Удосконалення методики оцінки біогенного забруднення ґрунтів шляхом застосування геоекологічних підходів та використання інформаційних технологій
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.235845Ключові слова:
забруднення ґрунтів, баланс біогенних речовин, моделювання водозбірної області, нормалізований вегетаційний індексАнотація
Проведено дослідження складових балансу біогенних елементів в антропогенних екосистемах та визначено механізм розрахунку балансу біогенних елементів. Доведена необхідність удосконалення існуючої методики, яка полягає у попередньому моделюванні водозбірної області з використанням геоінформаційних методів. На прикладі гирлової частини р. Оріль побудовано водозбірну область та в процесі моделювання визначено межі та загальну площу водозбору, що становить 39,7 тис. га. Експериментальними дослідженнями визначено площі земель за їх типами природокористування (промислові, селітебні, лісо- та сільськогосподарські тощо). Встановлено, що лише 15 % досліджених земель має сільськогосподарське використання, проте саме цей тип природокористування найбільш сприяє біогенному забрудненню даної екосистеми. За результатами розрахунків визначено, що до 10 тис. т азоту та фосфору відповідно акумулюються в ґрунтах за рахунок надлишку використання мінеральних добрив. Отримані результати вказують на доцільність та практичну привабливість запропонованого підходу розрахунку балансу біогенних елементів. Удосконалення полягають у застосування геоданих цифрової моделі рельєфу та нормалізованого вегетаційного індексу, розроблених за допомогою інструментів програмного забезпечення ArcGIS Desktop. Показано, що використана методика дозволить отримати результати уточнених обсягів акумуляції азоту та фосфору у ґрунтах та вказати на джерела їх надходження.
Таким чином, є підстави удосконалення методики розрахунку балансу біогенних елементів за рахунок використання інформаційних технологій. Геоекологічний підхід активізує моніторинг біогенних елементів, що сприятиме регулюванню навантаження на екосистему
Посилання
- Yuan, Z., Shi, J., Wu, H., Zhang, L., Bi, J. (2011). Understanding the anthropogenic phosphorus pathway with substance flow analysis at the city level. Journal of Environmental Management, 92 (8), 2021–2028. doi: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2011.03.025
- Camargo, J. A., Alonso, Á. (2006). Ecological and toxicological effects of inorganic nitrogen pollution in aquatic ecosystems: A global assessment. Environment International, 32 (6), 831–849. doi: https://doi.org/10.1016/j.envint.2006.05.002
- Hansen, B., Thorling, L., Schullehner, J., Termansen, M., Dalgaard, T. (2017). Groundwater nitrate response to sustainable nitrogen management. Scientific Reports, 7 (1). doi: https://doi.org/10.1038/s41598-017-07147-2
- Manuel, J. (2014). Nutrient Pollution: A Persistent Threat to Waterways. Environmental Health Perspectives, 122 (11). doi: https://doi.org/10.1289/ehp.122-a304
- Yao, X., Zhang, Y., Zhang, L., Zhou, Y. (2018). A bibliometric review of nitrogen research in eutrophic lakes and reservoirs. Journal of Environmental Sciences, 66, 274–285. doi: https://doi.org/10.1016/j.jes.2016.10.022
- Lewis, W. M., Wurtsbaugh, W. A., Paerl, H. W. (2011). Rationale for Control of Anthropogenic Nitrogen and Phosphorus to Reduce Eutrophication of Inland Waters. Environmental Science & Technology, 45 (24), 10300–10305. doi: https://doi.org/10.1021/es202401p
- Yatsyk, A. V., Hryshchenko, Yu. M., Volkova, L. A., Pasheniuk, I. A. (2007). Vodni resursy: vykorystannia, okhorona, vidtvorennia, upravlinnia. Kyiv: Heneza, 360.
- Natsionalna dopovid pro yakist pytnoi vody ta stan pytnoho vodopostachannia v Ukraini u 2018 rotsi (2019). Ministerstvo rehionalnoho rozvytku, budivnytstva ta zhytlovo-komunalnoho hospodarstva Ukrainy. Kyiv. Available at: https://www.minregion.gov.ua/wp-content/uploads/2019/11/Proekt-Nats.-dop.-za-2018.pdf
- Sala, L., Mujeriego, R. (2001). Cultural eutrophication control through water reuse. Water Science and Technology, 43 (10), 109–116. doi: https://doi.org/10.2166/wst.2001.0595
- Hakeem, K. R., Sabir, M., Ozturk, M., Akhtar, M. S., Ibrahim, F. H. (2016). Nitrate and Nitrogen Oxides: Sources, Health Effects and Their Remediation. Reviews of Environmental Contamination and Toxicology, 183–217. doi: https://doi.org/10.1007/398_2016_11
- Ahmed, M., Rauf, M., Mukhtar, Z., Saeed, N. A. (2017). Excessive use of nitrogenous fertilizers: an unawareness causing serious threats to environment and human health. Environmental Science and Pollution Research, 24 (35), 26983–26987. doi: https://doi.org/10.1007/s11356-017-0589-7
- Lawniczak, A. E., Zbierska, J., Nowak, B., Achtenberg, K., Grześkowiak, A., Kanas, K. (2016). Impact of agriculture and land use on nitrate contamination in groundwater and running waters in central-west Poland. Environmental Monitoring and Assessment, 188 (3). doi: https://doi.org/10.1007/s10661-016-5167-9
- Malovanyi, M. S., Havryliak, M. Ya., Nedal Khussein Musalam Al Khasanat (2009). Mozhlyvosti ekolohichno bezpechnoho vykorystannia mineralnykh dobryv. Ekolohichna bezpeka, 3 (7), 31–37. Available at: http://www.kdu.edu.ua/EKB_jurnal/2009_3(7)/PDF/31.PDF
- Mollenhauer, H., Kasner, M., Haase, P., Peterseil, J., Wohner, C., Frenzel, M. et. al. (2018). Long-term environmental monitoring infrastructures in Europe: observations, measurements, scales, and socio-ecological representativeness. Science of The Total Environment, 624, 968–978. doi: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.12.095
- Ellingsen, K. E., Yoccoz, N. G., Tveraa, T., Hewitt, J. E., Thrush, S. F. (2017). Long-term environmental monitoring for assessment of change: measurement inconsistencies over time and potential solutions. Environmental Monitoring and Assessment, 189 (11). doi: https://doi.org/10.1007/s10661-017-6317-4
- Wang, N., Mao, L., Huang, H. B., Zhang, J. Z., Zhou, P. (2012). Temporal and spatial variation of non-point source nitrogen in surface water in urban agricultural region of Shanghai. Huan Jing Ke Xue, 33 (3), 802–809. Available at: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22624371/
- Bartley, R., Speirs, W. J., Ellis, T. W., Waters, D. K. (2012). A review of sediment and nutrient concentration data from Australia for use in catchment water quality models. Marine Pollution Bulletin, 65 (4-9), 101–116. doi: https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2011.08.009
- Shen, Z., Qiu, J., Hong, Q., Chen, L. (2014). Simulation of spatial and temporal distributions of non-point source pollution load in the Three Gorges Reservoir Region. Science of The Total Environment, 493, 138–146. doi: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2014.05.109
- Reymers, N. F. (1990). Prirodopol'zovanie. Moscow: Mysl', 637.
- Xu, H.-S., Xu, Z.-X., Liu, P. (2013). Estimation of nonpoint source pollutant loads and optimization of the best management practices (BMPs) in the Zhangweinan River basin. Huan Jing Ke Xue, 34 (3), 882–891. Available at: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/2374539/
- Pinto, C. C., Calazans, G. M., Oliveira, S. C. (2019). Assessment of spatial variations in the surface water quality of the Velhas River Basin, Brazil, using multivariate statistical analysis and nonparametric statistics. Environmental Monitoring and Assessment, 191 (3). doi: https://doi.org/10.1007/s10661-019-7281-y
- Bresciani, M., Vascellari, M., Giardino, C., Matta, E. (2012). Remote sensing supports the definition of the water quality status of Lake Omodeo (Italy). European Journal of Remote Sensing, 45 (1), 349–360. doi: https://doi.org/10.5721/eujrs20124530
- Wang, X., Yang, W. (2019). Water quality monitoring and evaluation using remote sensing techniques in China: a systematic review. Ecosystem Health and Sustainability, 5 (1), 47–56. doi: https://doi.org/10.1080/20964129.2019.1571443
- Arheimer, B., Andersson, L., Larsson, M., Lindström ,G., Olsson, J., Pers, B. C.( 2004). Modelling diffuse nutrient flow in eutrophication control scenarios. Water Sci Technol., 49 (3), 37–45. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15053097/
- Cherry, K. A., Shepherd, M., Withers, P. J. A., Mooney, S. J. (2008). Assessing the effectiveness of actions to mitigate nutrient loss from agriculture: A review of methods. Science of The Total Environment, 406 (1-2), 1–23. doi: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2008.07.015
- SRTM (TSMR) Dnepropetrovskoy oblasti. Available at: https://mapgroup.com.ua/services/32-dem-ukraine/88-srtm-tsmr-dnepropetrovskoj-oblasti
- Science for a changing world. Available at: https://earthexplorer.usgs.gov/
- Official site company ESRI. Available at: https://www.esri.com/ru-ru/arcgis/about-arcgis/overview
- Gardiner, M. M., Burkman, C. E., Prajzner, S. P. (2013). The Value of Urban Vacant Land to Support Arthropod Biodiversity and Ecosystem Services. Environmental Entomology, 42 (6), 1123–1136. doi: https://doi.org/10.1603/en12275
- Bazhan, O. H., Vortman, D. Ya. (2011). Petrykivka. Entsyklopediia istorii Ukrainy. Kyiv: Nauk. dumka, 183.
- Rehionalna dopovid «Pro stan navkolyshnoho pryrodnoho seredovyshcha Dnipropetrovskoi oblasti v 2019 rotsi» (2020). Dnipropetrovsk, 321. Available at: https://adm.dp.gov.ua/storage/app/uploads/public/605/06f/47b/60506f47bd3cb255698190.pdf
- Jacobs, A. H. (1967). To Count a Crowd. Columbia Journalism Review, 6, 36–40.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 Iryna Omelych, Natalia Neposhyvailenko, Oleksandr Zberovskyi, Iryna Korniienko
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
