Моделювання забруднення ґрунтів (стр. 3 из 5)

Лучні та чорноземно-лучні грунти зустрічаються по всій території області, займаючи низькі (часом і високі) рівні заплав, днища балок і фрагментарно - окремі ділянки надзаплавних річкових терас та знижених вододілів (особливо на Поліссі). Формуються переважно під трав'янистою рослинністю на алювіальних та делювіальних відкладах в умовах надмірного тимчасового зволоження.

За глибиною залягання грунтових вод і рівнем оглеєння розрізняють лучні глейові та лучно-болотні грунти. У перших рівні ґрунтових вод залягають на глибинах 50-100 см, а у других грунтові води підходять безпосередньо до поверхні. На окремих ділянках високих заплав, надзаплавних терас та знижених вододілів поширені лучно-чорноземні грунти (загальна площа близько 7 тис.га), які теж формуються під трав'янистою рослинністю в умовах високого залягання рівнів ґрунтових вод. Ці грунти одночасно поєднують ознаки лучних грунтів (часто навіть мають оглеєння у нижній ділянці профілю) і чорноземів, хоча у порівнянні з останніми вони більш зволожені і гумусовані.

Лучні, лучно-болотні і особливо лучно-чорноземні грунти мають порівняно високу потенційну родючість і використовуються переважно як природні кормові угіддя. Значні площі таких грунтів розорані і призначаються під польові сівозміни, а особливо - для вирощування кормових і овочевих культур. Щодо районування грунтів на території області можна сказати наступне.

РАДИВИЛІВСЬКИЙ район. Переважають дерново-глейові карбонатні та чорноземно-лучні карбонатні грунти характеризуються відсутністю торфового шару і являють собою чорну землисту масу, яка світлішає з глибиною. Загальна потужність рідко перевищує 50-70 см.

Аналіз водно-фізичних та фізико-хімічних властивостей ґрунтового покриву показує, що переважна більшість ґрунтових різновидів може досить ефектив використовуватися у сільськогосподарському виробництві лише за умови штучного поліпшення, тобто вимагає застосування науково обгрунтованої системи гідротехнічних хімічних меліорацій. За особливостями літології материнських порід, провідних проце грунтотворення, морфології та водно-фізичних властивостей і природної родючості груш у межах Рівненщини виділяють (С.Вознюк, П.Кузьмич та ін., 1976) вісім грунто- меліоративних районів, які характеризуються не тільки домінантним поширенн тих чи інших типів грунтів, але й особливостями господарського використання і поліпшеї ґрунтового покриву території. Болотні грунти поширені головним чином у Поліссі, займаючи різні за генезисом і розмірами зниження у алювіальних та озерно-льодовикових відкладах. Фрагментарне зустрічаються у межах Волинської височини та Малого Полісся, особливо на заплавах Ікви, Свитеньки, Вілії та інших приток Стиру і Горині.

ЗАРІЧНЕНСЬКИЙ. Переважають болотні (50%), дерново-підзолисті (29%) та дернові грунти.

ВИСОЦЬКО-РАФАЛІВСЬКИЙ. Переважають болотні грунти.

ПЛАВ-ГОРИНСЬКИЙ. Найбільш розвинені торфовища (50%), дерново-підзолисті (30%), лучні (12%) та дернові грунти.

САРНЕНСЬКИЙ. Переважають дерново-підзолисті (на підвищеннях) і дерново-карбонатні (у зниженнях) грунти.

РОКИТНІВСЬКИЙ. Найбільш поширені дерново-підзолисті оглеєні грунти.

КОСТОПІЛЬСЬКИЙ. Основу грунтового покриву складають дерново-слабопідзолисті карбонатні та лучні грунти з окремими низинними торфовищамц.

РІВНЕНСЬКИЙ. Найбільш розвинені сірі опідзолені грунти на лесовидних суглинках та чорноземи.

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, %

(

)

Відстань від об’єкта дослідження	По шахті №1		По шахті №2		По звалищі
	Cu	Cr	Cu	Cr	Cu	Cr	Zn	Ni
Ґрунт біля підніжжя терикону(звалища)	98	90	96	90	90	90	90	90
50м від звалища	-	-	-	-	45	140	108	56
100м від терикону	626	730	561	1690	-	-	-	-
250м від звалища	-	-	-	-	920	1160	0	3826
500м від терикону	7761	14090	7761	28090	-	-	-	-
1000м від терикону	42092	70756	28761	106090	-	-	-	-

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)

5. Моделювання забруднення ґрунту пестицидами

Одним із найбільш важливих інтегральних показників, які відбивають кінцевий результат взаємодії пестицидів, середовища і зовнішніх факторів, є рівень забруднення того чи іншого середовища. Ґрунт займає особливе місце серед інших середовищ. Існує багато факторів, від яких залежить кількість пестицидів в ґрунті і навколишньому середовищі.