КАЧЕСТВО ВОД ЭКОСИСТЕМ ШЕЛЬФОВЫХ ЗОН МОРЕЙ В УСЛОВИЯХ АНТРОПОГЕННОГО ВЛИЯНИЯ : ЯКІСТЬ ВОД ЕКОСИСТЕМ шельфових ЗОН МОРІВ В УМОВАХ АНТРОПОГЕННОГО ВПЛИВУ



  • Название:
  • КАЧЕСТВО ВОД ЭКОСИСТЕМ ШЕЛЬФОВЫХ ЗОН МОРЕЙ В УСЛОВИЯХ АНТРОПОГЕННОГО ВЛИЯНИЯ
  • Альтернативное название:
  • ЯКІСТЬ ВОД ЕКОСИСТЕМ шельфових ЗОН МОРІВ В УМОВАХ АНТРОПОГЕННОГО ВПЛИВУ
  • Кол-во страниц:
  • 411
  • ВУЗ:
  • ОДЕССКИЙ ФИЛИАЛ ИНСТИТУТА БИОЛОГИИ ЮЖНЫХ МОРЕЙ НАЦИОНАЛЬНОЙ АКАДЕМИИ НАУК УКРАИНЫ
  • Год защиты:
  • 2005
  • Краткое описание:
  • ОДЕССКИЙ ФИЛИАЛ ИНСТИТУТА БИОЛОГИИ ЮЖНЫХ МОРЕЙ
    НАЦИОНАЛЬНОЙ АКАДЕМИИ НАУК УКРАИНЫ


    На правах рукописи

    Тучковенко Юрий Степанович


    УДК 551.465.7:504.42


    КАЧЕСТВО ВОД ЭКОСИСТЕМ ШЕЛЬФОВЫХ ЗОН МОРЕЙ В УСЛОВИЯХ
    АНТРОПОГЕННОГО ВЛИЯНИЯ

    11.00.08 Океанология

    Диссертация на соискание ученой степени доктора географических наук


    Научный консультант:
    Иванов Виталий Александрович,
    доктор физико-математических наук, профессор,
    член-корреспондент НАН Украины




    Одесса - 2005









    СОДЕРЖАНИЕ


    Стр.
    Введение 6
    РАЗДЕЛ 1. Роль математического моделирования в
    решении задач управления качеством вод ЭКОСИСТЕМ морскОГО ШЕЛЬФА 18
    1.1. Математические модели качества вод 23
    1.2. Краткий обзор моделей функционирования водных экосистем и формирования качества их вод 31
    Выводы к разделу 1 38
    РАЗДЕЛ 2. Физико-географическое и экологическое описание исследуемых морских акваторий 41
    2.1. Тропические морские водоемы колумбийского побережья Карибского моря 44
    2.1.1. Морская тропическая глубокая бухта Картахена 45
    2.1.2. Мелководная тропическая лагуна Сиенага де Теска 54
    2.1.3. Мелководный тропический водоем эстуарного типа Сиенага Гранде
    де Санта Марта 58
    2.2. Акватории северо-западной части Черного моря 65
    2.2.1. Днепровско-Бугский и Одесский районы 65
    2.2.2. Тузловские лиманы 88
    Выводы к разделу 2 91
    Раздел 3. Гидродинамический блок модели качества
    вод шельфовых экосистем 95
    3.1. Математическая структура трехмерной нестационарной гидродинамической модели формирования термохалинной структуры и циркуляции вод в шельфовых областях моря 98
    3.1.1. Используемые параметризации процессов 106
    3.1.2. Граничные и начальные условия 109
    3.2. Блок переноса примеси 112
    3.3. Особенности численной реализации уравнений модели 114
    3.4. Результаты адаптации гидродинамической модели к условиям
    северо-западной части Черного моря 118
    Выводы к разделу 3 130
    РАЗДЕЛ 4. Математическая структура химико - Биологического блока модели качества вод 132
    4.1. Блок самоочищения вод от загрязняющих веществ антропогенного происхождения 135
    4.2. Блок эвтрофикации и кислородного режима вод 142
    4.2.1. Простейший блок эвтрофикации для мелководного тропического водоема, испытывающего мощную антропогенную нагрузку 145
    4.2.2. Блок эвтрофикации, с разделением циклов азота и фосфора, для
    морских акваторий умеренных широт 154
    4.2.3. Блок эвтрофикации для тропических шельфовых морских
    экосистем, с учетом бактериопланктона 164
    4.2.4. Комплексный блок эвтрофикации для тропических морских
    водоемов, с учетом бактериопланктона и зоопланктона 171
    Выводы к разделу 4 175
    РАЗДЕЛ 5. Принципы и методы калибровки параметров блока эвтрофикации модели качества вод 180
    5.1. Предварительная оценка параметров блока эвтрофикации
    (прекалибровка) 189
    5.2. Калибровка блока эвтрофикации модели качества вод для
    экосистем умеренных широт 198
    5.3. Калибровка блоков эвтрофикации моделей качества вод для
    экосистем тропических широт 210
    5.3.1. Калибровка модели для лагуны Сиенага де Теска 211
    5.3.2. Калибровка модели для лимана Сиенага Гранде де Санта Марта 223
    5.3.3. Калибровка модели для бухты Картахена 232
    Выводы к разделу 5 240
    РАЗДЕЛ 6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТРАТЕГИИ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ВОД ИССЛЕДУЕМЫХ МОРСКИХ АКВАТОРИЙ 245
    6.1. Разработка рекомендаций по улучшению гидрологического и гидрохимического режимов Тузловской группы лиманов 246
    6.2. Выбор района размещения источника загрязнения по критерию
    минимизации ущерба, наносимого морской экосистеме (на примере
    Одесского района СЗЧМ) 258
    6.3. Оценка роли береговых антропогенных источников загрязнения в формировании качества вод Одесского региона СЗЧМ 265
    6.4. Оценка эффективности природоохранных инженерных мероприятий, направленных на улучшение качества вод в Сиенага де Теска 282
    6.5. Обоснование стратегии управления качеством вод лимана Сиенага
    Гранде де Санта Марта 292
    6.6. Оценка целесообразности и эффективности инженерных проектов,
    направленных на уменьшение поступления взвеси и улучшение
    кислородного режима вод бухты Картахена 298
    Выводы к разделу 6 314
    Выводы 317
    СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 323
    Приложение А 343
    Приложение Б 347
    Приложение В 351
    Приложение Д 353
    Приложение Ж 356
    Приложение З 366
    Приложение К 369
    Приложение Л 373
    Приложение М 409












    ВВЕДЕНИЕ


    Актуальность теми. Рост численности человечества и научно-технический прогресс привели к активизации техногенных воздействий на окружающую среду. Антропогенные нагрузки на биосферу в настоящее время не только соизмеримы с природными процессами и циклами, но во многих случаях превосходят их и превышают самовосстанавливающие способности и свойства природных экосистем. В результате возникают необратимые последствия для природных и антропогенных систем.
    Важнейшей составной частью природной среды является гидросфера, более 97 % которой составляет Мировой океан. В ближайшем будущем человечеству предстоит решить проблемы, связанные с истощением запасов многих природных ресурсов суши и, в связи с этим, усиливается значение Мирового океана как источника колоссальных запасов минеральных, энергетических и биологических ресурсов.
    Расширение сферы деятельности человека в океанах и морях происходит прежде всего в районах шельфа, который является наиболее продуктивной зоной Мирового океана. Производительность биомассы прибрежных районов океана более чем на два порядка выше продуктивности земной почвы [61]. В настоящее время именно в шельфовых зонах добывается большая часть биологических и минеральных ресурсов моря. Освоение этих ресурсов сопровождается ростом антропогенного воздействия на морские экосистемы, ставящего под угрозу само их существование.
    Антропогенное влияние на экосистемы шельфовых зон моря не ограничивается использованием их ресурсов. В результате промышленной и хозяйственно-бытовой деятельности человека, в прибрежные зоны моря с речными и сточными водами поступает огромное количество различного рода загрязняющих веществ. Многие вещества, используемые либо производимые в результате человеческой деятельности на суше, в конце концов поступают со стоком и аккумулируются в шельфовой зоне морей.
    Систематически увеличивающаяся антропогенная нагрузка на прибрежные зоны моря приводит к нарушению существующего баланса процессов, деградации и выходу за пределы допустимых экологических ниш шельфовых экосистем, что в свою очередь приводит к устойчивым изменениям структуры и функционирования морских биоценозов, а в ряде случаев к их полному исчезновению. В связи с этим особую актуальность приобретает задача управления качеством прибрежных морских вод путем нормирования и оптимизации сбросов загрязняющих веществ, реализации различных гидротехнических проектов экологической направленности и т.п.
    Объективное научно-обоснованное прогнозирование экологических последствий воздействия на морскую среду функционирующих и планируемых хозяйственных объектов, оценка эффективности различных управленческих решений в сфере рационального использования, охраны и восстановления ресурсов шельфовой зоны моря невозможны без использования математических моделей, объединяемых под общим названием «модели качества вод». Создание и верификация таких математических моделей, для использования их в качестве инструмента экологического прогноза в ходе сценарного моделирования природных процессов, - одна из главных задач экологического мониторинга прибрежных морских акваторий.
    Целесообразность и необходимость использования математических моделей при решении задач связанных с выработкой стратегии управления качеством водной среды продиктована тем, что они позволяют учесть при принятии решения взаимообусловленность связей между компонентами экосистемы, возможную «контринтуитивность» поведения экосистемы при изменении внешних нагрузок и, таким образом, перевести экологические прогнозы из разряда интуитивных в объективные.
    В связи с активным освоением и использованием ресурсов морского шельфа Украины, актуальной представляется задача сохранения и улучшения качества морской среды, обеспечения экологической безопасности и минимизации ущерба, наносимого экосистемам прибрежной и шельфовой зон Черного и Азовского морей хозяйственной деятельностью человека. Для решения этой задачи требуются прикладные модели качества вод, сочетающие в себе такие свойства как комплексность, информативность, адекватность природным аналогам, с минимизацией затрат на их адаптацию, калибровку и практическую реализацию. Широкое использование этих моделей при решении прикладных задач экологии моря невозможно без обеспечения их методиками информационного обеспечения, калибровки и практического применения для разработки научно-обоснованных рекомендаций по сохранению и улучшению качества водной среды и ее ресурсов.
    В диссертационной работе обобщен опыт автора по использованию численных математических моделей для экологической оценки и прогнозирования воздействия на морскую среду хозяйственной деятельности украинских портов в северо-западной части Черного моря (Ильичевск, Южный, Херсон, Одесского нефтяного терминала и др.), а также по созданию и использованию математических моделей качества вод для решения прикладных экологических задач и разработки стратегии управления качеством водной среды в морских водоемах колумбийского побережья Карибского моря. Последняя работа выполнялась в рамках научного сотрудничества с Центром океанографических и гидрографических исследований Колумбии.
    Водоемы тропических широт являются идеальным объектом для тестирования на адекватность описания природных процессов математических моделей качества вод, поскольку из-за высокой температуры воды, которая в течение года изменяется в пределах нескольких градусов, в динамике компонентов экосистемы максимально проявляются особенности связывающих их химико-биологических процессов.
    Накопленный при работе с тропическими морскими экосистемами опыт создания, калибровки и прикладного использования математических моделей качества вод, был реализован при создании трехмерной имитационной модели для шельфовых морских экосистем умеренных широт, которая в настоящее время используется для решения научных и прикладных экологических задач в северо-западной части Черного моря, включая приустьевые и лиманные комплексы.
    Связь работы с научными программами, планами, темами. Результаты, положенные в основу диссертационной работы, были получены в рамках следующих научных проектов и научно-исследовательских работ, которые выполнялись в Одесском филиале Института биологии южных морей (Оф ИнБЮМ) НАН Украины, Центре океанографических и гидрографических исследований (CIOH) Главного морского управления Национальной армии Колумбии, Одесском государственном экологическом университете:
    «Геобиохимические потоки и процессы переноса и трансформации веществ в океане и на его границах», проект НАМИТ, шифр «Потоки», контракт Оф ИНБЮМ с МГИ НАН Украины № 6.3/2, 1994 г. (автор - ответственный исполнитель);
    «Изучить закономерности и дать прогноз антропогенных изменений экосистемы Украинского шельфа Черного и Азовского морей, выработать рекомендации по рациональному использованию и охране их рекреационных и биологических ресурсов», проект ГКНТ Украины, 2.05.01/304-92, 1994-1995 гг. (автор - исполнитель);
    «Разработать научные основы комплексного использования ресурсов шельфа и защиты прибрежной зоны Черного и Азовского морей», проект ГКНТ Украины, 2.05.01/297-93, 1996 г. (автор - исполнитель);
    «Аналіз стану та розробка нормативної бази природоохоронної діяльності в області морського природокористування (ресурсозберігаючі та екологічні аспекти)», проект Мин. науки и техн. Украины, № 3.4 «Нормативы», 1997 г. (автор - исполнитель);
    «Planificacion y Manejo de Bahias y Areas Costeras Fuertamente Contaminadas del Gran Caribe. Estudio de caso: Bahia de Cartagena», Proyecto Global Environmental Facilities - Unated Nations Office for Project Service (GEF-UNOPS)/RLA/93/G41, CIOH, Колумбия, 1998 г. (автор - научный советник и соисполнитель) на исп. яз.;
    «Restauracion ambiental de los ecosistemas de influencia del canal del Dique, description y caracterizacion biotica del area», Proyecto Universidad del Norte CIOH, UN-1999-0010, Колумбия, 1999 г. (автор - научный советник и соисполнитель) на исп. яз.;
    «Aplicacion de la modelacion numerica a la solucion de problemas ambientales en lagunas costeras del Caribe Colombiano. Cienaga Grande de Santa Marta», Proyecto Colciencias CIOH UNINORTE - INVEMAR, UN-OJ-2000-0015, Колумбия, 2000 г., (автор - научный советник и соисполнитель) на исп. яз.;
    «Разработать методы определения экологических нормативов регионального и локального уровней в области морского природопользования», тема НАН Украины, № ГР 0201U001255, 2000 г. (автор - исполнитель);
    «Розробити математичну модель якості морського середовища Одеського регіону північно-західної частини Чорного моря», тема НАН Украины, № ГР 0203U008433, 2003 г. (автор - научный руководитель);
    «Розробка заходів щодо відновлення і підтримання сприятливих гідрологічного і гідрохімічного режимів в районі Тузловської групи лиманів», Одес. гос. экол. ун-т, № ГР 0103U006209, 2003 г. (автор - исполнитель);
    «Математичні методи опису просторово-часової структури геофізичного граничного шару та їх застосування до задач гідрометеорології та екологічного моніторингу довкілля», Одес. гос. экол. ун-т, № ГР 0103U001039, 2004 г. (автор - исполнитель).
    Цель и задачи исследования. Цель исследования - оценка современного экологического состояния шельфовых морских экосистем умеренных и тропических широт, подверженных сильному антропогенному влиянию, и разработка теоретических и методологических основ прикладного использования численных математических моделей для определения оптимальной стратегии управления качеством вод исследуемых акваторий.
    Для достижения этой цели были поставлены и решены следующие задачи:
    1) выполнить экосистемный анализ современного экологического состояния шельфовых морских акваторий северо-западной части Черного моря и Колумбийского побережья Карибского моря, испытывающих сильную антропогенную нагрузку, а также определить природные и антропогенные факторы, формирующие качество их вод;
    2) разработать адекватные природным аналогам математические модели формирования качества вод шельфовых морских экосистем для прогнозирования экологических последствий, оценки целесообразности и эффективности различных управленческих решений, направленных на сохранение и улучшение качества вод исследуемых проблемных морских акваторий;
    3) разработать методы адаптации и калибровки этих моделей в условиях умеренных и тропических широт;
    4) определить требования к структуре и содержанию экологического мониторинга морских акваторий, исходя из потребностей экосистемного анализа и прикладного математического моделирования химико-биологических процессов, определяющих качество их вод;
    5) использовать разработанные модели для принятия управленческих решений по регулированию экологической обстановки в исследуемых проблемных морских акваториях умеренных и тропических широт.
    Объект исследования - шельфовые морские экосистемы умеренных и тропических широт.
    Предмет исследования - качество вод шельфовых морских экосистем, подверженных сильной антропогенной нагрузке.
    Методы исследования. В работе использовались методы первичной статистической обработки и системного анализа данных многолетнего экологического мониторинга исследуемых морских акваторий, а также численное математическое моделирование природных процессов и явлений в морской среде с помощью, разработанной автором в различных модификациях, нестационарной модели качества вод шельфовых морских акваторий.
    Научная новизна полученных результатов. Научные положения, разработанные лично соискателем и представляемые к защите, заключаются в следующем:
    - установлены закономерности формирования режимных гидрохимических характеристик Одесского региона северо-западной части Черного моря в зависимости от стока рек, гидрологических условий, режима функционирования антропогенных источников загрязнения в прибрежной зоне;
    - впервые на основе данных мониторинга выполнен системный анализ современного экологического состояния тропических морских водоемов Колумбийского побережья Карибского моря, подверженных сильному антропогенному влиянию;
    - впервые разработано научно-методическое обеспечение технологии использования метода имитационного моделирования для решения прикладных экологических задач с использованием моделей качества вод;
    - на основе исследования особенностей эвтрофирования вод шельфовых морских акваторий умеренных и тропических широт разработана новая численная н
  • Список литературы:
  • Выводы


    В диссертационной работе приведены результаты экспериментального исследования и теоретическое обобщение для решения научной проблемы оценки реальных возможностей управления качеством вод экосистем шельфовых зон морей умеренных и тропических широт, испытывающих сильную антропогенную нагрузку, на основе анализа данных многолетнего экологического мониторинга и результатов численного математического моделирования. Показано, что математические модели качества вод морских экосистем являются эффективным инструментом экологического планирования, прогнозирования, оценки целесообразности и оправданности различных управленческих решений в области использования и охраны ресурсов морской среды.
    Главные научные и практические результаты работы.
    1. На основе системного анализа данных экологического мониторинга за 1988 1999 гг. получены новые сведения о режимных гидрохимических характеристиках Одесского района северо-западной части Черного моря и показана их связь со стоком рек, гидрологическими условиями и явлениями, а также режимами функционирования антропогенных источников загрязнения в прибрежной зоне. Установлено, что:
    - в весенне-летний период года продукция фитопланктона в мористой части акватории может лимитироваться концентрацией минерального фосфора;
    - в прибрежной зоне моря концентрации фосфатов и аммония, как правило, значительно выше, чем в мористой части акватории, что обусловлено влиянием береговых антропогенных источников и особенностями гидрологического режима;
    - углублению процесса эвтрофирования вод и развитию гипоксии в прибрежной зоне способствуют частое, интенсивное и продолжительное проникновение языка распресненных вод из Днепровско-Бугского лимана весной и развитие прибрежного ветрового апвеллинга в весенне-летний период года.
    2. Впервые на основе данных мониторинга выполнен системный анализ современного экологического состояния тропических морских водоемов Колумбийского побережья Карибского моря, подверженных сильному антропогенному влиянию: мелководной лагуны Сиенага де Теска, лимана эстуарного типа Сиенага Гранде де Санта-Марта, глубокой морской бухты Картахена. Установлено, что:
    - в придонном слое бухты Картахена во влажный сезон года образуется обширная гипоксия, обусловленная в равной мере как сбросом неочищенных хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод города, так и поступлением загрязненных пресных вод реки Магдалена через канал Дикуэ, в сочетании с особенностями ветрового режима и морфологии бассейна;
    - в результате систематического сброса неочищенных хозяйственно-бытовых сточных вод города Картахена в мелководную лагуну Сиенага де Теска она превратилась в гипертрофный, полисапробный водоем с нарушенным природным балансом продукционно-деструкционных процессов и признаками неустойчивости в динамике экосистемы;
    - неограниченное поступление пресных вод из реки Магдалена в лиман Сиенага Гранде де Санта-Марта через систему искусственных каналов во влажный сезон года оказывает негативное влияние на качество его вод, приводя к развитию эвтрофикации и созданию неблагоприятных условий для выращивания ценных марикультур, восстановления многолетних мангровых зарослей.
    3. Впервые разработано методическое обеспечение технологической цепочки прикладного экологического моделирования качества морских вод: экологический мониторинг постановка задачи - разработка адекватной математической модели - ее калибровка и верификация - численные эксперименты - научно-обоснованные рекомендации по сохранению и улучшению качества водной среды и ее ресурсов.
    4. Впервые разработана трехмерная нестационарная прикладная модель качества вод шельфовых морских экосистем, которая может использоваться для расчетов динамики вод, формирования термохалинной структуры и качества вод на акваториях водных объектов, отдельные участки которых имеют подсеточный пространственный масштаб по одной из горизонтальных координат (устья рек, узкие проливы, каналы и т.п.). Модель реализована в криволинейной по вертикали системе координат и оснащена: блоками эвтрофикации различного уровня сложности и комплексности организации; блоком самоочищения вод от загрязняющих веществ различных типов, блоком усвоения гидрометеорологической информации на границах расчетной области. Предусмотрена возможность оперативного изменения комплексности и рабочей математической структуры модели, исходя из целей и условий расчета.
    5. Разработан иерархический комплекс оригинальных по математической структуре блоков эвтрофикации, различающихся по числу переменных и уровню детализации взаимосвязей между биотическими и абиотическими компонентами морской экосистемы (модели), позволяющий адекватно и с минимальными затратами на экологический мониторинг описать пространственно-временную изменчивость показателей качества вод в морских акваториях с различной степенью эвтрофикации вод. Даны рекомендации по применению каждого из блоков. Предложена новая схема включения бактериопланктона в структуру блока эвтрофикации, а также концепция развития модели качества вод до уровня комплексной модели функционирования водной экосистемы и экотоксикологической модели.
    6. Разработаны требования к организации и структуре экологического мониторинга морской среды, включая специализированные эксперименты, обусловленные необходимостью информационного обеспечения процесса разработки, адаптации, калибровки и использования моделей качества вод при решении практических задач океанологии и экологии моря. Определены, систематизированы и развиты методические подходы к определению параметров модели качества вод по результатам экологического мониторинга.
    7. Обобщены и систематизированы результаты различных исследований для определения типичных значений скоростей химико-биологических процессов, учитываемых в моделях качества вод морских и пресноводных экосистем, диапазонов их изменчивости и зависимостей от характеристик водной среды.
    8. Разработаны оригинальные схемы и методики калибровки блоков эвтрофикации модели качества вод, которые прошли успешную апробацию и показали свою эффективность при решении прикладных задач для морских акваторий и водоемов, относящихся к различным климатическим зонам, имеющим различные морфологические, гидрологические, гидрохимические и гидробиологические характеристики.
    9. Развита и усовершенствована методология использования численных математических моделей для определения оптимальной стратегии управления качеством вод шельфовых морских экосистем, подверженных сильному антропогенному влиянию, путем решения следующих прикладных задач океанологии и экологии моря:
    - определение относительных вкладов нормируемых и не регулируемых источников в наблюдаемый уровень загрязнения морских акваторий с целью оценки степени управляемости качеством вод морской экосистемы;
    - определение уровня и масштабов загрязнения морской среды локальными источниками загрязнения, роли отдельных локальных источников в формировании качества морской среды;
    - выбор района размещения источника загрязнения по критерию минимизации прогнозируемого уровня загрязнения в природоохранных морских зонах;
    - разработка стратегии улучшения качества вод частично и (или) периодически полностью изолированных морских акваторий (водоемов) с учетом реальных возможностей: нормирования сбросов загрязняющих веществ береговыми антропогенными источниками; усиления промываемости акватории и водообмена с открытой частью моря путем строительства различного рода гидротехнических сооружений;
    - оценка эффективности инженерных мероприятий, направленных на улучшение:
    Ø качества вод и уменьшение заносимости морских водоемов эстуарного типа путем регулирования расходов, терригенного и биогенного стока речных вод;
    Ø кислородного режима придонных вод глубоких, частично изолированных морских акваторий.
    10. Для каждой из исследуемых в работе шельфовых морских акваторий, на основе результатов численных имитационных экспериментов с модификациями модели качества вод, определены оптимальные стратегии реализации природоохранных мероприятий, направленных на улучшение качества водной среды, а именно:
    - для б. Картахена: полное изъятие хозяйственно-бытовых и частичное - индустриальных стоков города (путем строительства централизованной системы канализации), одновременно с максимально возможным ограничением поступления пресных вод р.Магдалена через канал Дикуэ (путем строительства шлюза), уменьшении содержания в них биогенных веществ (путем пропускания речных вод через систему сопутствующих каналу проточных озер);
    - для лагуны Сиенага де Теска: на первом этапе изъятие 80 % хозяйственно-бытовых стоков города путем строительства централизованной системы канализации; на втором этапе усиление гидродинамической промывки лагуны чистыми морскими водами за счет строительства системы гидротехнических сооружений, состоящей из двух каналов шириной 100 м и мола меридиональной направленности, берущего начало между ними; южный канал связывает море с западной частью водоема, северный с восточной;
    - для лимана Сиенага Гранде де Санта-Марта: сооружение шлюзов в каналах, соединяющих реку Магдалена с комплексом озер Пахаралес и последний - с лиманом, для органичения поступления пресных вод в лиман в сезон дождей;
    - для Одесского региона СЗЧМ: путем нормирования сбросов береговых антропогенных источников, возможно существенно улучшить экологическую ситуацию лишь в районах основных выпусков сточных вод (СБО «Северная», «Южная») в пределах двухмильной природоохранной прибрежной зоны; нормирование сбросов биогенных веществ береговыми источниками наиболее эффективно в весенний период; предпочтительно уменьшать сбросы загрязняющих веществ, содержащих фосфор - биогенный элемент, лимитирующий первичную продукцию органического вещества; не рекомендуется возобновление сброса с СБО «Северная» в море в летний период; уровень трофности вод в мористой части акватории формируется под доминирующим влиянием речного стока Днепра и Южного Буга;
    - для Тузловской группы лиманов: преобразование в проточный морской водоем, с высокой степенью водообновления и качеством вод близким к морскому, путем сооружения на южной и северной оконечностях песчаной косы-пересыпи двух каналов шириной 50 м.

    Представленные в работе оригинальные модификации модели качества вод апробированы при решении прикладных экологических задач для морских акваторий с различными морфологическими и режимными характеристиками, расположенными в разных климатических зонах. Разработаны и апробированы методики информационного обеспечения, адаптации, калибровки, верификации и практического использования этих моделей. Показаны информационные и прогностические возможности использования численных математических моделей при решении прикладных задач океанологии и экологии моря, связанных с управлением качеством вод экосистем шельфовых зон моря, испытывающих сильное антропогенное влияние.








    СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ


    1. Айзатулин Т.А. , Леонов А.В. Моделирование биохимического потребления кислорода в пробах морской воды с помощью ЭВМ // Химико океанографические исследования морей и океанов.- М.: Наука, 1975. С. 34 - 45.
    2. Айзатулин Т.А., Леонов А.В. Кинетика биохимической трансформации природных и антропогенных веществ в морской экологической микросистеме (Математическое моделирование) // Химико океанологические исследования.- М.: Наука, 1977. С.169 - 183.
    3. Алекин О.А., Ляхин Ю.И. Химия океана: Учебное пособие.- Л.: Гидрометеоиздат.- 343 с.
    4. Барабашева Ю.М., Бродский Л.И., Девяткова Г.Н. Имитационная модель динамики планктонного сообщества Северного Каспия // Теоретическая экология.- М.: Из-во МГУ, 1987.- С. 121 - 132.
    5. Беляев В.И., Кондуфорова Н.В. Математическое моделирование экологических систем шельфа.- К.: Наукова думка, Мор. гидрофиз. ин-т., 1990. - 240 с.
    6. Бертман Д.Я., Мирошниченко В.Г., Шуйский Ю.Д., Шкарупо И.В. О гидрометеорологическом режиме побережья Черного моря между Одесским заливом и Днепро-Бугским лиманом // Сб. трудов ЧерноморНИИПроекта. 1975. - № 4. - С. 152 - 156.
    7. Биология океана: В 2 т. / АН СССР. Ин-т океанологии.- М.: Наука, 1977.- Т.2: Биологическая продуктивность океана.- 390 с.
    8. Блатов А.С., Иванов В.А. Гидрология и гидродинамика шельфовой зоны Черного моря (на примере южного берега Крыма). К.: Наукова думка, 1992. - С. 30 - 76.
    9. Большаков В.С. Трансформация речных вод в Черном море.- К.: Наукова Думка, 1970.- 328 с.
    10. Вавилин В.А. Нелинейые модели биологическок очистки и процессов самоочищения в реках.- М.: Наука, Ин-т водных проблем, 1983.- 153 с.
    11. Ведерников В.И. Вертикальные изменения потенциальной фотосинтетической активности морского фитопланктона // Экология морского фитопланктона.- М.:ИОАН СССР, 1981.- С. 117 - 125.
    12. Ведерников В.И., Сергеева О.М., Конвалов Б.В. Экспериментальное изучение зависимости скорости роста и фотосинтеза фитопланктона Черного моря от условий минерального питания // Экосистемы пелагиали Черного моря.- М.: Наука, Ин-т океанологии., 1980. - С. 140 - 155.
    13. Веницианов Е.В., Кочарян А.Г. Тяжелые металлы в природных водах/ Воды суши: проблемы и решения.- Москва, ИВП РАН, 1994.- С. 299 - 327.
    14. Виноградов К.А., Розенгурт М.Ш., Толмазин Д.М. Атлас гидрологических характеристик северо-западной части Черного моря.- К.: Наукова Думка, 1966.
    15. Виноградов М.Е., Шушкина Э.А. Функционирование планктонных сообществ эпипелагиали океана.- М: Наука, Ин-т океанол., 1987.- 240 с.
    16. Виноградов М.Е., Лебедева Л.П., Шушкина Э.А. Элементы и экологические потоки в биологическом блоке моделей // Модели океанских процессов.- М.: Наука, ИОАН.- 1989.- C. 259 - 271.
    17. Виноградова Л.А. Экспериментальное определение скорости гравитационного опускания морских планктонных водорослей // Океанология.- Т. XVII, Вып.4.- 1977. - С.694 - 699.
    18. Виноградова Л.А., Василева В.Н. Многолетняя динамика и моделирование состояния экосистемы прибрежных вод северо-западной части Черного моря.- СПб: Гидрометеоиздат, УкрНЦЭМ, Одесса, 1992.- 107 с.
    19. Вишневський В.І. Річки і водойми України. Стан і використання.- К.: Віпол, 2000. 376 с.
    20. Гаркавая Г.П., Богатова Ю.И., Берлинский Н.А., Гончаров А.Ю. Районирование Украинского сектора северо-западной части Черного моря (по гидрофизическим и гидрохимическим характеристикам) // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Севастополь: НАН Украины, МГИ.- 2000. - С. 9 - 24.
    21. Гидрометеорологические условия шельфовой зоны морей СССР: Справочник. Т.4. Черное море .- Л.: Гидрометеоиздат, 1986. - 99 с.
    22. Гопченко Е. Д., Тучковенко Ю.С. Сценарное моделирование водно-солевого режима Тузловских лиманов // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа.- Севастополь: НАН Украины, МГИ.- 2003.- Вып.10.- С. 243 - 255.
    23. Гопченко Е.Д., Тучковенко Ю.С. Математическая модель эвтрофикации Придунайских озер // Гидробиологический журнал. - Киев: НАН Украины, Ин-т гидробиологии.- 2005.- Т. 41, № 1. - С. 92 - 105.
    24. Гутельмахер Б.Л., Ведерников В.И., Суханова И.Н. Фотосинтетическая активность массовых видов фитопланктона Черного моря // Экосистемы пелагиали Черного моря.- М.: Наука, ИОАН, 1980.- С. 118 - 121.
    25. Гультяев А. Визуальное моделирование в среде MATLAB.- СПб: Питер, Россия, 2000.- С. 8 - 87.
    26. Гусляков Н.Е., Теренько Г.В. Сезонная динамика фитопланктона прибрежной зоны Одесского залива Черного моря (Украина) // Альгология.- 1999.- Т. 9, № 4.- С. 10 - 22.
    27. Дебольский В.К., Зайдлер Р., Массель С. и др. Динамика русловых потоков и литодинамика прибрежной зоны моря.- М: Наука, Ин-т водных проблем РАН, 1994.- 303 с.
    28. Демидов А.Н. Температура воды и соленость // Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР, том IV Черное море, Выпуск 1 Гидрометеорологические условия. СПб.: Гидрометеоиздат, 1991. - С. 373 -397.
    29. Денисова А.И., Нахшина Е.П., Новиков Б.И., Рябов А.К. Донные отложения водохранилищ и их влияние на качество воды.- К.: Наукова Думка, Ин-т гидробиологии АН УССР, 1987.- 164 с.
    30. Днепровско - Бугская эстуарная экосистема / Жукинский В.Н., Журавлева Л.А., Иванов А.И. и др.- Киев: Наукова думка, 1989.- 240 с.
    31. Добрынский В.А., Рогаль И.В. Применение методов математического моделирования к изучению круговорота фосфора в пресноводных экосистемах // Гидробиологический журнал.-1993.- Т. 29, № 5.- С. 73 - 87.
    32. Добрынский В.А., Рогаль И.В. Математическое моделирование круговорота азота в пресноводных экосистемах // Гидробиологический журнал.- 1997.- Т.33, № 6.- С. 88 - 102.
    33. Доценко С.А., Рясинцева Н.И., Савин П.Т., Саркисова С.А. Специфические черты гидрологического и гидрохимического режимов и уровень загрязнения прибрежной зоны моря в районе Одессы // Исследования шельфовой зоны Азово-Черноморского бассейна.- Севастополь: МГИ НАН Украины, 1995. - С. 31 - 43.
    34. Доценко С.А. Сезонная изменчивость основных гидрологических параметров в Одесском регионе северо-западной части Черного моря // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа.- Севастополь, 2002.- Вып. 1(6).- С. 47- 57.
    35. Доценко С.А. Мінливість основних гідрологічних характеристик Одеського регіону північно-західної частини Чорного моря: Автореферат дис. канд. геог. наук: 11.00.08 / Одеск. госуд. эколог. ун-т - Одеса, 2003. - 20 с.
    36. Дятлов С.Е. , Патлатюк Е.Г. , Никаноров В.А. и др. Качество дренажных, ливневых и сточных вод, сбрасываемых в море и Хаджибейский лиман // Екологічні проблеми Чорного моря.- Одеса: ОЦНТЕІ.- 2002.- С. 69 - 73.
    37. Дятлов С.Е., Тучковенко Ю.С. Методы оценки роли донных отложений водоемов как источника вторичного загрязнения водной среды с помощью математического моделирования // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа.- Севастополь: НАН Украины, МГИ, ОФ ИнБЮМ.- 2002.- Вып.1(6).- С. 180 - 187.
    38. Железняк М.И. Математические модели миграции радионуклидов в каскаде водохранилищ / Системный анализ и методы математического моделирования в экологии.- К.: Наукова думка, 1990.- С. 48 - 58.
    39. Иванов В.А., Любарцева С.П., Михайлова Э.Н., Шапиро Н.Б. Сезонная изменчивость экологической системы северо-западного шельфа по результатам трехмерного численного моделирования экосистемы Черного моря // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа.- Севастополь: МГИ НАН Украины.- 2000.- С. 251 - 260.
    40. Израэль Ю.А., Цыбань А.В. Антропогенная экология океана.- Л.: Гидрометеоиздат, 1989.- 528 С.
    41. Имитационное моделирование системы Водосбор река морской залив”.- Таллин: Ин-т экономики АН Эстонии, 1989.- С. 290 - 319.
    42. Кобеленц-Мишке О.И. Фотосинтез морского фитопланктона и его энергетическая эффективность в связи с условиями освещения // Первичная и вторичная продукция морских организмов.- К.: Наукова Думка, ИОАН.- 1983.- С. 4 - 17.
    43. Крылова А.Г., Козлов Ю.И., Коновалов С.Н. Лабораторная оценка влияния вод искусственного апвеллинга на планктон // Антропогенные воздействия на прибрежно-морские экосистемы. - М.: ВНИРО, 1986. - С. 79 - 84.
    44. Кучай Л.А. Модель экосистемы пелагиали оз. Плещеево // Формирование и динамика полей гидрологических и гидрохимических характеристик во внутренних водоемах и их моделирование. СПб: Гидрометеоиздат.- Ин-т биологии внутренних вод, Труды. Вып. 63 (66). 1993. С.73 - 92.
    45. Лапшин В.Б., Овинова Н.В., Тучковенко Ю.С., Борисов Е.В. Гидролого гидрохимический анализ водных масс в тропической Атлантике // Метеорология и гидрология.- Москва.- 1998.- № 6. С. 33 - 37.
    46. Лебедева Л.П. Модель пелагической экосистемы Черного моря // Современное состояние экосистемы Черного моря.- М.: Наука, ИОАН, 1987.- 240 с.
    47. Лиманно-устьевые комплексы (ЛУК) Причерноморья: географические основы хозяйственного освоения.- Л.: Наука, 1988.- 304 с.
    48. Леонов А.В. Математическое моделирование трансформации соединений фосфора в пресноводных экосистемах (на примере оз. Балатон).- М.: Наука, 1986.- 152 с.
    49. Леонов А.В. Совместная биотрансформация соединений азота и фосфора // Моделирование водохозяйственных систем (эколого-экономические аспекты).- М.:ИВП РАН.- 1992. - С. 115 - 124.
    50. Леонов А.В. Биотрансформация соединений органогенных элементов и качество природных вод: изучение с помощью математического моделирования // Воды суши: Проблемы и решения.- М.: Ин-т водн. пробл. РАН, 1994.- С. 327 - 350.
    51. Лонин С.А. Моделирование течений и распространения примеси в северо- западной части Черного моря / Одес. Отд. ГОИН.- Одесса, 1990.- 28 c.- Рус.-Деп. в ИЦ ВНИИГМИ - МЦД 09.07.90, № 1007 - ГМ 90.
    52. Лонин С.А., Тучковенко Ю.С. Водообмен лимана Сасык и Черного моря // Водные ресурсы.- 1995.- Т. 22.- № 4. - С. 107 - 117.
    53. Лонин С.А., Тучковенко Ю.С. К вопросу о разработке трехмерной модели эволюции нефтяного пятна в морской среде // Метеорология, климатология и гидрология. - 1995.- № 32. - С. 207 - 214.
    54. Лонин С.А., Тучковенко Ю.С. Оценка влияния проектируемых перегрузочных комплексов на загрязнение Сухого лимана // Исследования шельфовой зоны Азово-Черноморского бассейна.- Севастополь: МГИ НАН Украины.- 1995.- С. 141 - 147.
    55. Лонин С.А., Рясинцева Н.И., Тучковенко Ю.С. К вопросу размещения нефтеперевалочного комплекса в прибрежной зоне Черного моря в районе г.Одессы // Диагноз состояния среды прибрежных и шельфовых зон Черного моря.- Севастополь: МГИ НАН Украины.- 1996.- С. 162 - 171.
    56. Лонин С.А., Тучковенко Ю.С. Модель качества вод экосистемы лимана Cienaga de Tesca // Метеорологія, кліматологія та гідрологія.- 1999.- № 39. - С. 274 - 290.
    57. Ляхин Ю.И. О скорости обмена кислородом между океаном и атмосферой // Океанология.- 1980.- Т. 18, № 6. С. 1014 - 1021.
    58. Марчук Г.И. Математическое моделирование в проблеме окружающей среды.- М.: Наука, 1982.- 320 с.
    59. Математические модели контроля загрязнения воды / Под. Ред. А. Джеймс.- М.: Мир, 1981.- 464 с.
    60. Мединец В.И., Грузов Л.Н., Ковалева Н.В., Колосов В.А., Чичкин В.Н. Результаты исследования экосистемы Черного моря осенью 1990 г./ Исследование экосистемы Черного моря.- Одесса: УкрНЦЭМ,1994.-С.4- 11.
    61. Мелешкин М.Т., Уемов А.И., Башкиров Г.С. и др. Экономико-экологические проблемы морской среды.- К.: Наукова думка, МГИ, 1982.- 222 с.
    62. Методика встановлення і використання екологічних нормативів якості поверхневих вод суші та естуаріїв Украіни (Проект) / Романенко В.Д., Жукинський В.А., Оксіюк О.П., Яцик А.В., Чернявська А.П., Васенко О.Г., Верниченко Г.А. - К.: ЗАТ Віпол, 2001.- 42 с.
    63. Методические основы комплексного экологического мониторинга океана.- М.: Гидрометеоиздат, 1988. - 286 с.
    64. Мизандронцев И.Б. Химические процессы в донных отложениях водоемов.- Новосибирск: Наука, Сибирск. отд. лимнолог. ин -та АН СССР, 1990.- 167 с.
    65. Модели океанских процессов / Антонова Л.В., Бадалов А.Б., Баженова О.В. и др. / Под ред. М. Е. Виноградова, А.С. Монина, Д.Г. Сеидова.- М.: Наука, Ин-т океанологии АН СССР, 1989.- С. 252 - 309.
    66. Моделирование процессов переноса и трансформации вещества в море / Под ред. Ю.Н. Сергеева.- Л.: Из-во Ленингр. ун-та, 1979.- 291 с.
    67. Моделирование процессов самоочищения вод шельфовой зоны моря / Под ред. В.И. Заца, Г.А. Гольдберга. Л.: Гидрометеоиздат, Ин-т биол. юж. морей, 1991.- 227 с.
    68. Назаренко С.A., Штевнева A.И., Грель E.В., Рябинин А.И. Исследование самоочищащей способности морских вод от солярового масла и ДДT // Химико-океанологические исследования.- М.: Наука.- 1977.- С. 200 - 205.
    69. Нестерова Д.А. Развитие фитопланктона северо-западной части Черного моря в весенний, летний и осенний периоды // Биология моря. Вып. 43. 1977.- С. 17 - 23.
    70. Нестерова Д.А., Теренько Л.М. Фитопланктон Одесского региона в современных условиях // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Севастополь, 2000. - С. 383 - 390.
    71. Нестерова Д.А. Итоги и перспективы исследования фитопланктона северо-западной части Черного моря // Экология моря.- Вып. 63 2003.- С.53 - 59.
    72. Носов В.Н., Артюхова В.И. Моделирование антропогенного загрязнения экосистемы Каспийского моря // Теоретическая экология.- М.: Изд-во МГУ, 1987.- С. 42 - 48.
    73. Озмидов Р.В. Диффузия примесей в океане.- Л.: Гидрометеоиздат, 1986.- 280 с.
    74. Оуэнс М. Биогенные элементы, их источники и роль в речных системах // Научные основы качества поверхностных вод по гидробиологическим показателям. Труды сов. - амер. семинара. М.: Гидрометеоиздат.- 1977.- С. 54 - 64.
    75. Павлова Е.В., Черепанов О.А. Функционирование экосистемы / Природные условия взморья реки Дунай и острова Змеиный: современное состояние экосистемы. Севастополь: Мор. гидрофиз. ин-т.- 1999. С. 100 -109.
    76. Парсонс Т.Р., Такахаши М., Харгрейв Б. Биологическая океанография: Пер. с англ.- М.: Легкая и пищев. пром., 1982.- 432 с.
    77. Попов Ю.И., Орлова И.Г., Стунжас А.П., Украинский В.В. Результаты исследования механизма образования гипоксии на северо-западном шельфе Черного моря с помощью безмембранного кислородного датчика // Системы контроля окружающей среды: Докл. междунар. научно-технич. семинара. Ч. 2. - Севастополь: МГИ НАНУ. - 2003. - С. 96 - 101.
    78. Правила охраны от загрязнения прибрежных вод морей. - М.: Стройиздат, 1984.- 108 с.
    79. Практическая экология морских регионов. Черное море / Альтман Э.Н., Безбородов А.А., Богатова Ю.И., Богуславский С.Г. и др. / Под ред. В.П. Кеонджяна, А.М. Кудина, Ю.В. Терехина - К.: Наукова думка, 1990. - С. 203 - 213.
    80. Проблемы исследования и математического моделирования экосистемы Балтийского моря. Вып. 3. Моделирование компонентов экосистемы / Под ред. И.Н. Давидана, Р.В. Пясковского, О.П. Савчука.- Л.: Гидрометеоиздат, ЛО ГОИН, 1987.- 255 с.
    81. Проблемы химического загрязнения вод Мирового океана. Т. 6. Изменение физико-химических свойств морских вод под влиянием загрязнения / Под ред. Е.Ф. Шульгиной. -Л.: Гидрометеоиздат, 1987.- 200 с.
    82. Процессы самоочищения морских вод от химических загрязнений / Под ред. А.И. Симонова. М.: Гидрометеоиздат, Труды ГОИН. 1983. вып.167. 152 с.
    83. Раймонт Д. Планктон и продуктивность океана: Пер с англ. в 2 т.- М.: Легкая и пищев. пром., 1983. Т.1: Фитопланктон.- 567с.
    84. Родзиллер И.Д. Прогноз качества воды водоемов приемников сточных вод.- М.: Стройиздат, 1984.- 263 с.
    85. Розенгурт М.Ш. Гидрология и перспективы реконструкции природных ресурсов одесских лиманов.- К.: Наукова думка, 1974.- 217 с.
    86. Розробити математичну модель якості морського середовища Одеського регіону північно-західної частини Чорного моря: Звіт з НДР / Одес. філ. Ін-ту біол. півд. Морів НАН України; № ДР0203U008433.- Одеса, 2003 .- 106 с.
    87. Розробка заходів щодо відновлення і підтримання сприятливих гідрологічного і гідрохімічного режимів в районі Тузловської групи лиманів: Звіт про НДР/ Одес. держ. екол. ун-т; № ДР 0103U006209.- Одеса, 2003.- 314 с.
    88. Руководство по методам биологического анализа морской воды и донных отложений / Под ред. А.В. Цыбань.- Л.: Гидрометеоиздат, Гос. океаногр. ин-т, 1980. -190 с.
    89. Санитарные правила и нормы охраны прибрежных вод морей от загрязнения в местах водопользования населения: СанПиН № 4631-88. - М.: Минздрав., 1988. - 16 с.
    90. Саноцкий И.В. Концепция пороговости реакции живых систем на внешние воздействия и ее следствия в проблеме противохимической защиты биосферы // Всесторонний анализ окружающей природной среды. Труды сове
  • Стоимость доставки:
  • 150.00 грн


ПОИСК ДИССЕРТАЦИИ, АВТОРЕФЕРАТА ИЛИ СТАТЬИ


Доставка любой диссертации из России и Украины