Реферат на тему:
Вплив донних відкладів на кисневий режим водосховища в
зимовий період
Насиченість придонного шару киснем є одним з головних факторів, які
визначають інтенсивність та напрямок фізико-хімічних та біологічних
процесів, що відбуваються на межі “вода – донні відклади”. Ступінь
поглинання кисню донними відкладами може досягати 50 % від загального
поглинання кисню всією акваторією [2].
Витрати кисню в придонному шарі здійснюються за рахунок біологічного
дихання організмів, а також на хімічного окиснення відновлених
елементів, таких як залізо, марганець мідь та цинк [9].
Як показали досліди [6], кисень в системі “вода – донні відклади”
поглинається головним чином бентосними організмами та складає на
поверхні донних відкладів 65 % від загального поглинання кисню
відкладами. На 10-ти сантиметровій глибині ця величина зменшується до 20
%, що пов’язано із зменшенням біомаси бентосних організмів. Проте на цій
глибині зростає хімічна поглинаюча спроможність донних відкладів.
Зміна швидкості поглинання кисню на дихання організмів та на відновлені
реакції залежить від насиченості киснем придонного шару (табл. 1). Так,
при значних концентраціях кисню швидкість хімічного поглинання його
набагато більша, ніж на дихання бентосних організмів. А при зменшенні
концентрації кисню на межі “вода – донні відклади” до 1 мг/дм3 зростає
доля біологічного поглинання кисню [8].
Таблиця 1. Граничні концентрації та насиченість розчиненим киснем
придонного шару води дніпровських водосховищ в зимовий період [1]
Водосховище Роки дослідження Концентрація розчиненого кисню, мг/дм3
Насичення розчиненим киснем,
%
Київське 1965 – 1967 0,3-12,1 1,9-83
1981 – 1985 1,4-9,5 10-72
Канівське 1981 – 1985 7,0-15,9 52-115
Кременчуцьке 1960 – 1964 0,2-13,8 1,5-94
1981 – 1985 5,3-14,5 40-9
Дніпродзержинське 1963 – 1975 11,1-13,3 77-93
1981 – 1985 12,5 94
Запорізьке 1955 – 1960 9,7-11,0 68-79
1963 – 1965 10,2-13,8 71-94
1981 – 1985 6,1 46
Каховське 1955 – 1959 9,9-16,3 68-79
1963 – 1965 3,2-16,7 21-114
1981 – 1985 4,3-7,6 29-52
Визначена експоненційна залежність інтенсивності поглинання кисню
донними відкладами від швидкості течії в придонному шарі [7]. Це
пояснюється посиленням процесів скаламучення донних відкладів та
збільшенням площі поверхні розділу “вода – донні відклади”. Відбувається
також змив поверхневого шару донних відкладів та оголення більш
насиченого легкоокисненими елементами шару донних відкладів.
На швидкість поглинання кисню донними відкладами впливає температура
водної маси. Так, встановлено [3], що при зниженні температури води
зменшується й біологічна активність в придонному шарі, тобто зменшуються
втрати кисню на дихання бентосних організмів. Наприклад, в Цимлянському
водосховищі поглинання кисню донними відкладами в холодний період року
при значних запасах кисню у воді становить за добу 1,5 – 8 % від
загального його запасу [3].
В зимовий період збільшення впливу донних відкладів на концентрацію
кисню у воді можна відмітити при покритті льодом водосховища, коли
кількість кисню відносно незначна. Поглинання його з води донними
відкладами за добу досягає 45 % загального запасу [3,5]. На дніпровських
водосховищах, на кінець суворої зими, коли водосховище повністю покрито
льодом, відмічалось зниження концентрації кисню у воді і навіть кисневий
дефіцит.
Взимку періодично відмічалося погіршення кисневого режиму в Київському
водосховищі, а отже і в розташованих нижче водосховищах, через притік
великої кількості прип’ятської води з малою концентрацією розчиненого в
ній кисню.
Від гранулометричного складу донних відкладів водосховища залежить
ступінь поглинання розчиненого кисню: так, наприклад, в Київському та
Кременчуцькому водосховищах в замулених пісках поглинання кисню донними
відкладами складає відповідно 310 та 50 мг/м2доба, а в мулах цих же
водосховищ – 530 та 550 мг/м2доба [3,5].
Дані осінньої експедиції 2000 року, проведеної Інститутом гідробіології
НАН України на Кременчуцькому водосховищі (табл. 2), підтверджують, що
інтенсивність поглинання розчиненого кисню в придонному шарі води в
значній мірі залежить від типу донних відкладів – чим більше замулені
донні відклади, тим більша їх поглинаюча спроможність стосовно кисню.
Таблиця 2. Поглинання кисню різними типами донних відкладів
Кременчуцького водосховища в осінній період 2000 року (дані автора)
Дата Місце відбору проби Глибина, м Температура води, оС Тип донних
відкладів Концентрація кисню в придонному шарі води, мг/дм3 Поглинання
кисню донними відкладами, мг/м2доба
22 листопада М. Черкаси 11 5,6 мул 9,98 1160*
22 листопада М. Черкаси 11 5,6 мул 9,98 600
23 листопада с. Жовніно 2,5 2,8 мул піщанистий 10,14 450
23 листопада Смт Градізьк 11 7,0 пісок замулений 9,66 240
Примітка: * – в пробі знаходилися бентосні організми.
Одна з причин цієї залежності пов’язана з процесами нітрифікації –
біологічним окисненням амонійного азоту до нітритів та нітратів. Як
відомо [5], максимальна концентрація нітратів у воді припадає на зимовий
період. Так, в верхів’ї Канівського водосховища максимальна концентрація
нітратів була зафіксована в грудні 1992 р. [5].
Однією із причин поглинання кисню донними відкладами є, як зазначалось
вище, окиснення вільних іонів марганцю (Mn2+), заліза (Fе2+), міді
(Сu2+) та цинку (Zn2+). П.М. Линником [5] була досліджена залежність
концентрації марганцю (ІІ) у воді Київського водосховища від насиченості
киснем придонного шару. Ця залежність має вигляд гіперболи, при чому при
збільшенні вільних іонів марганцю у воді закономірно зменшується
кількість розчиненого в ній кисню. Рівняння цієї кривої має такий
вигляд:
Mn = 0,88 К -0,94,
де Mn – концентрація марганцю (ІІ) у воді (мг/дм3), К – концентрація
розчиненого кисню у воді (мг/дм3) .
Дані про вміст марганцю (ІІ) та міді (ІІ) в Запорізькому та Каховському
водосховищах в різних типах донних відкладів були отримані Нахшиною О.П.
у 1979 році (табл. 3):
Таблиця 3. Середній вміст окиснених форм мікроелементів (мг/100г) в
різних типах донних відкладів дніпровських водосховищ [4]
Мікроелемент Запорізьке водосховище Каховське водосховище
мул глинистий пісок замуленний мул піщанистий мул глинистий
Марганець (ІІ) 197,0 54,0 94,0 148,1
Мідь (ІІ) 7,4 2,0 4,2 6,4
Ці дані ще раз доводять, що найбільший вплив на інтенсивність поглинання
кисню мають замуленні донні відклади, завдяки накопиченню в них великої
кількості хімічних елементів та бентосних організмів.
Таким чином, кисневий режим в придонному шарі водосховища в зимовий
період залежить від гранулометричного та хімічного складу донних
відкладів, а також обумовлений рядом інших важливих факторів:
льодоставом, зниженням температури води, кількістю бентосних організмів
тощо.
Список літератури:
Гидрология и гидрохимия Днепра и его водохранилищ / Денисова А.И.,
Тимченко В.М., Нахшина Е.П. и др. – Киев: Наук. думка, 1989. – С.
120-129. 2. Горбунов К.А. Влияние зарегулирования Волги на
биологические процессы в ее дельте и биосток. – М.: Наука, 1976. – 220
с. 3. Донные отложения водохранилищ и их влияние на качество воды/
Денисова А.И., Нахшина Е.П., Новиков Б.И. и др.. – Киев: Наук. думка,
1987. – С. 64-71. 4. Новиков Б.И. Донные отложения днепровских
водохранилищ. – Киев: Наук. думка, 1985. – 172 с. 5. Прогнозирование и
пути улучшения кислородного режима Киевского водохранилища в зимний
период / Оксиюк О.П., Тимченко В.М., Якушин В.М. и др. – Киев: Ин-т
гидробиологии НАНУ, 2000. – С. 18-22. 6. Bruce E., Tesmer M.G., Porker
P.E. An in situ sediment oxygen demand sampler // Water Res. – 1983. –
vol. 17, №6. – P. 603-605. 7. James A. The measurement of benhal
respiration // Water Res. – 1974. – vol. 8. – P. 955-959. 8. Pamatmat
M.M. Oxygen consumption by seabed. 4. Shipboard and laboratory
experiments // Limnol. and Oceanogr. – 1973. – vol. 16. – P. 536-550. 9.
Wang W.C. Fractionation of sediment oxygen demand // Water Res. – 1980.
– vol. 14, №6. – P. 603-612.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
