Сторінка
3

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

Концентрація загального азоту визначалася виходячи з того, що весь внесений азот протягом експерименту продовжував знаходитися в товщі води, але вже переважно у формі органічних сполук (у тому числі в складі біомаси фітопланктону).

Після кожного внесення основна кількість амонійного азоту вже протягом першої доби утилізувалася водоростями. При цьому різко збільшувалася питома валова первинна продукція і зростала біомаса фітопланктону. Значення lN складали 0,74-0,79. На третю-четверту добу питома продукція фітопланктону знижувалася, а його біомаса і значення lN стабілізувалися на рівні, що відповідав концентрації загального азоту у воді модельної екосистеми.

Результати експерименту показують, що після утилізації фітопланктоном мінерального азоту його залишковий вміст визначається умовами метаболізму в екосистемі і не впливає безпосередньо на величину lN. В цій ситуації азотне лімітування визначається сумарним вмістом органічного азоту, причому залежність lN від його концентрації в дослідженому діапазоні значень може бути апроксимована прямою:

lN = 0,5 (Nt – Nm). (5)

З даних експерименту можна також встановити, що вмісту мінерального азоту у водотоці 0,6 мг/дм3 відповідають значення lN0,7 - 0,8, отже, очікується, що при вмісті Nm понад 1 мг/дм3 значення lN будуть наближатися до одиниці.

Уточнення зв'язку значень lN з концентрацією різних форм азоту і визначення залежності N від вмісту у воді сполук фосфору є предметом подальших досліджень на дослідному полігоні.

Для визначення поточних значень концентрацій мінерального азоту при розрахунках з використанням lN у систему розрахунків нами уведено наступне рівняння:

d CNm/d x = – rN(dB1/dx) ×a1 - KN2B2 ×a2 - KN3B3 ×a3 + fN (6)

Перші три члени в правій його частині описують поглинання мінерального азоту, відповідно, фітопланктоном, фітобентосом і ВВР; fN враховує надходження всіх форм азоту до водотоку; В1, В2 і В3 є поточними значеннями біомаси вказаних підсистем, г/м3; a - вагові коефіцієнти цих підсистем у живому перетині водотоку; rN - частка азоту в біомасі фітопланктону, прийнята рівною 0,05 за результатами вищеописаного експерименту; KN2, KN3 - коефіцієнти поглинання мінерального азоту бентосом і ВВР, визначення котрих також проводилося на полігоні [3]. Зокрема, для очерету озерного:

KN = 3 × 10-9 g/m3×с (7)

У системі розрахунків [2] не було враховане поглинання кисню завислими речовинами, що є необхідним при оцінці впливу поверхневого стоку з територій міст і промплощадок на процеси гетеротрофної деструкції. Для усунення цього недоліку в рівняння, що описує динаміку розчиненого кисню, був введений новий член:

Rsus = bsus × krsus × Csus, (8)

де:

Rsus - споживання кисню (г/м3×с) завислими речовинами поверхневого стоку,

krsus - кисневий коефіцієнт зависей;

bsus - коефіцієнт деструкції зависей, с-1;

Csus - концентрація завислих речовин у воді водотоку.

За результатами проведених в УкрНДІЕП досліджень у м. Харкові, рекомендовано для поверхневого стоку з територій міст приймати bsus = 5 × 10-7 с-1; krsus = 0,034.

При обгрунтуванні розмірів екологічного попуску для поліпшення напруженої екологічної ситуації в нижній течії річки були проведені поліваріантні розрахунки на ПЕОМ для різних сезонів, початкових умов та витрат води. У таблиці 4 наведені результати розрахунку для періоду літньої межені при максимальному розвитку фітопланктону у водосховищі.

Таблиця 4. Значення функціональних показників продукційно-деструкційних процесів у контрольних створах р. Інгулець, г/м3