Моделирование вторичного загрязнения марганцем Куйбышевского водохранилища
Работа выполнена в рамках государственного задания ИНОЗ РАН – СПб ФИЦ РАН по теме FFZF-2024-0002 «Современные угрозы водным объектам и инновационные методы их сохранения, восстановления и рационального использования» и государственного задания Института экологии Волжского бассейна РАН – филиала Самарского ФИЦ РАН по теме FMRW-2025-0050 (регистрационный номер 1024032700087-2-1.6.19;1.6.17).
DOI:
https://doi.org/10.52575/2712-7443-2026-50-3-634-645Ключевые слова:
Куйбышевское водохранилище, математическое моделирование, марганец, донные отложения, взмучивание, внутренняя нагрузкаАннотация
Одной из наиболее существенных составляющих вторичного загрязнения водных объектов является взмучивание донных отложений. Адсорбированные на взвешенных частицах и растворенные в поровых водах тяжелые металлы, поступающие из донных отложений, при взмучивании многократно увеличивают содержание поллютантов в воде. Для количественной оценки полей повышенного содержания тяжелых металлов в водных объектах авторами разработана математическая модель двухфазного массопереноса совместно с уравнениями переноса консервативной примеси. Проведена серия модельных расчетов валового содержания марганца в Куйбышевском водохранилище при штормовых ветрах разной направленности. Получена пространственная неоднородность и выявлены зоны максимальной концентрации марганца, которая для Куйбышевского водохранилища составила 0,5 мг/л, при фоновых значениях 0,04 мг/л. Результаты расчетов показывают, что вклад потока марганца со дна в водную толщу водохранилища составляет 49 %, а величина пространственной неоднородности (Cv) достигает 55 %. Использование модели позволяет дать пространственную оценку распределения полей повышенных концентраций тяжелых металлов и рассчитать последствия при неблагоприятных природных условиях, а также при возможных гидротехнических мероприятиях, связанных с повышенной мутностью в акватории.
Скачивания
Библиографические ссылки
Список источников
Ежегодник «Качество поверхностных вод Российской Федерации». 2010–2024. Ростов-на-Дону, ФГБУ «Государственных гидрохимический институт», 451 c.
Методические основы оценки и регламентирования антропогенного влияния на качество поверхностных вод. 1987. Под ред. А.В. Караушева. Л., Гидрометеоиздат, 285 с.
СанПиН 2.1.4. 1074-01. «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. 2001. Контроль качества». М., 59 с.
Список литературы
Веницианов Е.В., Кочарян А.Г. 1994. Тяжелые металлы в природных водах. В кн.: Воды суши: проблемы и решения. Под ред. М.Г. Хубларяна. М., ИВП РАН: 299–326.
Веницианов Е.В., Лепихин А.П. 2002. Физико-химические основы моделирования миграции и трансформации тяжелых металлов в природных водах. Екатеринбург, РосНИИВХ, 236 с.
Иванов Д.В., Григорьян Б.Р., Фастхутдинова Т.А. 1994. Кларки металлов в почках и аллювиальных отложениях островных ландшафтов Куйбышевского водохранилища. Казанский медицинский журнал, 75(1): 34–38. https://doi.org/10.17816/kazmj89598
Иванов Д.В., Хасанов Р.Р., Маланин В.В., Законнов В.В. 2015. Пространственное распространение металлов в донных отложениях Куйбышевского водохранилища. Вода: химия и экология, 4(82): 81–86.
Калайда М.Л., Хамитова М.Ф. 2015. Особенности химического состава донных отложений в Волжском плесе Куйбышевского водохранилища. Бутлеровские сообщения, 44(11): 104–112.
Петрякова О.Д., Фоминова Е.А. 2011. Причины повышения концентрации марганца в природной и питьевой воде города Тольятти. Вестник Волжского университета им. В.Н. Татищева, 11: 111–116.
Попова Н.В., Есина О.И., Татарников В.О., Веремеенко О.В., Воинова М.В., Монахова Г.А. 2009. Выявление и оценка вторичного загрязнения нефтегазоносных акваторий на примере лицензионного участка ООО «Каспийская нефтяная компания». Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе, 9: 30–33.
Рахуба А.В., Шмакова М.В. 2022. Нестационарный режим водохранилища: опыт моделирования русловых процессов с подвижным дном. Фундаментальная и прикладная гидрофизика, 15(2): 138–149. https://doi.org/10.48612/fpg/peru-3z3h-gazh
Решетняк О.С., Закруткин В.Е. 2016. Донные отложения как источник вторичного загрязнения речных вод металлами (по данным лабораторного эксперимента). Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Естественные науки, 4(192): 102–109.
Степанова Н.Ю., Латыпова В.З. 2005. Механизмы детоксикации тяжелых металлов в компонентах водной экосистемы Куйбышевского водохранилища. Ученые записки Казанского государственного университета. Серия: Естественные науки, 147(3): 18–26.
Толкачев Г.Ю., Корженевский Б.И. 2025. Влияние выноса тяжелых металлов из донных отложений водоемов на качество воды. Мелиорация и водное хозяйство, 1: 4–8. https://doi.org/10.32962/0235-2524-2025-1-4-8
Gadd G.M., Griffiths A.J. 1977. Microorganisms and Heavy Metal Toxicity. Microbial Ecology, 4(4): 303–317. https://doi.org/10.1007/BF02013274
Gadd G.M. 1990. Heavy Metal Accumulation by Bacteria and Other Microorganisms. Experientia, 46(8): 834–840. https://doi.org/10.1007/BF01935534
Koś K., Zawisza E. 2015. Heavy Metals Contamination of Sediments from Chosen Dam Reservoirs in Terms of Their Usage in Earthworks. Wseas transactions on environment and development, 11: 136–142.
Shmakova M. 2022. Sediment Transport in River Flows: New Approaches and Formulas. In: Modeling of Sediment Transport. London, IntechOpen: 1–22. http://dx.doi.org/10.5772/intechopen.103942
Sidoruk M. 2023. Pollution and Potential Ecological Risk Evaluation of Heavy Metals in the Bottom Sediments: A Case Study of Eutrophic Bukwałd Lake Located in an agricultural catchment. International Journal of Environmental Research and Public Health, 20(3): 2387. http://dx.doi.org/10.3390/ijerph20032387
Sojka M., Jaskuła J., Siepak M. 2018. Heavy Metals in Bottom Sediments of Reservoirs in the Lowland Area of Western Poland: Concentrations, Distribution, Sources and Ecological Risk. Water, 11(1): 56. http://dx.doi.org/10.3390/w11010056
References
Venicianov E.V., Kocharyan A.G. 1994. Tyazhelyye metally v prirodnykh vodakh [Heavy Metals in Natural Waters]. In: Vody sushi: problemy i resheniya [Land Waters: Problems and Solutions]. Ed. by M.G. Hublaryan. Moscow, Pabl. IVP RAN: 299–326.
Venicianov E.V., Lepixin A.P. 2002. Fiziko-khimicheskiye osnovy modelirovaniya migratsii i transformatsii tyazhelykh metallov v prirodnykh vodakh [Physico-Chemical Fundamentals of Modeling Migration and Transformation of Heavy Metals in Natural Waters]. Ekaterinburg, Pabl. RosNIIVX, 236 p.
Ivanov D.V., Grigoryan B.R., Faskhutdinova T.A. 1994. Clarks of Metals in Soils and Alluvial Deposits of Kuibyshev Reservoir Island Landscapes. Kazan Medical Journal, 75(1): 34–38 (in Russian). https://doi.org/10.17816/kazmj89598
Ivanov D.V., Khasanov R.R., Malanin V.V., Zakonnov V.V. 2015. The Spatial Division of Metals in Sediments of the Kuibyshev Reservoir. Water: Chemistry and Ecology, 4(82): 81–86 (in Russian).
Kalayda M.L., Khamitova M.F. 2015. The Specificity of Chemical Composition of Bottom Sediments in the Volga Reach of the Kuibyshev Reservoir. Butlerov Communications, 44(11): 104–112 (in Russian).
Petryakova O.D., Fominova E.A. 2011. Causes of Increasing the Concentration of Manganese in Natural and Drinking Water of Togliatti. Vestnik of Volzhsky University named after V.N. Tatishchev, 11: 111–116 (in Russian).
Popova N.V., Esina O.I., Tatarnikov V.O., Veremeenko O.V., Voinova M.V., Monahova G.A. 2009. Vyyavleniye i otsenka vtorichnogo zagryazneniya neftegazonosnykh akvatoriy na primere litsenzionnogo uchastka OOO «Kaspiyskaya neftyanaya kompaniya». [Identification and Assessment of Secondary Pollution of Oil and Gas-Bearing Water Areas Using the Example of the Licensed Area of the Caspian Oil Company LLC]. Zashchita okruzhayushchey sredy v neftegazovom komplekse, 9: 30–33.
Rakhuba A.V., Shmakova M.V. 2022. Regime of Reservoir: Experience in Modeling Riverbed Processes with a Movable Bed. Fundamental and Applied Hydrophysics, 15(2): 138–149 (in Russian). https://doi.org/10.48612/fpg/peru-3z3h-gazh
Reshetnyak O.S., Zakrutkin V.E. 2016. Bottom Sediments as a Source of Secondary Water Pollution by Metals (According to the Laboratory Experiment). Bulletin of Higher Education Institutes. North Caucasus Region. Natural Sciences, 4(192): 102–109 (in Russian).
Stepanova N.Yu., Latypova V.Z. 2005. Mekhanizmy detoksikatsii tyazhelykh metallov v komponentakh vodnoy ekosistemy Kuybyshevskogo vodokhranilishcha [Mechanisms of Detoxification of Heavy Metals in the Components of the Aquatic Ecosystem of the Kuibyshev Reservoir]. Uchenyye zapiski Kazanskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Estestvennyye nauki, 147(3): 18–26.
Tolkachev G.Yu., Korzhenevskiy B.I. 2025. Vliyaniye vynosa tyazhelykh metallov iz donnykh otlozheniy vodoyemov na kachestvo vody [Influence of Removal of Heavy Metals from Bottom Sediments of Reservoirs on Water Quality]. Melioratsiya i vodnoye khozyaystvo, 1: 4–8. https://doi.org/10.32962/0235-2524-2025-1-4-8
Gadd G.M., Griffiths A.J. 1977. Microorganisms and Heavy Metal Toxicity. Microbial Ecology, 4(4): 303–317. https://doi.org/10.1007/BF02013274
Gadd G.M. 1990. Heavy Metal Accumulation by Bacteria and Other Microorganisms. Experientia, 46(8): 834–840. https://doi.org/10.1007/BF01935534
Koś K., Zawisza E. 2015. Heavy Metals Contamination of Sediments from Chosen Dam Reservoirs in Terms of Their Usage in Earthworks. Wseas transactions on environment and development, 11: 136–142.
Shmakova M. 2022. Sediment Transport in River Flows: New Approaches and Formulas. In: Modeling of Sediment Transport. London, IntechOpen: 1–22. http://dx.doi.org/10.5772/intechopen.103942
Sidoruk M. 2023. Pollution and Potential Ecological Risk Evaluation of Heavy Metals in the Bottom Sediments: A Case Study of Eutrophic Bukwałd Lake Located in an agricultural catchment. International Journal of Environmental Research and Public Health, 20(3): 2387. http://dx.doi.org/10.3390/ijerph20032387
Sojka M., Jaskuła J., Siepak M. 2018. Heavy Metals in Bottom Sediments of Reservoirs in the Lowland Area of Western Poland: Concentrations, Distribution, Sources and Ecological Risk. Water, 11(1): 56. http://dx.doi.org/10.3390/w11010056
Просмотров аннотации: 3
Поделиться
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Copyright (c) 2026 Региональные геосистемы
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
