Прогнозирование качества воды

Прогнозирование качества воды – научная деятельность, направленная на определение возможных альтернатив будущего развития общего состояния воды, а также ее количественных и качественных изменений.

Прогнозирование является завершающим этапом мониторинга. Заключается оно в выявлении вероятных процессов и явлений в будущем на основе динамики показателей. На основе исходных данных можно точно спрогнозировать динамику концентрации конкретного вещества в конкретном месте, а также определить длину загрязненного участка реки и время прихода водных масс в определенное место.

Прогнозы делятся на:

оперативные (до 3-х месяцев);

краткосрочные (до 1 года),

среднесрочные (от 1 до 5 лет);

долгосрочные (от 5 до 20 лет);

сверхдолгосрочные (больше 20 лет).

Всего существует около 270 видов прогнозов, но в их основе лежат всего 3 метода: метод экспертной оценки, метод экстраполяции и метод математического моделирования.

Метод экспертной оценки дает эксперт на основе своих умозрительных заключений, опыта и интуиции.

Метод экстраполяции основан на допущении о сохранении во времени тенденции развития процессов, которые происходят в водных объектах в период их изучения. При этом период наблюдения должен быть в 3 раза больше, чем период прогнозирования, а изменения показателей должны быть однонаправленными. При значительных (скачкообразных) изменениях этом метод малоэффективен.

Метод моделирования основывается на математическом описании и физико-химическом исследовании процессов в водоеме, учитывая закономерности его изменения при изменении влияющих на него факторов.

С помощью дифференциальных уравнений можно моделировать условия формирования качества и количества воды – имитационные модели. Моделирование оптимальных условий состояния водного объекта с учетом нагрузки сточными водами проводится с помощью оптимизационных моделей. Модели строятся для коротко- и долгосрочных прогнозов.

Для построения точной модели необходимы: достоверные исходные данные о количественных и качественных показателях, знания о законах рассеивания загрязняющих веществ в воде и адекватный математический аппарат. Построенная модель должна быть универсальной и простой в использовании.

На основе полученной информации разрабатываются управленческие решения для регулирования качества водных ресурсов, их охраны и рационального использования.

МОНИТОРИНГ ЗЕМЕЛЬ

Развитие промышленности, особенно сельскохозяйственного производства, вызывает негативные изменениям в окружающей среде, а именно деградацию почв, их загрязнение минеральными удобрениями и пестицидами и нарушение гидрологического режима. Все эти изменения приводят к снижению плодородия почв и ухудшению качества урожая. В последнее время площадь сельхозугодий значительно снизилась из-за того, что техногенная трансформация почв превышает темпы естественного почвообразования. Именно поэтому возникает необходимость в организации службы мониторинга земель.

На процесс формирования почвы влияют следующие факторы: климат, рельеф, характеристика флоры и фауны, состав почвообразующих пород и время.

Основным показателем качества почв является их плодородие. Для сравнительной оценки плодородия почв по их естественным особенностям проводится бонитировка. В Украине этот показатель изменяется от 22 до 31 бала для дерново-подзолистых почв и до 65 – 100 балов для черноземов. Бонитет почвы является одним из самых важных показателей в земельном паспорте.

В состав почвы входят следующие компоненты: минеральная основа (неорганика) 50 – 60%, органические вещества (гумус, перегной) до 10%, воздух 15 – 25% и вода до 25 – 35%.

Гумус образуется в результате жизнедеятельности микроорганизмов, а также их разложении. При этом почва обогащается углекислым газом, соединениями азота и другими веществами. По этому показателю земные угодья делят на продуктивные, малопродуктивные и непродуктивные земли.

Земельный фонд Украины составляет около 60,4 млн. га, при этом распаханность территории составляет 57,1%, что превышает экологически-обоснованные нормы.

Основными причинами ухудшения качества земель являются как природные бедствия (вулканы, землетрясения, затопления) так и антропогенные факторы (нарушение севооборота, вырубка лесов, нарушение мелиорации, чрезмерный выпас скота, загрязнение почв разными веществами).

Основными источниками химического загрязнения почв являются: выбросы предприятий и автотранспорта, а также химические способы защиты растений и минеральные удобрения.

В результате деятельности предприятий на земную поверхность попадает ежегодно около 150 тыс.т. меди, 122 тыс.т. цинка, 90 тыс.т. свинца, 12 тыс.т. никеля, 1500 т. молибдена, 800 т. кобальта, 31 т. ртути. Суперфосфатные заводы загрязняют почву пылью, что содержит железо, медь, мышьяк, свинец и фтор.

Химическое загрязнение грунтов вызывает серию негативных явлений:

- увеличение грунтовой эрозии;

- изменение состава грунта;

- снижение воздухо и водопроницаемости;

- торможение процессов трансформации азота;

- окисление почвы;

- угнетение активности почвенных микрокомпонентов.

Учитывая, что почвенный покров сильнее изменяется под действием антропогенных факторов основные мероприятия по охране земель направлены на снижение влияния антропогенной нагрузки.