МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ВІДКРИТИЙ МІЖНАРОДНИЙ УНІВЕРСИТЕТ РОЗВИТКУ ЛЮДИНИ “УКРАЇНА”
Рівненська Філія
Кафедра комп’ютерного еколого-економічного моніторингу
Курсова Робота
З дисципліни: “Об’єктно-орієнтованний аналіз:моделювання стану навколишнього середовища”
На тему: “Моделювання забруднення ґрунтів”
Виконав:
Студент 2-го курсу
Спеціальності “Комп'ютерний
еколого-економічний моніторинг”
Марчук Олександр
Керівник:
Грицюк П.М
Рівне-2003
План
1. Родючість ґрунтів
2. Ґрунти і екологія
3. Ґрунти Рівненщини
4. Математичні моделі розрахунку і прогнозування хімічного забруднення ґрунту
5. Моделювання забруднення ґрунту пестицидами
6. Приклад моделі розрахунку і прогнозування хімічного забруднення ґрунту
Висновок
Література
1. Родючість ґрунтів
Одним з основних критеріїв якісної оцінки сільськогосподарських угідь виступає родючість ґрунтів, як основа функціонування цієї категорії земель, а головним показником, за допомогою якого оцінюється родючість фунту, виступає вміст у ньому комплексу специфічних органічних речовин - гумусу. Від кількості гумусу залежить не лише врожайність рослин, але й спрямованість ґрунтових процесів, екологічний стан ґрунтів і ландшафтів, ефективність заходів по підвищенню родючості ґрунтів та охорони навколишнього середовища. Рівень гумусованості ґрунтів теж має зональну залежність. Так, якщо дерново-підзолисті ґрунти Полісся характеризуються невисоким вмістом гумусу (0,7-2,0%), а у лісостепу гумусованість зростає від 1,0-2,5% у ясно-сірих ґрунтах до 4,0-6,0% у чорноземах типових, то у чорноземному степу кількість гумусу знижується у протилежному напрямку - з півночі на південь - від 6,0 до 1,5%. Як показують матеріали Держкомзему (1998 p.), на протязі останніх десятиріч в Україні спостерігається досить стала тенденція до зниження вмісту гумусу в ґрунтах, що пояснюється як природними процесами (насамперед, ерозійно-дефляційними), так і спрацюванням гумусу в процесі інтенсифікації сільськогосподарського виробництва. За даними спостережень протягом останніх 30 років, середньорічні втрати гумусу на Поліссі становлять 0.1, у лісостепу-0,8, у степу-0,4 т/га, чим і пояснюється нагальна необхідність реалізації наукових розробок по відновленню родючості ґрунтів, запропонованих науковцями і практиками України та з успіхом апробованих у різних природних зонах та на різних ґрунтових відмінах.
Для порівняльних оцінок родючості ґрунтів за їх природними особливостями (з урахуванням рівнів інтенсифікації землеробства) проводиться бонітування ґрунтів (від лат. bonitas - доброякісність), при якому весь комплекс якісних показників ґрунту оцінюється у балах (в Україні - від 22-31 бала у дерново-підзолистих піщаних і глинисто-піщаних ґрунтах до 65-100 балів у чорноземах типових). Саме бонітування ґрунтів є однією з найважливіших підвалин головного документу, що визначає основні засади землекористування в Україні - Земельного кадастру.
2. Грунти і екологія
На сучасному етапі надзвичайно загострюються екологічні аспекти землекористування в Україні. Більшість екологічних негараздів, пов'язаних з використанням земельних ресурсів, мають природну основу, однак їх активізація зумовлена не стільки ритмікою (циклічністю) природних явищ, скільки антропогенним впливом, точніше - наслідками нерозважливого господарювання, орієнтованого не на перспективу, а на сьогоденну віддачу.
Серед основних несприятливих факторів, що позначаються на кількісній і якісній сторонах земельних ресурсів, насамперед згадаємо про ерозійні процеси, які полягають у руйнуванні ґрунтового покриву, переміщенні, перетиранні, обточуванні та перевід-кладенні твердих частинок ґрунту під дією води, вітру або під час обробітку ґрунту. В залежності від переважаючих факторів, що зумовлюють розвиток ерозійних процесів, останні поділяються на три групи - водну, вітрову та агротехнічну ерозію. При цьому розрізняють ерозію нормальну, яка проявляється на територіях, не порушених господарською діяльністю людини, та прискорену, що розвивається під антропогенним впливом (розорювання схилів, нерегульовані випаси худоби на них, суцільне вирубування лісів тощо). Цілком зрозуміло, що в сучасних умовах ми маємо справу переважно з процесами прискореної ерозії, негативний вплив якої проявляється головним чином на основному виді сільськогосподарських угідь - ріллі, причому за ступенем еродованості виділяються слабо-, середньо- та сильноеродовані землі. Станом на 1.01.1996 p. в Україні еродовано 12,9 млн.га сільськогосподарських угідь (30,8%), у тому числі 10,6 млн. га ріллі (31.6%). При цьому кожного року площі еродованої ріллі зростають пересічно на 70 тис.га.
Другий за поширенням (після ерозії) екологічний аспект землекористування в Україні пов'язаний з інтенсивним забрудненням ґрунтів, яке виникає внаслідок господарської діяльності людини, причому діяльності, далеко не завжди безпосередньо пов'язаної з експлуатацією земельних ресурсів. Основні напрямки забруднення ґрунтів, які підлягають постійному польовому і лабораторному контролю, визначаються нагромадженням у ґрунтовому покриві залишків засобів захисту рослин (пестицидів), мінеральних добрив та важких металів. При цьому реальний вміст шкідливих речовин у ґрунті порівнюється з вже згадуваними гранично допустимими концентраціями (ГДК) - нормативне встановленим вмістом таких речовин у масі ґрунту (мг/кг), при якому гарантується відсутність негативного (прямого чи опосередкованого) впливу на здоров'я людини та санітарні умови проживання населення. На практиці одним з основних екологічних критеріїв забруднення ґрунтів виступає саме нагромадження у ґрунтах різноманітних важких металів, що потрапляють у ґрунт з повітря або через підземні води (досить згадати, що, наприклад, у одній лише вугільній золі міститься до 70 хімічних елементів, серед яких значна кількість може бути віднесена до групи важких металів). При цьому на чільні позиції виходять навіть не кількісні оцінки нагромаджуваних у ґрунтах важких металів, а їх токсичність. Однак, як зазначає С.Веремеєнко (1999), на даний час ще не розроблені чіткі критерії токсичності кожного елементу для різних сільськогосподарських культур, в зв'язку з чим при екологічних оцінках стану забруднення ґрунту можна користуватися емпіричними показниками, наприклад, коефіцієнтом токсичності (Кт), запропонованим Г.Євдокимовою:
Кт = Са + Mg / т.е., (27)
де: Са + Mg- сума обмінних основ;
m.e - вміст токсичного елементу. При цьому для кожного хімічного елементу, що забруднює ґрунт, як і для кожного типу ґрунтів повинна розроблятися своя шкала токсичності. Так, для підзолистих ґрунтів, забруднених нікелем, ця шкала має наступний вигляд: при Кт >30 ґрунт вважається нетоксичним, при Кт = 10-29 -слаботоксичним, при Кт <9 - сильнотоксичним.
В зв'язку з сказаним, надзвичайно актуальними стають проблеми визначення допустимих меж присутності важких металів у ґрунтах.
При цьому кількісними критеріями допустимого вмісту важких металів у ґрунтах виступають згадувані вже величини ГДК, а при їх відсутності (оскільки на сьогоднішній день ГДК розроблені далеко не для всіх важких металів) користуються особливим показником - клерками, які показують середній вміст хімічного елементу в незабрудненому ґрунті (табл.10).
В залежності від вмісту важких металів існує 6 оціночних класів ґрунтів, за якими визначаються допустимі умови використання ґрунтів (табл.11)
Забруднення ґрунтів має виразний регіональний характер. Так, надмірні концентрації шкідливих речовин, пов'язаних з внесенням мінеральних добрив, відмічаються на ґрунтах Полісся і Карпатського регіону, де протягом 1985-1990 років вносилися підвищені дози таких добрив - від 210-240 до 300 кг/га (при показнику середньому по Україні -150 кг/га). Високі дози мінеральних добрив (150-200 кг/га) вносилися також в окремих областях лісостепової зони (Київська, Чернівецька). Локальні ділянки надмірного використання мінеральних добрив відмічалися і на зрошуваних землях степової зони. Головним наслідком цього процесу стало нітратне забруднення ґрунтів та вирощеної на них сільськогосподарської продукції. Підвищене забруднення важкими металами (свинцем, хромом, нікелем тощо) відмічається головним чином на територіях, прилеглих до великих промислових центрів (особливо на Донбасі та у Придніпров'ї), а також на окремих ділянках, прилеглих до напружених автомагістралей.
Як показують дослідження А.Обухова (1989), забруднення ґрунтів важкими металами більш уповільнено відбувається на чорноземах, які мають (у порівнянні з дерново-підзолистими фунтами піщаного та супіщаного гранулометричного складу) значно більше органічної речовини і високу вбирну здатність. Коефіцієнти дифузії важких металів у чорноземах у 2-3 рази нижчі, ніж у дерново-підзолистих грунтах, а відтак чорноземи страждають від наслідків забруднення значно менше, ніж підзолисті піщані і супіщані ґрунти. На чорноземах менше пошкоджується врожай і погіршується його якість, ніж на інших ґрунтах.
Окрема специфічна проблема пов'язана з масовим радіонуклідним забрудненням ґрунтів внаслідок Чорнобильської катастрофи (головним чином цезієм-137, меншою мірою - стронцієм-90). Підвищене радіоактивне забруднення відмічається не тільки в усіх областях Українського Полісся, від Волині до Сумщини, але й на окремих локаліях Вінницької, Черкаської і навіть Чернівецької областей, куди поширювалася чорнобильська "хмара" під час аварії.
Серед екологічних ускладнень, пов'язаних із земельними ресурсами України, відзначимо також процеси засолення та вторинного заболочування ґрунтів, активізація яких теж тісно переплітається з господарською діяльністю людини, про що згадувалося нами вище.