Сотрудники Института озероведения и Института экологии Волжского бассейна Российской академии наук создали математическую модель, позволяющую достоверно прогнозировать внутреннюю нагрузку водных объектов тяжелыми металлами. Она учитывает процессы взмучивания донных отложений под влиянием ветрового волнения и антропогенной деятельности, что важно для оценки качества водных ресурсов и принятия управленческих решений по очистке воды.
Модель была апробирована 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 еще более полусотни населенных пунктов, а также является популярным местом отдыха местных жителей и туристов. В силу высокой антропогенной нагрузки донные отложения здесь накопили значительное количество соединений тяжелых металлов, например, меди, устойчивых к разрушению и способной накапливаться в организмах гидробионтов, что критически снижает качество водопользования. Производные меди не так ядовиты, как соединения кадмия, свинца и ртути, однако уровень загрязнения медью — самый ощутимый.
Как работает модель и где ее применить
Новая система включает гидродинамическую модель «Волна», алгоритмы двухфазного массопереноса и учет различной фракционности донных частиц. Такой подход позволяет оценивать концентрации загрязнителей, поступивших из донных отложений в водные массы при различных гидрометеорологических условиях.
При моделировании для ветров со скоростью до штормовых значений концентрация меди в водной массе на мелководье и в местах водозабора увеличивалась в 2–6 раз по сравнению со штилем. Это свидетельствует о существенном влиянии атмосферных возмущений на перераспределение тяжелых металлов в толще воды.
Разработчики подчеркивают, что модель поможет управлять качеством воды на водозаборах, в цехах водоочистки и водоподготовки, особенно при угрозе усиления ветра на ближайшие дни. Она универсальна и при наличии необходимых данных может быть адаптирована для других водоемов, требующих регулярного экологического мониторинга.
Разработанная нами модель позволяет оценить содержание загрязняющих веществ, поступивших с донными отложениями в водные массы, в условиях ветрового волнения или в результате антропогенной деятельности.
Недавно ученые выяснили: плесневые грибы, вопреки стереотипу об их нечувствительности к ядам, тоже боятся тяжелых металлов, правда, по-разному.
