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:   || 2 | 3 |

Оценка экологического риска последствий загрязнения поверхностных вод с использованием материалов дистанционного зондирования

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Мазурова Виктория Евгеньевна

ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО РИСКА ПОСЛЕДСТВИЙ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАТЕРИАЛОВ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ

Специальность 25.00.36 – «Геоэкология»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва - 2009

Работа выполнена на кафедре прикладной экологии и химии в Московском государственном университете геодезии и картографии

Научный руководитель: кандидат военных наук; профессор,

член-корр. РАЕН

В.Н. Буров

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук,

профессор

А.Т. Зверев

доктор технических наук, профессор

А.З. Разяпов

Ведущая организация: Вятский государственный гуманитарный

университет

Защита диссертации состоится «___» декабря 2009 г. в ___ час. на заседании диссертационного совета Д 212.143.02 в Московском государственном университете геодезии и картографии по адресу: 105064, Москва, Гороховский переулок, д. 4

Зал заседания Ученого Совета

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета геодезии и картографии.

Автореферат разослан «___» ноября 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета С.А. Сладкопевцев

Основные положения

Актуальность темы исследования. Проблема загрязнения водных ресурсов в РФ стоит чрезвычайно остро. Возрастание техногенной нагрузки на водосборные территории при сокращении объема водоохранных мероприятий ведет к увеличению загрязнения поверхностных вод. Загрязненные водные объекты становятся непригодными для питьевого, а часто и технического водоснабжения, теряют рыбохозяйственное значение и становятся малопригодными для нужд сельского хозяйства.

Существующая система точечного контроля качества водных сред не позволяет в современных условиях достаточно оперативно и масштабно решать задачи по идентификации и контролю зон хронического загрязнения водных бассейнов на больших территориях. При этом современные методы контроля состояния водных сред выявляют качество вод в местах непосредственного их загрязнения, что не дает возможности оценить воздействие загрязняющих веществ на здоровье населения и окружающую среду в зонах распространения загрязнения.

Масштабное расширение задач по оценке состояния окружающей среды требует разработки новых методик, позволяющих на современном уровне технических решений оценивать масштабы загрязнения окружающей среды и выявлять степень влияния данного загрязнения на здоровье и качество жизни населения.

Большими возможностями по идентификации загрязнения вод обладают методы дистанционного зондирования, которые позволяют вести мониторинг на значительных территориях водных объектов, в том числе и малодоступных для обычных контактных методов индикации. Поэтому разработка методики оценки экологического риска последствий загрязнения поверхностных вод с применением технологий дистанционного зондирования открывает возможности решения этой проблемы. При этом предлагаемая методика оценки экологического риска загрязненных вод позволит решать задачи с высокой оперативностью получения информации, c достаточно корректной объективностью по результатам обработки аэрофотоснимков и в больших масштабах территории мониторинга. Данные возможности особенно важны для получения информации раннего обнаружения возникновения экстремальных ситуаций на водном объекте после техногенных катастроф, аварий и пр.

В связи с этим оценка экологического риска последствий загрязнения поверхностных вод с использованием материалов дистанционного зондирования является весьма важной и актуальной темой исследования. Рассмотрение данной проблемы открывает возможности практического решения многих задач по защите населения и окружающей природной среды от воздействия опасных загрязнителей поверхностных вод.

Целью настоящей работы является разработка методики оценки экологического риска последствий загрязнения поверхностных вод с использованием материалов дистанционного зондирования.

Задачи работы:

  • проведение анализа загрязненности водных объектов РФ с целью выявления масштабов и характера загрязнения поверхностных вод;
  • проведение анализа существующих в настоящее время методов дистанционного зондирования с целью выявления их возможностей для идентификации загрязнений поверхностных вод;
  • разработка методики определения приоритетности поллютантов поверхностных вод для объективной оценки возможного ущерба от загрязненности водного объекта;
  • разработка методики оценки экологического риска последствий загрязнения поверхностных вод по показателю здоровья населения (смертности);
  • проведение экспериментальных исследований для апробации предлагаемой методики по оценке экологического риска на водном объекте, загрязненном техногенными сбросами.

Объектом исследования является экологическое состояние водных объектов (водохранилища, реки, озера), загрязненных поллютантами вследствие сбросов сточных вод, на примере Цимлянского водохранилища.

Предметом исследования является методика оценки экологического риска последствий загрязнения поверхностных вод с использованием материалов дистанционного зондирования и тестовых измерений на объекте оценки с учетом приоритетности поллютантов в данном водоеме.

Теоретической и методической основой исследования послужили отечественные и зарубежные разработки по вопросам оценки состояния геоэкологии территории, теории риска, токсикологии, системам и методам дистанционного зондирования.

Для достижения поставленной цели и задач исследования применены следующие методы исследования:

  • анализ и обобщение материалов научной и специальной литературы по вопросам теории риска и ее применения для оценки геоэкологии территории по показателю экологического риска последствий загрязнения поверхностных вод;
  • анализ и обобщение материалов государственных докладов о состоянии окружающей среды в РФ за последние 5 лет для оценки современного состояния загрязненности поверхностных вод РФ;
  • программное обеспечение обработки данных дистанционного зондирования водных объектов;
  • экспериментальные исследования по оценке экологического риска последствий загрязнения поверхностных вод Цимлянского водохранилища с использованием материалов дистанционного зондирования и тестовых измерений для проверки логико-аналитической структуры построения предлагаемой методики оценки экологического риска и реальной возможности ее применимости для решения задач экологической безопасности населения и окружающей среды;
  • проведение полевых измерений загрязненности вод Цимлянского водохранилища методами контактной индикации с анализом их отображения на космических снимках.

Научная новизна диссертационного исследования заключается в применении новых научных технологий и решений для достижения наилучших результатов в оценке экологического риска последствий загрязнения поверхностных вод. Научную новизну представляют следующие результаты:

  • Проведено комплексирование трех научных направлений исследования: дистанционного зондирования, токсичности и риска для получения результирующего продукта в виде методики оценки экологического риска последствий загрязнения поверхностных вод с использованием материалов дистанционного зондирования, которая по характеру и объему решаемых задач не имеет аналогов.
  • Впервые разработана методика определения приоритетности поллютантов водного объекта с учетом динамики их биологического действия на здоровье человека, необходимая и достаточная для объективной оценки последствий их токсического и канцерогенного воздействия.
  • Проведена структуризация показателей токсического действия поллютантов с учетом неопределенности их контакта с человеком в водном объекте для получения новой процедуры расчета экологического риска последствий загрязнения поверхностных вод.

Основные результаты, выносимые на защиту:

  • Разработана методика оценки экологического риска последствий загрязнения водного объекта с использованием материалов дистанционного зондирования, учитывающая неопределенности поведения и контакта поллютантов с объектом оценки (человеком).
  • Разработана методика определения приоритетных поллютантов водного объекта, характеризующая динамику нарастания токсического и канцерогенного эффекта поллютантов по мере возрастания их объема в водном объекте.
  • Проведен анализ существующих в настоящее время методов дистанционного зондирования с целью выявления их возможностей для идентификации загрязнений поверхностных вод.
  • Проведен эксперимент по применению методики оценки экологического риска последствий загрязнения водного объекта с использованием материалов дистанционного зондирования на примере Цимлянского водохранилища.

Практическая значимость диссертационного исследования определяется расширением возможностей решения практических задач оценки экологического риска последствий загрязнения водных объектов на основе существующих технологий идентификации поллютантов современными методами дистанционного зондирования и тестовых измерений.

Расчетно-аналитические и методические материалы могут быть использованы при решении административно-хозяйственных задач по охране окружающей среды и рациональному природопользованию, в государственных структурах и частных предприятиях для оценки экологической безопасности водных объектов, а также в научно-исследовательской работе по проблемам охраны окружающей природной среды и в системе образования при преподавании экологических дисциплин по вопросам экологического риска.

Публикации результатов исследования. Основные положения и результаты диссертационной работы отражены в 5 публикациях.

Апробация результатов исследования. Достоверность научных положений, выдвигаемых автором, подтверждена результатами апробации методики оценки экологического риска последствий загрязнения поверхностных вод с использованием материалов дистанционного зондирования на примере Цимлянского водохранилища. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались:

  • на 61-й юбилейной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых МИИГАиК, посвященной 25-летию первого полета в космос Савиных Виктора Петровича (Россия, Москва, 5 – 6 апреля 2006 г., МИИГАиК);
  • на XI Межвузовском научно-практическом семинаре-конкурсе студентов, аспирантов и молодых ученых Московского региона «Экология и рациональное природопользование Московского региона», проведенного в рамках «Дней защиты от экологической опасности» (Россия, Москва, 22 мая 2007 г., МИИГАиК);
  • на 63-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых МИИГАиК (Россия, Москва, 2 – 3 апреля 2008 г., МИИГАиК);
  • заочно на Всероссийской научно-практической конференции «Экологические аспекты сохранения исторического и природно-культурного наследия» (Россия, Волгоград, 4 апреля 2008 г., ФГОУ ВПО Волгоградская академия государственной службы);
  • на XII Межвузовском научно-практическом семинаре-конкурсе студентов, аспирантов и молодых ученых Московского региона по проблеме «Инновационные технологии в экологии», проведенного в рамках «Дней защиты от экологической опасности» (Россия, Москва, 24 апреля 2008 г., МИИГАиК).

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа включает введение, пять глав, заключение, список использованной литературы. Основной текст изложен на 147 страницах машинописного текста, включая 24 таблицы и 23 рисунка. Список литературы включает 71 наименование.

Краткое содержание работы

Введение

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, определены цели, поставлены задачи исследования, намечены основные этапы выполнения диссертационных исследований.

Глава 1. Анализ масштабов и характера загрязнения поверхностных вод

С целью определения характера поведения загрязняющих веществ в водной среде рассмотрена гидрологическая структура и гидрохимический режим поверхностных вод. Показано, что характер поведения, объем и концентрация загрязняющих компонентов в поверхностных водах определяются: производительностью источников загрязнения; способами загрязнения (сточные воды, в том числе бытовые, производственные, дождевые и талые, сельскохозяйственные сточные воды; аварийные смывы и утечки); рассеиванием (растворением) загрязняющих компонентов в воде; аккумуляцией загрязнителей в водных средах и их химической стойкостью.

Проведен анализ статистических данных о масштабах загрязнения водных объектов в РФ, который показал, что объем нормативно очищенных сточных вод составляет только 11% от объема сточных вод, требующих очистки (рис. 1).

 Соотношение категорий сточных вод, сброшенных в РФ в 2005 г. Основываясь на-0

Рис. 1. Соотношение категорий сточных вод, сброшенных в РФ в 2005 г.

Основываясь на данных статистических отчетов, составлены карты-схемы объемов сбросов сточных вод и объемов сбросов загрязненных сточных вод в поверхностные воды по субъектам РФ (рис. 2).

Рис. 2. Карта-схема объемов сброса загрязненных сточных вод

в поверхностные воды по субъектам РФ, масштаб 1:35000000

Анализ статистических данных о масштабах загрязнения водных объектов в РФ показал, что наибольшему прессингу загрязнения подвергаются воды: рек Обь (с концентрацией соединений меди до 850 ПДК, соединений цинка до 83,1 ПДК, соединений железа до 47 ПДК, нефтепродуктов до 49,6 ПДК, азота нитритного до 6,8 ПДК) и Северная Двина (с концентрацией азота аммонийного до 15 ПДК, легкоокисляемых органических веществ до 66 ПДК, и зарегистрированной 19 июля 2005 г. концентрацией ртути до 156 ПДК); водохранилищ Саяно-Шушенского и Красноярского (с концентрацией соединений железа до 15,7 ПДК, соединений цинка до 26,2 ПДК, нефтепродуктов до 13,6 ПДК), а также Куйбышевского водохранилища (с концентрацией соединений меди до 12,2 ПДК, азота нитритного до 6,9 ПДК, фенолов до 4 ПДК).

Исследование масштабов загрязнения поверхностных вод РФ подтверждает тенденцию роста загрязненности водных объектов РФ.

Глава 2. Методы дистанционного зондирования по идентификации загрязнений поверхностных вод

Во второй главе рассмотрены современные методы дистанционного зондирования с целью выявления возможностей данных методов по идентификации загрязнений поверхностных вод (табл. 1, 2).

Таблица 1

Характеристики методов дистанционного зондирования

по идентификации водных поллютантов

Метод исследования Объект исследования Спектральный диапазон, мкм
Съемка в видимом диапазоне Зоны с повышенной антропогенной нагрузкой, загрязенение водных объектов разливами нефтяных пятен, аккумуляция, цветность загрязнений на объектах и др. Видимый 0,4 – 0,78 мкм
Многозональная съемка Глубоководные объекты, мелководные объекты, исследование цвета водной среды 0,4 – 0,48 мкм
Мультиспектральная съемка Механическое загрязнение вод, концентрация взвешенных частиц, автотрофное загрязнение водоемов 0,4 – 0,48 мкм
Инфракрасная съемка Места утечек техногенных вод, температурные аномалии, несанкционированные сбросы промышленных стоков в водоемы 3 – 5 и 8 – 12 мкм
Телевизионная съемка Зоны с повышенной антропогенной нагрузкой, загрязнение акваторий, разливы, цветовая контрастность нефтяных пятен 0,5 – 0,75 мкм
Радиосъемка Нефтяные загрязнения водных объектов, температурные показатели поверхностных вод 12 мкм
Лазерная съемка Концентрация зоопланктона и фитопланктона, распределение минеральной взвеси 10 – 720 нм

Таблица 2

Примеры использования различных спектральных диапазонов

при дешифрировании снимков водного объекта

Спектральный диапазон Объект исследования
Видимый голубой 0,5 – 0,53 мкм Картографирование и отображение мелководий. Различие открытой почвы и растительности в прибрежной зоне.
Видимый зеленый 0,53 – 0,57 мкм Определение здоровья растительности в прибрежной зоне и на мелководье. Выявление различных ее поражений.
Видимый красный 0,62 – 0,74 мкм Определение разновидностей прибрежной растительности и их индикационные изменения.
Ближний инфракрасный 0,74 – 2,5 мкм Картографирование водного объекта. Определение силы (мощности) прибрежной растительности, ее здоровья (пораженности). Тепловые аномалии в зоне сброса сточных вод.
Средний инфракрасный 2,5 – 50 мкм Выявление типов горных пород путем определения их структуры и состава. Определение состояния береговой линии, растительности и почвы. Картографирование геологической структуры. Очерчивание водных границ.


Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 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.