%0 
%A Кулинкович, А. В.
%A Калинин, И. А.
%A Фрумин, Г. Т.
%A Логиновская, А. Н.
%A Греков, К. Б.
%T Теоретическая оценка допустимых фосфорных нагрузок на международные озера с использованием программы для ЭВМ
%D 2023
%X Введение Изучению различных аспектов эвтрофирования вод уделяется значительное внимание. Создана Международная комиссия по эвтрофированию водоемов, производится их инвентаризация по уровню трофности, проводятся обширные эксперименты и наблюдения. Выполнено обследование большинства озер и водохранилищ США, Канады и Западной Европы [12]. В эвтрофировании водоемов принимают участие два главных биогенных элемента - азот и фосфор. Если Nmin : Pmin (отношение содержания минерального азота к содержанию минерального фосфора) меньше 10, то первичная продукция фитопланктона лимитируется азотом, при Nmin : Pmin > 17 - фосфором, при Nmin : Pmin = 10-17 - азотом и фосфором одновременно [3]. Особую значимость рассматриваемой проблеме придает наличие на территории России и сопредельных государств международных (трансграничных) водных объектов (Чудско-Псковский озерный комплекс, река Нарва, Финский и Куршский заливы Балтийского моря и др.) [7]. Биогенная нагрузка, превысившая некоторый критический уровень для данного водоема, приводит к значительному снижению его биологической продуктивности и ухудшению качества воды [2]. Цель проведенного исследования - анализ методов расчета допустимых биогенных нагрузок на трансграничные озера с использованием программы для ЭВМ. Объекты и методы исследования Объекты исследования - трансграничные озера, расположенные в различных природно-климатических зонах. Существование количественной зависимости между величиной поступления соединений фосфора в водоем и его ответной реакцией рассматривается в так называемой «нагрузочной концепции» [8]. Величина поступления соединений фосфора (фосфорная нагрузка), которая позволяет водоему сохранять олиготрофный статус, было предложено Ричардом Фолленвайдером в виде следующего соотношения: Lдоп = 0,025∙H0,6, (1) где Lдоп - величина допустимой фосфорной нагрузки, гр/(м2∙год); H - средняя глубина водоема, м. В работах [10, 11] приводится соотношение Диллона и Фолленвайдера для определения критической фосфорной нагрузки: Lкр = [P]кр∙H/τ∙(1 + τ0,5), (2) где [P]кр - критическая концентрация общего фосфора при весеннем перемешивании, мг/л; H - средняя глубина водоема, м.; τ - время полного водообмена, год. Время полного водообмена (период пребывания воды в озере) рассчитывается с помощью соотношения [8]: τ = объем озера: ежегодный отток воды (3) В периоды весеннего перемешивания критическое содержание фосфора принимают равной 20 мг/л [1]. В качестве граничных содержаний фосфора между олиготрофным и мезотрофным состояниями пресноводных объектов Сойером и Томасом была предложена величина 0,01 мгР/л. В этом случае зависимость для расчета допустимой фосфорной нагрузки сводится к следующему виду: Lдоп = 0,010∙H/τ∙(1 + τ0,5) (4) Из приведенных выше зависимостей следует, что расчет допустимой фосфорной нагрузки по методу Фолленвайдера базируется исключительно на одном морфометрическом показателе. - средняя глубина пресноводного водоема, а методика по Фолленвайдеру и Диллону - только на одном морфометрическом параметре - средняя глубина водоема, и одном гидрохимическом параметре - время полного водообмена. При этом ни одна из приведенных методик не учитывает ассимиляционную, т. е. самоочистительную способность водоема. Согласно работам П. А. Лозовика [5, 6], за ассимиляционную (самоочистительную) способность пресноводного водоема следует принимать истинную скорость трансформации химических соединений в воде. При этом допустимая нагрузка по фосфору может быть определена с помощью следующего соотношения: Lдоп = As+L, (5) где As - ассимиляция фосфора в пресноводном водоема, L - внешняя нагрузка на пресноводный водоем. Для оптимизации расчетов была разработана программа для ЭВМ «Программа расчета допустимых фосфорных нагрузок на пресноводные озера» (номер государственной регистрации 2021618659). Результаты и обсуждение Как следует из данных, приведенных в табл. 1, величины допустимых биогенных нагрузок на трансграничные озера существенно варьируют в зависимости от метода расчета. Например, для озера Гурон величина допустимой фосфорной нагрузки, рассчитанная по методу Фолленвайдера, равна 16 126 т/год, по методу Фолленвайдера и Диллона - 8038 т/год, а по методу Лозовика - 5672 т/год. Учитывая, что озеро и его водосбор - единая природная система [4], представлялось целесообразным установить количественные соотношения между допустимыми фосфорными нагрузками на 17 трансграничных озер (Lдоп) и площадями их водосборов (F). Результаты проведенного анализа приведены на рис. 1 и 2. Выводы 1. Достоверность определения величины допустимой биогенной нагрузки (фосфорной или азотной) на международный (трансграничный) водоем, позволяющая ему оставаться в олиготрофном статусе, зависит от метода расчета. 2. Расчет допустимой фосфорной нагрузки по методу Фолленвайдера основывается только на одном морфометрическом показателе (средняя глубина водоема), а по методу Фолленвайдера и Диллона - на одном морфометрическом показателе (время или период полного водообмена). При этом ни одна из указанных методов не учитывает самоочистительную (ассимиляционную) способность пресноводного водоема. 3. Разработанная П.А. Лозовиком модель расчета допустимых фосфорных нагрузок соединений фосфора на пресноводные объекты (на примере основных озер Казахстана) по сравнению с традиционно используемыми методами Фолленвайдера, а также Фолленвайдера и Диллона, отличается использованием не только морфометрических и гидрологических характеристик водных объектов, но и его самоочистительную (ассимиляционную способность в отношении соединений фосфора. 4. Установлены статистически значимые (адекватные) соотношения между допустимыми фосфорными и азотными нагрузками на семнадцать трансграничных водоемов и площадями их водосборов. При этом наиболее высокие значения коэффициента корреляции и критерия Фишера и наименьшее значение стандартной ошибки установлено при применении метода Лозовика, что позволяет природоохранным организациям принимать обоснованные решения о необходимом снижении антропогенной нагрузки на эти водоемы
%U https://rep.herzen.spb.ru/publication/808