Сторінка
2

Оцінка впливу поверхневого стоку на продукційно-деструкційні процеси у водотоках для цілей екологічної експертизи гідротехнічних об'єктів

Для оцінки впливу поверхневого стоку на продукційно-деструкційні процеси на ділянці р Інгулець нижче водосховища за умов регульованих попусків у нижній б'єф греблі нами була застосована розрахункова методика оцінки впливу гідротехнічних споруд на якість води, (розроблена УкрНДІЕП спільно з Інститутом гідробіології НАН України [2]), і програмний продукт, що дозволяє робити вищевказані розрахунки на ПЕОМ широкому колу експертів-екологів, завдяки уведенню вихідних даних у табличній формі з поясненнями до кожного коефіцієнта.

Система розрахунків описує залежність трьох функціональних показників - величини повного біохімічного споживання кисню (BOD), вмісту розчиненого кисню (SO) і біомаси фітопланктону (B) - від антропогенних чинників (Hn): форми поперечного перетину водотоку, швидкості течії, фізико-хімічних показників якості води та ін.

Базовим є рівняння балансу продукційно-деструкційних процесів, здійснюваних гідробіонтами в підсистемах планктону, бентосу, і вищої водної рослинності (ВВР):

CBOD, SO, B(Hn) = S Ai(Hn) - S Ri(Hn) - S Rbi(Hn), (1)

де

Ai - валова первинна продукція i-ї підсистеми біоти;

Ri - дихання гідробіонтів у підсистемі;

Rbi- бактеріальна деструкція мертвої органічної речовини в підсистемі.

Аi розраховується на основі біомаси фотосинтетиків підсистеми (Вi) і питомої первинної продукції одиниці цієї біомаси на горизонті максимального фотосинтезу (аio):

Аi(Нn) = аio(Hn,Bi)×Bi(Hn)×kfi, (2)

де kfi - коефіцієнт форми, що визначає співвідношення між аio ісередньою величиною питомої первинної продукції підсистеми у живому перетині русла.

У рівняння введено коефіцієнти і функціональні залежності, що дозволяють оцінити такі впливи поверхневого стоку на продукційно-деструкційні процеси:

вплив завислих речовин на а0 за рахунок як зменшення прозорості води, так і абразивної дії на клітини фітопланктону;

вплив розчинених органічних домішок ікисню на розміри R, BOD і SO;

вплив біогенних елементів (N, P) на аio внаслідок зменшення її біогенного лімітування.

Для опису впливу біогенних елементів на аio використовується коефіцієнт i:

аio = lі ×аio max (Bi), (3)

де

lі - коефіцієнт біогенного лімітування,

аio max - валова первинна продукція одиниці рослинної біомаси на горизонті максимального фотосинтезу у відсутності лімітування.

Розмір коефіцієнта l приймається рівним 1 при відсутності біогенного лімітування і зменшується відповідно до зменшення питомої валової первинної продукції, пов'язаного з дефіцитом біогенних елементів. Співвідношення між вмістом у воді біогенних елементів і значеннями l визначається на підставі досліджень продукційної спроможності фотосинтетиків в умовах різної забезпеченості біогенними елементами.

Нами в умовах натурного експерименту на дослідному полігоні досліджено залежність між вмістом азоту й інтенсивністю фотосинтезу фітопланктону у воді з каналу Дніпро-Донбас. У відкритих циркуляційних лотках ємністю 40 м3 і глибиною 0,7 м імітувалися умови, типові для водотоків Центральної України в літній період по температурі води, її хімічному складу, швидкості течії та освітленості.

Основною формою мінерального азоту в екосистемі лотка був амонійний азот. Його вміст у дослідах змінювали східчасто, підвищуючи концентрацію у воді лотка на 0,5 мг N/дм3 при кожному внесенні. Фосфорне лімітування усували, підтримуючи концентрацію фосфатів у воді в межах 0,1-0,2 мг Р/дм3 . Величина ao обчислювалася як відношення добової валової первинної продукції фітопланктону на оптимальній глибині (Аo) до його середньодобової біомаси В. Розмір (Аo) визначався експериментально за методом Вінберга в кисневій модифікації при 24-годинній експозиції склянок, що здійснювалася в лотках на глибині 0,1 м.

Значення ao max для відповідних дослідних значень В обчислювались за допомогою рівняння, що апроксимує співвідношення між ao max і B і отримане на підставі результатів досліджень, проведених на ряді євтрофних водних об'єктів [2]:

ao max (B) = 3,9 exp(-0,4 B) + 0,52 - 2 × 10-3 B (4)

За одержаними даними були визначені експериментальні значення lN, які разом з відповідними значеннями концентрацій мінерального (Nm) і загального (Nt) азоту наведені в таблиці 3.

Таблиця 3. Результати експерименту з дослідження впливу азотного лімітування на продукцію фітопланктону