Зона загрязнения – геохимическая аномалия, в пределах которой содержание загрязняющих веществ достигает концентраций, оказывающих неблагоприятное влияние на здоровье человека.

Дата: 2025-06-15; Просмотры: 1

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

4.1. Показатели загрязнения почв.

Различают множество показателей вредности при загрязнении почвы ЭХВ. Это: токсикологический, миграционно-воздушный, миграционно-водный, фитоаккумуляционный (транслокационный), органолептический, общесанитарный показатели. Для каждого из них существуют свои ПДК.

Комплексно загрязнение почв количественно оценивают по суммарным показателям двух видов.

Первый вид - показатели, характеризующие геохимический уровень загрязнения и рассчитываемые по формулам

(4.1)

(4.2)

где К_Сj - коэффициенты концентрации вещества в почве, равные Сj/С_фрj , а Сj и С_фрj - соответственно средняя и фоновая региональная концентрация j-го вещества; m - число определяемых веществ.

Полученную величину Z_с сравнивают с табличным значением (табл.4.1.).

Второй вид показателя - Н^*_СПДК, характеризующий общесанитарный (гигиенический) уровень загрязнения и рассчитываемый по формуле

(4.3)

где К_Оj - коэффициент опасности j-го вещества, учитывающий его ПДК (табл. 4.2).

Табл. 4.1. Ориентировочная оценочная шкала опасности загрязнения почв
по суммарному показателю загрязнения (Zс)

Отнесение ЗВ к классам опасности для почвы

Задача 1. Рассчитать суммарные показатели загрязненности почв (Z_c, индекс загрязненности почв /ИЗП/ и гигиенический индекс H_СПДК) для разных районов и техноземов, провести сравнительную оценку показателей и степени (уровней) загрязнения объектов. Результаты определения средних концентраций различных загрязняющих веществ и их фоновые концентрации, ПДК приведены в таблице.4.2.

Табл. 4.2. Фоновые и реальные концентрации (мг/кг) загрязняющих
веществ в поверхностном слое почв агроэкосистем и техноземов

Примечание: приведены средние арифметические и ошибка репрезентативности, Расчет статистических показателей проводился на основе усреднения 50 проб.

Результаты оформить в виде таблицы:

4.2. Оценка достоверности разности для обнаружения геохимических аномалий.

В общем случае достоверность разности математического ожидания (средней) концентрации ЗВ в образцах и нормативного значения (ПДК) оценивается по статистическим показателям разности (По Стьюденту, Фишеру, Бейли и др.). Наиболее часто применяется критерий разности по Стьюденту:

(4.4)

где М₁ и М₂ – средние арифметические, m₁ и m₂ – их ошибки репрезентативности.

По таблице 4.3 находят стандартные значения критерия надежности по Стьюденту (t_st) для трех порогов вероятности безошибочных прогнозов в соответствии со степенью свободы критерия, который определяется по формуле

g=n₁+n₂-2. (4.5)

где n – количество использованных исходных данных для получения средней.

Рассчитанный критерий t и три значения t_st сравнивают между собой. Если t ≥ t_st для определенного порога вероятности, то разность достоверна. Если t < t_st, то разность недостоверна, следовательно, осталось недоказанным как наличие, так и отсутствие разности между показателями.

Табл. 4.3. Стандартные значения критерия Стьюдента .

В нашем случае число проб для изучения фоновой концентрации неизвестно, принимается по количеству использованных данных, т.е. равным 1, тогда ошибка репрезентативности фоновой концентрации равна 0.

Пример решения задачи: Имеем фоновую концентрацию цинка 55 мкг/кг почвы. Среднее значение концентрации цинка в образцах (30 шт.) составило 64±2,5 мг/кг. Определить достоверность разницы.

Решение:

Степень свободы g =1+30-2=29

Стандартные значения критерия Стьюдента t_st=(2-2,8-3,7).

Значение 3,6 попадает в промежуток между 2,8 и 3,6, следовательно разность достоверна для порога вероятности 0,99.

Задача 2. По данным табл. 4.2 определить наличие геохимических аномалий и их достоверность. Результаты оформить в таблицу:

Достоверность разности концентрации ЗВ и фоновых значений
для выявления геохимической аномалии (пороги вероятности разности)

В таблице записываются пороги вероятности при обнаружении достоверной разности, в случае недостоверной разности ставится «-» .

4.3. Оценка геохимических аномалий.

Для оценки выявленных геохимических аномалий в городах, а также для оценки эколого-геохимических изменений, происходящих в результате антропогенных процессов, В. А. Алексеенко предложены показатели абсолютного (ПАН) и относительного (ПОН) накопления химических элементов. ПАН - показатель государственно не нормируемый и показывает, какая масса химического элемента накопилась в результате природных или техногенных процессов на единице площади в концентрациях, превышающих региональное фоновое содержание. При отсутствии фонового содержания можно брать кларковое или величину ПДК. ПАН выражается в т/км². Он вычисляется как отношение рассчитанного содержания химического элемента, накопившегося в результате техногенного химического загрязнения в химической аномалии, к площади этой аномалии. В связи с тем, что значения фоновых содержаний элементов в почве неодинаковы, абсолютная величина техногенного накопления загрязнителей не будет отражать степень реальной опасности загрязнителя для экологического состояния экосистем и здоровья человека. Для преодоления этой проблемы был введён показатель относительного накопления (ПОН). ПОН чрезвычайно важен как при оценке воздействия определённого элемента на организмы, так и при сравнении такого воздействия разными элементами в конкретной ландшафтно-геохимической обстановке. Он представляет собой отношение показателя абсолютного накопления элемента к фоновому (кларковому) его содержанию в почве:

ПОН=ПАН/С_{ф(кларк)} (4.6)

Расчёт ПОН позволяет определить элементы, на загрязнение окружающей среды которыми следует обратить первоочередное внимание как при проведении мероприятий по экологической реабилитации почв, так и при медико-профилактической работе.

Геохимическое изучение почв в городе на регулярной основе позволяет получить пространственную структуру загрязнения селитебных территорий и выявить участки, проживание на которых сопряжено с наибольшим риском для здоровья населения.

Задача 3. Охарактеризовать геохимическое аномалии на урбанизированной территории по показателям абсолютного и относительного накопления.

Варианты заданий для характеристики геохимических аномалий

Примечание: * – в числителе – накопление в почве геохимических аномалий веществ техногенного происхождения, т; в знаменателе – площадь аномалий, км²

Результаты расчёта оформить в виде таблицы:

Выполнить ранжирование элементов по величине удельного вклада в загрязнение городских почв, а также по величине опасности для здоровья человека, определяемой показателем относительного накопления. Сделать вывод о наиболее опасных в данных условиях загрязнителях.

Контрольные вопросы.

1. Как нормируется содержание ЗВ в почве?

2. Какие знаете показатели вредности для почвы?

3. Что такое геохимический фон, геохимическая аномалия, зона загрязнения?

4. Какие комплексные показатели используются для оценки химического загрязнения почвенного покрова?

5. Как оценивается уровень опасности загрязнения почвы?

6. Порядок сравнения статистических данных по уровню загрязнений с ПДК или фоном.

7. В чём суть показателя относительного накопления химических элементов и для чего он был введён?

5. Расчет трансграничного переноса загрязняющих веществ поверхностными водами суши

Цель занятия: научиться рассчитывать трансграничный перенос загрязняющих веществ и оценивать погрешность расчета.

Подсистема мониторинга трансграничных поверхностных вод суши (ПМТПВС) в качестве специального вида входит в состав системы мониторинга поверхностных вод суши (СМПВС). В ПМТПВС наблюдениям подлежат водоемы и водотоки, пересекающие границу сопредельных государств, обозначающие такую границу и расположенные на ней.

Задачами ПМТПВС являются, обеспечение наблюдений за состоянием трансграничных поверхностных вод суши, оценка их состояния и определение переноса загрязняющих наносов реками через государственную границу.

Для расчета трансграничного переноса загрязняющих веществ используют прямой или косвенный метод расчета.

Прямой метод расчета применяют при наличии данных наблюдений по гидрохимическим и гидрологическим показаниям.

Для расчета используют формулу

(5.1)

где: G – количество перенесенного вещества за расчетный период, тыс. т; m – число интервалов расчетного периода; W_i – объем стока воды за i-й интервал расчетного периода, км³; Ci – средняя концентрация вещества за i-й интервал, мг/л или мкг/л.

Использование этой формулы правомерно при наличии тесной связи между концентрацией вещества в воде и расходом воды. При отсутствии такой связи или ее слабом проявлении для расчета используют следующую формулу:

G = W*C, (5.2)

где: W – объем стока воды за год, км³; C – средняя концентрация вещества за год, мг/л.

В случае отсутствия сведений о связи между концентрацией вещества и рас ходом воды для расчета следует также применять формулу (5.2).

Косвенный метод расчета применяют при отсутствии сведений о содержании загрязняющих веществ в воде и наличии данных о стоке воды. В этом случае подбирают реку аналог и сопоставимым стоком воды и рассчитывают количество перенесенных загрязняющих веществ по формуле

G=G_a*W/W_a (5.3)

где: G и G_a – количество вещества, перенесённого неизученной рекой и рекой– аналогом за расчётный период, тыс. т; W и W_a – объёмы стока воды неизученной реки и реки–аналога за расчётный период, км³

Рассчитанный косвенным методом перенос загрязняющих веществ носит ориентировочный характер в том случае, если в реке, для которой сделан расчёт, не исследован химический состав воды.

Критерием достоверности определения переноса вещества является относительная погрешность, рассчитываемая согласно общепринятым положениям теории ошибок:

(5.4)

где: SGi– относительная погрешность определения переноса вещества за i-й интервал расчётного периода; SWi – относительная погрешность определения стока воды за i-й интервал расчётного периода; SKi – относительная погрешность определения средней концентрации вещества за i-й интервал расчётного периода.

Относительная погрешность определения стока воды зависит от условий и детальности наблюдений. Эта погрешность составляет примерно 10% в случае, когда створы отбора проб и гидроствора совмещены.

Относительная погрешность определения средней концентрации вещества находят по формуле

(5.5)

где: n – количество проб воды за интервал расчётного периода; V_B – средняя относительная погрешность временного ряда средних концентраций вещества в течении реки; V_C – средняя относительная погрешность единичного определения концентрации вещества в течении реки; k – количество проб в cечении реки.

Погрешность

(5.6)

где s_B – среднее квадратичное отклонение временного ряда средних концентраций в сечении реки; C – средняя концентрация вещества за расчётный период.

Концентрация C=åCj/n (5.7)

где С– средняя концентрация вещества в сечении реки по данным j-го отбора проб,

Cj=åCi/k, (5.8)

где C_i – концентрация вещества i-ой пробы j-го отбора проб.

Отклонение

(5.9)

Погрешность

(5.10)

где: Va– относительная погрешность метода анализа; V_k – относительная погрешность концентрации вещества в сечении реки, связанная с числом отбираемых проб.

Погрешность

(5.11)

где s₀ — среднее квадратичное отклонение единичного определения концентрации вещества в течении реки

(5.12)

В случае, если отбор проб производится в одной точке сечения, формула (5.5) имеет вид

. (5.13)

Умножая рассчитанную по формуле (5.4) относительную погрешность SGi на значение переноса загрязняющих веществ, полученное по формуле (5.1), вычисляют погрешность определения переноса за интервал расчётного в абсолютном выражении

ΔGi =±GiSGi , (5.14)

где G_i – количество перенесённого вещества за i-й интервал расчётного периода, тыс. т.

Погрешность определения переноса вещества за год получают, используя сумму погрешностей за отдельные интервалы расчётного периода:

(5.15)

где m – число расчётных периодов.

Погрешность переноса за год в относительном выражении (%) рассчитывают по формуле

S_Gгод=100*DG_год/G_год, (5.16)

где G_год – количество перенесённого вещества за год, тыс. т.

Зада ча .

Рассчитать трансграничный перенос железа рекой за год и оценить погрешность переноса в абсолютном и относительном выражении. Исходные данные для расчета приведены в табл. 5.1 и 5.2. Примечания:

· отбор проб в сечении реки проводился в одной точке;

· ПДК железа – 0,1 мг/л;

· погрешность метода анализа для вариантов: 1, 6, 8, 12, 15, 16, 19, 21, 23, 24, 25 равна 20%, а для остальных вариантов равна 25%;

· относительная погрешность стока воды для вариантов 1–5, 10–14 равна 8%, 6–8, 15–18 равна 10%, 9, 19–35 равна 12%.

Табл.5.1 Исходные данные по количеству отборов проб воды
и объему стока воды для расчета трансграничного переноса железа

Табл. 5.2. Исходные данные по результатам замеров концентрации железа (C_j) для расчета трансграничного переноса железа, мг/л

Контрольные вопросы.

1. Что такое «трансграничный перенос загрязняющих веществ»?

2. Каким образом происходит трансграничный перенос загрязняющих веществ?

3. На каких водных объектах необходимо производить мониторинг трансграничного переноса?

4. Как определить количество перенесенного вещества при трансграничном переносе?

5. Какие данные нужны для определения величины трансграничного переноса?

6. Как определить трансграничный перенос при отсутствии сведений о содержании загрязняющих веществ в воде и наличии данных о стоке воды?

7. В каком случае можно использовать косвенный метод определения трансграничного переноса?

8. Для чего рассчитывается критерий достоверности результата расчета трансграничного переноса?

6. ПРОБА, ОТБОР И ПОДГОТОВКА ПРОБ ПРИ ЭКОМОНИТОРИНГЕ

Цель работы – ознакомиться с основными понятиями, правилами и требованиями при отборе, подготовке проб разных объектов, материалов к анализу.