О НЕКОТОРЫХ МЕТОДАХ ОЦЕНКИ ТЕХНОГЕННОЙ ТРАНСФОРМАЦИИ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА В ПРЕДЕЛАХ ГОРОДСКИХ АГЛОМЕРАЦИЙ (НА ПРИМЕРЕ Г. ВОРОНЕЖА)

 

Бугреева М.Н. , Колнет И.В. ,Ускова О.Ф. , Бочаров В.Л. , Костылева Т.А.

 

(Воронеж)

 

В статье рассмотрена степень техногенной трансформации почвенного покрова   г. Воронежа. Выделены приоритетные элементы, установлены источники загрязнения. С помощью математических методов произведена классификация геохимических признаков относительно допустимых и фоновых концентраций элементов.

 

ABOUT SOME METHODS OF AN ESTIMATION TECHNOGENYCAN TRANSFORMATIONS OF A SOIL COVER WITHIN THE LIMITS OF CITY AGGLOMERATIONS (ON AN EXAMPLE OF VORONEZH)

 

Bugreeva M.N.1, Kolnet I.V.2, Uskova O.F.3, Bocharov V.L.1, Kostileva T.A.3

 

(Voronezh)

 

In this paper the degree man caused transformations of a soil cover of Voronezh is considered. Priority elements are allocated, sources of pollution are established. With help of mathematical methods classification of geochemical attributes concerning allowable and background concentration of elements is made.

 

Техногенное загрязнение почв в пределах крупных промышленных агломераций влечет за собой опасность поступления тяжелых металлов в приземные слои атмосферы (50-60% пыли в приземной части атмосферы имеет почвенный генезис).

Эколого-геохимический анализ техногенного загрязнения почвенного покрова г. Воронежа показал, что наиболее приоритетными элементами являются цинк, свинец, медь, марганец [2].

Для исследуемой территории характерна мозаичность загрязнения почвенного покрова, что объясняется плотностью движения автотранспорта, выбросами промышленных предприятий, содержащих тяжелые металлы, хранением токсичных отходов на промышленных площадках предприятий. Ежегодно в городе образуется порядка 1 млн. 500 тыс. бытовых и до 500 тыс. токсических отходов, в том числе 1 класса опасности до 50 тонн.

За последние годы определилась тенденция к увеличению удельного веса нестандартных проб почвы по санитарно-химическим показателям в зоне влияния  промышленных предприятий и автомагистралей.

Динамика нестандартных  проб почвы в г. Воронеже по санитарно-химическим показателям представлена в таблице 1.

Таблица 1.

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

26,7

47,6

11,5

21,45

16,7

25,5

26,7

Наибольший удельный вес проб почвы, не отвечающий нормативам по санитарно-химическим показателям отмечен в пределах городских автомагистралей.

За основу определения уровня загрязнения почвенного покрова взяты: показатель загрязнения (ПЗ) и суммарный показатель загрязнения (СПЗ). Расчет этих показателей произведен с использованием значений фоновых концентраций элементов (Сф) в почве. В качестве таковых нами взяты наименьшие, повторяющиеся несколько раз в пределах исследуемой территории. А именно, Сф для Zn составляет 1,5 мг/кг, для Pb – 5 мг/кг, Ni – 1 мг/кг, Cu – 0,8 мг/кг, Cr – 2 мг/кг, Со – 0,008 мг/кг, Cd – 0,2 мг/кг,  Mn – 2 мг/кг.

Высокое содержание цинка в почвах (23,0 – 125,5 мг/кг) отмечается в пределах всех районов города. Показатель загрязнения (ПЗ) изменяется от 16 до 64, что характеризует средний уровень техногенной трансформации почв.

Присутствие свинца в почве в критических концентрациях (до 154 мг/кг) обнаружено на участках, тяготеющих к главным автомагистралям города. ПЗ для него составляет 64-115  и отражает сильный уровень загрязнения.

Повышения меди до 104 мг/кг, при ПДК=3 мг/кг приурочены к улицам и районам, в которых расположены крупные промышленные объекты. ПЗ = 32-64.

Довольно серьезной проблемой для города является загрязнения марганцем. Хотя превышения по ПДК (140 мг/кг) практически не выявлено, следует отметить тенденцию приближенных концентраций к этому показателю по всей территории города. Этот факт можно объяснить тем, что выбросы практически всех предприятий города содержат высокие содержания солей и оксидов марганца.

Для оценки уровня загрязнения почвенного покрова отдельными тяжелыми металлами проведен расчет коэффициентов концентрации каждого загрязнения по формулам:

1)     С/Спдк  (рис. 1), рекомендуемой Московским научно-исследовательским институтом им. Эрисмана;

2)     С/Сф  (рис. 2), предложенной ИМГРЭ.

Основная ассоциация Pb-Zn-Cu-Mn указывает на транспортно-энергетический генезис очагов загрязнения; каждая отдельная ассоциация символизирует специфику производства в пределах районов города.

Для оценки техногенной трансформации почвенного покрова в пределах территориально-промышленного комплекса использовался авторский алгоритм классификации[1,3] и его компьютерная реализация, предусматривающая графичес­кую иллюстрацию.

Алгоритм классификации[1,3] производит автоматическую классификацию произвольного количества объектов по известному количеству признаков. Отличительная особенность этого алгоритма состоит в том, что количество классов заранее не определено, и зависит от свойств объектов, выбранных для классификации.

Рис. 1

Графическая иллюстрация позволяет наглядно представить результаты классификации. Имеется возможность вывода общих результатов работы алгоритма классификации, а также более детального представления каждого полученного класса в соответствии с запросом пользователя. При желании пользователь может определить дополнительные данные, относящиеся к объектам классификации, необходимые для дальнейшей практической работы.

Для хранения исходных данных можно использовать одну из известных СУБД, так как такой способ хранения информации представляется удобным для просмотра и редактирования данных, а также не требует строгой привязки данных к программе, позволяя использовать их в других целях, не связанных с работой данной программы. Так как конкретно решаемая задача не требует большого объема оперирования данными (обращение к таблице БД происходит только на этапе начальной инициализации), то выбор СУБД не столь существенен. Поэтому в данной реализации использовалась локальная СУБД Paradox, выбор которой основывался в большей степени не на предпочтении автора, а на легкости перенесения таблиц с одной машины на другую.

Программа автоматической классификации состоит из двух основных частей: реализации алгоритма и наглядного представления результатов. Эти части были реализованы таким образом, чтобы взаимосвязь между ними была минимальной.

Рис.2

Для реализации проекта выбрана среда визуального программирования DELPHI 4.0.

Для работы данной программы требуется операционная система Windows 95(и выше) или NT 4.0 (и выше).

Выбор аппаратного обеспечения зависит от возможности установки одной из указанных выше операционных систем, так как сама программа особенностей компьютера не использует.

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке ЗАО НПП «Реляционные экспертные системы» («Релэкс», г. Воронеж).

Список литературы:

1. Бочаров В.Л., Бугреева М.Н., Бабкина О.А., Ускова О.Ф., Львова И.А. Клайстер-анализ йодо-бромных минеральных вод по химическому составу с применением алгоритма многомерной классификации/ Экологический вестник Черноземья. Под ред. Белоусова. Вып. 10 – Воронеж, РЦ «Менеджер», 2000. – С. 31-35.(13)

2. Бугреева М. Н., Колнет И. В., Мамчик Н. П., Альбекова Т. Ю. Оценка техногенного загрязнения объектов окружающей среды в условиях промышленного комплекса // Вестн. Воронеж. ун-та. Сер. Геологич.– 2000.– Вып. 9. – С. 241–2

3. Ускова О.Ф., Ермоленко Н.Н. Автоматическая классификация объектов окружающей среды с комплексом свойств. В сб. Экология. Экологическое образование. Нелинейное мышление. Труды III Международной конференции из серии "Нелинейный мир". – М. Пргресс – Традиция, 1998. – 281 с., с. 244 – 249(6)