ПРОГНОЗУВАННЯ ПРОЦЕСІВ ЕВТРОФІКАЦІЇ ВОДОЙМ НА ПРИКЛАДІ РІЧКИ ВОРСКЛА

Анотація

У статті досліджено процес евтрофікації природніх водойм. Визначено, що нині у світі активно здійснюється розробка теоретичних основ і пошук практичних заходів з боротьбі з масовим розвитком ціанобактерій у поверхневих водоймах, що потребує глибокого аналізу та моделювання проце-сів евтрофікації. Зважаючи на це, метою цієї роботи стало вивчення чинників, які спричиняють евтрофікацію поверхневих вод на прикладі річки Ворскла, розробка математичних моделей залежно-стей цих факторів та здійснення моделювання процесів управління якістю води на основі концепції ліміту поживних речовин. Методика дослідження включала проведення аналітичних, натурних та лабораторних досліджень, розрахункову частину. Для дослідження процесу евтрофікації води в річці Ворскла було взято проби на глибині 0,2−0,5 м від поверхні водойми (в різних районах м. Полтави та на околицях міста). На основі отриманих результатів встановлено, що чим вищий вміст у воді азо-ту й фосфору, тим більший вміст ціанобактерій, що, відповідно, посилює процес евтрофікації. Для моделювання процесів евтрофікації була розроблена стаціонарна одновимірна модель, що має такі змінні: концентрація хлорофілу (як характеристика концентрації фітопланктону), концентрація ортофосфату фосфору, амонійного азоту, нітратного азоту і відновленого з донних відкладень фо-сфору. Проведено моделювання динаміки біогенних речовин у басейні річки Ворскла. Встановлено, що збільшення біомаси синьо-зелених водоростей зумовлює різке зменшення концентрації азоту. Цей ефект пояснюється надходженням амонійного азоту зі стічними водами та переробкою бактеріями аміаку в нітрати, а також перенесенням забруднень у басейні річки. Результати математичного моделювання якості води свідчать, що вплив на процес лімітування евтрофікації призводить до збі-льшення концентрації поживних речовин і зниження концентрації фітопланктону. Проведене моде-лювання процесів управління якістю води (на прикладі річки Ворскла) на основі використання цільової функції дали змогу визначити оптимальний вміст біогенних речовин, що дозволяє тримати в опти-мумі вміст хлорофілу. Використання стратегії, основаної на концепції ліміту поживних речовин, дала змогу визначити оптимальний вміст нітратного азоту (2 мг/л і менше), за якого ріст ціаноба-ктерій не інтенсифікується.
Отримані результати дозволяють прогнозувати масове виникнення ціанобактерій у водоймах влітку та розробити заходи боротьби з цим негативним явищем.