Тема IV. ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ
Применение метода изолиний при картографировании состояния снежного покрова
Теоретическая часть
Планирование и проведение природоохранных мероприятий требует не только наличия объективной информации об экологической обстановке исследуемой территории, но и ее представления в наглядном и понятном потребителю виде.
В экологическом картографировании широко применяется метод изолиний [20], позволяющий наглядно отобразить характер распространения загрязняющих веществ по исследуемой территории. Особенно часто он используется на отраслевых экологических картах, показывающих загрязненность исследуемой территории отдельным загрязнителем. На таких картах основными показателями картографирования являются наблюдённая концентрация загрязнителя или превышения значений наблюдённой концентрации над значениями ПДК.
Изолиниями называются линии равного значения какой-либо величины в её распределении на поверхности, в частности на плоскости (на географической карте, вертикальном разрезе или графике). Изолинии отражают непрерывное изменение исследуемой величины в зависимости от двух других переменных, например, от географической широты и долготы на картах.
Изолинии на картах наиболее широко используются для характеристики значений непрерывных и постепенно изменяющихся в пространстве величин (например, температуры воздуха), но выполняют также значительно более разнообразные функции. С помощью изолиний показывают на картах изменение количественных характеристик явлений во времени (например, вековые изменения составляющих земного магнетизма), скорость перемещения явлений (например, скорость ветра), время наступления каких-либо явлений (например, сроки первых осенних заморозков), продолжительность явлений (например, число дней со снежным покровом), ориентацию каких-либо физических величин (например, магнитного склонения), повторяемость или вероятность явлений (например, повторяемость гроз).
Метод изолиний настолько прижился в экологическом картографировании, что для некоторых видов изолиний стали складываться собственные названия, например: изоконцентраты – линии равных концентраций загрязняющих веществ в анализируемой среде, изосорды – линии равной загрязненности подстилающей поверхности суммарным атмосферным выбросом, изохионы – линии равной толщины или продолжительности залегания снежного покрова.
Большим достоинством метода изолиний является то, что он легко поддается автоматизации. Благодаря этому, изолинейные экологические карты могут быть легко составлены с использованием программных средств, предназначенных для моделирования трехмерных поверхностей по данным наблюдений в ряде постов на картографируемой территории.
Практическая часть
В таблице 40 приведены данные наблюдений за состоянием снежного покрова на территории г. Набережные Челны.
В соответствии с номером своего варианта с помощью программного продукта Statistica 6.0 построить изолинии распределения наблюденного параметра снежного покрова по картографируемой территории.
Порядок выполнения работы
1) Запустить программу Statistica 6.0.
2) Внести исходные данные в следующем порядке: 1-ый столбец – координата X, 2-ой столбец – координата Y, 3-ий столбец – параметр снежного покрова.
3) Внести условные фоновые значения параметра (столбец «фон» Таблицы 38) в точках с координатами (-7500; 2000), (-7500; 6000), (-7500; 10000), (-500; 2000), (-500; 6000), (-500; 10000), (-4000; 2000); (-4000; 10000).
4) Выбрать в верхней строке окна программы «Графики» > «3D XYZ Графики» > «Контур графиков» (“Graphs” > “3D XYZ Graphs” > “Contour Plots”).
5) В открывшемся окне выбрать: «Переменные» (“Variables”) – X: Var1, Y: Var2, Z: Var3. «Подгонка» (“Fit”) – Distance Weighted LS. «Стиль контура» (“Contour Style”) – Линия (Line). «Показ точек данных» (“Show raw data points”). Нажать «OK».
6) В полученном графике изолиний правой кнопкой мыши выбрать “Graph properties (All options)”.
7) В левой строке окна выбрать “Surface” и установить “Number of cuts for surface” = 75 (X=Y), Legend (surface, contour) – Full.
8) В левой строке окна выбрать “Plot: Fitting” и установить “Stiffness” = 0 (Min).
9) В левой строке окна выбрать “Axis: Scaling” и установить диапазон шкалы X от -7000 до -1000, шкалы Y(left) от 2500 до 9500.
10) В случае необходимости изменить густоту изолиний, выбрав “Graph properties (All options)” > “Surface” > “Surface specs” > “Vertical (Z) axis tickmarks, options” и сделав нужные установки “Step size” и “Number of minor units”.
Таблица 40
| Вариант | Параметр | Точка отбора проб (комплекс) | |||||||||||||||
| фон | |||||||||||||||||
| x | -3830 | -4236 | -5335 | -6294 | -4648 | -3341 | -2374 | -2919 | -6306 | -6717 | -5728 | -4795 | -3264 | -1423 | -5302 | ||
| y | |||||||||||||||||
| hсн, см | 12,2 | 9,2 | 9,8 | 13,5 | 9,3 | 12,9 | 14,0 | 11,4 | 8,8 | 12,6 | 12,3 | 11,7 | 15,0 | 10,8 | 9,7 | 13,0 | |
| pH | 6,62 | 6,86 | 6,74 | 6,50 | 6,24 | 6,37 | 6,70 | 6,14 | 7,22 | 6,75 | 7,05 | 6,39 | 6,54 | 6,87 | 7,25 | 6,00 | |
| c, мкСм/см | 22,9 | 19,4 | 24,9 | 22,1 | 24,4 | 23,0 | 16,4 | 27,4 | 40,1 | 19,3 | 25,1 | 26,5 | 17,7 | 28,3 | 44,6 | 8,0 | |
| с(пыль), мг/л | 25,6 | 41,3 | 30,2 | 27,0 | 32,1 | 20,0 | 14,8 | 27,8 | 63,4 | 49,3 | 27,3 | 25,6 | 14,7 | 44,5 | 46,2 | 10,0 | |
| П(пыль), кг/км2 | |||||||||||||||||
| с(сульфат), мг/л | 0,83 | 0,92 | 2,27 | 0,62 | 1,22 | 0,49 | 0,60 | 0,92 | 1,28 | 0,60 | 0,89 | 0,92 | 0,23 | 1,78 | 1,02 | 0,15 | |
| П(сульфат), кг/км2 | |||||||||||||||||
| с(нитрат), мг/л | 1,11 | 1,39 | 1,72 | 0,98 | 1,23 | 0,97 | 0,72 | 1,11 | 1,34 | 0,76 | 0,70 | 1,22 | 0,59 | 1,47 | 1,28 | 0,3 | |
| П(нитрат), кг/км2 | |||||||||||||||||
| с(фторид), мкг/л | |||||||||||||||||
| П(фторид), кг/км2 | 1,15 | 1,66 | 2,01 | 1,44 | 1,51 | 1,12 | 1,41 | 1,61 | 1,85 | 1,02 | 1,33 | 1,96 | 1,00 | 1,79 | 2,04 | 0,5 | |
| с(кальций), мг/л | 1,27 | 1,46 | 1,57 | 1,38 | 1,82 | 1,01 | 0,96 | 1,53 | 2,38 | 1,74 | 1,32 | 0,92 | 0,50 | 1,10 | 1,84 | 0,3 | |
| П(кальций), кг/км2 | |||||||||||||||||
| с(магний), мг/л | 0,70 | 0,50 | 1,11 | 0,55 | 0,41 | 0,25 | 0,17 | 0,61 | 1,02 | 0,52 | 0,72 | 0,40 | 0,26 | 0,54 | 0,45 | 0,1 | |
| П(магний), кг/км2 | |||||||||||||||||
| с(аммоний), мкг/л | |||||||||||||||||
| П(аммоний), кг/км2 | 44,1 | 48,7 | 55,7 | 39,7 | 37,6 | 25,0 | 34,1 | 19,8 | 51,2 | 34,2 | 48,9 | 18,3 | 59,9 | 31,2 | 60,1 |
Продолжение таблицы 40
| с(медь), мкг/л | 3,89 | 3,76 | 5,66 | 2,01 | 2,55 | 1,35 | 1,01 | 4,03 | 3,25 | 1,06 | 4,27 | 3,10 | 2,33 | 4,48 | 3,69 | 0,70 | |
| П(медь), кг/км2 | 0,47 | 0,35 | 0,55 | 0,27 | 0,24 | 0,17 | 0,14 | 0,46 | 0,29 | 0,13 | 0,53 | 0,36 | 0,35 | 0,48 | 0,36 | 0,07 | |
| с(кадмий), мкг/л | 0,024 | 0,038 | 0,042 | 0,014 | 0,035 | 0,014 | 0,010 | 0,024 | 0,050 | 0,021 | 0,018 | 0,017 | 0,007 | 0,029 | 0,035 | 0,005 | |
| П(кадмий)·103, кг/км2 | 2,9 | 3,5 | 4,1 | 1,9 | 3,3 | 1,8 | 1,4 | 2,7 | 4,4 | 2,6 | 2,2 | 2,0 | 1,1 | 3,1 | 3,4 | 0,6 | |
| с(свинец), мкг/л | 3,36 | 3,48 | 4,49 | 1,41 | 3,95 | 1,71 | 1,93 | 3,42 | 5,11 | 1,75 | 3,01 | 3,50 | 1,87 | 5,00 | 4,54 | 1,0 | |
| П(свинец), кг/км2 | 0,41 | 0,32 | 0,44 | 0,19 | 0,37 | 0,22 | 0,27 | 0,39 | 0,45 | 0,22 | 0,37 | 0,41 | 0,28 | 0,54 | 0,44 | 0,1 | |
| с(марганец), мкг/л | 11,6 | 12,1 | 10,2 | 7,3 | 16,7 | 7,9 | 6,9 | 12,0 | 13,6 | 8,2 | 11,1 | 13,2 | 6,7 | 15,5 | 15,6 | 3,0 | |
| П(марганец), кг/км2 | 1,42 | 1,11 | 1,00 | 0,98 | 1,55 | 1,02 | 0,96 | 1,37 | 1,20 | 1,03 | 1,37 | 1,55 | 1,00 | 1,67 | 1,51 | 0,27 | |
| с(цинк), мкг/л | 20,9 | 25,4 | 25,3 | 25,6 | 21,4 | 16,4 | 17,4 | 29,8 | 30,2 | 9,5 | 20,7 | 26,0 | 9,1 | 24,8 | 20,1 | 5,0 | |
| П(цинк), кг/км2 | 2,55 | 2,34 | 2,48 | 3,45 | 1,99 | 2,11 | 2,44 | 3,40 | 2,66 | 1,20 | 2,55 | 3,04 | 1,37 | 2,68 | 1,95 | 0,55 | |
| с(железо), мкг/л | 23,8 | 26,1 | 38,8 | 17,0 | 37,6 | 21,7 | 25,7 | 35,1 | 47,7 | 22,2 | 17,9 | 22,2 | 8,0 | 31,5 | 43,3 | 5,0 | |
| П(железо), кг/км2 | 2,9 | 2,4 | 3,8 | 2,3 | 3,5 | 2,8 | 3,6 | 4,0 | 4,2 | 2,8 | 2,2 | 2,6 | 1,2 | 3,4 | 4,2 | 0,55 | |
| с(хром), мкг/л | 1,72 | 1,20 | 2,76 | 2,07 | 2,47 | 0,78 | 1,00 | 0,79 | 2,27 | 0,95 | 0,89 | 1,11 | 0,53 | 2,13 | 4,02 | 0,40 | |
| П(хром), кг/км2 | 0,21 | 0,11 | 0,27 | 0,28 | 0,23 | 0,10 | 0,14 | 0,09 | 0,20 | 0,12 | 0,11 | 0,13 | 0,08 | 0,23 | 0,39 | 0,04 | |
| с(никель), мкг/л | 3,28 | 3,37 | 2,24 | 2,00 | 4,09 | 0,85 | 1,21 | 2,37 | 4,66 | 1,35 | 1,71 | 2,65 | 0,93 | 3,52 | 2,47 | 0,50 | |
| П(никель), кг/км2 | 0,40 | 0,31 | 0,22 | 0,27 | 0,38 | 0,11 | 0,17 | 0,27 | 0,41 | 0,17 | 0,21 | 0,31 | 0,14 | 0,38 | 0,24 | 0,06 |
Список литературы
[1]. Методика проведения инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для авторемонтных предприятий (расчетным методом). М., 1998, С. 25 – 36.
[2]. http://www.addflash.narod.ru/svarka.exe.
[3]. http://dklsoft.narod.ru/soft/svarka/setupsv.exe.
[4]. Показатели эмиссии (удельные выбросы) загрязняющих веществ от процессов электро-, газосварки, наплавки, электро-, газорезки и напыления металлов, Министерство охраны здоровья Украины. Академия медицинских наук. Институт гигиены и медицинской экологии им.О.М.Марзеева. Киев, 2003.
[5]. Методика расчета выделений (выбросов) загрязняющих веществ в атмосферу при нанесении лакокрасочных материалов (по величинам удельных выделений). СПб., 1999.
[6]. http://www.addflash.narod.ru/pokras.exe.
[7]. Методика расчета выбросов загрязняющих веществ в воздух автотранспортом, который используется субъектами предпринимательской деятельности и другими юридическими лицами всех форм собственности». Киев, 2000.
[8]. Методические указания по проведению инвентаризации выбросов тяжелых металлов в атмосферный воздух. Киев, 2000.
[9]. http://dklsoft.narod.ru/soft/garage/setupg.exe.
[10]. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от энергетических установок, ГКД 34.02.305-2002.
[11]. http://dklsoft.narod.ru/soft/boiler/setupb.exe.
[12]. ОНД-86. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе.
[13]. ГОСТ 17.2.3.02-78. Охрана природы. Атмосфера. Правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленных предприятий.
[14]. http://ond86calc.narod.ru/index.html.
[15]. ФР.1.31.2002.00599. Методика измерений массовой концентрации фторид-, хлорид-, нитрат-, фосфат- и сульфат-ионов в пробах питьевой, минеральной, столовой, лечебно-столовой, природной и сточной воды методом ионной хроматографии.
[16]. Ермаченко Л.А., Ермаченко В.М. Атомно-абсорбционный анализ с графитовой печью: Методическое пособие для практического использования в санитарно-гигиеничес-ких исследованиях/ Под ред. Л.Г.Подуновой.- М.:ПАИМС, 1999. – 220 с.
[17]. РД 52.04.186-89. РД 52.04.186-89. Руководство по контролю загрязнения атмосферы. М.: Госкомгидромет СССР. 1991. п. 5.2.5.2. Железо, кадмий, кобальт, магний, марганец, медь, никель, свинец, хром, цинк (атомно-абсорбционный метод). С.138-142.
[18]. Нормативные данные по предельно допустимым уровням загрязнения вредными веществами объектов окружающей среды: Справочный материал. - СПб, 1993. –236 с.
[19]. МВИ-М-34-04. Методика выполнения измерений массовой концентрации металлов в воздухе рабочей зоны и в выбросах в атмосферу промышленных предприятий атомно-абсорбционным методом с электротермической атомизацией.
[20]. Ромашова Л. А., Николаева О. Н. Основы экологического картографирования: Учебно-методическое пособие. http://www.ssga.ru/ metodich/ ecomap/index.html
Содержание
Тема I. САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ. 3
1. Нормирование качества воздуха. 3
1.1. Теоретическая часть. 3
1.2. Практическая часть. 6
2. Нормирование качества воды.. 8
2.1. Теоретическая часть. 8
2.2. Практическая часть. 15
3. Нормирование качества почвы.. 19
3.1. Теоретическая часть. 19
3.2. Практическая часть. 23
Тема II. МОНИТОРИНГ ФАКТОРОВ ВОЗДЕЙСТВИЯ.. 25
4. Расчет выделений загрязняющих веществ. 25
в атмосферу от сварочных работ. 25
Работа № 1. Дуговая электросварка. 25
4.1. Теоретическая часть. 25
4.2. Практическая часть. 25
Работа № 2. Различные виды сварочных работ. 27
4.3. Теоретическая часть. 27
4.4. Практическая часть. 28
5. Расчет выделений загрязняющих веществ при окраске и сушке. 31
5.1. Теоретическая часть. 31
5.2. Практическая часть. 32
6. Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от парка гаражных разъездов автомобилей 34
6.1. Теоретическая часть. 34
6.2. Практическая часть. 36
7. Расчёт выбросов загрязняющих веществ от энергетических установок 43
7.1. Теоретическая часть. 43
7.2. Практическая часть. 47
8. Расчёт рассеивания ЗВ в соответствии с моделью Гаусса. 52
8.1. Теоретическая часть. 52
8.2. Практическая часть. 56
9. Расчет загрязнения атмосферы выбросами автомобилестроительного комплекса 61
9.1. Теоретическая часть. 61
9.1.1. Введение. 61
9.1.2. Расчет концентраций, обусловленных выбросами одиночного источника 62
9.2. Практическая часть. 66
Тема III. МЕТРОЛОГИЯ.. 82
10. Контроль характеристик погрешности результатов. 82
10.1. Теоретическая часть. 82
10.2. Практическая часть. 86
11. Обработка результатов анализа и контроль точности результатов измерений массовой концентрации металлов в атмосферном воздухе. 89
11.1. Теоретическая часть. 89
11.2. Практическая часть. 92
12. Обработка результатов анализа и контроль точности результатов измерений массовой концентрации металлов в промышленных выбросах. 101
12.1. Теоретическая часть. 101
12.2. Практическая часть. 104
Тема IV. ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ 113
13. Применение метода изолиний при картографировании состояния снежного покрова 113
13.1. Теоретическая часть. 113
13.2. Практическая часть. 114
Список литературы.. 117
Содержание. 118