Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

• СПИСОК УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ
• ВВЕДЕНИЕ
• РАЗДЕЛ 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ СЕВАСТОПОЛЬСКОЙ БУХТЫ
• 1.1 Физико-географическая характеристика Севастопольской бухты
• 1.2 Параметры, характеризующие состояние водной среды
• 1.3 Источники загрязнения Севастопольской бухты
• РАЗДЕЛ 2. СОЗДАНИЕ БАЗЫ ДАННЫХ ДЛЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО КАРТОГРАФИРОВАНИЯ
• ВЫВОДЫ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
• Приложение А ER-диаграмма
• СПИСОК УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ
• СПАВ - синтетические поверхностно-активные вещества;
• ПДК - предельно-допустимая концентрация;
• КП - коммунальное предприятие;
• ЗВ - загрязняющие вещества;
• НАН - национальная академия наук;
• ПДС - предельно-допустимые сбросы;
• БД - база данных.

введение

Актуальность темы. Понятие «водно-экологическая ситуация связаны с неудовлетворенностью человека состоянием водных объектов с позиции условий его жизнедеятельности. В процессе хозяйственной деятельности, практически неотъемлемо сопровождающейся использованием водных ресурсов, возникают многочисленные проблемы загрязнения вод.

В настоящее время в исследованиях преобладает покомпонентная направленность в картографировании. При этом в различных тематических картах постоянно расширяется число отображаемых показателей, в том числе количественных, характеризующих экологическое, эколого-демографическое, социально-экономическое состояние регионов, развитие негативных явлений и процессов.

Создание базы данных для экологического картографирования позволяет осуществлять ввод, хранение, обработку, отображение и интегрирование пространственно-временной информации о водно-экологической ситуации Севастопольской бухты [16].

Цель и задачи работы. Целью данной работы является создание баз данных для экологического картографирования уровня концентрации сточных вод Севастопольской бухты.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Проанализировать состояние Севастопольской бухты.

2. Составить базу данных для экологического картографирования.

Практическое значение работы. Результаты данной работы могут использоваться для исследований состояния Севастопольской бухты.

Структура работы. Данная работа состоит из пояснительной записки, включающей в себя введение, два раздела, выводы, список использованных источников, приложение.

В первом разделе анализируется состояние Севастопольской бухты; второй раздел посвящен созданию базы данных для экологического картографирования.

севастопольский бухта сточный вода картографирование

раздел 1

анализ состояния севастопольской бухты

1.1 Физико-географическая характеристика Севастопольской бухты

Севастопольская бухта расположена на юго-западной оконечности Крымского полуострова (44⁰36'с.ш., 33⁰33'в.д.) и представляет собой полузамкнутую акваторию эстуарного типа с затрудненным водообменом. Ось бухты ориентирована примерно в широтном направлении с востока на запад (см. рис.1.1). Южная сторона Севастопольской бухты характеризуется значительной изрезанностью рельефа. Протяженность основной части бухты составляет 7,5 км при максимальной ширине около 1 км. Глубина бухты при входе достигает 20 м и плавно уменьшается к вершине до 4-5 м. Средняя глубина составляет 12,5 м. В естественном состоянии ширина бухты при входе (между мысом Константиновским и противоположным берегом на южной стороне) составляла 940 м.

Рис.1.1. Севастопольская бухта.

Севастопольская бухта относится к числу морских акваторий, которые подвержены постоянному антропогенному воздействию. С одной стороны, она является градообразующим элементом геосферы, а с другой, - в течение многих десятилетий служит базой военно-морского флота со всей характерной промышленно-производственной и хозяйственной инфраструктурой. [5]

Таким образом, затрудненный водообмен Севастопольской бухты обуславливает необходимость контроля параметров, характеризующих состояние водной среды.

1.2 Параметры, характеризующие состояние водной среды

Параметрами, характеризующими состояние водной среды, являются такие, как гидролого-гидрохимические и гидрометеорологические условия.

Важное влияние на перенос, распространение, изменение концентрации и рассеяние химических и загрязняющих веществ, поступающих в бухту из различных источников, оказывают метеорологические и океанографические факторы. Поэтому, при анализе пространственной и временной изменчивости химических показателей вод Севастопольской бухты необходимо учитывать межгодовые и сезонные вариации гидрометеорологических параметров, а также особенности погодных и гидрологических условий.

В течение периода интенсивного мониторинга состояния вод Севастопольской бухты (2000-2005 гг.) происходили заметные межгодовые колебания температуры воздуха и воды, осадков, скорости ветра и уровня моря.

Основными климатическими показателями являются такие, как: температура воздуха, температура воды, режим ветров и связанная с ним динамика вод в бухтах, уровень воды.

Температура воздуха зависит от радиационных условий, сезонных колебаний циркуляции атмосферы и физико-географических особенностей Севастопольской бухты.

Температура воды зависит от температуры воздуха.

Режим ветров и связанная с ним динамика вод в бухтах зависит от рельефа берегов, в частности, от вытянутости Севастопольской бухты, окруженной относительно высокими берегами, в зональном направлении. Вследствие этого преобладающие над прибрежной зоной моря северные, северо-восточные ветры и южные, юго-восточные ветры трансформируются над акваторией бухты, соответственно, в северо-восточные, восточные (36%) и южные (20%) ветры.

За семилетний период мониторинга общая амплитуда колебаний среднегодовых величин уровня воды составила 10 см, при этом минимум, равный среднемноголетней отметке (479 см) наблюдался в 2003г., а максимум (489 см) был отмечен в 2000 г. [9]

ПДКв (г/м3) - предельно допустимая концентрация вещества в воде водоемов питьевого и культурно-бытового водопользования. Эта концентрация не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье последующих поколений, а также не должна ухудшать гигиенические условия водопользования.

Таким образом, нормируемые значения для состава и концентрации вредных веществ устанавливают, исследуя источники загрязнения водной среды.

1.3 Источники загрязнения Севастопольской бухты

Основными источниками загрязнения Севастопольской бухты являются: речные, ливневые, коммунальные и промышленные стоки.

Постоянным источником загрязнения вод бухты являются сточные воды, поступающие по канализационным сетям КП «Севгорводоканал». По данным Государственной инспекции охраны Черного и Азовского морей [15] в настоящее время в Севастопольской бухте функционируют более 30 выпусков сточных вод, ливневой канализации и аварийных выпусков, из них около 20 постоянно действующих. Ежегодно в бухту сбрасывается более 2 млн. м³ неочищенных сточных вод. Аварийные выпуски и ливневые стоки составляют около 1,5 млн. м³ в год. По оценке Государственной инспекции по охране Черного моря, поступившее в прибрежные воды Севастопольского региона за период с 1995 по 2000 гг. среднегодовое количество биогенных элементов и некоторых загрязняющих веществ (ЗВ) составило: фосфатов - 780 т, нитратов - 6,5 т, нитритов - 2,5 т, нефтепродуктов - 10 т, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) - 65 т. Оценка выполнена по результатам анализа проб морской воды, которые отобраны в зонах влияния выпусков сточных вод. Кроме того, в бухту со сточными водами поступают тяжелые металлы, пестициды, фенолы и другие ЗВ.

В водах, поступающих в бухту с речным стоком, максимальные концентрации биогенных элементов выше, чем в морской воде: аммония - в 5-7 раз, нитритов - в 1,5-2 раза, нитратов - в 1,6 раза, фосфатов - в 7-9 раз. Средние концентрации загрязняющих веществ (фенолы, СПАВ, нефтепродукты) в речной воде в основном не превышают ПДК, хотя в отдельных случаях отмечается превышение предельно допустимой концентрации (ПДК) аммония и нитритов. Ежегодно с речными водами в бухту поступает не менее 1000 т взвешенного вещества, 52 т минерального азота и 6 т фосфора.

Систематического исследования состава ливневых вод, поступающих в Севастопольскую бухту, не проводилось. Экспертная оценка, а также расчеты, основанные на единичных анализах ливневых вод одного из районов Севастопольского региона, указывают на значительную роль этого источника в загрязнении морской среды бухты. По этой оценке с 1 км² площади городской застройки в Севастопольскую бухту ежегодно поступает: 1,2 т нефтепродуктов, 1680 т взвеси, 21,5 кг фосфора, 47,6 кг нитратного азота. Данная оценка является ориентировочной и, возможно, занижена.

Таким образом, наличие канализационных сетей, ливневых и речных стоков в Севастопольской бухте вызывает необходимость защиты данной акватории от загрязнений сточными водами.

1.4 Методы и средства контроля качества водной среды

К настоящему времени разработано и находит широкое практическое применение большое число разнообразных методов наблюдения, описания и оценки источников воздействия на водную среду. Вместе с тем, имеется ряд специфических методов контроля качества водной среды которые, несмотря на их явные преимущества и достоинства, используются крайне недостаточно. Основными методами контроля качества водной среды являются: метод экологического картографирования, радиометрический, дистанционного зондирования и метод отбора проб.

Целью экологического картографирования является анализ экологической обстановки и ее динамики, то есть выявление пространственной и временной изменчивости факторов водной среды, воздействующих на здоровье человека и состояние экосистемы.

Метод экологического картографирования состоит из метода географических экспертных оценок и метода формализованных оценок.

Метод географических экспертных оценок позволяет решать две задачи: выявление экологических проблем и их пространственную локализацию. Он имеет свои особенности: анализ должен проводить эксперт-географ или группа экспертов, хорошо знающих территорию и владеющих навыком обобщения информации в соответствии с выбранным масштабом, а при выборе хорошие результаты исследования дают карты обзорных и средних масштабов с привлечением количественных данных.

Выявление проблем происходит при сопоставлении уровней антропогенной нагрузки на данную территорию и потенциала устойчивости самой территории.

Для составления карт по методу формализованных оценок привлекаются показатели, имеющие количественное выражение, и ставится задача исключения экспертных оценок уже на начальном этапе выявления экологических проблем. И только на последнем этапе - определение остроты экологических ситуаций - в целом вводится географические экспертные оценки. Для создания карт таким методом используются значения показателей, при которых возникает экологическая проблема, например, загрязнение водной среды оценивается по содержанию химических веществ, превышающих ПДК.

Таким образом, экологическое картографирование предусматривает ряд строго последовательных действий и создание многолистной системы карт, обеспечивающих целенаправленную характеристику состояния водной среды. Сложность и многоаспектность экологических проблем и ситуаций не дают возможности показать их на одной комплексной карте [17].

Радиометрический метод дистанционного зондирования основан на регистрации теплового излучения участков подстилающей поверхности. Различные фрагменты имеют существенный разброс физических параметров, которые определяют интенсивность их собственного радиоизлучения. Помимо этого, в интенсивность радиоизлучения участка поверхности вносит вклад переотраженное в направлении визирования собственное радиоизлучение окружающей среды. Наблюдаемая интенсивность радиоизлучения различных фрагментов имеет свою характерную частотную зависимость и зависимость поляризационных характеристик радиоизлучения. Результаты анализа условий формирования радиояркостных контрастов при дистанционном зондировании водных поверхностей указывают на возможность обнаружения на их фоне радиометрическим методом участков разливов сточных вод за счет использования особенностей динамики отражательных свойств двухслойной среды [18].

Весьма перспективным методом является метод дистанционного зондирования. Современная космическая радиолокационная съемка является наиболее эффективным средством для решения задачи мониторинга загрязнений сточными водами в море, благодаря ее всепогодности, независимости от освещенности, высокому разрешению и широкому обзору.

Преимуществом дистанционного измерения является возможность беспрерывного определения средних концентраций вредных веществ по площади (в отличие от наземных методов, которые дают концентрации лишь в одной точке), а также оценки вертикального распределения примесей, характеризующих потенциал загрязнений. Кроме того, данные методы позволяют оценивать движение загрязняющих веществ в гидросфере без анализа проб в различных пунктах и, таким образом, устанавливать влияние источника загрязнения, расположенного на расстоянии нескольких километров, прогнозировать угрожающие ситуации. Одним из основных источников данных для экологического мониторинга являются материалы дистанционного зондирования [8].

Метод отбора проб основан на отбирании проб с помощью трубчатого дночерпателя на дрейфовых станциях в центральной части и Южной бухте. Качество воды определяли за период с декабря 2006 г. по май 2007 г. Метод предполагает определение общей токсичности проб воды, отобранных ежемесячно в шести точках акватории Севастопольской бухты: Южной бухте, Северной, Голландии, Севастопольской ГРЭС, Малом и Большом Инкермане (см. рис.1.2).

Рис.1.2. Места отбора проб в Севастопольской бухте.

После извлечения дночерпателя на палубу колонки донных осадков отбираются в специально подготовленные стеклянные цилиндры путем их вдавливания таким образом, чтобы граница раздела воды - донные осадки и колонка осадков внутри цилиндра подвергались минимально возможной деформации. После герметизации верхнего и нижнего среза цилиндра пробы доставляются в береговую лабораторию, где проводился полярографический анализ.

Таким образом, на данный момент возникает необходимость в использовании методов контроля состояния водной среды. Для выявления токсичных элементов сточных вод наиболее подходит метод отбора проб, так как с его помощью можно проследить изменение содержания элементов за период времени.

Выводы раздела 1

1. Затрудненный водообмен Севастопольской бухты обуславливает необходимость контроля параметров, характеризующих состояние водной среды.

2. Нормируемые значения для состава и концентрации вредных веществ устанавливают, исследуя источники загрязнения водной среды.

3. Наличие канализационных сетей, ливневых и речных стоков в Севастопольской бухте вызывает необходимость создания базы данных для экологического картографирования.

4. На данный момент возникает необходимость в использовании методов контроля состояния водной среды. Для выявления токсичных элементов сточных вод наиболее подходит метод отбора проб, так как с его помощью можно проследить изменение содержания элементов за период времени.

раздел 2

создание базы данных для экологического картографирования

Для создания баз данных (БД) необходимо составить ER-диаграмму. Данная диаграмма представлена в приложении А.

Затем создаем БД под названием, которая содержит четыре таблицы:

посты, пробы, вещество, метеопараметры (см. рис.2.1).

Рис.2.1. Таблицы, созданные в БД.

Таблица «посты» представлена на рис. 2.2.

Рис.2.2. Таблица «посты».

Таблица «вещества» представлена на рис.2.3.

Рис.2.3. Таблица «вещество».

Отсюда можно подсчитать индекс загрязнения воды (ИЗВ) по формуле (2.1).

 (2.1)

Таблица «метеопараметры» представлена на рис. 2.4.

Рис.2.4. Таблица «метеопараметры».

Таблица «пробы» представлена на рис.2.5.

Рис.2.5. Таблица «Пробы».

Вывод раздела 2

Таким образом, создание базы данных дает возможность наглядно увидеть ситуацию, сложившуюся в Севастопольской бухты за определенный период времени.

ВЫВОДЫ

Затрудненный водообмен Севастопольской бухты обуславливает необходимость контроля параметров, характеризующих состояние водной среды.

Нормируемые значения для состава и концентрации вредных веществ устанавливают, исследуя источники загрязнения водной среды.

Наличие канализационных сетей, ливневых и речных стоков в Севастопольской бухте вызывает необходимость создания базы данных для экологического картографирования.

На данный момент возникает необходимость в использовании методов контроля состояния водной среды. Для выявления токсичных элементов сточных вод наиболее подходит метод отбора проб, так как с его помощью можно проследить изменение содержания элементов за период времени.

Создание базы данных дает возможность наглядно увидеть ситуацию, сложившуюся в Севастопольской бухты за определенный период времени.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Закон Украины «Об охране окружающей природной среды».

2. Конституция Украины.

3. http://student.km.ru/ref_show_frame.asp?id=CBD2843DEA 55491BB 4AD44ACDF564CE2 27.03.2011, 18:03.

4. Водный кодекс Украины.

5. Н.А. Орехова, С.К. Коновалов «Полярография донных осадков Севастопольской бухты».

6. http://www.ohranatruda.ru/ot_biblio/normativ/data_normativ/2/2845/inde x.php 14.04.2011, 01:38.

7. Средства контроля окружающей природной среды.

8. Национальная академия наук. Украины морской гидрофизический институт.

9. http://www.sevgmb.iuf.net/condit.htm 05.04.2011 22:40.

10. http://www.masters.donntu.edu.ua/2002/feht/lukina/library/index5.htm 14.04.2011, 02:24.

11. http://inftech.webservis.ru/it/conference/scm/2000/session12/karkis.htm.

14.04.2011, 02:50.

12. http://old.ulstu.ru/people/SOSNIN/umk/Image_Recognition_and_Scene _Analysis/ chapters/ch03.htm 14.04.2011, 03:15.

13. http://ineca.ru/?dr=bulletin/arhiv/0135&pg=008 05.05.2011,11:14

14. Переносной радиометрический измеритель для определения объёмов нефтяных загрязнений водных акваторий

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ER-диаграмма

Посты

Пробы

Проба

Вещество

Размещено на Allbest.ru