Моделювання і прогнозування стану водного об’єкта внаслідок антропогенного впливу

Кафедра:“Екології та біотехнології”
Курсоваробота
Тема:“Моделювання іпрогнозування стану водного об’єкта внаслідок антропогенного впливу”

Зміст
Вступ
1. Водні ресурси та їх використання
2. Фізичні властивості води
3. Забруднення природних вод
3.1 Важкі метали
3.2 Органічне забруднення природних вод
3.4 Нафта і нафтопродукти
3.5 Пестициди
3.6 Синтетичні поверхневоактивні речовини
3.7Теплове забрудненняводойм
4. Особливості моделювання в екології
5. Власні дослідження
Висновки тарекомендації щодо стануводного об’єкта
Список використаної літератури
 

Вступ
У світі все живепов'язане з водою і значною мірою складається з води. Академік В.І. Вернадськийзазначав, що «вода стоїть осібно в історії нашої планети, не маєприродного тіла, яке могло б зрівнятися з нею за впливом на хід основнихприродних та суспільних процесів» [7]. З одного боку, вона є носієм життя, формуючи умови для відтворення,розвитку, існування усіх живих організмів, природного середовища в цілому,самої людини. З іншого — вода використовується як природна сировина, виступаєелементом виробничих відносин практично у всіх галузях господарськоїдіяльності, у виробництві багатьох видів продукції. Тому забезпечення людствачистою водою є однією з найбільших проблем сьогодення, гострота якоїпідвищується внаслідок зростання дефіциту води та погіршення її якості. Самевиживання людини, як біосоціального виду, в значній мірі залежить від наявностіта стану водних ресурсів.
Сучаснавиробнича, економічна та інша діяльність людини по в'язана з використаннямвеличезної кількості енергії та різноманітних речовин, хімічних сполук, іншихматеріалів. Це викликає значне навантаження на оточуюче середовище, пов'язанезі скороченням життєвого простору для незайманої, дикої природи, проникненням убіосферу речовин, невластивих для їх природного кругообігу, порушенняменергетичного балансу тощо. Потужність цього навантаження досягла такого рівня,що воно цілком здатне викликати серйозні екологічні кризи та катастрофи. Томусьогодні будь-який проект, перш ніж бути запущеним у дію, повинен пройтиякнайретельнішу екологічну експертизу.[7]
Раціональневикористання і охорона водних ресурсів від забруднення, деградації і вичерпанняна засадах системного природокористування дає можливість на науковій основірозв'язувати завдання, які пов'язані з забезпеченням всіх водокористувачівякісною водою, а також підтримання екологічної рівноваги на водних об'єктах

1. Водні ресурси та їх використання
Загальний об'єм гідросферистановить трохи менше 1,5 млрд. куб. км, 94 % якого та 72 % поверхні земноїкулі займає світовий океан. Із загального об'єму гідросфери 60 тис. куб. кмприпадає на підземні води, більшу частину яких становлять глибинні розсоли, ілише близько 4 тис. куб. км — прісні підземні води зони активного водообміну.Третьою великою частиною гідросфери є полярні льодовики — 24 млн. куб. км (1,6%). На долю поверхневих прісних вод в гідросфері припадає близько 360 тис. куб.км або 0,25 % її загального об'єму, з них 278 тис. куб. км зосереджено возерах, 83 тис. куб. км — ґрунтова волога. Незначний об'єм руслових річковихвод Землі — близько 1,2 тис. куб. км — служить початком формування майже всіхджерел прісних вод, доступних для використання. Отже, резерв води, на яке можерозраховувати людство в недалекому майбутньому, орієнтовно становить 6 тис.куб. км. В той же час використання води, як природного ресурсу, протягомостанніх десятиріч різко зросло: у 1900 році світове споживання води складало400 куб. км на рік. у 1950 — 1100, у 1975 — вже 3000. За прогнозами у 2005 р.річний обсяг водоспоживання досягне 6000 куб. км.
Характер і ступіньвикористання водних ресурсів залежить від природних умов, у тому числіводозабезпеченості та економічних і соціальних факторів [9]. Нарозвиток галузей водного господарства і будівництва гідротехнічних спорудвпливають також рельєф місцевості, ґрунтовий і рослинний покрив,гідрогеологічні умови, гідрологічні особливості басейну та інші природні фактори.Масштаби і спрямованість економічних чинників визначаються рівнем розвиткупродуктивних сил, структурою територіально-виробничих комплексів, існуючих ітих, що формуються, а також рівнем заселеності і густотою населення. При цьомугосподарська діяльність людини здійснює все більший вплив на умови формування івикористання водних ресурсів, їх кількісні та якісні зміни. Вона визначається,в першу чергу, безпосереднім використанням води для виробничих, соціальних,господарсько-питних потреб, прямою зміною режиму та якості води в процесігосподарської діяльності. При цьому забруднення водних ресурсів набуває такихзначних масштабів, що ставить під загрозу існування екосистем і функціонуванняекономіки.
Склад та якість водихарактеризуються багатьма фізичними, хімічними та мікробіологічними показниками[9]:
-          мутність (вміст завислихречовин в одиниці об'єму суміші води з наносами);
-          забарвлення, запахи таприсмак;
-          температура;
-          мінералізація (наявністьу воді розчинених речовин);
-          наявність розчинногокисню і біохімічна потреба (БСК) у ньому на окислення органічних та хімічнихречовин, які надійшли до водойми;
-          вміст отруйних тарадіоактивних речовин;
-          бактеріальні тасанітарно-гігієнічні показники (дотримання яких гарантує безпечні абооптимальні умови водоспоживання) тощо.
За запасами власних воднихресурсів, доступними для користування, Україна належить до найменш забезпеченихсеред європейських держав. Питне водопостачання в Україні на 2/3 забезпечуєтьсяза рахунок поверхневих вод. Напруженість водогосподарсько-екологічного становищазумовлена двома граничними умовами: з одного боку низькою середньорічною водозабезпеченістю- на одного мешканця припадає близько 1 тис. куб. м на рік, а це у 15 разівнижче за норму, визначену Європейською Економічною комісією ООН; і з другого — майже катастрофічним якісним станом водних джерел [7]. Порядз цим водні ресурси використовуються нераціонально, з порушенням екологічнихвимог, що пов’язано з екстенсивним характером розвитку економіки країни,наявністю застарілих водо- та енергомістких технологій. Споживання свіжої водина одиницю виробленої продукції перевищує цей показник порівняно до Франції у2,5 рази, Німеччини — у 4,3, Великої Британії та Швеції — у 4,2 рази. Крім того,показники середньодобового споживання води в комунальному господарстві вУкраїні найвищі: 220-450 л на одного мешканця (у Великій Британії — 200, />Швеції — 200, Франції 150, Ізраїлі 135 л).
Через надмірнеантропогенне навантаження, негативний вплив наслідків катастрофи наЧорнобильській АЕС, порушення умов формування водного стоку і природної рівноваги,що зумовило зниження якості водних ресурсів, загрозливе екологічне становищесклалося майже в усіх річкових басейнах нашої країни. Вода, якавикористовується для виробничих та господарських потреб, повертається у природніланки як зворотна, у вигляді стічної, і несе у собі забруднюючі речовини,розчинні солі, хімічні домішки, частки ґрунту та біологічні відходи, які нехарактерні для живої природи. Особливу стурбованість викликають такізабруднюючі речовини як токсини, подібні до важких металів та пестицидів; органічніречовини, викиди поживних елементів, подібних до стоку добрив; випаданнякислотних опадів, хвороботворні організми. Все це призводить до погіршенняякості води і />деградації водних ресурсів.
Комплексна екологічнаоцінка стану річок басейнів Дніпра за методикою, яка розроблена Українським НДІводогосподарсько-екологічних проблем, показала, що немає жодного басейну, станкотрого можна було б класифікувати, як добрий.
Дані таблиці свідчать, щозадовільно оцінений екологічний стан лише 22% річок
Полісся (10% обстежених річокУкраїни), стан 33% характеризується, як поганий (39% — по Україні), 28% маютьдуже поганий екологічний стан (31% — по Україні). І лише 6% обстежених річокПолісся зазнали незначних змін (2% загалом по Україні). З наведених даних можназробити висновок, що чистих річок на сьогодні в Україні не залишилось. Лише 11%річок Полісся мають воду задовільної якості (3% — по Україні). Стан якості водирешти річок характеризується від забрудненої до дуже забрудненої. Цю проблемудосить влучно характеризує російський письменник В.М. Пєсков: «Річки требавважати найважливішою державною цінністю. Тільки так можна вберегти радість,яку нам дають води, що течуть, і можливість у будь-яку хвилину втамуватиспрагу. Адже немає на землі напою кращого, ніж склянка холодної чистоїводи.»
 

2.Фізичні властивості води
Вода, в якій розпочалосяжиття на Землі, — це важливий екологічний фактор, що визначається її фізичнимивластивостями, зокрема, прозорістю, щільністю, теплопровідністю і теплоємністю,а також текучістю. Остання зумовлює циркуляцію в озерах і ставках.
Водне середовище однофазне- в ньому різко переважає рідка фаза. Одночасно природна вода, яка утворюєгідросферу, являє собою складну полідисперсну систему, що складається з воднихрозчинів і зависі частинок неорганічних і органічних речовин, а також із живихорганічних тіл, котрі втримуються в системі за рахунок різності співвідношеньмаси, постійного перемішування і переміщення водних мас або активної протидіїсилі тяжіння з боку живих організмів.
В поняття гідросферивключають і дно водоймища (тверда фаза), і приводний шар повітря (газоподібнафаза). Велике значення мають площини контактів цих фаз: дно-вода, вода-повітря.Це складні біогоризонти, насичені живими організмами. Відомо, що основну масугідросфери Землі утворюють води Світового океану (95,5% за об'ємом), якімістять величезну кількість органічної речовини, в тому числі незначну часткуживих організмів — не більше 3 млрд. т, або 0,15%.
Головним джерелом тепла,яке надходить у водні шари, є сонячна енергія. Сонячне проміння, проникаючикрізь водну поверхню, поглинається і розсіюється водою, розчиненими в нійречовинами і зваженими частинками.
Зрозуміло, що зізростанням у воді зважених частинок і дрібних організмів планктону зростаєкоефіцієнт затухання і, відповідно, погіршується прозорість води, а отже,зменшується інтенсивність фотосинтезу водяних рослин.
Сонячне тепло завдякималій теплопровідності води майже не передається на глибину. Переміщення теплихмас з поверхні на глибину відбувається за рахунок вертикального переміщення(вітрового, конвективного, турбулентного у прісних порівняно мілководнихводоймищах), а також за рахунок глибинних течій у морських водах. Прогріванняшарів води як у внутрішніх водоймах, так і в морях має сезонний характер.
Важливими фізичнимивластивостями води є її висока щільність, яка послаблює земне тяжіння, що даєзмогу гідробіонтам мікроскопічних розмірів перебувати у зваженому стані.Крупніші гідробіонти для полегшення плавання знижують свою щільність, включаючидо складу тіла велику кількість води (медузи), жирових крапель (діатомовіводорості), повітря (ламінарії і молюск наутілус), а також утворюючи різнівідростки.
Водне середовищесформувало планктонні організми з характерною формою тіла, що дає можливість їмлегко утримуватись «на плаву» або «ширяти» у водномупросторі (медузи, лангусти, молюски). Цьому також сприяє розмір організмів:невеликі тіла зоопланктону мають теж здатність «ширяння» у воднійтовщі.
Для організмів, зокремачленистоногих, які живуть на поверхні води, має значення поверхневий натягрідини (для чистої води становить 76 дін/см при 0°С і 73 дін/см при 20°С). Колисила поверхневого натягу більша маси тварини, остання буде утримуватись завдякиповерхневому натягу. У комах, «ковзаючих по поверхні», тіло несутьпередні і задні лапки, а середні кінцівки служать веслами.
До прісних вод, з одногобоку, належать стоячі води, або стрічкові фації, з другого — проточні, аболотичні, фації. Рух води приводить до вирівнювання температури у всій її товщі,а також до збагачення киснем.
Текучі води в процесіадаптації формували тіло риб, яке, наприклад у форелі, в поперечному розрізі єокругле, тоді як у риб стоячих вод (ставків, озер) воно плоске (короп, карась,окунь). Своєрідним для тварин швидкотекучих вод є екологічне пристосування — реотропізм: тварини приймають певне положення відносно течії і намагаютьсяподолати її.
Вода, яка містить речовиниу завислому стані, стає каламутною. З екологічної точки зору такий стан водичерез погане проникнення в її товщу сонячного проміння веде до зниженняпродуктивності автотрофної рослинності. Як правило, в такій воді менше кисню ібагато організмів перебувають у пригніченому стані. Причина каламутності — змивдощовими чи талими водами дрібних частинок ґрунту, особливо гумусу.
 

3.Забруднення природних вод
 
3.1Важкі метали
Важкі метали (ртуть,свинець, кадмій, цинк, мідь, миш'як) належать до числа поширених і досить-такитоксичних, забруднюючих навколишнє середовище, речовин. Вони широкозастосовуються в різних промислових виробництвах, а тому, незважаючи на заходиз їх очистки, вміст сполук важких металів в стічних водах досить високий.Великі маси цих сполук надходять у водойми з атмосферними опадами. Для морськихбіоценозів найбільш небезпечними є ртуть, свинець, кадмій. Ртуть надходить доокеану з материковими стоками і через атмосферу. При вивітрюванні осадових тавивержених порід щорічно виділяється близько 1,1 • 104 т ртуті, прицьому значна частина цього вмісту має характер антропогенного походження.Близько половини річного промислового виробництва цього металу (9,1 • 104т/рік) різними шляхами надходить в океан. В районах, забруднених промисловимиводами, концентрація ртуті (в розчинах та в звішеному стані) значнопідвищується. При цьому деякі бактерії перетворюють хлориди у високотоксичнуметилртуть. Забруднення морських продуктів ртуттю неодноразово призводило дортутного отруєння мешканців прибережних районів. До 1977 р. налічувалось 1280 жертвхвороби Міномата, причиною якої були відходи підприємств по виробництвухлорвінілу та ацетальдегіду, на яких в якості каталізатора використовуваласьхлориста ртуть, а недостатньо очищені стічні води надходили в затоку Міномата.[8]
Свинець — типовий розсіянийелемент, який міститься в усіх компонентах оточуючого середовища: в гірськихпородах, ґрунтах, природних водах, атмосфері, живих організмах. Свинець активнорозсіюється в оточуючому середовищі в процесі господарської діяльності людини.Це зумовлено викидами з промисловими і побутовими стоками, з димом і пиломпромислових підприємств, з вихлопними газами двигунів внутрішнього згораннятощо. Міграційні потоки свинцю з континентів в океан ідуть не лише з річковимистоками, але і через атмосферу. З континентальним пилом океан отримує (2-3) •104 т свинцю на рік.
3.2 Органічне забруднення природних вод
Серед розчинних речовин,які надходять до світового океану з суші, найбільше значення для мешканцівводного середовища мають не лише мінеральні та біогенні елементи, але іорганічні рештки. Винос до океану органічної речовини оцінюється в (1,3...1,4)•109 т/рік. Стічні води, які містять суспензії органічногопоходження або розчинені органічні речовини, згубно впливають на стан водойм.Випадаючи в осад, ці суспензії замулюють дно водойми, затримують розвиток абозупиняють життєдіяльність мікроорганізмів, які беруть участь в процесахсамоочищення вод. В процесі перегнивання донних осадів можуть утворюватисьшкідливі сполуки та отруйні речовини, які призводять до забруднення всієї водив річці або водоймі. Наявність суспензій ускладнює також проникнення світлавглиб водойми, що призводить до сповільнення процесів фотосинтезу.
Однією з основнихсанітарних вимог до якості води є вміст у воді кисню. Шкідливу дію на якістьводи чинять всі забруднення, які так або інакше зменшують вміст кисню в ній.Поверхнево активні речовини, жири, мастила, мастильні матеріали утворюють наповерхні води плівку, яка запобігає газообміну поміж джерелом водойми іатмосферою, що зменшує рівень насиченості води киснем. Значний обсяг органічнихречовин, більшість з яких не властива природним водам, скидається в річки разомз промисловими та побутовими стоками. Збільшення забруднення водойм таводостоків спостерігається у всіх промислово розвинених країнах. Інформація провміст деяких органічних речовин в промислових стічних водах наведено в табл. 2.
В зв'язку з високимитемпами урбанізації і дещо уповільненим будівництвом очисних споруд або їхнезадовільною експлуатацією, водні басейни і ґрунт забруднюються побутовимивідходами. Особливо істотним є забруднення у водоймах з повільною течією абонепроточних (водосховища, озера). Розкладаючись у водному середовищі, органічнівідходи можуть трансформуватись у середовище придатне для розвитку патогеннихорганізмів. Вода, забруднена органічними відходами, є практично непридатною дляспоживання її людиною та для інших потреб. Побутові відходи небезпечні не лишетим, що є джерелами певних хвороб людини (холера, тиф, дизентерія тощо), але ітим, що потребують для свого відновлення багато кисню. Якщо побутові стічніводи надходять до водойм у великих кількостях, то вміст розчиненого кисню можезменшитись нижче рівня, необхідного для життя морських та прісноводнихорганізмів.
 
3.4Нафта і нафтопродукти
Нафта переважноскладається з насичених аліфатичних та гідроароматичних вуглеводів, якіподіляються на чотири класи:
Парафіни або алкени (до 90%загального складу) — стійкі речовини, молекули яких виражені прямим та розгалуженимланцюгом атому вуглецю в кільці. Легким парафінам властива максимальналетючість і розчинність у воді.
Циклопарафіни (до 30-60%загального складу) — насичені циклічні сполуки з 5...6 атомів вуглецю в кільці.Окрім циклопентану та циклогексану в нафті зустрічаються біциклічні таполіциклічні сполуки цієї ж групи. Ці сполуки досить сталі до біологічногорозкладення.
Ароматичні вуглеводи (до20-40% загального складу) — ненасичені циклічні сполуки ряду бензолу, якімістять в кільці на 6 атомів вуглецю менше, ніж циклопарафіни. В нафті присутнілетючі сполуки з молекулою у вигляді одинарного кільця (бензол, толуол,ксилол), а також біциклічні (нафталін) та напівциклічні (пірин)сполуки.
Олефіни або алкени (до 10%загального складу) — ненасичені нециклічні сполуки з одним або двома атомамиводню біля кожного атома вуглецю в молекулі, яка має прямий або розгалуженийланцюг.[8]
Нафта і нафтопродукти єнайбільш поширеними забруднюючими речовинами світового океану. На початку 80-хроків XX століття до океану щорічно надходило близько 1,6•107 т/рік нафти, щоскладало 10,23% її світового видобутку. Найбільші втрати нафти пов'язані з їїтранспортуванням з районів видобування. Аварійні ситуації, виливи за борттанкерів промислової та баластної води, — все це зумовлює присутність постійнихполів забруднення на трасах морських шляхів. В період за 1962-1979 роки врезультаті аварій в морське середовище надійшло близько 1,2•107 т нафти.Починаючи з 1964 року на дні Світового океану просвердлено близько двох тисячсвердловин, з яких лише через незначні ушкодження щорічно втрачається нафтиблизько 107 т/рік. Великі маси нафти та нафтопродуктів надходять доморів та океанів по річках з побутовими та зливними стоками. Обсяги забрудненьз цих джерел становлять близько 2•106 т/рік по побутовим та 107т/рік по промисловим стокам. Потрапляючи в морське середовище, нафта спочаткурозтікається по поверхні води у вигляді плівки, утворюючи шари різної товщини.За кольором плівки можна визначити її товщину.
Нафтова плівка змінюєсклад спектра та інтенсивність проникнення світла у воду. Проникнення світлачерез тонкі прошарки нафти зменшується на 10...20% (товщина плівки 280 нм) та60...70% (товщина плівки 400 нм). Плівка товщиною 30-40 мкм повністю поглинаєінфрачервоне випромінювання.
Змішуючись з водою нафтаутворює емульсію двох типів: пряму — «нафта у воді» і зворотну — «вода в нафті». Прямі емульсії, складені диспергованою до крапельдіаметром до 10,5 мкм нафтою, менш стабільні і є характерними для нафт, якімістять поверхнево активні речовини. При видаленні летючих фракцій, нафтаутворює в'язкі зворотні емульсії, які можуть зберігатись на поверхні водитривалий час, переноситись течією, викидатись на узбережжя та осідати на дно.
 
3.5Пестициди
Пестициди складають групуштучно створених речовин, які застосовуються для боротьби із шкідниками іхворобами рослин. Пестициди поділяють на такі найбільш поширені групи:
інсектициди — застосовуютьдля боротьби із шкідливими комахами;
фунгіциди та бактерициди — застосовують для боротьби з бактеріальними хворобами рослин;
гербіциди — застосовуютьпроти бур'янів.
Встановлено, що пестициди,знищуючи шкідників, шкодять багатьом корисним організмам і біоценозу загалом. Вгалузі сільськогосподарського виробництва давно вже існує проблема переходу довикористання замість хімічних (забруднюючих природне середовище) до біологічних(порівняно екологічно чистих) методів боротьби із шкідникамисільськогосподарських культур. В наш час на світовий ринок надходить понад 1,5•107т/рік пестицидів. Близько 1,2•107 т цих речовин вже увійшло до складуназемних і морських екосистем зольними і водними шляхами. Промисловевиробництво пестицидів супроводжується появою великої кількості побічнихпродуктів, які забруднюють стічні води. У водному середовищі найчастіше зустрічаютьсяпредставники інсектицидів, фунгіцидів, гербіцидів.
Синтезовані інсектицидиподіляються на три основних групи:
-          хлорорганічні;
-          фосфорорганічні;
-          карбонати.[2]
Хлорорганічні інсектицидиотримують шляхом хлорування ароматичних та гетероциклічних рідких вуглеводнів.До них належать ДДТ та його похідні, в молекулах яких сталість аліфатичних таароматичних груп при спільній присутності зростає, а також різні хлорованіпохідні (хлородіенадрін). Ці речовини мають період напіврозпаду до декількохдесятків років і досить стабільні до біодеградації. У водному середовищі часто зустрічаютьсяполіхлорбіфеніли, які є похідними від ДЦТ без аліфатичної частини.
За останні 40 роківвикористано більше як 1,2•107 т поліхлорбіфенілів при виробництвіпластичних мас, барвників, електричних трансформаторів та конденсаторів. Поліхлорбіфенілинадходять до оточуючого середовища в результаті скиду промислових стічних водта спалювання твердих речовин на звалищах. Останнє згадуване джерело постачаєполіхлорбіфеніли в атмосферу, звідки вони з атмосферними опадами надходять вусі райони земної кулі. Так, в пробах снігу з Антарктиди виявлено вмістполіхлорбіфенілів в межах 0,03-1,2 кг/м3.
 
3.6Синтетичні поверхневоактивні речовини
Детергенти(поверхневоактивні речовини — ПАР) відносять до обширної групи речовин, якізменшують поверхневий натяг рідини і, зокрема, води. Вони входять до складусинтетичних миючих засобів, широко використовуються у побуті та промисловості.Разом із стічними водами синтетичні ПАР надходять до материкових вод іморського середовища. Синтетичні миючі засоби містять поліфосфати натрію, вяких розчинені детергенти, а також цілий ряд додаткових інгредієнтів, які єтоксичними для водних організмів: ароматизуючі речовини, відбілюючі реагенти(персульфати, перборати), кальцинована сода, карбоксилцелюлоза, силікати натрію.В залежності від природи і структури гідрофільної частини молекул синтетичніПАР поділяють на:
-          аніоноактивні;
-          катіоноактивні;
-          амфотерні;
-          неіоногенні.
Останні не утворюють іоніву воді. Найпоширенішими серед синтетичних ПАР є аніоноактивні речовини. На їхдолю припадає понад 50% всіх синтетичних ПАР.[2]
Наявність синтетичних ПАРв стічних водах промисловості пов'язане з використанням їх в таких процесах, якфлотаційне збагачення руд, розділення продуктів хімічних технологій, отриманняполімерів, покращення умов бурових робіт нафтових та газових свердловин,боротьба з корозією обладнання. В сільськогосподарському виробництві синтетичніПАР використовують в складі різноманітних меліорантів та як штучніструктуроутворювачі для поліпшення структури ґрунтів сільськогосподарськоговикористання.
 
3.7Теплове забруднення водойм
Теплове забруднення поверхніводойм та прибережних морських акваторій виникає в результаті скиду нагрітихстічних вод електростанціями та деякими промисловими виробництвами.
Скиди нагрітих вод вбагатьох випадках зумовлюють підвищення температури води у водоймах на 6-8 °С.Площа плям нагрітих вод в прибережних водах може досягати 30 км2.Більш стала (стабільна) температурна стратифікація перешкоджає водообміну поміжповерхневими та придонними шарами води. Розчинність кисню у водах зменшується,а споживання його зростає, оскільки із збільшенням температури підсилюєтьсяактивність аеробних бактерій, які розкладають органічні речовини, підсилюєтьсявидове різноманіття фітопланктону і всієї флори водоростей в цілому.
На підставі узагальненогодосвіду, можна зробити висновок про те, що ефекти антропогенного впливу наводне середовище виявляються на індивідуальному та популяційно-біоценотичномурівнях і тривала дія забруднюючих речовин призводить до значного спрощенняводних екосистем.[8]
 

4.Особливості моделювання в екології
Моделювання с одним зголовних засобів пізнання в екології. На цей час широко використовуються такіметоди, як:
-          натурно-експериментальнемоделювання;
-          математичне (у тому числічислове) моделювання;
-          системне моделювання.
Першими математичнимимоделями були роботи В. Вольтерра й А. Лоткі: математична теорія динамікипопуляцій, модель «хижак — жертва» (20-і — 30-і роки XX ст.). У 50-іроки Е. Кернер створює так звану «статистичну механіку біологічнихасамблей» (для складних біоценозів з великим числом взаємодіючих видів).Надалі у зв'язку з великими труднощами математизації складних біологічних іекологічних об'єктів були взяті на озброєння методи кібернетики (системнемоделювання).
Основні фактори, щовраховуються при екологічному моделюванні.
Основні фактори, щовраховуються при моделюванні екологічних систем, можна підрозділити на такі двігрупи:
а) фактори зовнішньоговпливу:
-          кліматичні зміни(температура, опади тощо);
-          антропогенне втручання ітаке ін.;
б) внутрішні фактори:
-          конкуренція;
-          паразитизм;
-          хижацтво;
-          захворюваність та їїпоширення;
-          трофічні ланцюги.
При цьому потрібновраховувати, що вплив таких факторів характеризується наявністю:
-          ефекту запізнення;
-          кумулятивного ефекту;
-          граничних ефектів.
Як правило, математичнийопис впливу факторів зв'язаний з великою кількістю взаємозалежних змінних,зв'язаних між собою нелінійними співвідношеннями, що сильно ускладнює задачу івимагає застосування ЕОМ.
Принципи екологічногомоделювання
При побудові моделейекологічних процесів застосовують наступні основні принципи.
Принцип системності.
Внаслідок пересиченостіекосистем зв'язками екологічні об'єкти являють собою єдину систему. З цієїпричини в екології виявилося необхідним злиття методів системного аналізу іматематичного моделювання. Це призвело до створення інтегрального методусистемного моделювання — вищого етапу в розвитку екологічного моделювання.
Принцип системностіполягає в усвідомленні цілісності об'єктів світу, їхньої стійкості, взаємодіїіз зовнішнім світом тощо; інший аспект цього принципу — динамічнабагатогранність, єдність якості й кількості, теорії та практики.
Принцип єдностіструктурності та ієрархічності.
Фундаментальна рисаекосистем — наявність у них складнихієрархічних структур. Звідсивипливає вимога єдності структурності й ієрархічності системних екологічнихмоделей. Відповідно виникає проблема структурування моделі, тобто виділенняістотних підсистем і елементів п сукупності всіх зв'язків і компонентів.
Звичайно системуорганізують найбільш залежні одне від одного елементи (підсистеми), іншівпливають па поводження системи слабко, а через їхню велику кількість — неузгоджено; отже, їх можна розглядати як інтегровані зовнішні чи внутрішніфактори впливу.
Принцип багатомодельногоопису.
Через динамізм іскладність екологічних об'єктів, що виникають у результаті множинності метиантропогенного втручання, на сьогодні немає можливості побудови єдиної теоріїсоціоекосистеми в класичному розумінні, тобто як дедуктивної моделі, з якоїможна вивести всі можливі наслідки. Тому наука йде по шляху створення множиннихвзаємодоповнюючих моделей.
Принцип єдностіформалізованого і неформалізованого опису.
Досвід перших глобальнихмоделей розвитку світової соціоекосистеми, побудованих за замовленням Римськогоклуба, показав: сяйного формалізованого (математичного) опису недостатньо дляадекватного моделювання соціоекосистеми. Для цього необхідно враховуватинеформальні фактори і доповнювати формалізований опис (з позицій історичного,психологічного та ін. підходів) неформальованим описом.
Принцип визнанняфундаментальності екологічних процесів.
Екологічні процесинеможливо звести до простої сукупності біологічних, фізичних, економічнихпроцесів, оскільки всі вони тісно переплетені між собою. У цьому переплетеннівиникають нові, екологічні закономірності. Звідси випливає самостійназначимість екологічних цінностей.
Принцип єдності теорії тапрактики.
Благополуччясоціоекосистеми, частиною якої є Людина, має для неї найважливіше значення.Тому екологія є не тільки фундаментальною, але і прикладною наукою, що поєднуєпізнання екологічних закономірностей із практичним їхнім застосуванням уповсякденній діяльності Людини. Ця єдність виражається у вигляді принципу:«Не тільки дивися і думай — роби».[1]
Значення моделювання векології
За допомогою моделюванняодержують можливість оцінювання потенційних наслідків застосування різнихстратегій оперативного керування, впливу на екосистему, користування природнимиресурсами (біотичними й абіотичними), оптимізації екосистем. Моделюваннядозволяє глибоко проникнути в сутність явищ, зрозуміти їхню справжню природу.
 

5.Власні дослідження
Вихідні дані
Qe
Se
Qср
Sср
Vср
Bср
Hср
Zср 1,5 30 0,47 184 0,17 35 0,87 3
Визначення площиниприпливу стічних вод
/>
де δ – площинаприпливу стоків, м2;
Qст – витрати стічних вод, м3/с;
Vср – середня швидкість потоку на розрахунковій ділянці,м/с.
Підставимо дані у формулу:
/>.
Розрахунок ширини припливустічних вод
/>
де β – ширинаприпливу стоків, м;
Нср – глибинаділянки, м.
Підставимо дані:
/>.

Визначення ширинирозрахункового осередку
/>
де ∆z – ширина розрахункового осередку, м;
n – коефіцієнт (=1).
За даними:
/>.
Визначення довжини розрахунковогоосередку
/>
де ∆x – довжина розрахункового осередку, м;
D – коефіцієнт турбулентної дифузії:
/>
за умови: g = 250; С = 30; М = 27 – D=0,046.
Отримуємо:
/>.
Визначення кількостіструменів по ширині потоку

/>
/>
Визначення загальноїкількості струменів, у яких знаходиться стічна вода
∆x
∆z k k+1 k+2 k+3 k+4 k+5 k+6 k+7 k+8 k+9 1 струмінь 30 68,5 78,125 80,53125 80,53125 79,62891 78,38818 77,04407 75,69995 74,40166 2 струмінь 184 107 87,75 80,53125 76,92188 74,66602 73,01172 71,6676 70,50677 69,46814 3 струмінь 30 68,5 68,5 66,09375 64,28906 63,08594 62,25879 61,64783 61,15906 60,73961 4 струмінь 30 30 39,625 44,4375 46,84375 48,19727 49,06201 49,67297 50,13354 50,49307 5 струмінь 30 30 30 32,40625 34,8125 36,76758 38,30908 39,54041 40,54614 41,38504 6 струмінь 30 30 30 30 30,60156 31,50391 32,48145 33,43079 34,31433 35,12327 7 струмінь 30 30 30 30 30 30,15039 30,45117 30,85535 31,31827 31,80821 8 струмінь 30 30 30 30 30 30 30,0376 30,13159 30,28198 30,47996 9 струмінь 30 30 30 30 30 30 30 30,0094 30,0376 30,08988 10 струмінь 30 30 30 30 30 30 30 30 30,00235 30,01057 11 струмінь 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30,00059
/>
При побудові моделі явважаю доцільним округлити значення і прийняти ширину струменя за 3,2 метри. Таким чином, по ширині річки вкладається 11 струменів.

Модельрозповсюдження забрудника (в 1 мм = 0,5 м)
 

Висновкита рекомендації щодо стану водного об’єкта
Побудувавши модель, можназробити висновки, що:
-          в 10 створі забрудникрозповсюдиться по всій ширині річки;
-          лівого берега забрудникдосягне в другому створі;
-          воду вздовж правогоберега по всій довжині моделі можна вважати умовно чистою;
-          в останньому створінайзабрудненіша вода буде біля лівого берега;
-          в останньому створі найчистішавода буде біля правого берега.
Вода з цього джерелапридатна для 1-ї категорії водокористування:
-          навігація (судноводіння);
-          транспортні системи(лісосплав, скид стоків тощо);
-          добування копалин;
-          виробництвоелектроенергії (ГЕС, ГАЕС).
Якщо забрудникомвиступатиме будь-який мікроелемент, то вода з цього джерела зовсім непридатнадля зрошення і навіть найбільш чистий шостий струмінь перевищує ГДК алюмінію іферуму, вміст яких допускається найбільший (до 5 мг/л у водах обмеженопридатних для зрошення) в 6 разів.
Для тваринницькоговодопостачання вода з даного джерела придатна у разі, якщо забрудникомвиступатимуть: кальцій, нітрати, нітрити чи сульфати.
Взагалі при прогнозованійситуації рекомендую використовувати воду ближче до правого берега річки, але недалі ніж на 90 метрів нижче місця скидання стічної води.

Список використаної літератури
1)        Богобоящий В.В., КурбановК.Р., Палій П.Б., Шмандій В.М. Принципи моделювання та прогнозування векології: Підручник. — Київ: Центр навчальної літератури, 2004. — 216 с.
2)        Винклер Х. Мировыересурсы: Пер. с нем. — М.: Знание, 1986.-272 с.
3)  ВладимировA.M. и др. Охрана окружающей среды. — Ленинград: Гидроме- теоиздат, 1991. — 422с.
4)        Герасименко В.Г.,Герасимснко М.О., Харчишин В.М. Методичні вказівки до виконання курсової роботиз моделювання і прогнозування стану довкілля для студентів зі спеціальності6.0708.00 — екологія і охорона навколишнього природного середовища. — БілаЦерква, 2005.- 12с.
5)  ГорєвЛ.М., Яцюк М.С. Особливості оперативного прогнозування змін хімічного складурічкових вод в умовах техногенного впливу. // Водне господарство України.-1998. — №№ 5-6, с. 18-21.
6)        Джигирей В.С., Сторожук В.М., Яцюк Р. А. Основи екології та охорона навколишнього природного середовища(Екологія та охорона природи). Навчальний посібник. – Вид. 2-ге, доп. – Львів,Афіша, 2000 –272 с.
7)  Карпов В.І., Сіренький С. П., Данилко В. К. та інші Еколого-економічні проблеми довкілляЖитомирщини. [Кол. мо-ногр.]; Під заг. ред. П. П. Михайленка. –Житомир, 2001.–320 с.: іл. — Бібліогр.: 312-316
8)  ПотравныйИ.М., Захожай В.Б. Ресурсосбережение и охрана окружающей среды.-К.: Урожай,199О.-286с.
9)        ШелудченкоБ.А.,.Дорощенко В.В, Котков В.І. та ін.; Інженерна екологія. 4.2. Гідросфера:(Навч. посіб.) За ред. Б.А. Шелудченка; (В надз. Державне управління екологіїта природних ресурсів в Житомирській області; Державний агроекологічнийуніверситет). — Житомир: Вид-во «Волинь», 2001.-220 с.:іл.