1 / 25

EUTROFIZÁCIÓ MODELLEZÉSE: DINAMIKUS MODELLEK

EUTROFIZÁCIÓ MODELLEZÉSE: DINAMIKUS MODELLEK. Eutrofiz álódás. P, N források , hozz áférhető formák Szimptómák Indikátorok, OECD osztályozás Folyamatok Modellek: megértés, tervezés, előrejelzés Szabályozás. P és N formák. Oldott szervetlen: NH 4 + , NO 2 - , NO 3 -. ÖN. Oldott szerves.

victor-turner
Download Presentation

EUTROFIZÁCIÓ MODELLEZÉSE: DINAMIKUS MODELLEK

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. EUTROFIZÁCIÓ MODELLEZÉSE: DINAMIKUS MODELLEK

  2. Eutrofizálódás • P, N források, hozzáférhető formák • Szimptómák • Indikátorok, OECD osztályozás • Folyamatok • Modellek: megértés, tervezés, előrejelzés • Szabályozás

  3. P és N formák Oldott szervetlen: NH4+, NO2-, NO3- ÖN Oldott szerves Partikulált szerves (detritusz + alga) Szervetlen PO43- Oldott Szerves komplex foszfátok ÖP Szervetlen (polifoszfát, foszfát ásványok, adszorbeált P) Partikulált Szerves (detritusz + alga) • BHP (biológiailag hozzáférhető P) • Becslés (PO4-P, alga-P, detritusz P, ~% szervetlen partikulált P, oldott szerves P) • Mérés • Limitáló elem (Liebig) • N/P > 10 ~ P, • N/P < 10 ~ N

  4. Tünetek • Két típus: algás - bentikus eutrofizáció • Esztétikai problémák • Toxikus hatások • Vízhasználatok korlátozása • Indikátorok • Összes algaszám (biomassza), • A-klorofill, • Elsődleges termelés (g C /m2/nap) • Átlátszóság (mély tavak) • Oxigén telítettség (hipolimnion, mély tavak) • ÖP, ÖN, BHP, ... • Osztályozás • OECD • Felföldy

  5. 1 év 1 év Folyamatok R, T N,P Chl

  6. Eutrofizációs modellek • A megközelítés módja szerint: • Statisztikai modellek: • Statisztikai módszerrel meghatározott összefüggések az eutrofizáció okai és az ezekből következő jelenségek között, • Nem vizsgálják a jelenségek hátterét, nincs közvetlen kapcsolat a természeti folyamatokkal. • Dinamikus modellek • A valóságban lejátszódó folyamatok leírására törekszik, • A modell változóinak (állapot változók) idő- ill. térbeli változását leíró differenciál egyenletekből állnak.

  7. Egyszerű P forgalmi modell LAP AP Szap. Puszt. LIP IP LDP DP Min. Belső t. Ülep. AP + DP + IP  ÖP (ÖP  BHP) Vollenweider!

  8. AP t Alga egyenlet G=D G – szaporodási ráta (1/nap) D – pusztulási ráta (1/nap) G<D G>D ~0.3 1/nap t=100 nap alatt: AP = AP0 e30 = 1013 AP0 !!! Növekedést korlátozó tényezők: SZAP = Gmax fT fP,N fI AP Gmax- maximális szaporodási ráta (1-3.5 1/nap) f - limitálási tényezők (-) Hőmérséklet Tápanyag Fény

  9. fT fT 1 T T 20C Hőmérséklet limitálás Általános formula: = 1.06 Optimális – kritikus hőmérséklet alapján: Topt Tkr

  10. Tápanyag limitálás fP Monod-modell (Michaelis-Menten): 0.5 IP KaP IP – algák által felvehető P (PO4-P) KaP – féltelítési állandó (mg/m3) KaP~ 5 mg/m3, KaN ~ 20-30 mg/m3 fN,P,= min(fP, fN, ……) Cell-quota modell: tápanyag „raktározás” P felvétel Növekedés PQ Növekedés: PQ– a sejt tápanyag tartalma Pq – minimális tápanyag tartalom, amely alatt a sejt már nem képes növekedni (PQ-Pq: raktározott tartalék) Kau – tápanyag felvétel féltelítési állandója P felvétel:

  11. I(t) t (h) 24 Fény limitálás Steele szabály: növekedés fényfüggése Fénykioltás, fénygátlás fI 1 I= f(vízmélység, idő) !!! I (kJ/m2/nap) Is Napszakos változás: t1 t2 Közelítések (átlagolás): téglalap háromszög Sin görbe

  12. I z Fény limitálás Fényintenzitás vertikális eloszlása: Lambert törvény I0 ke – extinkciós tényező (1/m) 1% I0 : fotikus zóna • Meghatározása: • Mérés (fotocella), • Secchi mélység ~ 10% I0 • Számítás: ke= keh + a1LA + a2Chl-a Önárnyékolás keh – természetes háttér (tiszta vízben 0.5-1 1/m) a1, a2 – tapasztalati állandók

  13. Fény limitálás Napi és mélység menti átlagolás után: („téglalap” közelítés) Ia – napi globális sugárzás összege (nyáron 2200-2500, télen 300-400 kJ/m2/nap)

  14. Detritusz egyenlet Alga pusztulás: + k Z AP D0(T-20) AP Zooplankton „legelés” Hőmérsékleti korrekciós tényező (1.05-1.08) Pusztulási ráta (0.1-1 1/nap) Mineralizáció: M0(T-20) AP Hőmérsékleti korrekciós tényező Mineralizációs ráta

  15. Oldott reaktív P egyenlet Belső terhelés: • Mechanizmusok • Diffúzió (pórusvíz - víz) • Adszorpció-deszorpció (felkeveredett üledék - víz) IP > IPe-adszorpció IP < IPe - deszorpció

  16. Egyensúlyi koncentráció meghatározása: adszorpciós izotermával Adszorbeált P (mgP/g üledék) (~ Üledék „mobilizálható P tartalma) • Deszorpció felkeveredés hatására 2 1 3 3 • Adszorpció a külső terhelés növekedésekor 1 2 Pe • Izoterma alakja függ: • Üledék/talaj adszorpciós tulajdonságai (Fe, Mn, Al oxidok, Ca sók, agyagszemcsék) • pH, hőmérséklet, redox potenciál, stb.

  17. Üledék P koncentrációjának változása (Lijklema, 1986) Foszfor ülepedés, S (g P/m2/év) Éves lerakódás (h) Felkeveredő (aktív) réteg (h) Üledék P koncentrációjának változása (Pü): Új egyensúly beállásának ideje (S, h = konst, k = 0):

  18. hullámmozgás áramlás Üledék felkeveredése Fényviszonyok változása Belső terhelés Alga biomassza ke Ls

  19. Modell bővítése: N APny AP Z IP IPP DP B Üledékmodell IPü PPü Szervetlen PP, ülep.-felkev. Téli-nyári alga Nitrogén, N kötők Pelt Zooplankton, tápláléklánc Baktérium

  20. APt APny ORP DP Pad Aő Any At ORP DP ON B AP Pad Sül ORP DP BP OSP A APS APtw ORPü DPü APny PP ORP LA ORP DP DP ORPü PPü Balatonra alkalmazott dinamikus modellek SIMBAL BEM BALSECT JICA KBFT Jelölések: ORP – oldott reaktív P, DP – detritusz P, AP – alga P, A – alga biomassza, At – téli alga, Any – nyári alga, Aő – őszi alga, Pad – adszorbeált mobilizálható P, Sül – üledék szervesanyag tartalma, ON – oldott szervetlen nitrogén, B – baktérium biomassza, BP – baktérium P, OSP – oldott szerves P, ORPü – oldott reaktív P az üledékben (pórusvíz P), DPü – detritusz P az üledékben, PPü – formált P az üledékben, LA – lebegőanyag, PP – partikulált szerverlen P JICA

  21. Makrofitonos eutrofizició modell • Problémák: • Növekedés időléptéke eltér az algáétól, • Lassabb alkalmazkodóképesség, • Térbeli eloszlás nem egyenletes, • Az egyes fajták teljesen különböző életmódot folytathatnak, • Az egymás közti és az algákkal való versengés sok tényező függvénye. • Holland példa (Janse, 1997): csatornákra (árkokra) kifejlesztett modell • Alga és 6 féle makrofiton, • Versengés a tápanyagokért, a fényért és a helyért, • Az algák legfőbb versenytársai a békalencsék, • Az árokfenék anyaga meghatározó!

  22. Makrofitonos eutrofizició modell

  23. x,y t Tápláléklánc modellek Legegyszerűbb megközelítés: Lotka-Volterra egyenletek (ragadozó-zsákmány kapcsolat) x - zsákmány biomasszája (pl. alga) a - növekedési ráta Zsákmány: Ragadozó: y - ragadozó biomasszája (pl. zooplankton) c - pusztulási ráta A két faj közötti kölcsönhatás (a faj egyedszámának függvényében): b,d - a kölcsönhatás mértékét kifejező állandók Zsákmány Ragadozó

  24. Tápláléklánc modellek

  25. Szervetlen Szerves Termel. Diff. Ül. Szervetlen Szerves Lebont. Diff. Ül. Szervetlen Szerves Lebont. Elt. Elt. Mély tavak • Két teljesen elkevert víztér (epilimnion, hipolimnion) közötti anyagforgalom: ülepedés, diffúzió • Érvényesség: átfordulások közötti időszak • Szél elkeverő hatása csak a felső rétegben érvényesül • Üledék csak az átforduláskor keveredhet fel Epilimnion Hipolimnion Üledék

More Related