Способ определения участков загрязнения тяжелыми металлами и токсичными элементами


 


Владельцы патента RU 2469359:

Учреждение Российской академии наук Институт тектоники и геофизики им. Ю.А. Косыгина Дальневосточного Отделения РАН (ИТиГ ДВО РАН) (RU)

Изобретение относится к геоэкологии и может быть использовано для выявления источников загрязнения, разработки рекомендаций для снижения опасных концентраций тяжелых металлов и токсичных элементов в окружающей среде по широкому комплексу компонентов. Техническим результатом является повышение эффективности выявления и визуализации участков загрязнения тяжелыми металлами и токсичными элементами в труднодоступных местах. Способ включает в себя выбор мест взятия проб воды на основе анализа карты-схемы в растровом формате с географической привязкой UTM53, использующейся в качестве подложки, подключение в качестве атрибутивной информации данных анализов проб воды на содержание тяжелых металлов и токсичных элементов с исключением влияния их концентраций друг на друга, создание полей распределения концентраций анализируемых элементов по изученной территории. 1 ил.

 

Изобретение относится к геоэкологии и может быть использовано для выявления источников загрязнения, разработки рекомендаций для снижения опасных концентраций тяжелых металлов и токсичных элементов в окружающей среде.

Известен способ геоэкологического мониторинга с интегрально-комплексной оценкой индекса экологической опасности среды, включающий проведение геоэкологического мониторинга с интегрально-комплексной оценкой индекса Io экологической опасности среды с использованием линейной и/или среднеквадратичной форм аппроксимации компонент индекса экологической опасности, на основе чего, используя результаты химического анализа проб донных отложений и воды, отобранных по выбранной сетке исследования площади исследуемой среды и нормальные и градиентные геофизические i-поля на площади среды, делают вывод о результатах мониторинга по интегрально-комплексной оценке (ИКО) индекса Io экологической опасности [1].

Способ трудоемкий и не обеспечивает оценку большого объема анализируемых элементов в совокупности.

Известен способ определения загрязнения почвы химическим элементом, который включает отбор почвенных образцов и определение содержания валовых форм химического элемента на исследуемом участке и на фоновой территории, их сопоставление. В качестве фоновой территории используют тот же исследуемый участок, его фоновое содержание определяют по содержанию химического элемента в почвообразующей породе, значение которого умножают на коэффициент аккумуляции этого элемента [2].

Способ не обеспечивает качество и визуализацию загрязнения территории.

Наиболее близким является способ определения участков загрязнения окружающей среды, включающий отбор проб и их анализ на содержание тяжелых металлов, статистическую обработку результатов по комплексу аналитических данных с последующим построением карт экологического состояния окружающей среды [3].

Способ не позволяет получить данные по труднодоступным объектам и произвести оценку загрязнения данных территорий.

Технический результат - повышение эффективности выявления и визуализации участков загрязнения тяжелыми металлами и токсичными элементами в труднодоступных местах.

Технический результат достигается тем, что в способе определения участков загрязнения тяжелыми металлами и токсичными элементами, включающем отбор проб, их анализ на содержание тяжелых металлов и последующее построение карт экологического состояния окружающей среды, выбор мест взятия проб воды осуществляют на основе анализа карты-схемы в растровом формате с географической привязкой UTM53, использующейся в качестве подложки, создание на ней с помощью ArcGIS 9.0 точечного слоя с местами взятия проб, подключение к точечному слою в качестве атрибутивной информации данных анализов проб воды на содержание тяжелых металлов и токсичных элементов с исключением влияния их концентраций друг на друга посредством масштабирования среднего и дисперсии, создание полей распределения концентраций анализируемых элементов по изученной территории с дополнительным полем значений среднеквадратичной суммы по каждому из элементов.

Совокупность новых существенных признаков позволяет решить новую техническую задачу - повышение эффективности и визуализации участков загрязнения тяжелыми металлами и токсичными элементами в труднодоступных местах.

На фиг.1 - схема загрязнения части территории Хабаровского края свинцом.

Способ выполняется следующим образом.

Учитывая, что состав поверхностных вод формируется путем стекания атмосферных осадков с территории водосбора и несет информацию о загрязненности этой территории тяжелыми металлами и токсичными элементами, осуществлялся выбор мест взятия проб воды в доступных местах путем анализа карты-схемы в растровом формате с географической привязкой UTM53, использующейся в качестве подложки. На ней с помощью ArcGIS 9.0 создавался точечный слой с местами взятия проб. Результаты анализов проб воды на содержание тяжелых металлов и токсичных элементов подключались к точечному слою в качестве атрибутивной информации. Чтобы исключить влияние концентраций друг на друга, их значения по каждому элементу для всех точек взятия проб масштабировались таким образом, что среднее = 0 и дисперсия = 1. Таким образом, создавались поля, которые отображают распределение концентраций анализируемых элементов по изученной территории. Создавалось дополнительное поле значений среднеквадратичной суммы по каждому из элементов. Это поле содержало информацию о суммарном содержании всех элементов в точках опробования. Компьютерная база данных построена в ArcGIS 9.0 с использованием двух основных слоев: растровая карта-схема района исследований как подложка и точки взятия проб с результатами анализов в качестве атрибутики. Интерполяция производилась с помощью модуля ArcGIS «Geostatistical Analyst». Ее результаты записывались в отдельный слой по каждому из анализируемых элементов. Формировалось не менее 43 новых слоев в формате Geostatistical Analyst (42 - по каждому из химических элементов плюс один по суммарному содержанию). В качестве методов интерполяции были использованы метод Обратных Взвешенных Расстояний (Inverse Distance Weighting - IDW) и Радиальные Базисные Функции (Radial Basis Functions - RBF), не требующие нормального распределения в выборках.

Для визуализации результатов и построения карт-схем загрязнений использовался стандартный механизм ArcGIS. Полученные файлы карт-схем преобразовывались в формат PDF, что обеспечивает возможность доступа к результатам в электронном виде, а также быструю и достоверную их распечатку на бумажном носителе.

Предлагаемый способ позволяет выявить источники загрязнения, наглядно представить распределение указанных веществ в различных водных источниках на изучаемой территории для сравнения полученных данных со значениями предельно допустимых концентраций, обеспечивает разработку рекомендаций для качественного снижения опасных концентраций и последующую эффективную организацию мониторинга загрязненности территории.

Источники информации

1. Патент РФ №2008137418. Способ геоэкологического мониторинга с интегрально-комплексной оценкой индекса экологической опасности среды.

2. Патент №2084891. Способ определения загрязнения почвы химическим элементом.

3. Патент №2264636. Способ определения загрязнения почвы химическим элементом.

Способ определения участков загрязнения тяжелыми металлами и токсичными элементами, включающий отбор проб, их анализ на содержание тяжелых металлов и последующее построение карт экологического состояния окружающей среды, отличающийся тем, что выбор мест взятия проб воды осуществляют на основе анализа карты-схемы в растровом формате с географической привязкой UTM53, использующейся в качестве подложки, создание на ней с помощью ArcGIS 9.0 точечного слоя с местами взятия проб, подключение к точечному слою в качестве атрибутивной информации данных анализов проб воды на содержание тяжелых металлов и токсичных элементов с исключением влияния их концентраций друг на друга посредством масштабирования среднего и дисперсии, создание полей распределения концентраций анализируемых элементов по изученной территории с дополнительным полем значений среднеквадратичной суммы по каждому из элементов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при мониторинге катастрофических явлений, например землетрясений. .

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации подземных и наземных сооружений и может быть использовано для изучения строения и современной геодинамики земной коры и осуществления прогноза степени активизации деформационных процессов, что очень важно при оценке геодинамической опасности объектов, используемых при поиске, разведке и эксплуатации месторождений полезных ископаемых, например нефтегазовых.

Изобретение относится к космической отрасли, а именно к средствам и способам оперативного мониторинга состояния атмосферы, подстилающей поверхности Земли и мирового океана с использованием космических аппаратов (КА), и может использоваться, например, для краткосрочного прогнозирования гидрометеорологических процессов с целью принятия необходимых комплексных мер по повышению безопасности хозяйственной и научной деятельностей, сопряженных с применением наземных, морских, авиационных и космических средств.

Изобретение относится к области сейсмического мониторинга и может быть использовано для прогнозирования катастрофических сейсмических явлений. .

Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для прогнозирования землетрясений. .

Изобретение относится к способам определения физических характеристик лессового грунта и может быть использовано при измерении площади островов неоднородности грунта, плотности материала частиц грунта, размера и толщины слоев на разной глубине, анализе и оценке структуры грунта в геологии, климатологии, минералогии и строительстве.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при сейсмическом микрорайонировании территорий гражданского и промышленного строительства. .

Изобретение относится к гидрогеологии и может быть использовано для изучения динамики подземных вод. .

Изобретение относится к геолого-резведочным работам на стадии поиска месторождения ископаемого с использованием вертикальных горных выработок (скважин и шурфов). .

Изобретение относится к области нефтегазовой геологии и может быть использовано при поиске углеводородов. .

Изобретение относится к геоэкологии и может быть использовано для выявления и оценки загрязнения, разработки рекомендаций для снижения опасных концентраций тяжелых металлов и токсичных элементов в труднодоступных местах окружающей среды

Изобретение относится к области геохимической разведки и может быть использовано при поиске нефтяных и газовых месторождений
Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для защиты промышленных и бытовых объектов от землетрясения

Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для долгосрочного и среднесрочного прогноза сильнейших землетрясений

Изобретение относится к области нефтяной геологии и может быть использовано для поиска газовых залежей

Изобретение относится к области геохимии и может быть использовано для поисков нефти и газа
Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для прогнозирования землетрясений

Изобретение относится к газогеохимическим способам разведки полезных ископаемых и может быть использовано для выявления перспективных нефтегазоносных объектов и зон улучшенной трещинной проницаемости геологического разреза в пределах акватории

Изобретение относится к области геофизики, а также к области физики космических лучей и может быть использовано при контроле объемно-напряженного состояния среды (ОНС) в сейсмоопасной области и прогнозе сильных землетрясений

Изобретение относится к способам наблюдения за тектоническими процессами в земной коре и может быть использовано для снижения их опасности
Наверх