Курсовая работа: Моделювання забруднення ґрунтів

Натурними спостереженнями встановлено інтенсивне забруднення ґрунту хімічними елементами промислових відходів, а також накопичення в ньому залишкової кількості пестицидів. В зв’язку з цим важливим є прогнозування на перспективу потрапляння забруднення в ґрунт промислових центрів і сільськогосподарських територій.

Згідно даних про ступінь і характер забруднення ґрунту в районі шлаконакпичувачів були розроблені моделі розрахунку деяких хімічних елементів в поверхневому (0-20 см) горизонті ґрунту, а саме для:

Міді

; (1)

Цинку

(2)

Хрому

(3)

Нікелю

(4)

де r – відстань від шлакнакпичувача (м);

x0 – вихідне значення хімічних елементів в ґрунті, мг/кг.

Дослідженнями встановлено інтенсивне забруднення цими хімічними речовинами поблизу Териконів. Тому перевірка цих моделей з метою визначення можливості їх застосування для прогнозу забруднення ґрунту відходами вугільної промисловості була проведена на матеріалах про наявність в ґрунті хрому, міді, нікелю і інших хімічних сполук в районі розміщення териконів(таблиця 1).

Результати порівняння фактичних і розрахункових значень рівнів забруднення ґрунту біля териконів і звалищ в залежності від відстані, %

()

Відстань від об’єкта дослідження	По шахті №1		По шахті №2		По звалищі
	Cu	Cr	Cu	Cr	Cu	Cr	Zn	Ni
Ґрунт біля підніжжя терикону(звалища)	98	90	96	90	90	90	90	90
50м від звалища	-	-	-	-	45	140	108	56
100м від терикону	626	730	561	1690	-	-	-	-
250м від звалища	-	-	-	-	920	1160	0	3826
500м від терикону	7761	14090	7761	28090	-	-	-	-
1000м від терикону	42092	70756	28761	106090	-	-	-	-

Порівняння даних натурних спостережень і розрахунків свідчать про те, що фактичний рівень забруднення ґрунту в районі Териконів і звалищ відповідає розрахованому тільки в випадках відбору проб біля підніжжя Териконів, тобто на самій близькій відстані від вивчаючого об’єкта. В цих випадках відсоток достовірності досягає 90-98%. При відборі проб ґрунту на відстані 500 і 1000м, розраховані величини перевищують фактичні в десятки, сотні , а то і тисячі разів.

Варто відмітити, що хімічне забруднення ґрунтів в основному здійснюється двома шляхами: поглинанням верхнім шаром ґрунту викидів промислових джерел в атмосферу ; безпосереднє внесення хімічних речовин у вигляді добрив, пестицидів, гербіцидів. В першому випадку математична модель істотно залежить від структури переносу забруднень повітряним шляхом, висоти, потужності джерела, забруднення і відстані від нього. Якщо врахувати ці умови, то запропоновані математичні моделі (1-4) можуть бути перенесені на вивчаючі об’єкти (ґрунт в районі Териконів ), розміщені на відстані до 50 м від джерела забруднення. Моделі (1-4) можуть бути використані для ідентифікації початкових умов, тоді як для прогнозування забруднення на відстані більше 50-100м необхідно синтезувати різницеве рівняння.

Припустимо, що взаємодія забруднюючих речовин з ґрунтом здійснюється за законом:

, (5)

де допускається можливість як поглинання, так і відбивання забруднюючих речовин.

Для оцінки сумарного впливу джерела, з метою визначення кількості осідаючих забруднюючих речовин, застосовують планшети з липкою чи водяною поверхнею. В Гідрохімічному інституті оцінка сумарного впливу Байкальського целюлозно-паперового комбінату на оз. Байкал здійснюється за результатами зняття проб снігу поблизу джерела забруднення. Основою для побудови моделі є дані натурних спостережень по двох одномірних профілях.

В якості вихідного рівняння (моделі об’єкту)було покладено:

(6)

де L(x,y) - двомірне рівняння дифузії перша складова правої частини характеризує джерело забруднювачів на висоті Н (забруднюючі речовини, які потрапляють через трубу) ; друга складова – неорганізовані викиди підприємства .

Функція може мати різний вигляд, зокрема при

Припускається лінійність джерела з постійною потужністю викидів С на відрізку [O, h] і рівною нулю при z>h.

Якщо