ГИС в загрязнении окружающей среды

ГИС в загрязнении окружающей среды — это использование программного обеспечения ГИС для картирования загрязняющих веществ в почве и воде с использованием инструментов пространственной интерполяции из ГИС. [1] [2] [3] Пространственная интерполяция позволяет более эффективно подходить к восстановлению и мониторингу загрязняющих веществ в почве и воде. Загрязнение почвы и воды металлами и другими загрязняющими веществами стало серьезной экологической проблемой после индустриализации во многих частях мира. [4] В результате экологические агентства отвечают за восстановление, мониторинг и смягчение последствий загрязнения почвы . ГИС используется для мониторинга участков на предмет наличия металлических загрязняющих веществ в почве, и на основе анализа ГИС определяются участки с наивысшим риском, на которых проводится большая часть восстановления и мониторинга.

ГИС в загрязнении почвы

Загрязнение почвы тяжелыми элементами можно обнаружить в городской среде, что может быть связано с транспортом и промышленностью, а также фоновыми уровнями (выщелачивание минералов тяжелыми элементами в результате выветривания). Кроме того, некоторые из наиболее загрязненных почвой территорий находятся вокруг шахт, таких как в Словении , Боснии и Герцеговине и в Соединенных Штатах (Sulphur Bank Superfund Site, в Калифорнии). [4] [5] [3] В исследуемой области ГИС используется для анализа пространственного соотношения загрязняющих веществ в почве.

Загрязнение почвы в Словении

В Идрии , Словения, где эксплуатируется вторая по величине в мире шахта по добыче ртути (Hg), происходит значительное количество выбросов Hg в атмосферу за счет поверхностного процесса адсорбции Hg с поверхностей частиц почвы и на них, что приводит к диффузии Hg через поры почвы. [3] Для расчета потока выбросов Hg была разработана модель выбросов Hg:

lnF Hg =E a /(R*T s )+n*ln[Hg] s +m+0,003*R z Уравнение 1

где F Hg - поток эмиссии Hg, E a - энергия активации , R - газовая постоянная, T s - температура почвы, n и m - константы, [Hg] s - концентрация Hg, а 0,003* R z учитывает солнечную радиацию, поскольку солнечная радиация влияет на температуру, следовательно, солнечная радиация влияет на поток эмиссии Hg. [3] После того, как были собраны данные о концентрации Hg, была подготовлена ​​схематическая модель для ввода в ГИС, которая состояла из цифровой модели рельефа (ЦМР), спутниковой карты землепользования и данных EARS. [3] [6] [7] [2] Используя метод обратного взвешивания расстояний (IDW) из геостатистических инструментов в ArcGIS 9.3, была создана растровая модель концентрации Hg для района Идрия. [3] [2] [8] [7]

Сводный индекс DRASTIC, смоделированный с использованием ГИС

При определенных гидрологических параметрах некоторые водоносные горизонты более подвержены загрязнению, чем другие . Параметры, которые принимаются во внимание при расчете уязвимости водоносных горизонтов к загрязнению, следующие: глубина до воды (фактор d), чистая подпитка (фактор r), среда водоносного горизонта (фактор a), почвенная среда (фактор s), топография (фактор t), воздействие зоны аэрации (фактор i) и гидравлическая проводимость (фактор c), которые вместе составляют DRASTIC. [9] [10] Кроме того, существует весовой коэффициент, связанный с каждым из параметров, который может варьироваться от одного до пяти. Кроме того, чем ниже цифры для индекса DRASTIC после оценки водоносного горизонта, тем ниже риск загрязнения водоносного горизонта в этой области. [9] Эти семь параметров выводят итоговый индексный балл DRASTIC, который определяет, какие из них более подвержены загрязнению, чем другие. Значимость итогового индексного балла DRASTIC заключается в том, что он показывает области, которые более подвержены; В результате государственные или местные органы власти в зависимости от масштаба будут принимать необходимые меры, которые предотвратят или смягчат загрязнение водоснабжения. С помощью ГИС была разработана карта для семи округов (Хиллсборо, Полк, Манати, Харди, Сарасота, ДеСото и Шарлотт) во Флориде, на которой показана сводная оценка индекса DRASTIC для системы водоносных горизонтов Флориды, системы поверхностного водоносного горизонта и водоносного горизонта Other Rocks. Разработанная карта представляет собой комбинацию нескольких слоев, которые накладываются друг на друга, как показано на рисунке 1 .

  • Рисунок 1: Это сводный индекс DRASTIC для Западной Флориды. Синим цветом обозначена наименее уязвимая область водоносного слоя. Красным цветом обозначена самая высокая уязвимость.
    Рисунок 1: Это сводный индекс DRASTIC для Западной Флориды. Синим цветом обозначена наименее уязвимая область водоносного горизонта. Красным цветом обозначена самая высокая уязвимость.

Ссылки

  1. ^ Демерс, МН (2003). Основы географических информационных систем. John Wiley & Sons, Inc.
  2. ^ abc Longley, PA, Goodchild, MF, Maguire, DJ, & Rhind, DW (2005). Географические информационные системы и наука . John Wiley & Sons Ltd.
  3. ^ abcdef Коцман, Д. и Хорват, М. (2011). Неточечные источники выбросов ртути из района ртутного рудника Идрия: модель выбросов ртути ГИС. Журнал управления окружающей средой , 1–9.
  4. ^ ab Ясминка, А. и Роберт, С. (2011). Распределение химических элементов в старой металлургической области, Зеница. Geoderma, 71–85.
  5. ^ Nacht, DM, & al., e. (2004). Выбросы и видообразование атмосферной ртути на участке суперфонда ртутной шахты Sulphur Bank, Северная Калифорния. Environmental Science Technology, 1977–1983.
  6. ^ Лиллесанд, ТМ, Кифер, РВ, и Чипман, Дж. В. (2008). Дистанционное зондирование и интерпретация изображений. John Wiley & Sons, Inc.
  7. ^ ab Demers, MN (2003). Основы географических информационных систем . John Wiley & Sons, Inc.
  8. ^ Горр, В.Л., и Юрланд, К.С. (2008). Учебник по ГИС. Редлендс: ESRI.
  9. ^ ab Буковски, П., Бромек, Т. и Аугустыняк, И. (2006). Использование системы DRASTIC для оценки уязвимости грунтовых вод к загрязнению на шахтных территориях Верхнесилезского угольного бассейна. Шахтные воды и окружающая среда , 15–22.
  10. ^ Drastic Coverage of Intermediate Aquifer System. (2002, 1 ноября). Получено 17 апреля 2011 г. из Библиотеки географических данных Флориды: http://www.fgdl.org/metadataexplorer/explorer.jsp
  • http://www.usgs.gov/
  • http://www.fgdl.org/
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=ГИС_в_загрязнении_окружающей_среды&oldid=1227988621"