Sorry, this entry is only available in
Російська
На жаль, цей запис доступний тільки на
Російська.
К сожалению, эта запись доступна только на
Російська.

§ 1. Расчет внутригодового хода пленочной загрязненности нефтепродуктами района

По результатам полевых авиасъемок загрязненности, выпол­ненных на данном водном объекте, составляются карты пленоч­ного загрязнения района (см. гл. I настоящего раздела). На каж­дой из полученных расчетных карт выделяются зоны с одинаковой степенью пленочной загрязненности и рассчитываются их площади.

При распространении ледяного покрова площадь исследуемого района, покрытая пленкой нефтепродуктов, изменяется. Чтобы иметь возможность сравнивать результаты расчетов, полученных для безледного и ледового периодов, площади выделенных зон с одинаковой степенью пленочной загрязненности целесообразно пересчитать в проценты относительно всей свободной ото льда пло­щади района, принятой за 100%. Тогда средняя величина пленоч­ной загрязненности нефтепродуктами района может быть рассчи­тана по формуле

F_015

где Qср — средняя величина пленочной загрязненности нефтепро­дуктами всей свободной ото льда водной поверхности района в баллах; Q1 Q2, …, Qn — величины пленочной загрязненности локальных зон однородного загрязнения в баллах; S1, S2, …, Sn — площади локальных участков однородного пленочного загрязнения, выраженные в процентах относительно всей свободной ото льда водной поверхности района.

Результаты расчетов наносятся на график хронологического хода загрязненности района пленкой нефтепродуктов. По получен­ным на графике точкам проводится кривая. Пример построения такого графика приводится на рис. 32. Из этого графика видно, что в данном районе величин пленочного загрязнения нефтепродуктами имеет явно выраженный годовой ход. Этот график построен для района с интенсивным судоходством. В осенний и зимний периоды судоходство и интенсивность работы портов уменьшаются, в ряде районов навигация с появлением льда прекращается вообще. Эти обстоятельства и обусловливают уменьшение уровня загрязненно­сти вод в эти сезоны года.

Годовой ход загрязненности пленкой нефтепродуктов

Годовой ход загрязненности пленкой нефтепродуктов

Скачкообразное увеличение пленочного загрязнения наблюда­ется в период весеннего ледотаяния, когда из льда выпадают загрязнения, скопившиеся на нем в течение ледового сезона. На­чало этого периода в отдельных районах исследуемого водного объекта может несколько варьировать в зависимости от сроков их очищения ото льда.

В дальнейшем по мере увеличения интенсивности судоходства наблюдается постепенное увеличение загрязнений. В мае — июне рост загрязнений обычно несколько замедляется, так как к этому времени воздух и поверхностный слой воды уже значительно про­греваются, благодаря чему усиливаются процессы нейтрализации загрязнений. Максимум пленочного загрязнения наступает обычно в конце лета — начале осени,— перед тем как начнут усиливаться ветры, которые, перемешивая воду, уменьшают пленочное загряз­нение. Этот процесс особенно интенсивно протекает в осенний период, когда сильные ветры действуют почти непрерывно, обус­ловливая появление минимума в годовом ходе пленочной загряз­ненности на морях и больших озерах. Наблюдается он обычно в ноябре — начале декабря, причем в более северных районах не­сколько раньше, чем в южных, поскольку осенняя ветреная погода наступает в более северных районах раньше.

По мере распространения загрязнений от побережья в более открытые районы моря они частично растворяются, выпадают в осадок и испаряются. Поэтому степень пленочного загрязнения открытых частей моря несколько уменьшается. Значительно слабее выражен здесь и ее внутригодовой ход.

 

§ 2. Учет влияния гидрометеорологических факторов на загрязненности водной поверхности нефтепродуктами

Как было показано выше, с появлением ветра величина пленоч­ного загрязнения нефтепродуктами уменьшается, так как часть пленки захватывается волновыми потоками и уходит в толщу вод.

После прекращения ветра картина пленочного загряз­нения восстанавливается.

Полевые авиасъемки за­грязненности обычно выпол­няются при различных вет­ровых условиях. По этой причине зафиксированная в процессе их выполнения величина пленочного загряз­нения вод района может за­метно изменяться от съемки к съемке, хотя увеличения сбросов загрязнений при этом может не происходить. Эффект влияния ветра мож­но проследить, если на при­веденный график хроноло­гического хода величин пле­ночного загрязнения нанести скорость и направление вет­ров, наблюдавшихся в пе­риод выполнения полевых авиасъемок. Как видно на рис. 32, каждому отклоне­нию в ходе величин пленоч­ного загрязнения почти зеркально соответствуют отклонения в ходе скорости ветра. Это обстоятельство позволяет построить коррекционный график связи между величинами пленочного загрязнения водной поверхности и скоростью ветра (рис. 33).

Связь между скоростью ветра и пленочной загрязненностью

Связь между скоростью ветра и пленочной загрязненностью

В каждом конкретном районе эта связь зависит не только от скорости ветра, но и от направления и продолжительности его действия, от степени открытости района, а также от пространствен­ного расположения и удаленности основных источников (очагов) загрязнения. По этой причине подобные связи, построенные для отдельных районов морей и водохранилищ, обычно имеют сущест­венное различие. График, приводимый на рис. 33, построен для района, где густота пятен нефтепродуктов при маловетрии была порядка 8—9 баллов, а интенсивность их не превышала 2 баллов. Точки на графике, лежащие у верхней границы поля разброса, при­ходились на случаи, когда авиасъемки выполнялись при восточных ветрах, а точки, тяготеющие к нижней границы поля, — на случаи западных ветров. Это говорит о том, что в данном районе при восточных ветрах происходит усиление пленочного загрязнения, так как эти ветры приносят загрязнения из основных (прибреж­ных) очагов загрязнения. Наоборот, западные ветры препятствуют этому переносу, поскольку они дуют со стороны открытого (менее загрязненного) участка моря.

Каждый изучаемый район, как правило, имеет свою, несколько отличающуюся от других районов среднюю интенсивность пленок нефтепродуктов. Известно, что чем больше интенсивность пленки, тем слабее выражен эффект воздействия на нее ветра. Кроме того, на состояние пленки нефтепродуктов значительное влияние оказы­вает волнение. Последнее зависит не только от скорости ветра, но и длины разгона волн. Поэтому в более обширных районах при одной и той же скорости ветра и степени пленочной загрязненности эффект волнения будет выражен более резко, чем в закрытых районах, где условия для разгона волн ограничены. Все эти обстоя­тельства и обусловливают своеобразие связей величин пленочного загрязнения со скоростью ветра, построенных для различных вод­ных объектов или их отдельных районов.

Была предпринята попытка выявить влияние на ход процессов пленочного загрязнения вод температуры воздуха. Оказалось, что эффект ее влияния проявляется значительно слабее, чем динами­ческих факторов — ветра и волнения. В исследованном нами районе (рис. 32) влияние температуры воздуха (а, следовательно, и воды) проявлялось главным образом в изменении величины тенденции внутригодового хода пленочного загрязнения: при увеличении тем­пературы она уменьшалась, а при понижении — увеличивалась. Явно обнаруживался сдвиг во времени наступления основных фаз: наступление максимума в ходе температуры воздуха опережало примерно на месяц наступление периода кульминации пленочного загрязнения. Все это говорит о том, что в данном районе усиление процессов нейтрализации загрязнений, обусловленное повышением температуры воздуха и воды, не компенсирует прирост сбросов за­грязнений, происходящий за счет судоходства.

Только с наступлением ветреной осенней погоды и уменьше­нием интенсивности навигации начинается заметное ослабление пленочного загрязнения. Этот процесс несколько замедляется при массовом образовании льда на больших площадях. В такие пе­риоды наблюдается даже некоторое увеличение пленочной загряз­ненности в прикромочных зонах, так как большая часть пленки нефтепродуктов выдавливается образующимся льдом на свободную водную поверхность. Интенсивное ледообразование обычно проис­ходит при маловетрии. Ослабление ветров также способствует уве­личению пленочной загрязненности в этот период на свободных ото льда водных пространствах.

§ 3. Определение тенденции хода пленочной загрязненности района

Анализ пленочной загрязненности нефтепродуктами, выполнен­ный на ряде водных объектов, показал, что нередко процессы самоочищения не справляются с уровнем поступающих загрязне­ний, в результате чего происходит их накопление. Чтобы убедится в этом, достаточно построить график хронологического хода пленоч­ного загрязнения района, аналогичный приводимому на рис. 32. Как видно из этого графика, средняя величина пленочного загряз­нения данного района, наблюдавшаяся в начале апреля (когда исчез лед), составляла около 1,2 балла, а в конце года (перед ледообразованием) она увеличилась примерно на 10%.

Строя по материалам авиасъемок подобные графики из года в год, легко выявить сезонный и многолетний ход загрязненности района пленкой нефтепродуктов. Такие данные будут весьма по­лезны при анализе газового (в первую очередь, кислородного) ре­жима водных масс и протекающих в них биологических процессов, а также при перспективной оценке промысловой продуктивности водного объекта.

Следует указать, что при определении тенденции хода пленоч­ной загрязненности в том или ином районе, необходимо сопостав­лять только осредненные данные, в которых указанное выше иска­жающее влияние эпизодически действующих ветров исключается.

 

§ 4. Связь поверхностных загрязнений с загрязнением грунтов и биологическими процессами, протекающими в водной среде

Нефтепродукты, попавшие в водоем или водоток, постепенно загрязняют их водную массу и частично оседают на грунт. Чем больше густота и интенсивность нефтяных пятен на поверхности воды, тем больше нефтепродуктов содержится в толще вод и дон­ных отложениях. На рис. 34 приводится пример зависимости отло­жений нефтепродуктов на дне от величины загрязнения нефтепро­дуктами поверхности воды. Значение обоих характеристик умень­шается по мере увеличения расстояния от основного очага загрязнения района — морского порта.

Изменения содержания нефтепродуктов в поверхностном слое воды и в грунте

Изменения содержания нефтепродуктов в поверхностном слое воды и в грунте

Аналогичную зависимость обнаружил С. И. Грановский, подме­тивший уменьшение концентрации нефтепродуктов в грунте по мере удаления от берега.

Рядом авторов была выявлена зависимость между интенсив­ностью загрязнения воды и грунта и количеством водных организ­мов. Так, С. И. Грановский в результате проведенных эксперимен­тальных исследований установил связь между визуальными оцен­ками загрязнения водной поверхности нефтью и биомассой бентоса. Им был построен график связи, характеризующий относительную величину (в процентах) наличия проб с бентосными организмами в зависимости от степени пленочного загрязнения водной поверх­ности нефтью (рис. 35).

Пример зависимости относительной величины биомассы бентоса

Пример зависимости относительной величины биомассы бентоса

Аналогичные графики связи могут быть построены (с использо­ванием материалов систематических авиасъемок загрязненности) и для других водных объектов.

 

§ 5. Использование результатов авианаблюдений над внутримассовыми загрязнениями

Внутримассовые загрязнения, сбрасываемые промышленными предприятиями, обычно состоят из взвешенных и растворенных в воде органических или неорганических веществ. Размеры и коли­чество взвешенных частиц зависят от скорости течения, при ослаблении которого эти частицы выпадают на дно. При расширении русел рек и при впадении их в море или озеро скорость течений уменьшается, что влечет за собой уменьшение концентрации за­грязняющих веществ. Последняя понижается также за счет раз­бавления, ход которого определяется интенсивностью диффузно-турбулентного перемешивания вод.

Изменение концентрации загрязняющих веществ сопровожда­ется изменением тональности внутримассового загрязнения, кото­рая в процессе авиасъемки фиксируется инструментально (по яркостному контрасту) или визуально с помощью «шкалы интенсивно­сти внутримассовых загрязнений». Важным преимуществом авиасъемки перед другими видами наблюдений является то, что она позволяет непосредственно нанести на карту не только границу распространения данного загрязнения, но и выявить зоны с различ­ной его интенсивностью.

Состав и концентрацию загрязняющих веществ на участке сброса того или иного промышленного предприятия можно полу­чить по данным гидрохимического анализа пробы воды. Располагая этими сведениями и используя зафиксированные на карте авиа­съемки границы зон с различной интенсивностью внутримассового загрязнения, нетрудно рассчитать приближенно количественное изменение концентрации загрязняющих веществ по площади их распространения. Такой расчет будет вполне оправдан, так как баллы интенсивности внутримассовых загрязнений, зафиксирован­ные в процессе авиасъемки, непосредственно определяются кон­центрацией загрязняющих веществ.

Допустим, что по данным химического анализа пробы воды, концентрация загрязняющих веществ вблизи места их сброса в во­доем составляла 60 мг/л (рис. 36). По оценке с самолета интенсив­ность внутримассового загрязнения в этом участке была 4 балла. Ее изменения по площади распространения данного загрязнения лежали в пределах от 4 до 0 баллов (границы самоочищения вод). Концентрация загрязняющих веществ при этом изменялась соот­ветственно от 60 мг/л — вблизи участка их сброса до 0 — на гра­нице самоочищения. Следовательно, изменению интенсивности внутримассового загрязнения в 1 балл соответствовало уменьшение концентрации загрязняющих веществ примерно на 15 мг/л. Отсюда нетрудно рассчитать, что изолинии 4 балла интенсивности внутри­массового загрязнения (зафиксированной на карте авиасъемки) будет соответствовать концентрация загрязняющих веществ по­рядка 60 мг/л, соответственно изолинии интенсивности 3 балла — 45 мг/л, изолинии 2 балла—30 мг/л, а изолинии интенсивности 1 балл — концентрация около 15 мг/л.

Пример расчета распределения концентрации загрязняющих веществ по материалам авиасъемки

Пример расчета распределения концентрации загрязняющих веществ по материалам авиасъемки

Таким образом, располагая данными авиационной съемки о про­странственном распределении интенсивности внутримассовых за­грязнений и результатами химического анализа проб воды в районе сброса загрязнений, можно с той или иной степенью приближения оценить количественно режим распространения данного загрязне­ния по площади исследуемого района. Этот расчет можно сущест­венно уточнить, если дополнительно отобрать пробы воды в двух-трех характерных точках зоны распространения внутримассового загрязнения. Прокорректировав полученные расчетные данные с ре­зультатами химических анализов этих дополнительных проб воды, можно получить пространственную картину распределения кон­центрации загрязняющих веществ по площади района с необходи­мой и достаточной точностью.

Режим распространения внутримассового загрязнения нетрудно также рассчитать по методу, рекомендованному ГГИ в пособии «Практические рекомендации по расчету разбавления сточных вод в реках, озерах и водохранилищах», изд. ГГИ, 1970 г. В этом слу­чае материалы авиасъемки могут быть использованы для контроля результатов теоретических расчетов.