Safety in Technosphere Safety in Technosphere Безопасность в техносфере 1998-071X 4976 10.12737/8226 Экологическая безопасность Ecological safety Экологическая безопасность The Forecast of Phytoplankton Spring Blossoming in the Uchinsky Reservoir Прогноз весеннего цветения фитопланктона в Учинском водохранилище Юсупова К. О. Yusupova K. О. Корсак М. Н. Korsak M. N. sampost@list.ru

кандидат биологических наук;

candidate of sciences in biology;

 https://orcid.org/0000-0002-0055-8982 Мошаров Сергей Александрович Mosharov Sergey Aleksandrovich sampost@list.ru

кандидат биологических наук;

candidate of sciences in biology;

 Кроленко М. И. Krolenko M. И. Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана Москва Россия Bauman Moscow State Technical University Moscow Russian Federation Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана Москва Россия Bauman Moscow State Technical University Moscow Russian Federation Институт океанологии имени П.П. Ширшова РАН Москва Россия Shirshov Institute of Oceanology Moscow Russian Federation Балтийский федеральный университет им. Иммануила Канта Immanuel Kant Baltic Federal University Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана Москва Россия Bauman Moscow State Technical University Moscow Russian Federation 25 02 2015 25 02 2015 4 1 12 17 https://naukaru.ru/en/nauka/article/4976/view

Повышение эффективности водоподготовки в системах водоснабжения в весенний период напрямую зависит от точности прогноза массового цветения фитопланктона в водоемах питьевого назначения. Объект исследования — Учинское водохранилище — водоем питьевого назначения, имеющий незначительную собственную площадь водосбора и питаемый водой канала им. Москвы. В работе использованы данные о сезонной динамике фитопланктона, полученные в Лаборатории Акуловского гидроузла МГУП «Мосводоканал» для двух станций: Пестово (верховье водохранилища) и Листвянка (нижняя часть водохранилища), а также актинометрические данные непрерывных наблюдений за период с 1998 по 2003 гг. Метеорологической Обсерватории Географического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова (МОМГУ). Представлены результаты математического моделирования зависимости даты начала и пиковых значений весеннего цветения фитопланктона в Учинском водохранилище в зависимости от интенсивности суммарной солнечной радиации в период, предшествующий цветению фитопланктона. Установлено, что чем больше величины потоков солнечной энергии в диапазоне ФАР получит поверхность водоема в середине февраля, тем позднее будут наблюдаться пики весеннего цветения фитопланктона. Результаты исследований представляют несомненный интерес для анализа влияния светового фактора в водоеме на сезонную динамику фитопланктона, а также для точного прогноза начала весеннего цветения фитопланктона в водоемах питьевого назначения при планировании проведения водоочистных мероприятий.

Increase of water treatment efficiency in water supply systems during the spring period directly depends on the forecast accuracy related to mass blossoming of phytoplankton in drinking reservoirs. Object of research is the Uchinsky reservoir – the drinking reservoir having insignificant its own water collection area, and fed by water of Moscow Canal. The data on seasonal phytoplankton dynamics received in Akulovsky Hydrosite Laboratory of the MCUE "Mosvodokanal" for two stations: Pestovo (reservoir’s headwater) and Listvyanka (reservoir’s lower part), and also actinometric data of continuous supervision from 1998 to 2003 performed by Lomonosov Moscow State University’s Geographical faculty Meteorological Observatory (MOMGU) have been used in this work. Results of mathematical modeling for dependence of start date and peak values of phytoplankton’s spring blossoming in the Uchinsky reservoir depending on intensity of total solar radiation during the period preceding the phytoplankton blossoming have been presented. It has been established that the more solar energy streams’ values in the range of photosynthetic active radiation (PhAR) will be received by the reservoir surface in the middle of February, the later peaks of phytoplankton’s spring blossoming will be observed. Research results represent undoubted interest for the analysis of reservoir’s light factor influence on phytoplankton’s seasonal dynamics, and also for the exact forecast related to beginning of phytoplankton’s spring blossoming in drinking reservoirs when planning water treatment actions.

 поверхностный источник водоснабжения качество воды фитопланктон весеннее цветение микроводорослей солнечная радиация. water supply surface source water quality phytoplankton microalgae’ spring blossoming solar radiation.

1. ВведениеМассовое развитие фитопланктона в водоемах питьевого назначения значительно ухудшает качество питьевой воды и требует определенных технологических приемов по ее улучшению при водоподготовке. Наиболее интенсивное развитие фитопланктона («цветение») происходит в весенний период вскоре после вскрытия льда в водоемах. При этом резко возрастает численность микроводорослей в воде, изменяется ее цвет и запах в результате прижизненного выделения органических продуктов жизнедеятельности и отмирания планктона.Именно для решения этой проблемы существует водоочистка — процесс удаления из воды нежелательных химических и биологических загрязнителей, взвешенных твёрдых частиц и газов. Эффективность таких мероприятий возрастает в случае своевременного применения специальных дорогостоящих реагентов и напрямую зависит от точности прогноза периодов «цветения» фитопланктона. Окончательным результатом процесса очистки является получение питьевой воды, соответствующей нормативным документам.Обычно сезонные изменения численности фитопланктона характеризуются интенсивным и быстрым весенним «цветением» и более продолжительным по времени и менее выраженным по масштабам летнеосенним «цветением» [1, 2]. Многие авторы считают световой фактор (уровень солнечной радиации, попадающей в толщу водоема) ключевым для начала весеннего развития фитопланктона [3–11].

Корсак М.Н., Мошаров С.А., Даллакян Г.А. и др. Динамика фитопланктона Учинского водохранилища и биогенных элементов в 1998-1999 гг. // Вестн. Моск. ун-та. Сер. Биология. 2003; 2: 34-39. Korsak M.N., Mosharov S.A., Dallakyan G.A., Belov A.Yu., Mitin A.V. The dynamic of phytoplankton and nutrients in the Uchinskoe reservoir during 1998-1999. Vestnik Moskovskogo Universiteta. Biologia [Moscow University Biological Sciences Bulletin], 2003, no 2, pp. 34-39. [in Russian]. Корсак М.Н., Мошаров С.А., Даллакян Г.А. и др. Особенности сезонной динамики, структуры и продуктивности фитопланктона Учинского водохранилища в 1998-2001 гг. // Вестн. Моск. ун-та. Сер. Биология. 2005; 1: 33-38. Korsak M.N., Mosharov S.A., Dallakyan G.A., Belov A.Yu. Properties of season dynamics, community structure and productivity of phytoplankton in Uchinskoe reservoir in 1998-2001. Vestnik Moskovskogo Universiteta. Biologia [Moscow University Biological Sciences Bulletin], 2005; 1: 33-38. [in Russian]. Talling J.F. The underwater light climate as a controlling factor in the production ecology of freshwater phytoplankton // Mitt. Int. Verein. Limnol. 1971. Vol. 19. P. 214-243. Talling J.F. The underwater light climate as a controlling factor in the production ecology of freshwater phytoplankton. Mitt. Int. Verein. Limnol. 1971. Vol. 19. P. 214-243. Hitchcock G.L., SmaydaT.J. The importance of light in the initiation of the 1972-73 winter-spring bloom in Narragansett Bay // Limnol. Oceanogr. 1977. Vol. 22. P. 126-131. Hitchcock G.L., SmaydaT.J. The importance of light in the initiation of the 1972-73 winter-spring bloom in Narragansett Bay. Limnol. Oceanogr. 1977. Vol. 22. P. 126-131. Ramberg L. Relations between phytoplankton and light climate in two Swedish lakes // Int. Revue ges. Hyrobiol. 1979. Vol. 64. P. 749-782. Ramberg L. Relations between phytoplankton and light climate in two Swedish lakes. Int. Revue ges. Hyrobiol. 1979. Vol. 64. P. 749-782. Horn H., Paul L. Interactions between light situation, depth of mixing and phytoplankton growth during the spring period of full circulation // Int. Rev. ges. Hydrobiol. 1984. Vol. 69. P. 507-519. Horn H., Paul L. Interactions between light situation, depth of mixing and phytoplankton growth during the spring period of full circulation. Int. Rev. ges. Hydrobiol. 1984. Vol. 69. P. 507-519. Bleiker W., Schanz F. Influence of environmental factors on the phytoplankton spring bloom in Lake Zürich //Aquatic Sciences. 1989. Vol. 51. P. 47-58. Bleiker W., Schanz F. Influence of environmental factors on the phytoplankton spring bloom in Lake Zürich. Aquatic Sciences. 1989. Vol. 51. P. 47-58. Bleiker W., Schanz F. Light climate as the key factor controlling the spring dynamics of phytoplankton in Lake Zurich // Aquatic Sciences. 1997. Vol. 59. P. 135-157. Bleiker W., Schanz F. Light climate as the key factor controlling the spring dynamics of phytoplankton in Lake Zurich. Aquatic Sciences. 1997. Vol. 59. P. 135-157. Sommer U. Plankton ecology: Succession in plankton communities. Berlin, Springer Verlag, 1989. 369 p. Sommer U . Plankton ecology: Succession in plankton communities. Berlin, Springer Verlag, 1989. 369 p. Legendre L. The significance of microalgal blooms for fisheries and for the export of particulate organic carbon in oceans // J. Plankton Res. 1990. Vol. 12. P. 681-699. Legendre L . The significance of microalgal blooms for fisheries and for the export of particulate organic carbon in oceans. J. Plankton Res. 1990. Vol. 12. P. 681-699. Shilovtseva O.A. The experience of the visual solar radiation measurements in the Moscow State University Meteorological Observatory // IRS 2000: Current Problems in Atmospheric Radiation, W. L. Smith and Yu. M. Timofeyev (Eds.). Hampton, Virginia: Deepak Publishing, 2001. P. 1117-1120. Shilovtseva O.A. The experience of the visual solar radiation measurements in the Moscow State University Meteorological Observatory. IRS 2000: Current Problems in Atmospheric Radiation, W. L. Smith and Yu. M. Timofeyev (Eds.). Hampton, Virginia: Deepak Publishing, 2001. P. 1117-1120. Руководящий документ. Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Вып. 5. Актинометрические наблюдения. Ч. 1, Актинометрические наблюдения на станциях. Росгидромет, Москва, 1997. 222 с. Official Document. Instructions to Hydrometeorological Stations and Posts, No. 5. Actinometrical Observations. Part 1. Actinometrical Observations at Stations (Rosgidromet, Moscow, 1997) [in Russian]. Корсак М.Н., Мошаров С.А., Скоробогатов А.М., Шиловцева О.А., Белов А.Ю., Даллакян Г.А. Влияние суммарной солнечной радиации на весеннее «цветение» фитопланктона в Учинском водохранилище // Вестник Моск. ун-та, сер. 16. Биология. 2009; 1: 41-47. Korsak M.N., Mosharov S.A., Skorobogatov A.M., Belov A.Yu., Dallakyan G.A. Influence of the summarized solar radiation on the spring bloom of phytoplankton in Uchinskoe reservoir. Vestnik Moskovskogo Universiteta. Biologia [Moscow University Biological Sciences Bulletin], 2009; 1: 41-47. DOI: 10.3103/S0096392509010088 [in Russian].