авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

Разработка методов оценки экосистемных рисков в зонах воздействия выбросов на объектах газовой промышленности

-- [ Страница 3 ] --

Примечание: жирным шрифтом выделены значения P(Ex(S+N)>0), соответствующие детерминистическим значениям площадей ареалов превышений КН (табл. 1).

Неопределенность выполненных оценок в первую очередь связана с пробелами в исходных данных. Основными факторами неопределенности являются: 1) отсутствие данных о пространственном распределении показа-телей выпадений химических элементов (по данным мониторинга или моделирования); 2) ограниченные данные о содержании азота и основных катионов в биомассе растительности и соотношении различных пулов биомассы в различных типах леса; 3) отсутствие данных о продуктивности травянистых экосистем. Это снижает корректность оценок величин выпадений и депонирования основных катионов и азота в древесной биомассе.

Моделирование величин КН и их превышений с помощью метода Монте-Карло позволило использовать все доступные данные по экосистемам территории исследования и экосистемам-аналогам и повысить, таким образом, достоверность расчетов (ошибка моделирования не превышает 3,4%). Результаты расчетов КН соединений азота и серы согласуются с данными исследований по определению чувствительности почв Южной Америки к кислотным осадкам и общими представлениями о биогеохимической устойчивости экосистем данной территории.

Управление риском

На основе величин КН соединений серы и азота был произведен расчет допустимых уровней поступления соединений серы и азота (Adep(acc), Ndep(acc)) в наземные экосистемы зоны атмотехногенного воздействия объектов ГП Венесуэлы согласно формулам (3) и (4).

(3)

(4)

Показатель Adep(acc) определяет допустимый совместный объем выпадений кислотообразующих соединений.

Моделирование по методу Монте-Карло показало, что для экосистем зоны атмотехногенного воздействия объектов ГП Венесуэлы с вероятностью 99% величина показателя Adep(acc) не превысит 4068 экв./га/год, показателя Ndep(acc) – 4598 экв./га/год. С помощью эмпирических функций распределения величин Adep(acc) и Ndep(acc) были рассчитаны вероятности их попадания в определенные интервалы значений. Результаты расчетов иллюстрируют диаграммы на рис. 3. Показано, что с наибольшей вероятностью величина Adep(acc) составит от 2500 до 3000 экв./га/год, величина Ndep(acc) – от 50 до 500 экв./га/год.

 Вероятностное распределение-8  Вероятностное распределение-9

Рис. 3. Вероятностное распределение значений Adep(acc) (а) и Ndep(acc) (б) для наземных экосистем зоны атмотехногенного воздействия объектов ГП Венесуэлы

По нашему мнению, рассмотренные процедуры оценки риска целесообразно проводить для зон влияния отдельных производственных объектов (в первую очередь, КС) и использовать их для определения безопасных уровней эмиссии поллютантов с целью предотвращения развития ЧС техногенного характера, вызванных избыточным поступлением поллютантов в экосистемы.



В главе 4 изложены результаты апробации предлагаемых подходов к оценке экосистемных рисков на локальном уровне в рамках оценки воздействия на окружающую среду расширения Средне-Тиманского бокситового рудника (СТБР), расположенного в Княжпогостском районе Республики Коми.

Строительство рудника ведется с 1998 г. на запасах Вежаю-Ворыквинского месторождения бокситов. Поскольку до строительства рудника и сопутству-ющей инфраструктуры район месторождения не был освоен в хозяйственном отношении, большая часть территории исследования представлена ненару-шенными или слабонарушенными ландшафтами. Выбросы вредных веществ в атмосферу, в особенности пылевые выбросы, рассматриваются в качестве значимого экологического аспекта деятельности данного предприятия. Помимо этого, территория рудника входит в состав зоны потенциального воздействия выбросов магистрального газопровода «Ямал-Центр».

Идентификация опасности

К числу основных видов деятельности, определяющих выбросы СТБР и связанные с ними воздействия на качество атмосферного воздуха и биоту, относятся добычные работы в карьерах, транспортировка и дробление боксита. В составе выбросов рудника преобладают пыль неорганическая с различным содержанием SiO2, CO, NOx, SO2, сажа, летучие органические соединения.

Демонстрационное исследование охватывало фрагмент зоны атмотехногенного воздействия СТБР площадью 8623 га. В качестве реципиентов воздействия выступили наземные экосистемы. Почвенный покров территории исследования формируют в основном низкогорные глееподзолистые почвы в сочетании с низкогорными торфянисто-подзолисто-глееватыми и низкогорными торфяно-подзолисто-глеевыми почвами. Основными типами растительности являются еловые зеленомошные и долгомошные леса, а также верховые болота, чередующиеся с вторичными елово-березовыми лесами.

Ландшафтную структуру территории исследования слагают 12 типов урочищ. В ее границах имеются участки водоохранных зон (ВОЗ) двух водотоков (р. Ворыквы, руч. Черного) и санитарно-защитной зоны (СЗЗ) СТБР, которые составляют, соответственно, 25% и 22% от рассматриваемой площади. Экосистемы в пределах ВОЗ были отнесены нами к особо ценным реципиентам воздействия.

В рамках данного демонстрационного исследования оценка экосистемных рисков проводилась для двух сценариев воздействия. Сценарий 1 соответствует уровню аэрогенного поступления ЗВ до начала разработки месторождения. Сценарий 2 характеризует современный (по состоянию на конец 2003 г.) уровень атмотехногенной нагрузки на экосистемы.

В силу низкой буферной емкости и низкого содержания основных катионов в почвах, а также низкой биологической продуктивности биоценозов, наземные экосистемы территории исследования чувствительны к нагрузке кислотообразующих и эвтрофирующих соединений серы и азота (NOx, SO2). Другими значимыми химическими факторами опасности для экосистем являются микроэлементы, отличающиеся высоким фоновым содержанием в почвах рассматриваемой территории и накапливающиеся в почвах, раститель-ности и снежном покрове зоны аэрогенного загрязнения рудника. По данным многолетнего мониторинга геологической среды, такими элементами являются Mn, Ni, Cu, Al, Fe, Ti, V, Zn, Co, Cr, Pb.

В качестве приоритетных ЗВ были выбраны соединения серы и азота, а также три приоритетных ТМ: Pb, Cu и Zn. Детальная оценка экосистемного риска проводилась для следующих групп рецепторных участков: а) каждого из 12 типов урочищ, б) фрагмента СЗЗ СТБР, в) территории ВОЗ.

Оценка экспозиции

Расчет величин аэрогенного поступления химических элементов и соединений в экосистемы-реципиенты осуществлялся на основе данных об их накоплении в снежном покрове за 2000-2003 гг. Для сценария 2 на основе расчетных величин выпадений в каждой точке опробования были получены поля выпадений. Расчет проводится на основе данных о климатических параметрах, определяющих рассеивание примесей в атмосфере, и источниках выбросов с помощью УПРЗА «Гарант-Универсал», версия 3.0. Данные таблицы 4 иллюстрируют расчетные величины BCdep, Cldep, Sdep, Ndep, Pbdep, Cudep, Zndep.

Таблица 4

Величины выпадений основных катионов (BCdep), анионов хлора (Cldep), серы (Sdep), азота (Ndep) и приоритетных тяжелых металлов для района СТБР

BCdep Cldep Sdep Ndep Pbdep Cudep Zndep
экв.
/га/год
г/га/год
Сцена-рий 1 506
n = 7
172
n = 7
128
n = 7
206
n = 7
2,3
n = 7
4,1
n = 7
45,1
n = 7
Сцена-рий 2 280-560
n = 13
65-320
n = 13
100-220
n = 13
40-340
n = 13
0,5-18,5
n = 28
0,5-56,5
n = 28
5,0-185,0
n = 28

Примечание: для сценария 1 приведены средние значения параметров, которые использовались для детерминистического расчета величин КН и их превышений; для сценария 2 – максимальные и минимальные значения каждого параметра; n – число пунктов опробования.

Для сценария 2 величины Sdep превысили фоновые значения на 99% территории исследования, Ndep – на 84% территории. Фоновые значения выпадений превышены на 62% территории исследования по Pb, 80% территории – по Cu, и 17% территории – по Zn.

Оценка эффектов

Расчет максимальной критической нагрузки серы (CLmax(S)) и максимальной критической нагрузки азота (CLmax(N)) проводился для двух рассматриваемых сценариев воздействия, поскольку эти величины зависят от уровня аэрогенного поступления анионов хлора (Cldep) и основных катионов (BCdep). Величины критической нагрузки «питательного» азота (CLnut(N)) и критических нагрузок ТМ (CL(Pb), CL(Cu), CL(Zn)) не зависят от величин выпадений.

Проведенные расчеты показали некоторое снижение величин CLmax(S) и CLmax(N) при современном уровне атмотехногенной нагрузки (сценарий 2), что обусловлено ростом величин Cldep, который недостаточно компенсируется поступлением основных катионов из атмосферы.

Рис. 4 иллюстрирует пространственное распределение величин максимальной КН серы для наземных экосистем, рассчитанных для сценария 2. Значения CLmax(S) возрастают от пойменных травянистых и болотных экосистем (менее 400 экв./га/год) к экосистемам еловых лесов, занимающим возвышенные хорошо дренированные участки (более 1500 экв./га/год). Минимальные значения CLmax(S) (менее 250 экв./га/год) получены для пойменных экосистем с преобладанием древесной растительности (ивняки), где значительный пул основных катионов «расходуется» на создание биомассы, что снижает потенциал этих экосистем в отношении нейтрализации кислотных выпадений.

Пространственная динамика величин критической нагрузки питательного азота (CLnut(N)) в значительной степени зависит от типа растительности. Устойчивость рассматриваемых экосистем к эвтрофирующей составляющей выпадений азота возрастает от экосистем хвойных лесов на почвах легкого механического состава (менее 450 экв./га/год) к заболоченным лесам (500-550 экв./га/год) и болотам (более 550 экв./га/год). Ареал максимальных значений (более 750 экв./га/год) приурочен к участкам заболоченных ивняков.

Наименее чувствительны к суммарной нагрузке азота леса на переувлажненных торфяно-подзолисто-глеевых почвах (CLmax(N) свыше 4500 экв./га/год) благодаря сочетанию высоких показателей денитрификации и депонирования азота в древесной биомассе. Участки с наименьшими значениями CLmax(N) (менее 1000 экв./га/год) совпадают с ареалами максимальной чувствительности к кислотным выпадениям (см. выше).

Рис. 4. Величины максимальной критической нагрузки серы (CLmax(S)) для наземных экосистем района СТБР (сценарий 2)

Величины КН ТМ определяются в основном почвенными характерис-тиками (рН, содержанием органического вещества и др.). Наиболее заметна зависимость величин КН от содержания органического вещества для свинца: прослеживается четкое подразделение территории исследования на участки с торфяно-подзолисто-глеевыми и болотными почвами (CL(Pb) свыше 30 г/га/год) и другими разновидностями почв (9-20 г/га/год). Вторым важным фактором степени защищенности экосистем от поступления ТМ является интенсивность выноса последних с внутрипочвенным стоком. С этим связаны высокие значения КН меди и цинка для лесных экосистем дренированных местообитаний (CL(Cu) – от 40 до 60 г/га/год, CL(Zn) – от 400 до 450 г/га/год). Отмечено снижение величин КН с увеличением рН почвенного раствора до 5 и выше в ряду болотных почв, наиболее выраженное для меди. Это обусловлено уменьшением концентрации растворенного органического вещества, от которой зависит концентрация свободных ионов ТМ в почвенном растворе, оказывающих токсичное действие на биоту.





Характеристика риска

Для наземных экосистем района СТБР были выбраны следующие критерии приемлемости воздействия:

  • для территории ВОЗ – 100%-ая защищенность экосистем (M(Ex(X)>0) = 0%);
  • для каждого из 12 типов урочищ – 95%-ая защищенность экосистем (M(Ex(X)>0) 5%);
  • для территории СЗЗ – 50%-ая защищенность экосистем (M(Ex(X)>0) 50%).

В качестве вариабельных параметров выступали величины Bcupt, Nupt, Pbupt, Cuupt, Znupt, которые моделировались как независимые величины на основе данных о составе древостоя лесов территории исследования, а также геохимические параметры: pH и содержание органического вещества в почве ([OM]S). Массивы значений вариабельных параметров сформированы на основе данных полевых геоботанических и геоэкологических исследований.

Детерминистический расчет превышений КН не выявил участков с превышениями КН при фоновых величинах атмотехногенной нагрузки (сценарий 1).

По состоянию на конец 2003 г., некоторые рецепторные участки наземных экосистем испытывали нагрузки соединений серы и азота, свинца и меди, превышающие расчетно-допустимые уровни. Пространственное распределение величин превышений КН соединений серы и азота (Ex(S+N)) иллюстрирует рис. 5.

Рис. 5. Величины совместных превышений КН соединений серы и азота (Ex(S+N)) для наземных экосистем района СТБР (сценарий 2)

Площадь ареалов превышений КН приоритетных ЗВ невелика, она составляет для соединений серы и азота – менее 2% от общей территории исследования, для свинца – 4%, для меди – около 1%. Вместе с тем, превышения КН выявлены для территории ВОЗ, для которой необходимо обеспечить 100%-ную защищенность экосистем. Установленные критерии приемлемости атмотехногенного воздействия превышены для следующих групп рецепторных участков:

  • для типов урочищ 6 и 10, территории ВОЗ – по соединениям серы и азота (величины M(Ex(S+N)>0) равны 5,1%, 18,4% и 3,5% соответст-венно);
  • для типов урочищ 2 и 9 – по свинцу (величины M(Ex(Pb)>0) равны 13,0 и 14,0% соответственно);
  • для типа урочищ 1, территории ВОЗ – по меди (величины M(Ex(Cu)>0) равны 19,0 и 1,2% соответственно).

Вероятностный расчет совместных превышений КН соединений серы и азота для наземных экосистем показал, что для всех рецепторных участков с превышениями КН расчетные вероятности Ex(S+N)>0 (pi') были равны 1, т.е. результаты детерминистического и вероятностного расчетов данного показателя идентичны.

В случае свинца и меди вероятностные значения площадей ареалов превышений КН для всех групп рецепторных участков оказались выше значений, полученных в результате детерминистического расчета. Так, для типов урочищ 2 и 9 вероятностные величины M(Ex(Pb)>0) составили 13,5% и 22,8% соответственно. Вероятностные величины M(Ex(Cu)>0) достигли 38,6% для типа урочища 1 и 4,3% для территории ВОЗ.

Для большинства типов урочищ распределения величин M(Ex(Pb)>0) и M(Ex(Cu)>0) не подчиняются нормальному закону; для них были вычислены эмпирические функции экосистемного риска. Для крупных массивов рецепторных участков (например, типов урочищ 2 и 4, территории ВОЗ) показана корректность использования функций нормального распределения для расчета вероятностных показателей экосистемного риска.

По сравнению с результатами расчетов для зоны атмотехногенного воздействия объектов ГП Венесуэлы, разброс значений превышений КН, полученных в результате вероятностного расчета, гораздо выше: было выделено 9 классов значений M(Ex(Pb)>0) и M(Ex(Cu)>0). Расчетные вероятности превышения КН свинца (P(Ex(Pb)>0)) для некоторых групп рецепторных участков, представлены в табл. 5.

Для групп рецепторных участков, которые испытывают атмотехногенную нагрузку ТМ выше установленного критерия приемлемости по данным детерминистического расчета, вероятности достижения детерминистических значений превышений КН свинца и меди составили:

  • P(Ex(Pb)>0): для типа урочища 2 – 22,7%, для типа урочища 9 – 35,2%;
  • P(Ex(Cu)>0): для типа урочища 1 – 23,3%, для территории ВОЗ – 99,9%.

Вероятность того, что в пределах ВОЗ не будут отмечены превышения КН данных элементов, равна нулю.

Основными факторами неопределенности расчетов риска для экосистем района СТБР стали: 1) оценка нагрузки приоритетных ЗВ на основе косвенных данных (данных атмогеохимических исследований) и достаточно высокая погрешность (до 30%) расчетных величин выпадений химических элементов; 2) ограниченные данные о геохимических характеристиках некоторых типов почв (например, болотных остаточно-низинных); 3) оценка депонирования основных катионов, азота и ТМ в древесной биомассе на основе данных литературных источников. Это может быть причиной заниженных величин КН, в частности КН соединений серы и азота, для некоторых рецепторных участков.

Таблица 5

Вероятности превышений критических нагрузок свинца (P(Ex(Pb)>0), %) для наземных экосистем района СТБР (сценарий 2)



Pages:     | 1 | 2 || 4 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.