Математичні моделі розрахунку і прогнозування хімічного забруднення ґрунту

4. Математичні моделі розрахунку і прогнозування хімічного забруднення ґрунту

Натурними спостереженнями встановлено інтенсивне забруднення ґрунту хімічними елементами промислових відходів, а також накопичення в ньому залишкової кількості пестицидів. В зв’язку з цим важливим є прогнозування на перспективу потрапляння забруднення в ґрунт промислових центрів і сільськогосподарських територій.

Згідно даних про ступінь і характер забруднення ґрунту в районі шлаконакпичувачів були розроблені моделі розрахунку деяких хімічних елементів в поверхневому (0-20 см) горизонті ґрунту, а саме для:

Міді

; (1)

Цинку

 (2)

Хрому

 (3)

Нікелю

 (4)

де r – відстань від шлакнакпичувача (м);

x0 – вихідне значення хімічних елементів в ґрунті, мг/кг.

Дослідженнями встановлено інтенсивне забруднення цими хімічними речовинами поблизу Териконів. Тому перевірка цих моделей з метою визначення можливості їх застосування для прогнозу забруднення ґрунту відходами вугільної промисловості була проведена на матеріалах про наявність в ґрунті хрому, міді, нікелю і інших хімічних сполук в районі розміщення териконів(таблиця 1).

Результати порівняння фактичних і розрахункових значень рівнів забруднення ґрунту біля териконів і звалищ в залежності від відстані, %

()

Порівняння даних натурних спостережень і розрахунків свідчать про те, що фактичний рівень забруднення ґрунту в районі Териконів і звалищ відповідає розрахованому тільки в випадках відбору проб біля підніжжя Териконів, тобто на самій близькій відстані від вивчаючого об’єкта. В цих випадках відсоток достовірності досягає 90-98%. При відборі проб ґрунту на відстані 500 і 1000м, розраховані величини перевищують фактичні в десятки, сотні , а то і тисячі разів.

Варто відмітити, що хімічне забруднення ґрунтів в основному здійснюється двома шляхами: поглинанням верхнім шаром ґрунту викидів промислових джерел в атмосферу ; безпосереднє внесення хімічних речовин у вигляді добрив, пестицидів, гербіцидів. В першому випадку математична модель істотно залежить від структури переносу забруднень повітряним шляхом, висоти, потужності джерела, забруднення і відстані від нього. Якщо врахувати ці умови, то запропоновані математичні моделі (1-4) можуть бути перенесені на вивчаючі об’єкти (ґрунт в районі Териконів ), розміщені на відстані до 50 м від джерела забруднення. Моделі (1-4) можуть бути використані для ідентифікації початкових умов, тоді як для прогнозування забруднення на відстані більше 50-100м необхідно синтезувати різницеве рівняння.

Припустимо, що взаємодія забруднюючих речовин з ґрунтом здійснюється за законом:

, (5)

де допускається можливість як поглинання, так і відбивання забруднюючих речовин.

Для оцінки сумарного впливу джерела, з метою визначення кількості осідаючих забруднюючих речовин, застосовують планшети з липкою чи водяною поверхнею. В Гідрохімічному інституті оцінка сумарного впливу Байкальського целюлозно-паперового комбінату на оз. Байкал здійснюється за результатами зняття проб снігу поблизу джерела забруднення. Основою для побудови моделі є дані натурних спостережень по двох одномірних профілях.

В якості вихідного рівняння (моделі об’єкту)було покладено:

 (6)

де L(x,y) - двомірне рівняння дифузії перша складова правої частини характеризує джерело забруднювачів на висоті Н (забруднюючі речовини, які потрапляють через трубу) ; друга складова – неорганізовані викиди підприємства .

Функція  може мати різний вигляд, зокрема при

Припускається лінійність джерела з постійною потужністю викидів С на відрізку [O, h] і рівною нулю при z>h.

Якщо

Потужність джерела забруднювачів (терикону, заводу)розподіляється по параболі.

Враховуючи, що коефіцієнти рівнянь (5) і (6) – випадкові функції метеофакторів, і сумуючи ці рівняння з визначеними масами, які вибираються пропорційно часу дії метеорологічних умов і – го типу “усереднені” рівняння також отримуємо у вигляді (5) та (6).

При переході від рівняння (5) до різницевого  (7)

Отримуємо, що концентрація речовини, яка поглинається снігом, пропорційна наземній концентрації.

Застосовуючи тепер метод прямих до рівняння (6) для розрахунку забруднення по однорідному профілю, отримаємо рівняння:

 (8)

Похожие работы

Вплив радіоактивного забруднення на флору

Скачать

78192

8

4

... селищ і сіл за шляхом вітрового перенесення аерозолів і попелу. Багато важливих проблем радіоекології горілого лісу ще потребують детального дослідження. РОЗДІЛ 5 АНАЛІЗ РАДІОАКТИВНОГО ЗАБРУДНЕННЯ ҐРУНТІВ ТА РОСЛИННОЇ ПРОДУКЦІЇ ЧЕРНІГІВСЬКОЇ ОБЛАСТІ Спостереження за щільністю забруднення ґрунту і рівнями забруднення рослинницької продукції радіонуклідами проводяться Чернігівським ...

Організація технологічних процесів виробництва доброякісної продукції в умовах радіоактивного забруднення

Скачать

72828

9

0

... продукції повинно проводитися при умові повної радіаційної безпеки для людей, які працюють і проживають на такій території. 2. Організація технологічних процесів виробництва доброякісної продукції 2.1 Шляхи зменшення надходження радіонуклідів Основний внесок у рівень радіоактивного забруднення у перші дні і тижні після випадання радіоактивних залишків (у зв'язку з високою міграційною здатн ...

Система контролю забруднення

Скачать

50314

1

2

... недостатньо обґрунтовані. Невипадково в різних країнах ГДК сильно відрізняються. До того ж ГДК мало диференційовані та не враховують віку і стану здоров'я людини.   3. Системи контролю за забрудненнями повітря та води 3.1 Контроль за якістю атмосферного повітря Закон про охорону атмосферного повітря створює необхідні умови для підвищення ефективності системи спостереження за станом ...

Проблема захисту ґрунтів

Скачать

25482

0

0

... на 70-80-ті роки XX сторіччя. Зокрема, у 1974 в Луганську був створений Український науково-дослідницький інститут захисту ґрунтів від ерозії (УкрНДІ-ЗГЕ) (у 1990-ті роки - Інститут охорони ґрунтів Української аграрної академії наук), який переймався проблемами ґрунтозахисного землеробства, зокрема формування ерозійно-стійких по-нерхонь ґрунтів, розробкою і впровадженням контурно-меліора-тивного ...