Тема: Построение карты сопряженного анализа загрязнения снежного и почвенного покрова с помощью ГИС-технологий

Продолжительность 4 часа

Основная цель работы: изучение особенностей применения ГИС ArcView 3.1 при создании и анализе карт загрязнения окружающей среды урбанизированных территорий.

Задание: используя пространственные данные суммарного показателя загрязнения почвы и снежного покрова г. Саранска постройте карту динамики загрязнения городской окружающей среды и выполните ее анализ.

Теоретическая часть:

С целью проведения эколого-геохимической оценки загрязнения тяжелыми металлами территории г. Саранска, НПЦ экологических исс­ледований МГУ им. Н.П. Огарева в 1991–1995 гг. были выполнены ра­боты по геохимическому картированию территории города по основным депонирующим средам (почвам и снежному покрову).

Пробы почв отбирались из верхнего, наиболее загрязненного горизонта почв (0–5 см). Масса пробы составляла около 200 г. Опробование снега проводилось в первой половине марта. Снег отбирался из шурфов на всю мощность снежного покрова, за исключением близпочвенного слоя (2–3 см). Оттаивание снега проводилось при комнатной температуре. Выделение твердой фракции осуществлялось путем фильтрации снеговой воды через обез­золенные фильтры. После отделения посторонних примесей полученная твердая фракция взвешивалась. В журнале отбора проб фиксировалось место, дата и площадь отбора проб снега. Всего было отобрано бо­лее 2300 проб почв и около 350 проб снега.

Содержание химических элементов в почве и в пыли, накоплен­ной снегом определялось спектральным полуколичественным методом в лаборатории Средне-Волжской геологоразведочной экспедиции (г. Н. Новгород). Определя­лась концентрация 40 химических элементов.

Основными геохимическими показателями, ха­рактеризующими загрязнение, являются коэффициент концентрации хи­мических элементов (К_с) и суммарный показатель загрязнения (Z_c).

Суммарный показатель загрязнения представляет собой сумму превышений коэффициентов концентраций химических элементов, на­капливающихся в аномалиях и рассчитывается по формуле:

,

где n – количество аномальных элементов, K_ci – коэффициент концентрации i-ого химического элемента

Учитывались химические элементы, коэффициент концентрации которых К_сi > 2.

Пылевая нагрузка показывает какое количество пыли выпало за единицу времени на единицу площади. Расчет полевой нагрузки осу­ществляется по формуле:

,

где Р_n – пылевая нагрузка, кг/км² сут.;

P_o – вес пыли, осажденный снегом, кг;

s – площадь отбора пробы, км²;

t – время в сутках между моментом опробования и датой установления устойчивого снежного покрова.

Суммарный показатель нагрузки показывает во сколько раз мас­са химических элементов, выпавших на данной территории больше, чем на фоновых участках. Данный показатель рассчитывается по фор­муле:

,

где P_i – масса i -того химического элемента, выпавшего со сне­говой пылью на данной территории, мг/км² сут;

P_фi – масса i-того химического элемента, выпавшего со снеговой пылью на фоновых участках, мг/км² сут.

Таблица – Ориентировочная оценочная шкала опасности загрязнения почв и снежного покрова по суммарному показателю загрязнения и величине пылевой нагрузки

№ п/п	Уровень загрязнения	Категория загрязнения	Значение суммарного показателя загрязнения	Величина пылевой нагрузки, кг/км2сут.
почв	cнежного покрова
	Низкий	Допусти- мая	8 – 16	32 – 64	<200
	Средний	Умеренно опасная	16 – 32	64 – 128	200 – 450
	Высокий	Опасная	32 – 128	128 – 256	450 – 800
	Очень высокий	Чрезвычайно Опасная	> 128	> 256	> 800

Ход работы:

1. Запустите программу ArcView.

2. Откройте ГИС-проект City1. (c:\Esri\city\city1.apr)

В виде "Город" представлены слои (темы): кварталы, реки, дороги.

3. Подключите в вид точечные слои суммарных показателей загрязнения снежного покрова и почвы.

Откройте окно проекта city1 (меню Window-city1.apr). Выберите в этом окне "Tables" (Таблицы). Нажмите на кнопку добавить "Add". В окне добавления таблицы (Add table) выберите файл значений суммарного показателя загрязнения почвы (sum_soil.dbf). Аналогично добавьте файл значений суммарного показателя загрязнения снега (sum_snow.dbf).

Далее откройте окно вида (View1) и с помощью меню View-Add_Event_Theme добавьте точечные темы на основе таблиц sum_soil.dbf и sum_snow.dbf.

4. Постройте непрерывные полигональные карты (Grid-темы) суммарных показателей снега и почвы.

Выполните команду меню Surface-Interpolated_Grid. В появившемся диалоговом окне задайте размеры строящейся карты (Output_Grid_Extent) как размеры темы «кварталы» (Same as кварталы), а размер стороны ячейки карты задайте равным 100 м (Output_Grid_Cell_Size).

5. Преобразуйте построенные карты в карты уровней загрязнения (см. табл. 1). Каждому уровню загрязнения соответствует одно целочисленное значение. Причем, если уровням загрязнения почв соответствуют числа 1, 2, 3, 4, а уровня загрязнения снега соответствуют числа 10, 20, 30, 40, то результат арифметического сложения двух карт позволит судить о вкладе слагаемых загрязнения снега и почв. Например, полученное в результате сложения число 41,

6. С помощью картографического калькулятора выполните cложение карт уровней загрязнения снега и почвы (). Щелкните мышкой вначале на названии первой "суммируемой" карты, затем щелкните по знаку "+" и по названию второй карты. Нажмите кнопку "Вычислить" (Evaluate) для выполнения операции сложения карт.

7. Преобразуйте легенду и вид карты в соответствии с методическими указаниями, чтобы на карте наблюдались зоны реликтового, устойчивого, прогрессирующего загрязнения.

8. Подготовьте с помощью меню …. карты к печати. Правильно расположите отображаемые в виде темы. Точечные и линейные слои должны находиться над полигональными. Задайте масштаб и выведите на карту масштабную линейку. Задайте заголовок карте и легенду.

9. С помощью меню Export сохраните подготовленные карты в виде TIF-файлов в рабочем директории.

10. Подготовьте отчет в редакторе Microsoft Word. В отчете приведите анализ полученных карт.

Контрольные вопросы:

1. Какие типовые функции анализа применимые к Grid-темам вы знаете?

2. Поясните термины: экстент темы; проект; компоновка; атрибутивная таблица.

3. Каковы особенности работы с Таблицей содержания Вида.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

Тема: Интегральные показатели оценки качества воды и
загрязненности рек и водоемов

Продолжительность 4 часа

Основная цель работы: ознакомление с ППП "Гидрохимия", предназначенного для комплексной оценки качества воды и загрязненности рек и водоемов.