1 / 31

Modele eutroficzne

Modele eutroficzne. fosforowe. Równanie bilansu fosforu. P- stężenie fosforu całkowitego V- objętość wody w zbiorniku I- dopływ fosforu całkowitego O – ‘odpływ’ fosforu całkowitego S – sedymentacja wraz z biologicznymi i chemicznymi przemianami fosforu. Model Vollenveider’a (1969).

hana
Download Presentation

Modele eutroficzne

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Modele eutroficzne fosforowe ZOZW-ISIŚ

  2. Równanie bilansu fosforu P- stężenie fosforu całkowitego V- objętość wody w zbiorniku I- dopływ fosforu całkowitego O – ‘odpływ’ fosforu całkowitego S – sedymentacja wraz z biologicznymi i chemicznymi przemianami fosforu

  3. Model Vollenveider’a(1969) P-koncentracja P w jeziorze lp-zasilanie w P rw- wsp. wypłukiwania sp – stała sedymentacji lp sp rw

  4. Kategoria troficzna Fosfor całkowity mg/m3 Chlorofil a mg/m3 Widzialność krążka Secchiego m Wartość średnioroczna Wartość średnioroczna Wartość maksymalna Wartość średnioroczna Wartość minimalna Ultra-oligotrofia < 4,0 < 1,0 <2,0 >12,0 >6 oligotrofia < 10,0 <2,5 <8,0 >6,0 >3 mezotrofia 10-35 2,5-8,0 8-25 6-3 3-1,5 eutrofia 35-100 8-25 25-75 3-1,5 1,5-0,7 hypetrofia >100 > 25 >75 <1,5 <0,7 Graniczne wartości parametrów dla różnych kategorii troficznych według klasyfikacji OECD (1982) ZOZW-ISIŚ

  5. Model Imbodena i Gachter’a (1978) dopływ odpływ A0 prod. Epilimnion [OP]E [PP]E Ze resp. AE sedym. Hypolimnion mieszanie [PP]Z [OP]Z

  6. Model Imbodena i Gachter’a (1978) warstwa wymieszana z>zE hypolimnion i termoklina z=zE [OP]Z=ZE=[OP]E [PP]Z=ZE=[PP]E

  7. Model Imbodena i Gachter’a (1978) [OP]E, [OP]Z (mg/m3)- stężenie ortofosforanów w epilimnionie i na głęb. z [PP]E, [PP]Z (mg/m3)- stężenie fosf. w glonach w epilimnionie i na głęb. z zE (m) –głębokość epilimnionu VE (m3) – objętość epilimnionu A0, AE, A=Az (m2) – powierzchnia jeziora na głębokościach 0, E , z K(zE), K=Kz(m2/d) współczynnik turbulentnej dyfuzji, Q (m3/d) – dopływ równy odpływowi wody, QOP, QPP (mg/d) – zasilanie w ortofosf. zasilanie w fosfor glonowy, FE, F=FZ (mg/m2/d) – strumień ortofosforanów na granicy woda-osady, RE, RH (d-1) –wsp. mineralizacji/respiracji, gE, gH (m/d)- prędkość sedymentacji fosforu organicznego –glonowego,

  8. Podział ekosystemu wodnego

  9. Podsystem 1 • Sorpcja - opisywana jest za pomocą tzw. izoterm sorpcji dla stałych wartości pH roztworu Izoterma Langmuir’a Izoterma Freundlich’a SPCe- ilość np. Fosforanu zaadsorbowanego przy równowagowej koncentracji fosforanu Ce k - stała połowicznego nasycenia kc- i p- stałe empiryczne

  10. Podsystem 1 • Erozja (Delo, 1988) m - masa erodowanych osadów tb- naprężenie przy dnie tCe - napręzenie krytyczne na powierzchni osadów E - współczynnik erozji • Resuspensja - rw, rs - gęstość wody i osadów dennych k - wsp. proporcjonalności UD,max - maksymalna pozioma prędkość wody na granicy woda osady denne UD,Cr - krytyczna prędkość wody

  11. Podsystem 2 PRODUKCJA PIERWOTNA • Tempo produkcji pierwotnej przez jednostkę biomasy fitoplanktonu zwykle opisywane jest zależnością: Gmax - maksymalne szybkość produkcji charakterystyczna dla danej grupy fitoplanktonu R- czynnik ograniczający produkcję Czynnikami ograniczającymi produkcję mogą być: - natężenie promieniowana RI - koncentracja biogenów w wodzie RB - temperatura RT

  12. Podsystem 2 Temperatura - jako czynnik ograniczający t opt – temperatura optymalna dla fitoplanktonu t inf – temperatura minimalna dla fitoplanktonu t sup – temperatura maksymalna dla fitoplanktonu ZOZW-ISIŚ

  13. Podsystem 2 Temperatura - jako czynnik ograniczający [Jorgensen,1976] T opt – temperatura optymalna dla fitoplanktonu [Herodek i in., 1982] T opt – temperatura optymalna dla fitoplanktonu T max – temperatura maksymalna dla fitoplanktonu ZOZW-ISIŚ

  14. Natężenie promieniowania - jako czynnik ograniczający • funkcja Steel’a Podsystem 2 • I- aktualne natężenie promieniowania [W/m2] • Iopt - optymalne natężenie promieniowania [W/m2] • funkcja Shelef’a IK- saturacja dla swiatła I0 - natężenie promieniowania na powierzchni wody [W/m2] e - wsp. ekstynkcji [1/m] wsp. Ekstynkcji może być uzależniony od aktualnej koncentracji fitoplanktonu, zawartości substancji zawieszonej, detrytusu, zawartości humusu wodnego itp.

  15. Tylko cześć promieni padających na powierzchnię wody przenika w głąb. Ilość promieni odbitych jest tym większa im mniejszy jest ich kąt padania. Ilość promieni docierających do głębszych warstw zależy od głębokości i przezroczystości wody. Sam fitoplankton może doprowadzić do tzw. samo zacieniania. ZOZW-ISIŚ

  16. Podsystem 2 Zawartość substancji biogennej jako czynnik ograniczający • funkcja Monoda • CB- koncentracja biogenu [g/m3] • kB - stała połowicznego nasycenia [g/m3] • RB - może być funkcją zależną od biogenów: • RP - fosforu • RC - węgla • RN - azotu

  17. Podsystem 2 Funkcja fosforu ograniczająca dynamikę fitoplanktonu przedstawiona jest najczęściej w postaci kinetyki Monoda 1 mgP wystarcza na wyprodukowanie 100 mg suchej masy glonów.

  18. Podsystem 2 Podsystem 2 Wypadkowe działanie czynników ograniczających: R=RI RP RN RC R Si RT R= min(RI, RP, RN, RC) • Przykłady: • Chen i Orlob (1975) MY(T) - funkcja ograniczająca zal. od temperatury NS - azot rozpuszczony PS - fosfor rozpuszczony

  19. Podsystem 2 Podsystem 2 Wypadkowe działanie czynników ograniczających: • - iloczyn • R(N,P,I,T,t)=R(N,t) R(P,t) R(I,t) R(T,t) [Parker, 1973] • [Di Toro i in.1975] • minimum [Larsen i in. 1973] • R(N,P,I,T,t)=min(R(N,t), R(P,t), R(I,t), R(T,t)) • średnia harmoniczna [Park i in., 1974]

  20. Podsystem 2 Podsystem 2 • Przykłady cd. • Patten et al. (1975) PHOTO- szybkość przebiegu fotosyntezy, MY -szybkość wzrostu fitoplanktonu PHYT - koncentracja fitoplanktonu, IK- parametr nasycenia światłem MY-szybkość wzrostu fitoplanktonu, PHOTO - szybkość przebiegu fotosyntezy Bierman et al. (1974) UP- pobór fosforu, PKI -stała równowagi reakcji pomiędzy fosforem a nośnikiem, PA - koncentracja fosforu w glonach PS- koncentracja rozpuszczonego fosforu

  21. Podsystem 2 • Wymieranie • Wytworzona w wyniku syntezy biomasa organizmu osiąga maksimum, inne dla każdego gatunku. Prowadzi to do naturalnej śmiertelności glonów. • Wymieranie opisane jest liniową zależnością: • mort •fito • Sedymentacja • Wzrost sedymentacji fitoplanktonu powodowany jest zmniejszeniem gęstości wody pod wpływem wzrostu temperatury. Wielkość sedymentacji określa iloczyn fitoplanktonu i współczynnika sedymentacji, który jest wyznaczany empirycznie. • sed •fito ZOZW-ISIŚ

  22. Podsystem 2 Podsystem 3 Przyrost masy populacji organizmów zwierzęcych (Odum 1972) Gzmax- maksymalna szybkość wzrostu zooplanktonu [1/d] Zoo- koncentaracja zooplanktonu [g/m3] Ck - pojemność środowiska Av =f(fito) f(O2) f(tox) Przyrost masy populacji organizmów zwierzęcych Ivlev (1974) Gzmax- maksymalna szybkość wzrostu [1/d] f- koncentracja pokarmu [g/m3] x-stała empiryczna [m3/g]

  23. Podsystem 2 Podsystem 4 • Procesy obumierania : • zwykle opisywane zależnością liniową • może być uwzględniony efekt ‘ciasnoty’

  24. Epilimnion Zoopl. drap. Zoopl. niedrap Fitoplankton Bakterie Detrytus Fosfor Uchmański J.

  25. ZOZW-ISIŚ Uchmański J., Szeligiewicz W. Loga M.

  26. Epilimnion Fosfor Fitoplankton Zooplankton Hypolimnion Fosfor Bakterie Zooplankton Loga M

  27. ZOZW-ISIŚ Uchmański J., Szeligiewicz W. Loga M.

  28. Model hydrodynamiczny Model termiczny Model ekologiczny

  29. Przykład - Zbiornik Zegrzyński

  30. Zawartość chlorofilu-a i ortofosforanów

  31. Schemat blokowy modelu dynamiki fosforu

More Related