Определение зоны влияния источника загрязнения поверхностных и подземных вод, построение карты ассоциативной гидрогеохимической зональности ореолов загрязнения

Мониторинг качества поверхностных и подземных вод в зонах влияния какого-либо источника загрязнения предполагает необходимость определения границ ореола загрязнения. Общая или возможная зона влияния определяется гидродинамическими условиями территории – направлением движения потока и граничными условиями. При этом зона влияния исследуемого объекта не может выходить за пределы установленных гидродинамических границ, однако может быть меньше по размерам и не достигать естественых или искусственных дрен. При наличии двух и более источников загрязнения решается более сложная задача разграничения зон влияния, определения вклада каждого из источников в общее загрязнение территории. Недостоверные сведения о связи установленного ореола загрязнения с конкретным источником, может привести к разработке неэффективных, ненужных мероприятий по ликвидации или минимизации негативного воздействия. Это неэффективно растраченные средства.

Исходя из этого определяется актуальность применения методик, способных на достоверной вероятностно-статистической основе объективно определять и разграничивать зоны влияния источников загрязнения поверхностных и подземных вод. Утвержденных общепринятых методических рекомендаций по определению и разграничению зон влияния источников загрязнения не существует.

Базовым положением применяемой методики служить тезис о том, что любые аномальные ореолы, сформированные под действием природных или антропогенных факторов, имеют закономерное внутреннее строение, которое обязано вполне определенной направленности процессов, формирующих аномалии и проявляющихся в конкретных ландшафтно-геохимических условиях.

Взаимодействие природных и антропогенных факторов определяет условия миграции и локализации вредных веществ в водах, водовмещающих породах и донных отложениях, то есть условия формирования ореолов загрязнения. Проявления этого взаимодействия наблюдаются в виде определенных закономерностей, устанавливаемых при изучении аномалий:

- вполне определенная дифференциация элементов и веществ вокруг источника загрязнения;

- типичный набор главных, второстепенных, инертных и деконцентрирующихся элементов;

- определенные пространственные и временные (при периодическом наблюдении) соотношения с источником загрязнения и в соответствии с ландшафтно-геохимическими условиями;

- типичная концентрационная зональность, устанавливаемая как для моноэлементных, так и для полиэлементных ореолов;

- определенная ассоциативная зональность, обусловленная закономерной дифференциацией элементов по отношению к источнику.

Проявленность всех этих признаков необходимо учитывать при определении границ зон влияния источников загрязнения. Однако наиболее информативным признаком в этом отношении является характер ассоциативной зональности ореолов загрязнения. Под действием процессов дифференциации аномальные ореолы по отношению к источнику загрязнения имеют закономерное внутреннее строение, оно проявлено в том, что в центральных частях ореола концентрируется вполне определенная группа элементов, а на периферии отмечается снижение содержания элементов данной группы и в ряде случаев рост концентраций не типичных для эпицентров аномалий элементов. Таким образом, набор индикаторных элементов, их концентрации от центра аномальных ореолов к периферии закономерно меняются. При чем эти закономерности характерны для однородных источников загрязнения и являются своеобразным паспортом, по которому их можно идентифицировать. Разнородные, по характеру производства или бытовой деятельности, источники загрязнения различаются характером ассоциативной зональности. Поэтому для идентификации источника загрязнения и определения зоны его влияния необходимо изучить закономерности внутреннего строения аномальных ореолов и определить характер ассоциативной зональности.

Задание:

На основе корреляционного анализа, на карте определить границы и наличие ассоциативной зональности ореола влияния источника загрязнения.

Исходные данные:Результаты химико-аналитических исследований проб поверхностных и подземных вод. Схемы и карты отбора проб и аномальных ореолов в пределах исследуемых территорий.

Методические указания:

1. Рассчитать коэффициенты корреляции между концентрациями микроэлементов всех проб исследований по формуле , где r – коэффициент корреляции между геохимическими параметрами (концентрациями микроэлементов) проб; x_i, y_i- концентрации i-го микроэлемента в сопоставляемых между собой пробах (x и y); , - средние значения концентрации микроэлементов по сравниваемым пробам (х и у); N- количество микроэлементов, вовлеченных в расчет; , - стандартное отклонение концентраций микроэлементов по сравниваемым пробам (х и у).

2. Выделить пробы между геохимическими спектрами которых установленная значимая положительная связь с уровнем достоверности α≥ 0,05.

3. Из имеющихся лабораторных данных сформировать однородную выборку проб, соответствующую двум признакам:

- в этих пробах должно быть установлено максимальное загрязнения водной среды, связанное с исследуемым источником;

- между геохимическими параметрами данных проб установлена значимая положительная связь.

4. Рассчитать средние значения концентраций микроэлементов для однородной выборки. Полученные средние значения будут характеризовать среднестатистические геохимические параметры эпицентров аномальных зон и будут отражать их геохимический спектр.

5. Рассчитать коэффициенты корреляции между полученными среднестатистическими геохимическими параметрами эпицентров аномалии и геохимическими параметрами (концентрациями микроэлементов) всех остальных проб, включая пробы однородной выборки.

6. Полученные коэффициенты корреляции (r) ранжировать по силе и характеру связи с учетом критических значений r для уровней достоверности: α≥ 0,001; α≥ 0,01; α≥ 0,05; α≥0,10. При этом допускается объединение проб с r≥ 0,900; от 0,800 до 0,900; от 0,700 до 0,800.

7. Вынести полученные значения коэффициентов корреляции на карты и с учетом предварительной группировки проб по силе и характеру связи откартировать соответствующие зоны аномального ореола.

8. По характеру установленной зональности определить границы зоны влияния исследуемого источника загрязнения и выделить аномальные пробы, в которых отмечается нетипичный данному источнику загрязнения спектр (ассоциация) элементов.