Методическое пособие 753

[7].

Рис. 1. Схема распространения циркумментов в Грязинском районе Липецкой области

Определенный вклад в содержание железа в подземных водах вносят сточные воды предприятий. В целом уровень техногенной нагрузки в Грязинском районе можно охарактеризовать, как существенный. В районе расположены такие производства как: гидроагрегаты, культиваторы, сельхозмашины, сельскохозяйственное оборудование, производство алюминиевых профилей для стеклопакетов, производство уплотнителей для стекольной продукции и многое другое. Значительные количества железа поступают с подземным стоком и со сточными водами предприятий металлургической, металлообрабатывающей, текстильной, лакокрасочной промышленности и с сельскохозяйственными стоками. Техногенным источником загрязнения железом окружающей среды является Новолипецкий металлургический комбинат (НЛМК). Так же фактором повышенных концентраций железа является сельское хозяйство. При взаимодействии соединений трехвалентных ионов железа с растворенными неорганическими и органическими соединениями, главным образом с солями гуминовых кислот

– гуматами, образуются слаборастворимые соединения. Благодаря чему вблизи сельскохозяйственных полей, где концентрация гумусовых веществ достаточно велика, могут образовываться высокие концентрации данных элементов [3].

Проанализировав результаты исследований Девонского водоносного комплекса было выявлено, что в целом на изучаемой территории преобладает умеренно-опасный уровень загрязнения подземных вод железом. Загрязнение до опасного уровня формируется в северной части территории (рис. 2).

Оценка содержания железа в подземных водах D за 2014 год на территории исследования показала, что в целом, в 2014 году наблюдается аналогичная 2013 году ситуация. Ореолы опасного уровня загрязнения остались прежними по своему размеру и территориальному расположению, относительно данных за 2013 год (рис. 3).

Техногенные факторы загрязнения северной части: ОАО «Куриное Царство» расположен вблизи скв.№42200286 (Кк=9,86) и Совхоз «Красная Дубрава.

Выявлена закономерная взаимосвязь увеличения концентраций железа с зонами распространения циркумментов. Так, в переделах центрального очага загрязнения прослеживается максимальное количество циркумментов. Зона их распространения ограничена с. Кривка, с. Октябрьское и с. Верхний Телелюй. Участки максимального распространения циркумментов в пределах центральной зоны четко совпадают с ореолами загрязнения подземных вод железом.

140

ный оттенок; кроме того, в желтый цвет может окраситься и нѐбо ротовой полости, язык, внезапное резкое похудение; нарушение сердечного ритма; увеличение печени в размерах; старые шрамы получают темный оттенок [8].

На основании проведенных исследований можно сделать следующий вывод:

-наиболее характерным содержанием Fe на территории являются умеренно опасные показатели, что связано с природным высоким геохимическим фоном содержания данных веществ, в пределах Липецкой области;

-установлено значительное загрязнение центральной и северной части Грязинского района железом (до чрезвычайно опасного уровня).

-особую опасность представляет эксплуатация скважин № 42200173, 42200177, 42200282, 42200387, 42200354, 42200286, которые характеризуются опасными, высоко опасными и чрезвычайно опасными концентрациями железа.

– генезисом данных аномалий является, главным образом, природный фактор – наличие значительных зон распространения циркумментов (наибольшее их количество в центральной части);

-техногенные факторы загрязнения северной части: ОАО «Куриное Царство» и Совхоз «Красная Дубрава», в центральной части: железнодорожные пути и сельхоз поля.

-эксплуатация столь загрязненных вод из данных скважин может негативно сказываться на здоровье населения Грязинского района.

Литература

1.Бойко, С.М. Состояние недр на территории Липецкой области за 2012. / С.М. Бойко, Э.Л.Прудовский, А.С. Урзов и др. //информ. бюллетень. – Липецк: Липецкий филиал ФГУ ТФИ, 2010. – 30 с.

2.ГН 2.1.5.1315-03 Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ

вводе водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования.: [электронный ресурс] // Консультант Плюс. Версия Проф.

3.Гольдберг, В.М. Взаимосвязь загрязнения подземных вод и природной среды / Гольдберг В.М //. – Ленинград.:Гидрометеоиздат, 1987. – 247 с.

4.Гольдберг, В.М. Гидрогеологические основы охраны подземных вод от загрязнения/ В.М. Гольдберг, С. Газда //. – Москва.:Недра, 1984. – 279 с.

5.Данилов-Данильян, В.И. Экологический энциклопедический словарь научноредакционный совет/ В.И. Данилов-Данильян, Ю.М. Арский, Р.И. Вяхирев, М.Ч.Залиханов, К.Я. Кондратьев, К.С. Лосев. – Москва 2002 – 930с.

6.Доклад о состоянии окружающей природной среды Липецкой области в 2006., подготовлен комитетом экологии администрации Липецкой области -127с.

7.Ильяш, Д.В. Циркументно-морфологический анализ и его применение в экологогеологических исследованиях / Д.В. Ильяш // Диссертация на соискание ученой степени кандидата геол.-мин. наук. - Воронеж 2014– 188с.

8.Косинова, И.И. Подземные воды. Основные загрязняющие вещества. Источники и виды загрязнения / Косинова И.И., Сапронов Р.С - Материалы XI международной научнопрактической конференции г. Липецк, 12.12.2007– 138 с.

9.Косинова, И. И. Практикум по методам эколого-геологических исследований / И.И. Косинова, М.Г. Воробьева, М.Г. Раскатова// Издательство Воронежского госуниверситета. – Воронеж, 2015. – 65 с.

10.Напреев, В.Ф. Геология, минерально-сырьевая база и геоэкология Липецкой области./ Напреев В.Ф., Андреенков В.В., Зинин Г.М., Наливайко Л.А.// Липецк, 2000. – С.30.

11.Напреев, В.Ф. О состоянии окружающей природной среды Липецкой области /В.Ф. Напрев // Экология и промышленная политика. Инвестиции в экологические проекты: материалы тем.конф., 1 июня 2001. — Липецк, 2001. - С. 6-20.

142

12.Санитарно-эпидемиологические требования к качеству воды. СанПиН 2.1.4.559-96 "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества".

13.СанПиН 2.1.4.027-95 Зоны санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов хозяйственно-питьевого назначения – С.22.

14.СП 2.1.5.1059-01 Гигиенические требования к охране подземных вод от загрязнения- 8с, зарегистрировано в Минюсте РФ 21.08.2001г. № 2886/

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет»

J.A. Garifinova, M.G. Vorobyova

ASSESSING THE DYNAMICS IRON CONTENT IN GROUNDWATER AQUIFER COMPLEX DEVONIAN GRYAZI DISTRICT LIPETSK REGION FROM 2013-2014

It was evaluated the dynamics of the iron content in groundwater of the Devonian complex Griazinsky district of Lipetsk

region

Key words: groundwater Devonian aquifer system, the iron content, tsirkummenty, pollution of groundwater

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «The Voronezh state University»

УДК517:504.054

Д.В. Гедзенко, Р.Ю. Ситников, В.Н. Шрайнер

ФОРМАЛИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИРОДНО-ХОЗЯЙСТВЕННЫХ СИСТЕМ

Вданной статье формально представлена модель системы поддержки принятия решений по обеспечению экологической безопасности природно-хозяйственных систем,реализации которых позволяют получить набор рекомендаций по эффективному эколого-экономическому управлению исследуемыми ПХС

Ключевые слова: загрязняющиеся вещества, экологическая безопасность, природно-хозяйственная система, нечеткая информация

Вобщем виде формально определить систему поддержки принятия решений (СППР)

по обеспечению экологической безопасности воздушной среды (ВС) региона предлагается с помощью выражения:

В этом выражении A {A1, A2 ,..., An } – множество подсистем, S – множество состояний внешней среды, в которой может находиться СППР, D – множество действий ЛПР, L – множество ограничений, связанное с множеством социальных законов, P {PS , Pl } – множество связей, где{PS } – связи системы с внешней средой, а {Pl } – внутренние связи (базовые отношения меж-

ду подсистемами).

В условиях рассматриваемой предметной области и структуры административных органов экологической службы СППР следует интерпретировать как некоторую централизован-

ную систему, в которой процесс управления осуществляется подсистемой A1 . Функционирование этой подсистемы осуществляется на базе анализа информации о результатах работы при- родно-хозяйственной среды (ПХС) A2 {A21 , A22 ,..., A2m }с учетом данных об окружающей

143

среде A3 {A31 , A32 ,..., A3N }.

Понятно, что функционирование каждой подсистемы в рассматриваемой СППР направлено на достижение поставленной цели.

Процесс взаимодействия подсистем обеспечивает выполнение интересов экологических служб, находящихся на различных иерархических уровнях. На базе анализа и с- ходной информации осуществляется оценка уровня экологической безопасности региона и эффективности, в том числе и по экологической составляющей, принимаемых управленческих решений.

Таким образом, реализация процесса взаимодействия подсистем состоит в выполнении следующих задач: оценка экологического состояния ВС по ряду составляющих (комплексная оценка экологического состояния отдельных районов и региона в целом); поддержка принятия решений, обеспечивающая выработку ограничений на функционирование обслуживаемых ПХС; внесение необходимых изменений в базу данных.

Классические подходы к исследованию взаимодействий различных подсистем СППР основаны на классических методах управления и исследования операций, в частности, теории игр. Различные игры при этом описывают различные варианты взаимодействия, реализации которых обеспечивают достижение поставленных целей.

Правомерность применения соответствующего аппарата обусловлена тем, что процесс взаимодействия подсистем СППР, по сути, состоит в установлении динамических связей между различными элементами.

В терминологии теории игр постановка и формализация задачи взаимодействия подсистем СППРзаключаются в следующем.

Пусть эколого-экономическая система имеет множество состояний {S}, в которых могут находиться соответствующие составляющие с вероятностью P(S ) . Указанные состав-

чает некоторое вознаграждение [1-5].

Действия различных подсистем экологической СППР определяются существующими управляющими механизмами охраны воздуха, реализующими комплекс мероприятий, которые обеспечивают:

-рациональное размещение промышленности в определенных санитарнозащищенных зонах в зависимости от местных условий, вида и мощности предприятий;

-переход на коллективное нормирование выбросов;

-корректировку сроков начала и окончания работ различных предприятий;

-ограничение выбрасываемых в ВС загрязняющих веществ (ЗВ), роста объемов производства и изменение его структуры;

-реализацию эффективных способов газоочистки, пылеулавливания и редукции (использование улавливаемых промышленных выбросов);

-проведение санитарно-законодательной деятельности, предусматривающей соблюдение норм предельно допустимого содержания вредных веществ в ВС населенных пунктов;

-оснащение источников вредных выбросов газоочистными и пылеулавливающими установками, повышение уровня их эксплуатации;

-оснащение установками для утилизации вредных веществ из газа; -стимулирование внедрения экологически чистых технологий и снижения поступле-

ния ЗВ в ВС.

Суть процесса управления на вербальном уровне заключается в том, что управляющий центр, имея право первого хода, может ограничивать возможности различных составляющих.

Выбор того или иного действия в момент времени t [0; T ] осуществляется исходя

144

из экономических интересов. Указанные интересы, как правило, направлены на обеспечение максимума прибыли f i i-го предприятия, полученной в результате хозяйственной деятельно-

сти, за вычетом затрат, связанных с очисткой выбросов на предприятиях, налога и штрафных санкций за сброс загрязняющих веществ, определение численных значений которых, по сути, требует решения отдельной задачи:

где t – временная координата; T – момент времени, до которого ведется рассмотрение; i – порядковый номер рассматриваемого предприятия; j – порядковый номер загрязняющего ве-

щества; Di y, t – прибыль i-го предприятия от реализации продукции объемом y в момент времени t; Zij k, t – затраты i-го предприятия на очистку j-го загрязняющего вещества, удаляемого на предприятии в k-ом количестве в момент времени t (k – количество загрязняющего вещества, выбрасываемого без очистки); Nij t – затраты i-го предприятия (налоги) за выбросы j-го загрязняющего вещества в пределах нормы; Sij l, t – функция затрат за нега-

тивное воздействие на ВС (штрафы) в момент времени t сверхнормативных сбросов соответствующих загрязняющих веществ.

Функционирование подсистемы, представляющей органы власти, заключается в поддержании требуемого уровня экологической безопасности с помощью установленных законов. При этом прямо или косвенно осуществляется минимизация ущерба от деятельности каждого в отдельности и в целом всех предприятий региона, который зависит от текущего загрязнения ВС и суммы налоговых выплат и штрафов «обслуживаемых» предприятий.

где Wij k, t – ущерб от загрязнения ВС i-м предприятием региона в момент времени tj-м

веществом.

Выражения (2) и (3) решаются при ограничениях:

где wij –минимально возможная величина выбросов, определяемая технологическими пара-

метрами i-го предприятия, qij– допустимое значение выбросов j-го загрязняющего вещества на i-м предприятием.

Как уже отмечалось, интересы предприятия и экологической безопасности конкретного района или региона в целом не всегда совпадают. Поэтому достижение устойчивого и эффективного по принятым критериям развития соответствующей эколого - экономической системы в целом предлагается осуществить с помощью методов иерархического управления [5]. В этом случае функционирование системы управления в каждый

дискретный момент времени tk 0, T предлагается рассматривать как статическую иг-

ру, в которой [1-5]:

1. Лицо принимающее решение (ЛПР), с целью уменьшения негативного влияния выбросов ЗВ на ВС, принимает решение xs X s из области допустимых решений, направлен-

ное на изменение величины ограничений на выброс загрязняющих веществ qij . При этом он выбирает стратегию RS tk , обеспечивающую поиск таких значений qij , которые приведут

к более приемлемому состоянию, по оцениваемым (принятым) характеристикам ВС, и уменьшат ущерб от загрязнения.

145

2. ЛПР принимает решение xh X h , и оптимизирует стратегию по максимуму целе-

Выражения (1)–(7) формально представляют собой модель системы поддержки принятия решений по обеспечению экологической безопасности природно-хозяйственных систем, реализации которых позволяют получить набор рекомендаций по эффективному эко- лого-экономическому управлению исследуемыми ПХС. Если полученные решения являются устойчивыми на всех временных шагах функционирования системы, то их изменени я до конца игры нецелесообразны.

Эффективность указанных решений существенно повысится, если в распоряжении ЛПР будет информация о промышленном источнике выбросов ЗВ, задача определения которого, безусловно, является метеозависимой. Обусловлено это тем, что проблема охраны окружающей среды является крайне наукоемкой и находится на стыке целого ряда научных направлений, важное место в которых отводится метеорологической составляющей, ответственной за решение задач распространения ЗВ, самоочищения ВС. Подход к постановке, формализации и решению указанной задачи требует большого объема экспериментальных исследований, направленных на мониторинг состояния окружающей среды, а также сложных теоретических исследований, целью которых является повышение адекватности разрабатываемых моделей.

Реализации указанных моделей должны позволить, в частности, идентифицировать источники загрязнений, дать количественную оценку скорости выделения загрязнителей. Кроме того, качество соответствующих решений, безусловно, связано со степенью адекватности подходов к оценке нечеткой информации, имеющейся в распоряжении ЛПР. Повышение последней требует применения аппарата нечеткой логики и нечетких экспертных систем.

Литература

1. Вентцель, Е.С. Исследование операций / Е.С. Вентцель. – М.: Советское радио, 1972.–

240 с.

2.Гедзенко, Д.В. Структурная модель поддержки принятия решений при управлении экологической безопасностью региона на основе нечеткой исходной информации / М.О. Гедзенко // Академические Жуковские чтения. Системы гидрометеорологического, экологического и специального мониторинга: методологические аспекты повышения качества функционирования. Материалы II Всерос. науч.-практ. конф. Воронеж,– 25-27 ноября 2014 г. – Воронеж: ВУНЦ ВВС «ВВА».– 2014. – С. 35–38.

3.Матвеев, М.Г. Военно-технические системы: методические аспекты повышения эффективности функционирования. Монография / Под ред В.В. Михайлова.–М.: Радиотехника,

2012. –73 с.

4.Михайлов, В.В. Системы метеорологического, экологического и аэрокосмического мониторинга. Монография /Под ред. В.В. Михайлова. – М.: Радиотехника, –2015. –184с.

5.Угольницкий, Г.А. Математическая формализация методов иерархического управления эколого-экономическими системами /Г.А. Угольницкий, А.Б. Усов // Проблемы управления.– № 4.– 2007.

146

ФГКВОУ ВПО «Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военновоздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж)

D.V. Gedzenko, R.Y. Sitnikov, V.N. Schreiner

FORMALIZATION OF THE PROCESS ENSURING ENVIRONMENTAL SAFETY NATURAL AND ECONOMIC SYSTEMS

This article presents a model of a formal support system for decision-making in environ-cal safety of natural and economic systems, the implementation of which is possible to obtain a set of recommendations for the effective management of ecological and economic researched PHS

Key words: pollutants environmental security, natural and economic system, fuzzy information

Federal State Official Military Educational Institution of Higher Professional Education Military Educational Research Centre of Air Force «Air Force Academy named after professor

N.E. Zhukovsky and Yu.A. Gagarin» (Voronezh)

УДК 504.064.36

Э.Б. Агазаде, Е.М. Репина

ОЦЕНКА АММОНИЙНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ СЕЛИТЕБНОЙ ЧАСТИ СЕВЕРНОГО МИКРОРАЙОНА КОМИНТЕРНОВСКОГО РАЙОНЕ г. ВОРОНЕЖА

Приземные поверхностные слои перемешанные как с растительными остатками , так и с остатками«культурных слоев» образуют так называемые урбоземы или городские почвы. Городские почвы отличаются по своему как механическому, так и химическому составу. Немаловажным является содержание в этом виде почв нитратных соединений, которые попадают в почвенные слои в результате самых разнообразных как природных, так и техногенных процессов. В дано работе рассмотрены способы формирования ореолов аммонийного загрязнения в одном из селитебных районов города Воронежа

Ключевые слова: городские почвы, загрязнение нитратами, бытовые отходы, ореолы распространения, воздействие на природную среду селитебных районов города

Исследования проводились в Северном микрорайоне Коминтерновского района г.Воронежа. Четких границ микрорайона не существует, обычно выделяют территорию, ограниченную улицами Хользунова, Антонова-Овсеенко и Московским проспектом, а так же к Северному микрорайону относят территорию, ограниченную улицами Шишкова, Хользунова и Московским проспектом (квартал «Дубрава»). Северный микрорайон города Воронежа считается спальным микрорайоном.

Инфраструктура исследуемого объекта представлена как селитебной зоной, так и парками, Коминтерновским кладбищем, двумя развлекательными комплексами, областным призывным пунктом, учебные заведения школьного и дошкольного типа, а так же Северным (Птичьим) рынком.

Задачей исследования было выявить наличие нитратного загрязнения в приповерхностных отложениях Северного микрорайона, Коминтерновского района г. Воронежа. Приповерхностные отложения городских территорий представлены городскими почвами или урбаземами.

Городские почвы отличны от естественных по химизму и водно-физическим свойствам. Они переуплотнены, почвенные горизонты перемешаны и обогащены строительным мусором, бытовыми отходами, из-за чего имеют более высокую щелочность, чем природные их аналоги. Почвенный покров крупных городов отличается также и высокой контрастностью, неоднородностью из-за сложной истории развития города, перемешанности погребен-

147

ных разновозрастных исторических почв и культурных слоев. Исследования проводились в западной и восточной частях Северного микрорайона Коминтерновского района г. Воронежа. В западную часть микрорайона выделяют с севера Бульваром Победы, с востока ул.Маршала Жукова, с запада-окружной трассой, с юга – ул.Хользунова. Всего в западной части микрорайона отобрано 47 проб почвенных отложений. Восточную часть микрорайона ограничивают с севера – ул. Бульвар Победы, с востока – Московский проспект, с запада – 60 лет ВЛКСМ, с юга-45 Стрелковой дивизии. В восточной части микрорайона отобрано 63 пробы почвенных отложений. Пробы отбирались по регулярной сети опробования с шагом в 50 м(±3 м), методом конверта с глубины 0,1м. В общей сложности отобрано 110 образцов почвенных отложений (рис. 1).

В почвах основная часть нитратов находится в органической форме. По мере того как органическое вещество и остатки растений разрушаются почвенными бактериями, небольшая часть органического азота трансформируется в аммонийный азот NН4+. В этой форме азот в почвах долго не сохраняется. Так же источниками аммонийного азота могут быть минеральные и органические удобрения, вносимые на газоны и клумбы исследуемых территорий, а так же места выгула домашних животных. В благоприятных условиях (повышенная температура, хорошая аэрация, рН 6,5 - 7,5) азот аммонийный с помощью почвенных бактерий быстро переходит в NO3-. Нитраты хорошо растворимы в воде, мало сорбируются почвенными частицами; часть их усваивается корнями растений, другая часть с помощью бактерий переходит в газообразный азот, а оставшиеся нитраты легко выносятся инфильтрующимися поверхностными водами в подземные воды.

Рис. 1. Карта фактического материала отбора проб почвенных отложений в Северном микрорайоне г. Воронежа

Пробы были исследованы в лаборатории на содержание иона аммония, нитратов. По результатам исследования построены графики зависимости истинных содержаний компонентов к нормативам.

Норматив содержания иона аммония в почвенных отложениях регламентируется в санитарно-эпидемиологическом требовании к качеству почвы, санитарноэпидемиологические правила и нормативы (СанПиН 2.1.7.1287-03), ПДК иона аммония в почвах составляет 0,5 мг/кг. Содержание катионов аммония в точках отбора проб показано на рис. 2-9.

Превышение по катионам NH4+ наблюдается:

148

-по ул. Бульвар Победы в точках опробования 4.7, 10.7 , 4.9, 10.9 - (рис. 2 и рис. 3).

-по ул. Вл. Невского в точках опробования 4.17, 4.18, 4.22, 10.17, 10.18 - (рис. 4).

-по ул. Генерала Лизюковав точках наблюдения 4.28,4.29 - (рис. 5).

-по ул. 60 Армии, в точках 4.30, 10.22, 10.28 - (рис. 6).

-по ул. Хользунова, в точках 4.47, 10.29,10.30 - (рис. 7).

-по ул. Беговая в точке наблюдения 10.51 - (рис. 8).

-по ул.45-й Стрелковой Дивизии в точках 10.60, 10.63 - (рис. 9).

Рис. 8. Рис. 9. Рис. 2-9. Содержание катиона NH4+ в точках отбора проб

149