5.5.3. Обобщенная модель миграции загрязняющих веществ в наземных экосистемах

Выше были рассмотрены модели распространения вредных веществ от источника загрязнения в окружающей среде, позволяющие рассчитывать поле концентраций примеси. Наряду с ними важным типом моделей являются модели миграции загрязняющих веществ между средами, особенно модели поступления вредных веществ в наземные экосистемы, на которых мы подробнее остановимся.
Можно выделить три основных пути поступления вредных веществ в наземные экосистемы:

• выпадение из приземного слоя атмосферы;

• при орошении;

• при внесении удобрений.

Выпадая из приземного слоя атмосферы, загрязняющее вещество распределяется по всей площади подстилающей поверхности. Эта поверхность состоит, с одной стороны, из поверхности почвы S (м²). с другой - из поверхности растущей на этой почве растительности S_р(t) (м²), площадь которой зависит от времени, прошедшего от начала вегетативного сезона, и видов растений. Если скорость осаждения загрязняющего вещества из приземного слоя атмосферы v_d (м/сут), а концентрация в нем x₀, то на единицу поверхности почвы за единицу времени будет поступать количество загрязняющего вещества, определяемое формулой:

Ф_s(t) = v_dx₀S / [S+S_p(t)]

а на поверхность растений:

Ф_e(t) = v_dx₀S_p(t) / [S+S_p(t)]

Если из выпавшего на поверхность растительности загрязняющего вещества задерживается лишь часть его k_d(t), то

Ф_e(t) = v_dx₀k_d(t)S_p(t) / [S+S_p(t)]

Ф_s(t) = v_dx₀{1-k_d(t)S_p(t) / [S+S_p(t)]}

Сучетоматмосферныхосадков:

Ф_e(t) = [v_d+H(t)]x₀k_d(t)S_p(t) / [S+S_p(t)]

Ф_s(t) =[ v_d+H(t)]x₀{1-k_d(t)S_p(t)} / [S+S_p(t)]}

где (1/сут) - коэффициент вымывания из атмосферы, Н(t)(м) - высота нижней границы облаков в момент рассеяния t.

При орошении водами с концентрацией загрязняющего вещества г„ с интенсивностью v_и, за единицу времени в течение периода орошения на поверхность растений будет дополнительно поступать с вероятностью k_и:

O_e(t) = v_иx_иk_и(t)S_p(t) / [S+S_p(t)]

и на поверхность почвы:

O_s(t) = v_иx_и{1-k_и(t)S_p(t) / [S+S_p(t)]}

Внесение удобрений, содержащих загрязняющее вещество в количестве Х_yили применение пестицидов в количестве X_yна единицу площади территории в момент времени T_yдополнительно загрязнит поверхность растительности Y_eи почвы Y, с учетом вероятности удержания k_y.

Y_e(t) = X_y(t-T_y)k_y(t)S_p(t) / [S+S_p(t)]

Y_e(t) = X_y(t-T_y){1-k_y(t)S_p(t) / [S+S_p(t)]}

где (t)- дельта-функция, определяемая как

(t)= {0 при t0 и 1 при t= 0 }

Поступление загрязняющего вещества на поверхность почвы и растительности можно определить по формулам:

F_e(t) = S_p(t)[Ф_e(t)+Y_e(t)]+O_e(t)

F_s(t) = S[Ф_s(t)+Y_s(t)]+O_s(t)

Используемые в обобщенной модели коэффициенты и параметры требуют численного определения величин. Эти параметры условно можно разделить на три группы, в которых величины определяются:

- физико-химическими свойствами загрязняющих веществ;
- эколого-физиологическими свойствами живых организмов;
- характеристикой почв и ландшафта;
- метеорологическими факторами.