Ученые РАН создали модель, которая позволяет оценивать риски и фактические объемы переноса тяжелых металлов из донных отложений в водные массы под воздействием ветра и волн.
Сотрудники Института озероведения и Института экологии Волжского бассейна Российской академии наук разработали математическую модель, которая позволяет точно предсказывать внутреннюю нагрузку водоемов тяжелыми металлами. Она учитывает процессы взмучивания донных отложений под воздействием волн и человеческой деятельности, что крайне важно для оценки качества водных ресурсов и принятия управленческих решений по очищению воды.
Данная модель была протестирована на примере Куйбышевского водохранилища — крупнейшего искусственного озера в Евразии и третьего в мире по площади и объему. Этот водоем служит важным источником питьевой и технической воды для Казани, Тольятти, Ульяновска, Новочебоксарска и более чем полусотни других населенных пунктов, а также является популярным местом отдыха как для местных жителей, так и для туристов. Из-за высокой антропогенной нагрузки донные отложения здесь накопили значительное количество соединений тяжелых металлов, таких как медь, которые устойчивы к разрушению и способны накапливаться в организмах водных обитателей, что критически ухудшает качество водопользования. Производные меди не так токсичны, как соединения кадмия, свинца и ртути, однако уровень загрязнения медью является наиболее заметным.
Как функционирует модель и где ее можно использовать
Новое решение включает гидродинамическую модель «Волна», алгоритмы двухфазного массопереноса и учет различной фракционности донных частиц. Это позволяет оценивать концентрации загрязняющих веществ, которые поступают из донных отложений в водные массы при различных гидрометеорологических условиях.
В ходе моделирования для ветров с интенсивностью до штормовых значений концентрация меди в водной массе на мелководье и в зонах водозабора возрастала в 2–6 раз по сравнению с безветренной погодой. Это указывает на значительное влияние атмосферных возмущений на перераспределение тяжелых металлов в водной толще.
Разработчики подчеркивают, что данная модель будет способствовать управлению качеством воды на водозаборах, в цехах по очистке и подготовке воды, особенно в условиях ожидаемого усиления ветра в ближайшие дни. Она универсальна и при наличии необходимых данных может быть адаптирована для других водоемов, требующих регулярного экологического мониторинга.
Созданная нами модель позволяет оценить уровень загрязняющих веществ, поступивших из донных отложений в водные массы, при воздействии ветрового волнения или в результате человеческой деятельности.
Фото: hi-tech.mail.ru