2
ОГЛАВЛЕНИЕ
С.
Введение....................................................................3
Глава 1. Анализ методов контроля текущего и прогнозного состояния природной среды .......................................................... 8
1.1. Анализ функциональных схем экологического мониторинга в
городах Нижнего Дона..............................-.................. 8
1.2. Модели и методы оценки качества окружающей среды................. 20
Глава 2. Методологические основы применения многофакторных исследований
в мониторинге окружающей среды.............................................33
2.1. Выбор метода математического моделирования параметров системы
контроля среды......................................-.....-...........33
2.2. Основы моделирования распределения загрязнений в среде методом главных компонент......................................................37
2.2.1. Представление набора исходных данных...........-............... 37
2.2.2. Преобразования стандартизованной матрицы исходных данных--------39
2.2.3. Графическое представление параметров исследования...............44
Глава 3. Компонентный анализ распределения тяжелых металлов в
почвенном и растительном покрове г.Новочеркасска.....................47
3.1. Главные компоненты распределения металлов в почве.................47
3.2. Главные компоненты распределения металлов в растительных образцах —----------------------------------------------------------- 59
3.3. Главные компоненты рас пределе ния металлов в сопредельных средах 69 Глава 4. Компонентный анализ распределения металлов в атмосфере и
почве г.Ростова-на-Дону -....................------------------------ 79
4.1. Главные компоненты распределения металлов в атмосфере -.........79
4.2. Главные компоненты распределения металлов в почве —...............82
Заключение-------------------------------------------.................... 111
Литература ................-..............-............................114
Приложения.............-......-.......-...................................121
3
ВВЕДЕНИЕ
Контроль качества среды относится к важнейшей функции природоохранной деятельности, поскольку он призван создать надежное информационное обеспечение для планирования и осуществления эффективных мер по защите окружающей среды. Проведение исследований но экологическому мониторингу сопряжено с такими проблемами, как большой объем аналитических работ, значительные финансовые затраты, несовершенное методическое обеспечение по оцениванию экологической ситуации, обработка банка многомерных данных и др.
Необходимость разработки новых природоохранных мероприятий и повышения качества среды обитания особенно актуальна для урбанизированных территорий, как правило, являющихся развитыми промышленными центрами и. следовательно, зонами повышенного экологического риска. Город, представляя собой промышленную и коммунально-бытовую структуру, образует обширные аномалии загрязняющих веществ в составе как природных соединений, так и соединений техногенного происхождения. Построение карты зон повышенных или пониженных по сравнению с фоновыми или нормативными концентрациями контролируемых соединений, осуществляется по результатам опробования преимущественно депонирующих (накапливающих) сред. Для получения объективной оценки экологической ситуации в числе других сведений необходима информация о пространственном и временном варьировании концентраций токсичных соединений в среде. Выделение наиболее информативных параметров мониторинга среды играет важную роль для характеристики тенденций формирования аномалий загрязняющих веществ, а также для определения необходимого и достаточного перечня показателей, требующих систематического контроля. В связи с этим, все возрастающую роль в экологических исследованиях играет многомерный анализ данных, использующий для изучения взаимовлияния исходных величин вероятностный подход.
13
Для сопоставления природных и техногенных геохимических потоков был выбран условный фоновый участок, выбор которого в качестве эталона естественных миграционных геохимических процессов обосновывается аналогичными ландшафтообразующими параметрами исследуемого города, включающими климат, мощность зоны аэрации, рельеф, геологическое строение, преобладающие типы почвы и растительности и др.[64,65].
Функциональная схема объектов и методов оценки природной среды, осуществляемой в рамках экологического мониторинга г.Ростова-на-Дону, включает в себя следующие исследования. Мониторинг экологического состояния атмосферы ведется по трем направлениям: определение концентрации токсикантов в осадках, в пыли и непосредственно в воздухе зоны наблюдения. Контроль осадков осуществляют по химическому анализу снегового покрова и дождевых выпадений. Т.к. накопление загрязняющих ингредиентов в снежном слое происходит пб двум направлениям: как в процессе снегообра-зования, так и в процессе сухого и влажного вымывания снежным потоком химических веществ из атмосферы (64-67].
Пробы снега отбираются в среднем с каждого квадратного километра контролируемой местности. После оттаивания и фильтрования пробы жидкая фаза (фильтрат) подвергается полному химическому анализу с определением концентрации растворимых форм металлов, а нерастворимый остаток служит показателем пылевой нагрузки снеговой пробы. Дождевые выпадения исследуются подобно анализу снегового фильтрата.
В атмосферном воздухе определяется массовое содержание пыли и газообразных токсичных примесей Н^, С32, МОх и 302.
Литохимическое опробование города осуществлялось для верхнего почвенного горизонта 0.0 - 0.2 м, характеризующего высокую интенсивность геохимических процессов [60,61]. Профили опробования ориентированы с запада на восток, интерват между профилями составляет 200 - 300 м, между точками отбора проб на профиле - 100 - 200 м. Литохимические пробы отбирались
14
на улицах, во дворах, на газонах, в скверах, парках методом «конверта»: с площади около 10 кв.м, исследователи брали по 5 проб почвы (четыре по углам, одну в центре) весом по 200 г, тщательно перемешивали сборную пробу, после квартования четвертую часть пробы отправляли на спектральный анализ.
Химико-аналитические исследования, в соответствии с требованиями получения данных по максимально широкому комплексу химических элементов и оценки количественных соотношений между элементами, выполнены на дифракционном спектрографе ДФС-13. Количество отобранных литохимических проб одной геохимической съемки составляет 2300. С 1989 года съемка проводилась с интервалом 3 года, соответсгвенно в 1989, 1992, 1995 и 1998 г.г. В пробах почв анализируется содержание подвижных форм и валовое количество тяжелых (токсичных) металлов: Сг, РЬ, Си, N1, Со, V, 1пу Мп, Эг и других компонентов. Физико-химические свойства почв определяются по стандартным методам анализа водной вытяжки пробы.
Контроль гидросферы г.Ростова-на-Дону проводится путем химического анализа фильтрующих промстоков и сбросов промышленных вод вкупе с ливневыми стоками , а также спектральный анализ твердой фазы и сухого остатка проб.
В отличие от схемы организации мониторинга г.Новочеркасска данная схема биогеохимических исследований включает опробование местности путем отбора наиболее распространенных видов овощей и фруктов на приусадебных участках горожан. В биопробе одной точки наблюдения объединялись 5-8 проб с разных деревьев примерно одного возраста. Помимо обязательного спектрального анализа озоленных проб, в соке фруктов определяется содержание ртути атомно-абсорбционным методом.
Обработка результатов геохимических наблюдений осуществляется путем построения диаграмм концентраций и карт рассеяния ассоциаций химических элементов [55,56,64,68,69,74]. Как правило, геологические данные относятся к разряду многомерных, поэтому изображения взаимосвязи между не-
- Київ+380960830922