всероссийский научно-практический журнал
  • ISSN 2072-8158
  • -
  • Роспечать: 48626
  • Пресса России: 44722

Математическая модель процесса анаэробного заражения в водоемах

Опубликовано в журнале «Вода: химия и экология» № 12 за 2011 год, стр. 8-17.
Рубрика: Вопросы экологии

 

Саминский Г.А. аспирант, Учреждение Российской академии наук Институт водных проблем РАН (ИВП РАН)
Дебольская Е.И. доктор технических наук, ведущий научный сотрудник, Учреждение Российской академии наук Институт водных проблем РАН (ИВП РАН)
Кузнецов И.С. кандидат физико-математичеких наук, Шведский Институт Метеорологии и Гидрологии (Swedish Meteorological and Hydrological Institute,SMHI)
Якушев Е.В. доктор физико-математических наук, Норвежский Институт Водных Исследований (Norsk institutt for vannforskning, NIVA)

Аннотация:
Работа посвящена рассмотрению возможностей исследования гидрофизического и биогеохимического режимов меромиктического водоема на основе использования объединенных биогеохимической модели OxyDep и трехмерной гидродинамической модели GETM на примере фьорда Хуннбунн и системы Шатурских озер-охладителей. Основной целью работы была параметризация процессов кислородного истощения, приводящих к формированию субоксильных и анаэробных условий в водной толще. Модель OxyDep учитывает 5 основных переменных: растворенный кислород, неорганические биогены, растворенное органическое вещество, взвешенное органическое вещество, биота и описывает основные процессы, ответственные за изменение кислородных условий в водной толще, т.е. синтез органического вещества (ОВ); разложение ОВ в процессе кислородного окисления или денитрификации; потребление кислорода на окисление металлов (Fe и Mn) и серы; и граничные процессы (обмен на границе «воздух-вода» и обмен между водой и донными отложениями). Результаты численных экспериментов воспроизвели особенности наблюдаемой структуры водоема и позволили обнаружить основные факторы, определяющие формирование биогеохимической структуры меромиктических водных объектов. Анализ результатов численных экспериментов и сравнение с данными наблюдений показали, что упрощенная биогеохимическая модель может быть использована как эффективный инструмент для исследования и прогноза изменений кислородного и биогенного режимов.

Ключевые слова: анаэробные условия, гипоксия, моделирование, стратифицированный бассейн

Ссылка для цитирования:
Саминский Г.А., Дебольская Е.И., Кузнецов И.С., Якушев Е.В. Математическая модель процесса анаэробного заражения в водоемах // Вода: химия и экология. — 2011. — № 12. — c. 8-17. — http://watchemec.ru/article/24298/

Литература:
1. Diaz R.J. Spreading Dead Zones and Consequences for Marine Ecosystems / Diaz R.J., Rosenberg R.// Science. 2008. V. 321. N 5891. P. 926–929.
2. Savchuk O.P. Large-Scale Dynamics of Hypoxia in the Baltic Sea // The Handbook of Environmental Chemistry. 2011. 1-24, DOI: 10.1007/698_2010_53
3. Murray J.W. The suboxic zone in the Black Sea / Murray J.W., Codispoti L.A., Friederich G.E. In: Huang, C.P., O’Melia R., Morgan J.J. (Eds.) // Aquatic chemistry: interfacial and interspecies processes. 1995. Adv. Chem. Ser. 244, American Chemical Society, Washington DC: 157-176.
4. Ström, T.E. Hunnebotn: a seawater basin transformed by natural and antohropogenic processes. / Ström, T.E., Klaveness D. Estu.Coast // Shelf Sci. 2003.V. 56. N 5-6/ P. 1177-1185.
5. Staalstrøm A. Water exchange and water quality in Hunnbunn – Evaluation of dredging in the Thalbergsund with regard to improved water quality / Staalstrøm A., Bjerkeng B., Yakushev E., Christie H. // 2009, NIVA repport no. 5874 P. 53.
6. Pavlidou A. Biogeochemical Characteristics in the Elefsis Bay (Aegean Sea, Eastern Mediterranean) in relation to anoxia and climate changes / Pavlidou A., Kontoyiannis H., Anagnostou Ch., Siokou–Frangou I., Pagou K., Krasakopoulou E., Assimakopoulou G., Zervoudaki S., Zeri K., Chatzianestis J., Psyllidou-Giouranovits R. // The Handbook of Environmental Chemistry, 2011, 1-41, DOI: 10.1007/698_2010_55
7. Berge J.A. Overvåking av forurensningssituasjonen i Indre Oslofjord 2009. / Berge J.A., Amundsen R., Bjerkeng B., Bjerknes E., Espeland S.H., et al. // 2010, NIVA report no. 5985, pp.145.
8. Skei J. Seasonal and vertical variations in the chemical composition of suspended matter in an oxygen deficient fjord. / Skei J., Melsom S. //Estuarine, Coastal and Shelf Sciences. 1982. № 14. P. 61-78.
9. Stips A. Simulating the temporal and spatial dynamics of the North Sea using the new model GETM (General Estuarine Transport Model) / Stips A., Bolding K., Pohlman T., Burchard H. // Ocean Dynamics. 2004. № 54. P. 266-283.
10. Shchepetkin A.F. The Region Ocean Model System (ROMS): A split-explicit, free-surface, topography-following-coordinate oceanic model. Shchepetkin A.F., McWilliams J.C. // Ocean Modell. 2005. № 9. P. 347-404.
11. Schrum C. Recent climate modelling for North Sea and Baltic Sea. / Schrum C., Janssen F., Hubner U. // Model description and validation. – Berichte des Zentrums für Meeres- und Klimaforschung, Universität Hamburg, 2000. Part A. P. 37.
12. Yakushev E.V. Modelling of the Meromictic Fjord Hunnbunn (Norway) with an Oxygen Depletion Model (OxyDep) / E.V. Yakushev, E.I. Debolskaya, I.S. Kuznetsov, A. Staalstrøm // The Handbook of Environmental Chemistry, 2011, 1-17, DOI: 10.1007/698_2011_110
13. Debolskaya E I. Analysis of the hydrophysicalstructure of the Sea of Azov in the period of the bottom anoxia development / Debolskaya E.I., Yakushev E.V., Kuznetsov I.S. //J. of Marine Systems. 2008. V. 70. N 3-4. P. 300-307.