Влияние изменения климата на качество воды и развитие водных экосистем
Краткое описание проекта
В качестве локальных климатических условий рассматриваются сочетание таких долгосрочных характеристик, как температура воздуха, солнечная радиация, скорость и направление ветра, атмосферные осадки. Эти климатические характеристики существенно влияют на кинетику различных физических, химических и биологических процессов в водном объекте, таких как испарение, конвективно-диффузионный массообмен и перенос тепла, фотосинтез, развитие и биохимическая трансформация микроорганизмов.
Таким образом, климатические характеристики являются одним из основных факторов, которые определяют процессы формирования качества воды и экологическую систему в целом.
Например, соотношение между количеством осадков и величиной испарения воды определяет не только общее значение минерализации воды, но и балансовые величины основных анионов и катионов. Наиболее сильное воздействие оказывают величины солнечной радиации и температуры на интенсивность развития водных экосистем, что в свою очередь влияет на величины концентрации биогенных элементов. При этом необходимо рассматривать не только средние характеристики, но и динамику их изменения во времени. Например, увеличение величины летней температуры воздуха может привести к повышению биомассы фитопланктона, который при отмирании и разложении в осенне-зимний период вызовет повышенное содержание в воде токсичных веществ
Изменение температуры оказывает особенно сильное влияние на кинетику анаэробных процессов в верхнем слое донных отложений водных объектов. В результате, изменяются не только гидрохимические, но также, что особенно важно , микробиологические характеристики воды – значение биологической потребности кислорода, концентрации токсичных веществ и микроорганизмов, в том числе патогенных. Уменьшение кислорода в придонных слоях водного объекта связано с интенсивным выходом загрязняющих веществ из донных отложений в воду. Особую опасность эти процессы приобретают для водных объектов в пределах городских территорий,где накопление загрязнённых донных отложений происходит особенно интенсивно.
Возможные климатические изменения могут вызвать снижение содержания кислорода. Переход от аэробных к анаэробным условиям приведёт к дальнейшей деградации экосистемы, ухудшит санитарное состояние водного объекта, вызовет необходимость перестройки системы водоподготовки при использовании воды и увеличить риск заболеваний, связанных с водным фактором.
Основные цели проекта:
- Анализ возможного изменения климата и выделение характерных физико-географических зон
- Разработка методики оценки возможного изменения климата на качество воды и развитие водных экосистем
- Разработка методики расчётов опасности эвтрофирования озёр и водохранилищ при изменении климата
- Оценка возможного изменения гидрохимических, биологических и микробиологических показателей качества воды в источниках питьевого водоснабжения
- Мероприятия по снижению негативного воздействия изменения климата на качество воды
Опыт разработчиков по тематике проекта
Влияние прогнозируемого изменения климата на формирование качества воды Европейской территории СССР. (ВНИИ ВОДГЕО, научный рук. и ответственный исполнитель Ф.Г. Майрановский)
Проект выполнялся по заданию АН СССР. Разработаны методические основы расчёта влияния изменения климата на гидрологические, гидрохимические и гидробиологические показатели качества воды. Были выполнены контрольные ориентировочные расчёты для различных сценариев возможного изменения климата, в частности, дана оценка повышения уровня эвтрофирования озёр и водохранилищ в случае роста средней температуры воздуха. Показано, что одновременно с трофностью возрастает общая минерализация воды, меняется её ионный состав, интенсифицируются микробиологические процессы. В результате работы даны рекомендации по снижению негативных последствий изменения климата и показана целесообразность выполнения дальнейших более детальных проектов по этой тематике.