Biomonitoring of Chemically Hazardous Objects Using Pollutant Migration Modelling Tools

Authors

  • R. A. Galiakberov CJSC «Izhevsk Petroleum Research Center»
  • I. M. Yannikov Kalashnikov Izhevsk State Technical University
  • V. A. Alekseev Kalashnikov Izhevsk State Technical University

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2025-1-12-19

Keywords:

method of biomonitoring organization, vertical and horizontal migration, pollutants, digital modeling of the terrain, identification ecological landfill, biomonitoring, chemically hazardous objects

Abstract

The article is devoted to the description and scientific substantiation of a method for the biomonitoring system efficiency improvementof chemically hazardous objects using identification environmental polygons. The authors noted that when processing the results of this biomonitoring system, the terrain features and the related pollutantmigration are not taken into account. To solve the above mentioned problem, the authors propose to implement methods and techniques for modeling pollutant migration (PP) on digital elevation models (DEM) of the territory into the system for processing biomonitoring results. A method for organizing biomonitoring of chemically hazardous objects (CHO) using identification ecological polygons (IEP) with the implementation of tools for PP migration modeling in vertical and horizontal directions is proposed. In this case, modeling the vertical migration paths of PP means modeling PP washing out from the atmospheric air of the CHO influence zone. Modeling the horizontal migration of PP means modeling the precipitation movement to places of terrain depression on the DEM of the territory and their further accumulation in these areas. Using the example of a former chemical weapons storage and destruction facility (KSDH), a step-by-step description of the method for organizing biomonitoring of KSDH is provided. The first stage includes the assignment and analysis of the initial data and boundary conditions where DEM territories are selected or the creation of its own simplified DEM is carried out. The results of the territory terrain assessment are presented in numerical form, the initial data for modeling are obtained by letter designations and units of measurement. At the second stage of the work, the vertical migration of PP is simulated by sequentially calculating the amount of PP washed out of the atmospheric air. A graphical description and calculation of the absorption process are provided. At the third stage, the modeling of horizontal migration of PP in the soil is carried out. The final result of the analysis is the identification of a certain DEM cellvolume where there is a delay in PP, which indicates that the set goal has been achieved. Based on the results of the above description, conclusions are drawn about the results predicted by using modeling tools in the IEP biomonitoring system, which consist in substantiating the system of placing sampling points (points), increasing the accuracy and reliability of biomonitoring result processing.

Author Biographies

R. A. Galiakberov, CJSC «Izhevsk Petroleum Research Center»

Engineer

I. M. Yannikov, Kalashnikov Izhevsk State Technical University

DSc in Engineering, Professor

V. A. Alekseev, Kalashnikov Izhevsk State Technical University

DSc in Engineering., Professor

References

Янников И. М. Методы и системы автоматизации обработки результатов биологического мониторинга потенциально опасных объектов: монография. Самара: Изд-во СамНЦ РАН, 2020. 486 с.

Припачкин Д. А., Будыка А. К. Влияние параметров аэрозольных частиц на их вымывание из атмосферы дождевыми каплями // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2020. T. 56, № 2. С. 203-209.

Аккумуляция и миграция тяжелых металлов в почвах и растениях в условиях антропогенного загрязнения городской среды / А. С. Петухов, Г. А. Кремлева, Г. А. Петухова, Н. А. Хритохин // Труды КарНЦ РАН. 2022. № 3. С. 53-66.

Федутинов К. А. Интеллектуализация процессов принятия решений в организационных системах в условиях оперативного анализа мониторинговых данных: дис. … канд. техн. наук: 2.3.4: защищена 26.01.2024: Федутинов Константин Александрович. Воронеж, 2023. 21 с.

Прогнозирование вертикальной миграции 137cs чернобыльского происхождения в почвах плакорных и аккумулятивных агроландшафтов Плавского радиоактивного пятна / С. И. Спиридонов, В. В. Кречетников, И. Е. Титов, В. К. Кузнецов // Агрохимический вестник. 2022. №5. С. 77-82.

Ковалева Е. И., Демин В. В., Трофимов С. Я. Радиальная миграция нефтепродуктов в почвах о. Сахалин по материалам лабораторных лизиметрических экспериментов // Вестник Московского университета. Серия 17. Почвоведение. 2021. № 3. С. 70-78.

Сахно А. В., Лебедев С. А. Перспективы использования цифровой модели рельефа для решения прикладных задач геологии и геофизики // Фундаментальные и прикладные аспекты геологии, геофизики и геоэкологии с использованием современных информационных технологий: материалы VI Международной научно-практической конференции. Ч. 2. Майкоп: ИП Кучеренко В.О., 2021. С. 93-100.

Цифровые технологии в системе мониторинга окружающей среды на месторождениях твердых полезных ископаемых / О. М. Гуман, А. Б. Макаров, И. А. Антонова, Е. О. Вегнер-Козлова // Известия Уральского государственного горного университета. 2020. Вып. 2 (58). С. 97-102.

Янников И. М., Галиакберов Р. А. К вопросу проведения экологического мониторинга в районах перепрофилированных объектов по уничтожению химического оружия // Экологические проблемы промышленных городов: сборник научных трудов по материалам 10-й Международной научно-практической конференции. Саратов: Амирит, 2023. С. 107-110.

Влияние процесса миграции загрязняющих веществ на экологическую обстановку в зоне влияния химически опасного объекта / Р. А. Галиакберов, И. М. Янников, В. А. Алексеев, М. В. Ершова // Интеллектуальные системы в производстве. 2024. Т. 22, № 2. С. 94-102.

Покоева М. В., Ярославцев А. М. Экологические исследования смешанных насаждений методами дистанционного зондирования // Вестник МГУЛ - Лесной вестник. 2020. № 3. С. 33-38.

Лютяева Д. В. Применение метода биоиндикации при качественной оценке территорий с разной техногенной нагрузкой // Вестник магистратуры. 2020. № 5-5 (104). С. 15-20.

Шаммаков Г. Ы., Назаров Н. Б. Применение химических технологий в экологическом мониторинге и контроле: Методы, технологии и перспективы // Символ науки. 2023. № 10-2. С. 30-31.

Мониторинг природной среды: учеб. пособие. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2022. 176 с.

Уколов А. И., Радилов А. С. О развитии идей биологического контроля производственного воздействия вредных химических веществ (дискуссия) // Мед. труда и промышленная экология. 2022. № 11. С. 740-746.

Янников И. М., Телегина М. В., Кузнецов Н. П. Методика оценки экологической ситуации загрязненных территорий // Интеллектуальные системы в производстве. 2020. № 1 (109). С. 28-32.

Published

01.04.2025

How to Cite

Galiakberov Р. А., Yannikov И. М., & Alekseev В. А. (2025). Biomonitoring of Chemically Hazardous Objects Using Pollutant Migration Modelling Tools. Intellekt. Sist. Proizv., 23(1), 12–19. https://doi.org/10.22213/2410-9304-2025-1-12-19

Issue

Section

Articles