов их образования и накопления на предприятиях и в быту. Особенностью процессов загрязнения водных объектов является резкая изменчивость, связанная с возможностью залповых сбросов из емкостей-накопителей, как технологически обусловленных, так и аварийных.Смыв с загрязненных территорий также крайне неравномерен во времени и происходит при стоке дождевых и талых вод, а также во время паводков. Осаждение из атмосферы определяется присутствием в ней осаждающихся (вымывающихся) примесей и наличием соответствующих метеорологических условий.

Интенсивность процессов самоочищения зависит от состояния экосистемы водоема, температуры воды и скорости течения. Объе­мы воды в водных объектах зависят от комплекса гидрологических факторов и характеризуются внутри- и межгодовой изменчивостью. Поэтому уровни загрязнения водных объектов в разных регионах изменяются по сезонам неодинаково, в зависимости от гидрологического режима, а также характера загрязнения и его источников. Формирование сравнительно повышенных уровней загрязнения отмечается в следующих случаях:

─ при относительно стабильном поступлении загрязнения и пониженном расходе воды, в условиях низкой летней или зимней межени;

─ при массированном поступлении загрязнений (в том числе взвешенных частиц) с поверхностным стоком, во время весенних и дождевых паводков;

─ при залповых сбросах, вне зависимости от состояния водоема.

В последнем случае последствия определяются как масштабами сброса, так и интенсивностью самоочищения. Известно, что последствия аварийных сбросов многократно усугубляются, когда их воздействию подвергаются холодные воды умеренного пояса зимой либо арктического и субарктического поясов в любой сезон.

Нормирование загрязнения гидросферы базируется на гигиеническом принципе. Предельно допустимые концентрации устанавливаются, исходя из минимальных возможностей вредных воздействий. Но вредные воздействия на человека или ихтиофауну достаточно часто бывают связаны не только с техногенными, но и с природными причинами. Едва ли не в любом геохимическом ландшафте имеет место дефицит одних элементов и избыток других.

С другой стороны, известно, что для водной среды ПДК тяжелых металлов установлены по валовым содержаниям, тогда как токсичны лишь свободные ионы. В результате по ряду веществ ПДК фактически установлены на уровне природного фона или даже ниже его, что искажает картину распределения уровней загрязнения и затрудняет использование интегральных показателей качества воды.

Картографирование самоочищения поверхностных вод может выполняться на качественном или количественномуровне исследования. Первое используется в мелко- и среднемасштабных, оценочных работах, выполняемых для больших территорий. Второе становится возможным при крупномасштабных исследованиях, посвященных анализу конкретных ситуаций, прогнозированию последствий возможных и реальных случаев загрязнения.

Качественное картографирование условий самоочищениявключает подразделение водных объектов на ряд категорий по параметрам, определяющим условия самоочищения:

─ интенсивности перемешивания;

─ температурам воды в летние месяцы;

─ условиям разбавления загрязняющих веществ.

Интенсивность перемешивания воды в реках зависит от турбулентности потока, что, в свою очередь, контролируется характером рельефа и донных отложений. По этим условиям реки подразделяются на равнинные, предгорные (низкогорные) и горные; им соответствует слабая, средняя и сильная интенсивность перемешивания. По температурным характеристикам выделяется три категории рек со средними температурами в летнее время до 15°, 15-20°, выше 20°.

Сочетание характеристик перемешивания и температур позволяет выделить четыре категории условий самоочищения за счет трансформации загрязняющих веществ: благоприятные, относительно благоприятные, средние, неблагоприятные.Условия разбавления загрязняющих веществ определяются по среднегодовым расходам воды; по этому показателю реки подразделяются на шесть категорий. По сочетанию условий трансформации поллютантов и разбавления выделяется шесть градаций интегральных условий самоочищения: очень хорошие, хорошие, относительно хорошие, средние, плохие, очень плохие.

Для озер основной фактор перемешивания воды — ветровое волнение. Оно оценивается через показатель относительной мелководности, определяемый как отношение средней ширины или (для изометричных водоемов) квадратного корня из площади к средней глубине.

По сочетанию этого показателя и средних температур за летние месяцы выделяются те же четыре градации условий трансформации поллютантов, что и для рек. В качестве показателя условий разбавления загрязняющих веществ для озер используется их объем (шесть градаций).

По сочетанию условий трансформации и разбавления поллютантов для озер выделяются те же шесть градаций интегральных условий самоочищения: очень хорошие, хорошие, относительно хорошие, средние, плохие, очень плохие.Градации, выделяемые по указанным признакам, относятся к довольно крупным регионам, что позволяет решать задачи мелкомасштабного картографирования.

Для передачи указанных характеристик самоочищения применяют линейные знаки (для рек) и ареалы (для водоемов), с использованием на многокрасочных картах «принципа светофора»: оттенков зеленого, желтого и красного цветов, сменяющих друг друга по мере ухудшения условий. На черно-белых картах используются штриховки, густота которых увеличивается по мере ухудшения условий.

Количественное картографирование самоочищениявыполняется при крупномасштабных работах и базируется на прогнозе на основе известных зависимостей скоростей трансформации конкретных веществ от температуры среды.

При количественном картографировании предметом изображения являются не параметры самоочищения (их перевод из табличной формы в картографическую, с учетом температурных характеристик, возможен, но обычно нецелесообразен), а прогнозируемые результаты процессов самоочищения. Рассчитывается распространение веществ от мест их поступления в реку к опреде­ленным датам и ожидаемые концентрации по створам.

Наиболее эффективным средством решения такой задачи является математическое моделирование потоков загрязнений с визуализацией результатов методом графической визуализации.

Экологическое состояние водоемов складывается в результате взаимодействия факторов самоочищения и техногенной нагрузки и определяется, главным образом, путем стационарных и экспедиционных исследований. Показатели экологического состояния водоемов включают значительное число гидрохимических и гидробиологических характеристик. Для водоемов, используемых в хозяйственно-питьевых и рекреационных целях, установлено 11 основных показателей состава и свойств воды (содержание взвешенных веществ, плавающие примеси, запахи и привкусы, окраска, температура, рН, минерализация, растворенный кислород, биохимическое потребление кислорода, содержание бактерий, содержание токсичных веществ),в том числе ПДК для 420 веществ.

Для водоемов, используемых в рыбохозяйственных целях, установлено девять основных показателей состава и свойств воды (содержание взвешенных веществ, плавающие примеси, запахи и при­вкусы, окраска, температура, рН, растворенный кислород, биохимическое потребление кислорода, содержание токсичных веществ),в том числе ПДК для 72 веществ.

В биоэкологических исследованиях используются характеристики видового разнообразия, наличия и доли индикаторных видов. Роль индикаторных организмов могут выполнять виды, наиболее чувствительные к загрязнению и (чаще) малочувствительные к нему — сапробионты.

Для целей картографирования чаще всего используется индекс загрязненности воды (ИЗВ). В качестве косвенных характеристик, относящихся к техногенной нагрузке на бассейны, используются данные об объемах и структуре сточных вод, в том числе отнесенные к единице площади бассейна или к объему стока воды.

Информационные источники и методы картографирования за­грязнения поверхностных вод различны для карт разных масштабов. Для создания обзорных мелкомасштабных карт линейными знаками (для рек) и ареалами (для озер и водохранилищ, выражающихся в масштабе карты) характеризуются классы качества воды для протяженных участков крупных рек и озер, структурными знаками — уровни и состав загрязнения, объемы и состав сбросов, картограммами — техногенная нагрузка на речные бассейны. При более детальном картографировании линейные знаки, характеризующие качество воды, дифференцируются по веществам.

При средне- и крупномасштабных исследованиях данные, заимствованные из статистических источников, целесообразно дополнять расчетными характеристиками диффузного загрязнения от сельскохозяйственных источников и сельских населенных пунктов, с использованием коэффициентов разбавления (КР).

При изучении диффузного загрязнения от источников в сельской местности картографируемая территория подразделяется на водосборные бассейны определенного порядка, в зависимости от масштаба исследования. Так, при картографировании масштаба 1:200 000 целесообразно выделение бассейнов третьего порядка(по Стралеру-Философову), а также оконтуриваемых ими межбассейновых пространств(территорий, относящихся непосредственно к бассейну основной реки или к бассейнам более низкого порядка, чем рассматриваемый). В пределах каждого бассейна путем анализа картографических источников и статистических данных определяют все действующиеисточники загрязнения поверхностных вод: населенные пункты, животноводческие комплексы и фермы, промышленные и коммунально-бытовые предприятия, места размещения сельскохозяйственной и транспортной техники.

Отдельно учитываются и обозначаются на карте потенциально опасные объекты: нефтепромыслы, трубопроводы, хранилища пестицидов, удобрений, горючего и др. Объемы и состав сточных вод от действующих источников определяются по укрупненным нормативам водоотведения. Для потенциально опасных источников может быть указана территория, подвергавшаяся их воздействию в прошлом (при наличии данных об имев­ших место авариях) либо могущая быть загрязненной (при наличии соответствующих расчетов).

Для определения коэффициентов разбавления объемы сточных вод от всех источни­ков в пределах бассейна делят на сток воды в замыкающем створе за ту же единицу времени. Сведения о стоке воды могут быть получены из данных Государственного водного кадастра (Многолетние дан­ные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши; Ресурсы поверх­ностных вод СССР. Основные гидрологические характеристики), а при их отсутствии — из данных региональных гидрологических исследований либо расчетно-графическим путем на основе региональных зависимостей между гидрологическими и морфологическими параметрами. Показатели разбавления могут определяться, исходя из разных величин расходов воды в замыкающем створе: среднегодовых, характерных для определенных фаз водного режима; 95% обеспеченности, как того требуют нормативные документы по установлению предельно допустимых сбросов.

При картографировании показателей разбавления по водосбор­ным бассейнам целесообразно учитывать и отображать на карте с

помощью знаков, картограмм, картодиаграмм не только общий объем, но и состав сточных вод по их происхождению:

─ от промышленных предприятий (с подразделением по отраслям);

─ животноводческих комплексов и ферм;

─ жилищно-коммунального хозяйства;

─ транспортной и сельскохозяйственной техники.

Картографирование загрязнения поверхностных вод на основе данных натурных измерений при экспедиционных исследованиях распространения не получило в силу высокой подвижности водной среды и, соответственно, быстрой изменчивости показателей загрязнения.


07.05.2016; 14:14
хиты: 99
рейтинг:0
для добавления комментариев необходимо авторизироваться.
  Copyright © 2013-2024. All Rights Reserved. помощь