Забруднення підземних вод в результаті зміни ландшафтів

ЗМІСТ

ВСТУП

1. Прогноз впливу забруднених  атмосферних опадів на склад грунтових вод

1.1 Умови впливу забруднених  атмосферних опадів на склад ґрунтових вод

1.2 Принципи розрахунку  зміни складу ґрунтових вод  під впливом забруднюючих речовин у атмосферних опадах

1.2.1 Розрахунок зміни складу  ґрунтових вод під впливом забруднюючих речовин у атмосферних опадах

2. Оцінка ступеня захищеності  грунтових вод від антропогенного забруднення

2.1 Кількісна оцінка захищеності ґрунтових вод

2.1.1 Розрахунок кількісної  оцінки захищеності грунтових  вод

2.2 Якісна оцінка захищеності  ґрунтових вод

2.2.1 Розрахунок якісної  оцінки захищеності ґрунтових  вод

3. Забруднення підземних вод в результаті зміни ландшафтів

3.1 Регламентація місткості забруднюючих речовин у промислових накопичувачах

3.1.1 Розрахунок місткості  забруднюючих речовин у промислових  накопичувачах

ВИСНОВКИ

РЕКОМЕНДАЦІЇ

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

ВСТУП

Ландшафтна екологія – наука про комплексні взаємовідносини в екосистемах з географічної та екологічної точки зору. Для позначення просторової взаємодії природних явищ в рамках визначеного етапу чи екосистеми був введений термін «ландшафтна екологія» у 1939 році німецьким географом К. Тролем. Основою науки є вчення про географічний ландшафт, головними розділами якого є систематика (класифікація) ландшафтних комплексів, морфологія ландшафту, його динаміка, картування (ландшафтна зйомка), геохімія та геофізика ландшафту тощо.

Об`єктом дослідження ландшафтній екології є локальні, регіональні, зональні і глобальні системи, їх структура, динаміка, сучасні зміни й прогнозування розвитку з використанням математичних моделей.

Предметом вивчення дисципліни є стан антропогенних та урбанізованих ландшафтів, їх відновлення за допомогою сучасних засобів, а також прогнозування можливості забруднення ґрунтових вод під впливом забруднюючих речовин, що знаходяться в антропогенне навантажених ландшафтах.

Суттєвою рисою ландшафтної екології є центрованість на проблему взаємодії людини з природними системами. Значна частина ландшафтних екологів взагалі вважають свою науку як основу регламентації раціональної з екологічного погляду поведінки людини в ландшафті. Центральні проблеми ландшафтної екології (стійкість геосистем, прогнозування, нормування антропогенних навантажень тощо) мають безпосередню прикладну спрямованість.

В даній курсовій роботі була розглянута оцінка ступеня захищеності атмосферних опадів та прогноз впливу забруднених атмосферних опадів на якість ґрунтових вод, забруднення підземних вод в результаті зміни ландшафтів.

1 ПРОГНОЗ ВПЛИВУ ЗАБРУДНЕНИХ  ОПАДІВ НА ЯКІСТЬ ГРУНТОВИХ ВОД

Умови впливу забруднених атмосферних опадів на склад ґрунтових вод

Забруднення ґрунтових вод (ГВ) в умовах техногенного впливу на оточуюче природне середовище тісно пов’язане з забрудненням атмосфери, поверхневих вод та ґрунтів.

Наближена кількісна оцінка впливу на якість ГВ, забруднених атмосферними опадами, може бути виконана при таких припущеннях:

1.Забруднюючі речовини (ЗР) не взаємодіють з ґрунтами  і не змінюються у процесі  випадення та інфільтрації. Фактично, склад атмосферних опадів змінюється  в межах атмосфери після проходження крізь рослини і ґрунти, але для наближеної оцінки і з урахуванням нейтральності ЗР типу хлоридів, нітратів, фенолів по відношенню до ґрунтів таке припущення можливе.

2. Випадання атмосферних  опадів із ЗР відбувається  в один або два періоди протягом  року. Аналіз матеріалів по різним регіонам дозволяє стверджувати, що це не має істотного значення для накопичення ЗР в ГВ.

3. Вся кількість атмосферних  опадів із ЗР, що випали, досягає  дзеркала (рівня) ГВ. Це припущення практично прийняте для зон з надлишковим зволоженням і неглибоким заляганням ГВ.

Якщо привнесення тієї або іншої ЗР у ГВ обумовлене атмосферними опадами, що інфільтруються, то концентрація цієї ЗР буде коливатися до концентрації речовини в атмосферних опадах. Особливо швидко збільшується вміст у ГВ тих компонентів, які спершу в ГВ були відсутні. В зв’язку з цим під впливом атмосферного забруднення можуть накопичуватись у ґрунтових водах пестициди, хром, феноли, синтетичні поверхнево-активні речовини (СПАР) та інші, не властиві для них інгредієнти. Можливо, що з атмосферними опадами пов’язана поява у ГВ техногенних ЗР при відсутності явних джерел забруднення поверхні землі. Процес змінення якості ГВ може бути дуже тривалим (до 20 – 50 років і більше).

Враховуючи можливість забруднення атмосферних опадів на значній площі, обумовлене ними забруднення ГВ може носити регіональний характер (до граничне забруднення, або початковий ступінь над граничного забруднення), хоча інтенсивність змінення якості ГВ буде значно менше, ніж при наявності наземних техногенних джерел забруднення ГВ.

Проведення подібних досліджень доцільне на дослідно-виробничих полігонах, пристосованих до крупних промислових об’єктів, спільними зусиллями фахівців природоохоронних органів.

Принципи розрахунку змінення складу ґрунтових вод під впливом забруднюючих речовин у атмосферних опадах

При розрахунку вважається, що забруднені атмосферні опади випадають щороку після початку викиду ЗР у атмосферу: при цьому річна норма опадів і концентрація в них ЗР залишаються постійними. При розрахунку враховуються гідрогеологічні особливості горизонтів ГВ, в які інфільтруються забруднені атмосферні опади, а також швидкість руху ГВ в межах водонасиченних порід.

За умови, що забруднені атмосферні опади випадають один період часу на протязі року, відзначається така залежність [1]:

 (1.1)

 (1.2)

За умови, що забруднені атмосферні опади випадають два періоди часу протягом року, то після 1-го періоду випадення опадів у 1-му році залежність має той же вигляд, що і у формулі (1.1.):

 (1.3)

Після другого періоду випадення забруднених опадів у першому році кількість ЗР у ГВ  визначається за формулою:

 (1.4)

Після першого періоду випадення забруднених опадів у другому році кількість ЗР у ГВ  визначається за формулою:

 (1.5)

Вміст ЗР у ГВ після другого періоду випадення опадів у другому році   визначається за формулою (1.4), але замість значення   підставляється значення  . Аналогічно послідовно визначаються концентрації у наступні роки ( і т.д. до вишукуваного року).

У вищенаведених формулах:

 - концентрація ЗР у ГВ у  перший рік після випадення забруднених атмосферних опадів (якщо опади випадають один період часу протягом року), мг/л;

- концентрація ЗР у  ГВ у i - рік випадення забруднених атмосферних опадів (якщо опади випадають один період часу протягом року) мг/л;

- концентрація ЗР у  ГВ у попередній рік (i-1), мг /л;

- концентрація ЗР в  ГВ після 1-го періоду випадення забруднених опадів (якщо опади випадають два періоди часу протягом року), мг/л;

- концентрації ЗР в  ГВ після 2-го періоду випадення забруднених опадів (якщо опади випадають два періоди часу протягом року), мг/л;

- концентрація ЗР в  атмосферних (дощових) опадах, мг/л;

- концентрація ЗР в  ґрунтових водах, мг/л;

n - пористість водоносних  ґрунтів (порід), у частках одиниці;

V - швидкість фільтрації  ГВ, м/добу;

L - довжина ділянки за  напрямком природного руху ҐВ, в межах якого відбувається випадання забруднених атмосферних опадів, м;

m = r/M - відносна потужність  шару атмосферних опадів, які  інфільтруються до рівня ГВ;

r - шари атмосферних опадів, що просочилися до рівня ГВ(r=0,001hK ), де h -річна норма атмосферних опадів у мм, а   - коефіцієнт інфільтрації атмосферних опадів ( <1);

M – середня “товщина”  горизонту ГВ, м;

'- відносна потужність шару забруднених  атмосферних опадів, що просочилися, у перший період їх випадення;

- відносна потужність шару забруднених  атмосферних опадів, що просочилися, у другий період їх випадення;

t – період від кінця  попереднього випадення опадів  до початку наступного їх випадення ( опади з ЗР випадають один  раз на рік), діб;

- час від кінця першого періоду  випадення опадів в році до початку другого періоду випадення опадів цього ж року (опади випадають два періоди часу), діб;

- час від кінця другого періоду  випадення опадів в році до початку першого періоду випадення опадів наступного року (опади випадають два періоди часу), діб.

 

Розрахунок зміни складу ґрунтових вод під впливом забруднюючих речовин у атмосферних опадах

Варіант 1

Забруднені атмосферні (дощові) опади випадають один період у рік. Вихідні дані для розрахунку такі: L=11000 м, V=0,02 м/добу, M=20 м, n=0,3,  =0,8 мг/л,  =0,4 мг/л, m=0,5; 0,05; 0,005, t=330 діб. Необхідно розрахувати концентрацію ЗР у ҐВ протягом семи років після випадення забруднених атмосферних опадів.

За формулою (1.1) визначається концентрація ЗР у ҐВ у перший рік після випадення опадів –  :

С =(0,5*0,8+0,3*0,4)/(0,5+0,3)=0,65 мг/л;

С =(0,05*0,8+0,3*0,4)/(0,05+0,3)=0,457 мг/л;

С =(0,005*0,8+0,3*0,4)/(0,005+0,3)=0,407 мг/л.

Одержане значення С1 підставляємо до формули (1.2) замість Сі-1 і знаходимо концентрацію ЗР у другий рік після випадення забруднених опадів (С2):

C={0,5*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,65+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,5+0,3)=0,744 мг/л;

С={0,05*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,457+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,05+0,3)=0,506 мг/л;

C={0,005*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,407+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,005+0,3)=0,413 мг/л.

C3={0,5*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,744+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,5+0,3)=0,779 мг/л;

С3={0,05*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,506+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,05+0,3)=0,548 мг/л;

C3={0,005*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,413+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,005+0,3)=0,419 мг/л.

C4={0,5*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,779+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,5+0,3)=0,792 мг/л;

С4={0,05*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,548+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,05+0,3)=0,584 мг/л;

C4={0,005*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,419+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,005+0,3)=0,425 мг/л.

C5={0,5*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,792+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,5+0,3)=0,797 мг/л;

С5={0,05*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,584+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,05+0,3)=0,615 мг/л;

C5={0,005*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,425+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,005+0,3)=0,431 мг/л.

C6={0,5*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,797+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,5+0,3)=0,799 мг/л;

С6={0,05*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,615+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,05+0,3)=0,641 мг/л;

C6={0,005*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,431+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,005+0,3)=0,437 мг/л.

C7={0,5*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,799+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,5+0,3)=0,799 мг/л;

С7={0,05*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,641+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,05+0,3)=0,663 мг/л;

C7={0,005*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,437+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,005+0,3)=0,443 мг/л.

Результати розрахунків подані в таблиці 1.1.

Таблиця 1.1 – Результати розрахунку зміни концентрації ЗР у ҐВ під впливом забруднених атмосферних опадів

№ п.ч.	Концентрація	При m=0,5	При m=0,05	При m=0,005
		Сі у мг/л
1	С1	0,650	0,457	0,407
2	С2	0,744	0,506	0,413

3	С3	0,779	0,548	0,419
4	С4	0,792	0,584	0,425
5	С5	0,797	0,615	0,431
6	С6	0,799	0,641	0,437
7	С7	0,799	0,663	0,443

 
Також отримані результати можна представити у вигляді діаграми (рисунок 1.1).

 

Рисунок 1.1 – Діаграма змінени концентрації ЗР у ГВ під впливом забруднених атмосферних опадів

Варіант 2

Забруднені атмосферні (дощові ) опади випадають два періоди на рік (початок першого періоду випадення опадів 1 квітня, їх тривалість 10 діб; початок другого періоду випадення опадів 1 жовтня, їх тривалість 20 діб). Вихідні дані для розрахунків такі: М=10 м, n=0,5,  =0,8 мг/л,  =0,2 мг/л, t’=175 доби, t’’=164 діб, m’=0,08, m’’=0,11. Необхідно розрахувати концентрацію ЗР у ҐВ протягом семи років після випадання забруднених атмосферних опадів.

За формулою (1.3) визначаємо концентрацію ЗР у ҐВ у перший період часу після випадання опадів у першому році (С’1):

C1’=(0,08*0,8+0,2*0,5)/(0,08+0,5)=0,283 мг/л.

 
Після другого періоду випадання забруднених опадів у першому році кількість ЗР у ҐВ (С”1) визначається за формулою (1.4):

 

,

С”1=(0,11*0,8+(0,5-

175*0,02/11000)*0,283+(175*0,02/11000)*0,2)/(0,11+0,5)=0,376 мг/л.

Після першого періоду випадення забруднених опадів у другому році кількість ЗР у ҐВ (С2’) визначається за формулою (1.5):

 

,

C’2=(0,08*0,8+(0,5-164*0,02/11000)*0,376+(164*0,02/11000)*0,2)/(0,08+0,5)=0,434 мг/л.

С”2=(0,11*0,8+(0,5-

175*0,02/11000)*0,434+(175*0,02/11000)*0,2)/(0,11+0,5)=0,500 мг/л.

C’3=(0,08*0,8+(0,5-164*0,02/11000)*0,500+(164*0,02/11000)*0,2)/(0,08+0,5)=0,541 мг/л.

С”3=(0,11*0,8+(0,5-

175*0,02/11000)*0,541+(175*0,02/11000)*0,2)/(0,11+0,5)=0,588 мг/л.

C’4=(0,08*0,8+(0,5-164*0,02/11000)*0,588+(164*0,02/11000)*0,2)/(0,08+0,5)=0,617 мг/л.

С”4=(0,11*0,8+(0,5-

175*0,02/11000)*0,617+(175*0,02/11000)*0,2)/(0,11+0,5)=0,650 мг/л.

’5=(0,08*0,8+(0,5-164*0,02/11000)*0,650+(164*0,02/11000)*0,2)/(0,08+0,5)=0,670 мг/л.

С”5=(0,11*0,8+(0,5-

175*0,02/11000)*0,670+(175*0,02/11000)*0,2)/(0,11+0,5)=0,693 мг/л.

C’6=(0,08*0,8+(0,5-164*0,02/11000)*0,693+(164*0,02/11000)*0,2)/(0,08+0,5)=0,708 мг/л.

С”6=(0,11*0,8+(0,5-

175*0,02/11000)*0,708+(175*0,02/11000)*0,2)/(0,11+0,5)=0,724 мг/л.

C’7=(0,08*0,8+(0,5-164*0,02/11000)*0,724+(164*0,02/11000)*0,2)/(0,08+0,5)=0,734 мг/л.

С”7=(0,11*0,8+(0,5-

175*0,02/11000)*0,734+(175*0,02/11000)*0,2)/(0,11+0,5)=0,746 мг/л.

Результати розрахунків подані в таблиці 1.2.

 
Таблиця 1.2 – Результати розрахунку зміни концентрації ЗР у ҐВ під впливом забруднених атмосферних опадів

№ п.ч.	Концентрація	При m'=0,08	При m"=0,11
		Сі у мг/л
1	С1	0,283	0,376
2	С2	0,434	0,500
3	С3	0,541	0,588
4	С4	0,617	0,650
5	С5	0,670	0,693
6	С6	0,708	0,724
7	С7	0,734	0,746