Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Методы и технические средства натурного моделирования внутриводоемных процессов

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Методы и технические средства натурного моделирования внутриводоемных процессов"

На правах рукописи

ТРУНОВ Николай Михайлович

МЕТОДЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА НАТУРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ВНУТРИВОДОЁМНЫХ ПРОЦЕССОВ

Специальность: 11.00.11 - Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новочеркасск - 1998

Работа выполнена в Гидрохимическом институте Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.

Научные руководители: Заслуженный деятель науки и техники

Российской Федерации, академик Инженерной и Экологической академий, член-корреспондент РАН, д.г.-м.н., профессор A.M. Никаноров; Заслуженный деятель науки Российской Федерации, академик

Международной академии экологии и природопользования д.х.н., профессор В.Т. Капдин.

Официальные оппоненты: д.т.н., профессор Косолапое А.Е.

д.т.н., профессор Серпокрылов Н. С.

Ведущая организация: Донское бассейновое водохозяйственное

объединение

Защита диссертации состоится 11 сентября 1998 г. в 10 часов на заседании диссертационного Совета К 120.76.01 в Новочеркасской государственной мелиоративной академии по адресу: 346428, Ростовская область, г. Новочеркасск, ул. Пушкинская, 111.

С диссертацией можно познакомиться в библиотеке академии.

Автореферат разослан 10 августа 1998 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью предприятия, просим направлять ученому секретарю специализированного совета.

Ученый секретарь

диссертационного совета К 120.76.01 профессор

Г.Н. Мартыненко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Недостаточная изученность основных процессов, протекающих внутри водных объектов (так называемых внутриводо-гмных процессов), становится в настоящее время главным источником погрешностей как в работе системы мониторинга поверхностных вод, так н при решении многочисленных водохозяйственных проблем. По этой же причине не получает научно обоснованных ответов ряд теоретических и прикладных вопросов изучения, охраны и рационального использования зодных ресурсов. До сих пор при планировании водоохранных мероприятий из-за недостаточной изученности не учитываются, даже такие важные знутриводоемные процессы, как самоочищение, вторичное загрязнение, цетоксикация и т.п. Специфика внутриводоемных превращений, основными составляющими которых являются гидродинамические и химико-эиологические процессы, заключается в их чрезвычайно сложной органи-¡ации и индивидуальности. Поэтому большинство исследований такого эода можно проводить только на самом водном объекте, с помощью специальных полевых методов и технических средств. В настоящее время вдним из наиболее эффективных экспериментальных подходов для иссле-вдвания внутриводоемных процессов, является физическое моделирование з натурных условиях, или как его часто принято называть натурное моде-тирование. Разработка методов и технических средств моделирования в яатурных условиях позволит в наиболее ответственных и сложных ситуациях проводить гидродинамические и химико-биологические исследова-гия непосредственно на исследуемом водном объекте, точнее определять 1начения важнейших характеристик и параметров, обеспечивая тем самым ювышение информативности и надежности первичной информации о юдном объекте.

Цель работы. Разработка методов и технических средств натурного моделирования основных внутриводоемных процессов, как целостного юдхода, включающего натурное гидродинамическое и химико-шологическое моделирование.

Задачи исследований. Для достижения намеченной цели были по-¡тавлены и решены следующие основные задачи:

разработать эффективные гидродинамические трассеры, пригодные для «пользования в экспериментах на любых типах водных объектов;

разработать и апробировать основные методы и технические средства ттурного моделирования гидродинамических процессов с помощью но-(ых трассеров;

- разработать и апробировать основные методы и технические средства фоведения натурных химико-биологических экспериментов на водных >бъектах, с учетом критериев подобия.

Предмет исследования - гидродинамические и химико-биологические процессы, протекающие в водных объектах, подвергающихся антропогенному воздействию.

Объектом исследования являются водоемы и водотоки на территории бывшего СССР. Работа выполнена в соответствии с тематикой исследований Гидрохимического института в период 1975-1997гг. В основу исследований положены натурные гидродинамические эксперименты с использованием трассеров и натурное химико-биологическое моделирование в мезокосмах. Для количественной обработки опытных данных использовались стандартные методы математической статистики и пакеты программ для персонального компьютера. Научная новизна работы:

- впервые, используя основные положения теории подобия, разработан целостный подход физического моделирования важнейших внутриводо-емных процессов, включающий натурное моделирование гидродинамических и химико-биологических процессов в водных объектах;

- впервые теоретически и экспериментально обосновано применение сферических микрочастиц в качестве гидродинамических трассеров, и на этой основе разработан и запатентован новый способ изучения динамических процессов в жидких средах;

- разработаны методы и технические средства натурного моделирования гидродинамических процессов в водных объектах на основе использования принципиально нового типа трассеров;

- разработаны методы и технические средства натурного моделирования химико-биологических процессов в водных экосистемах с помощью ме-зокосмов на основе критериев подобия;

- разработан и запатентован новый способ оценки загрязнения поверхностных вод по показателям структуры фитопланктоиного сообщества;

- разработан и запатентован метод экспрессного тестирования токсичности водной среды, позволяющий автоматизировать регистрацию острой токсичности природных вод;

- разработан и запатентован способ неконтактного определения содержания в воде новых трассеров с борта воздушного судна.

На защиту выносится: обоснование целостного подхода натурного физического моделирования основных внутриводоемных процессов, вхлючающего натурное моделирование гидродинамических и химико-биологических процессов в водных объектах, а также методы и технические средства, реализующие этот подход.

Практическая значимость и реализация результатов работы: на основе разработанных в диссертации методов и технических средств подготовлены и утверждены Федеральной службой РФ по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды следующие методические указания для сети общегосударственной службы наблюдений:

- по использованию флуоресцентных трассеров при организации наблюдений за загрязнением поверхностных вод и при оперативном расследовании аварийных ситуаций на водных объектах;

- по химико-биологическому моделированию с помощью мезокосмов;

- по экспрессному биотестированию загрязнения водных объектов;

- по исследованию состояния водных объектов с помощью показателей структуры сообщества фитопланктона;

Разработанные методы и технические средства использовались при выполнении ряда тем ГКНТ СССР, Госкомгидромета СССР, Межправительственных соглашений с зарубежными странами (США, Венгрия), а также при выполнении оперативных заданий Госкомгидромета СССР. Реализация основных положений, выводов и внедрение результатов работы осуществлялись в рамках 20 тем НИР (темы ГКНТ СССР, АН СССР, Госкомгидромета,хоздоговорные темы ГХИ).

Результаты работ внедрены также Московским НПО "Радон", Ставропольским научно-исследовательским и проектным институтом природных газов "СевКавНИПИгаз", Новочеркасской государственной мелиоративной академией и другими организациями. С 1997 года результаты работы используются в лекционных курсах "Охрана окружающей среды при разработке нефтяных и газовых месторождений" и "Экологическая гидрогеология" на кафедре гидрогеологии инженерной и нефтегазовой геологии Ростовского государственного университета.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на 27, 28, 29 Всесоюзных гидрохимических совещаниях в городах Новочеркасске (1978г.) и Ростове-на-Дону (1984, 1987 гг.), на Всесоюзной конференции "Биоиндикация и биотестирование природных вод" (г. Ростов Н/Д, 1986 г.), на международном совещании по проекту N14 МАБ ЮНЕСКО (г. Ташкент, 1978 г.), на международной конференции "Комплексный глобальный мониторинг загрязнения окружающей природной среды" (г. Рига, 1978 г ), на международном симпозиуме "Комплексный глобальный мониторинг состояния биосферы" (г. Ташкент, 1985 г.), на VII Всесоюзном симпозиуме по современным проблемам прогнозирования, контроля качества воды водоемов и озонирования (г. Таллин, 1985 г.), на II Всесоюзной школе по экологической химии водной среды (г. Ереван, 1988 г.), на V Всесоюзном гидрологическом съезде (г. Ленинград, 1986 г.), на Международном симпозиуме "Гидрохимия-93" (г. Ростов-на-Дону, 1993 г.), Международном симпозиуме "Трассеры в гидрологии" (Иокогама, 1993 г.), на Первой Региональной научно-технической конференции "Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону"; Секция: "Нефть и газ" (май 1997 г., г. Ставрополь), на Всероссийском совещании "Антропогенное воздействие на природу севера и его экологические последствия" (июнь 1998 г., г. Апатиты).

Автор выражает глубокую благодарность научным руководителям: д.г.м.н., профессору Никанорову A.M. и д.х.н., профессору Каштану В.Т. за неизменное участие и помощь в работе, а также всем сотрудникам экспедиционного отряда по апробации методов натурного экологического моделирования Гидрохимического института, принимавших вместе с автором участие в полевых исследованиях.

Публикации: По теме диссертации опубликовано 66 печатных работ, включая 5 методических указаний, 4 патента на изобретения, отражающих основное содержание диссертации.

Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, семи глав, выводов, списка использованной литературы, включающего 172 наименований, и приложений. Работа изложена на 223 страницах машинописного текста, содержит 34 рисунка и 12 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении раскрывается актуальность работы, её цели и задачи, обосновывается необходимость развития экспериментальных методов изучения основных внутриводоемных процессов, как основы повышения достоверности первичной информации об экологическом состоянии водных объектов.

В первой главе сделан анализ литературных данных, связанных с изучением основных внутриводоемных процессов и установлением их роли в процессах формирования качества поверхностных вод. Поскольку любую систему внутриводоемных процессов можно представить в виде двух главных подсистем: гидродинамической и химико-биологической, основное содержание данной главы (как и всей работы в целом) также состоит из двух основных частей. В первой из них рассматриваются вопросы натурного моделирования процессов переноса, перемешивания, разбавления и т.п. различных (прежде всего загрязняющих) веществ, во второй — натурное моделирование физико-химических, химических, биологических, микробиологических превращений, происходящих в водных объектах.

Гидродинамические процессы в водных объектах и методы их исследования. Антропогенное воздействие приводит к резкому возрастанию интенсивности и частоты пространственно-временных флуктуаций параметров, определяющих качество воды в водном объекте. В этих условиях такие процессы как перенос, перемешивание, разбавление загрязняющих веществ в водном объекте являются той основой, на которой происходит формирование качества его вод. Этим объясняется особая важность гидродинамических показателей для объективной оценки состояния любого водного объекта. Всякий раз, отбирая пробы воды в водном объекте, необходимо знать, в какой мере исследуемые в пробах показатели в качественном и количественном отношении идентичны соответствующим пока-

зателям во всем водном объекте или в каких-то его частях.

Химико-биологические процессы в водных объектах и методы их исследования. Одновременно с разбавлением, перемешиванием, переносом различных веществ в водном объекте идут физико-химические, биологические и микробиологические превращения этих веществ. В совокупности с гидродинамическими эти внутриводоемные процессы определяют важнейшие характеристики таких процессов как самоочищение, вторичное загрязнение, детоксикация и т.п. Эти же процессы вносят значительный вклад в формирование среды обитания для водного населения.

Во второй главе рассматриваются вопросы физического моделирования основных внутриводоемных процессов. Показано, что исторически накопление знаний в области охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов, гидрохимии, гидробиологии и смежных науках базировалось в основном на наблюдениях. Между тем, как известно, существуют две основные первичные формы познания - наблюдение и эксперимент. Причем во многих развитых науках эксперимент с его активной ролью исследователя быстро завоевывал прочные позиции, обеспечивая, прежде всего, связь между натурными наблюдениями, теоретическими разработками и математическим моделированием. При исследовании внутриводоемных процес-сов эту функцию выполняет, как правило, физическое моделирование. Под физическим моделированием подра-$умеваются исследования, при которых процессы и объекты воспроизводится в эксперименте при сохранении их физической природы. Необходимым условием корректности физического моделирования является со-элюдение принципа подобия объекта-оригинала и модели. Начало решетя этой проблемы было положено И. Ньютоном, впервые сформулиро-твшим условия подобия механических явлений. В области гидродинами-си основополагающее значение имели работы В. Фруда и О. Рейнольдса. Основы общей теории, объясняющей условия подобия явлений любой фи-¡ической природы, были заложены работами Н.Е. Жуковского, Д. Рэлея, Е>. Букингема. На более поздних этапах большой вклад в создание совре-1енной теории подобия внесли работы В.А. Веникова, Л.И. Гутенмахера, I.M. Тетельбаума, A.M. Сучилина, П.М. Алабужева и др.

Натурное моделирование гидродинамических процессов в природ-ых водах. Метод индикаторов. Основой натурного гидродинамического юделирования на водных объектах в настоящее время является трассер-ый эксперимент. Идея такого эксперимента состоит в том, что в иссле-уемую гидродинамическую систему вводят в заданном режиме опреде-енное количество легко обнаруживаемого в водном объекте консерватив-ого вещества-индикатора (трассера). Движение трассера в водном объек-е соответствует пространственно-временным эволюциям меченых им одных масс. Поэтому, наблюдая в определенном режиме за распределе-

нием трассера в водном объекте, судят о параметрах, характеризующих изучаемую гидродинамическую систему или процесс. Методологические основы этого направления в значительной мере заложены в работах Пааля Л.Л., Behrens Н., Guymer I., Морокова В.В., Черняева A.M., Рогуновича В.П., Гончарова B.C., Войтеховской Э.А., Никанорова А.М. и др. Этот подход не получал широкого применения до сих пор лишь из-за низкой чувствительности методов обнаружения всех известных, исключая радиоизотопы, индикаторов.

Натурное моделирование химико-биологических процессов в природных водах. Метод изолированных экосистем. Для этого направления наибольший интерес представляют методы физического моделирования, в которых моделью является некоторая часть самой исследуемой системы (экспериментальная подсистема), выделенная из материнской системы таким образом, что по основным (изучаемым) свойствам между обеими системами сохраняется максимально возможное сходство. На практике это реализуется созданием в исследуемой материнской экосистеме пространственно изолированных подсистем (экспериментальных микроэкосистем). Такие, искусственным образом изолированные микроэкосистемы, имеющие по многим важнейшим характеристикам максимальное сходство с исследуемой материнской экосистемой, доступные тщательному внешнему и внутреннему контролю, становятся в настоящее время одним из важнейших инструментов изучения химико-биологических процессов в водных экосистемах. Существенное значение для развития этого направления имели работы Peterson Н., Raymont J.E.G., Miller R.S., Odum Е.Р., Хайлова K.M., Каплина В.Т., Денисовой А.И., Uhlmann D., Никанорова А.М., Бульон В.В., Алексеева В.В., Бурдина К.С., Максимова В.Н. и др.

В третьей главе решается задача разработки нового способа исследования динамических процессов в жидких средах, позволяющего применять индикаторные методы на всех типах водных объектов без ограничений.

Рассматривая движение мелкой сферической частицы, взвешенной в жидкой турбулентной среде с параметрами, близкими к параметрам реальных природных потоков воды: незначительные градиенты скоростей потока, преобладание сил вязкости над силами инерции, малые размеры частиц (меньше мельчайших турбулентных образований жидкой фазы) и т.п., можно убедиться в применимости для описания движения такой частицы уравнения Чена:

3

+ Fn + F

Е »

где i= 1,2,3.

Здесь и далее приняты следующие обозначения:

рт - плотность материала частицы, кг/м~"; Я - радиус взвешенной частицы, м; Ц - скорость взвешенной частицы в направлении осей координат, м/с; 1 - время, с; р0 - плотность дисперсионной среды, кг/м3; V; - скорость "жидких" частиц в окрестности твердой частицы, м/с; V - коэффициент кинематической вязкости жидкости, м2/с; р - давление в точке пространства, где находится частица в момент времени 1, Н/м2; Рв - сила Бассэ, Н; Ре -внешняя потенциальная сила, действующая на частицу, Н.

После ряда преобразований это уравнение, записанное для координаты Ъ можно представить в виде:

¿и г 9ур0 , _и ч 3 Эр А К2(2рт+р0г 2 (2РИ+Р„)э«

Г -.2,, Л

(2)

Зр„У

2рт +Рс

д1У, сГУ,

-+-—ь ■

ч Эх2 ду2 дгг

= 0.

Сопоставляя с точки зрения теории подобия уравнение (2) и уравнение Навье-Стокса, описывающее соответствующее движение жидкой фазы:

¿V, 1 ар

= —+

л р0 дх

г

(3)

видим, что уравнения (2) и (3) являются сходственными при выполнении условия:

у

В диссертации показано, что для рассматриваемой ситуации соотношение (4) выполняется всегда. Решение масштабных уравнений, соответствующих уравнениям (2) и (3) дает условие выполнения подобия:

Рш =Ро (5)

Полученный результат позволяет сделать следующий важный вывод: твердые сферические частицы, диспергированные в водных массах естественных водоемов и водотоков, турбулентные характеристики движения которых не противоречат ограничениям теории Чена, могут быть использованы в качестве трассеров движения жидкой фазы в том случае, если эазмеры частиц меньше мельчайших турбулентных образований жидкой фазы, а плотность материала частиц равняется плотности воды в водном збъекте.

Новый тип трассеров для исследования движения жидкой фазы и растворенных компонентов. На основе полученных результатов разработан и запатентован принципиально новый тип трассеров для исследования динамических процессов в жидких средах. В этом случае трассирующее ве-' щество используется в форме твердых сферических микрочастиц, приготовленных из ярко флуоресцирующих инертных (полимерных) материалов, имеющих плотность, равную плотности жидкой среды. В основе количественной регистрации частиц трассера используется люминесцентная микроскопия поверхности мембранного фильтра, через который предварительно профильтрован определенный объем воды, содержащей трассер. Метод дает возможность обнаруживать трассер при разбавлениях - до 1013 раз и выше. Кроме того, разработан и запатентован способ количественного определения новых трассеров в водном объекте без отбора проб, с помощью лазерного лидара, установленного на борту самолета или вертолета. Для моделирования движения жидкой фазы, как показано выше, плотность материала, из которого приготовлены частицы трассера, должна быть равной плотности визуализируемой жидкой среды. Эффект уменьшения осредненной плотности частиц достигается путем создания в структуре полимерного материала, из которого приготавливаются частицы, микроскопических газовых вакуолей. Варьируя соотношением масс полимерной основы и вспенивающего агента, можно получить необходимое значение осредненной плотности частицы.

Новые трассеры аттестованы Харьковским институтом гигиены труда и профзаболеваний АМН Украины как безопасные для здоровья человека и прошли широкую апробацию на различных водных объектах бывшего СССР.

Четвертая глава диссертации посвящена разработке методов и технических средств натурного моделирования гидродинамических процессов в водных объектах с помощью новых трассеров. Основные технические средства и приемы работы на водных объектах с новыми трассерами имеют большое сходство с применявшимися ранее. В то же время, обладая высокой чувствительностью и многоцветностью, трассеры на основе микрочастиц легко реализуют многие, ранее не существовавшие, возможности. Так все использовавшиеся ранее индикаторы, исключая радиоизотопы, из-за низкой чувствительности определения, можно было использовать только на водных объектах с небольшими расходами и, как правило, только в режиме импульсной инжекции. В противном случае в водный объект необходимо было вносить большие количества индикатора. Новые трассеры можно использовать на любых водных объектах. Любым может быть и режим инжекции. Этот факт имеет большое значение не только вследствие расширения сферы применения трассеров, но и в связи со значительным упрощением как самих экспериментов, так и способов обработки их результатов.

В качестве примера рассмотрим определение с помощью индикаторного метода такого показателя, как расход воды в водотоке. Уравнение баланса трассера в этом случае записывается в виде:

со

С0Т-УТ =<};- ]с(т(1)-ск, (6)

о

где Сот- стартовая концентрация трассера, част/м3; Ут - стартовый объем трассера, м3; 01 - расход воды в ¡-том створе полного перемешивания, м3/с; С^тО) - текущая концентрация трассера в ¡-том створе, част/м3.

Из уравнения (6) можно получить выражение для определения расхода воды в визуализируемом потоке -

Сот-Ут

= «--(7)

/с1Т(0-л

о

Уравнение баланса трассера для случая стационарной инжекции для ¡-того створа полного перемешивания записывается в виде:

сот-\гт=0гсгт. (8)

Откуда выражение для расхода воды О; может быть представлено в

виде:

(9)

ВНесли в первом случае (импульсная инжекция) для определения расхода воды в водотоке необходим отбор и анализ примерно двух десятков проб воды и приближенный расчет интеграла в выражении (7), то во втором - достаточно отобрать в створе полного перемешивания и проанализировать всего одну пробу. Мало того, такой подход позволяет в одном трассерном эксперименте определить все наиболее часто используемые в водоохранной практике гидродинамические показатели: время добегания зодных масс, кратность разбавления, коэффициент смешения, расход воды з водотоке, коэффициенты продольной и поперечной дисперсии.

Параметризация моделей гидродинамических процессов в водных объектах. Определение с помощью новых трассеров в одном эксперименте трактически всех важных характеристик взаимодействия загрязненных и фиродных вод дает возможность корректной параметризации многих «счетных моделей. В качестве примера рассмотрим определение количе-ггвенного значения параметра широко известной модели Фролова-'одзиллера для определения створа гарантированного смешения:

2^3 1 Г-Рр+Рсг

(10)

где Ь - расстояние до створа заданного смешения, м; <3р - расход воды в водотоке, м3/с; С^ст - расход сточных вод, м3/с; у - коэффициент смешения (обычно равным 0,85); а - коэффициент, учитывающий гидравлические условия смешения на данном участке реки, определяемый по формуле:

а = (11)

V ^СТ

где - коэффициент, зависящий от расположения выпуска сточных вод относительно берега реки; ср - коэффициент извилистости реки; Иг -коэффициент поперечной дисперсии, м2/с.

Из выражений (10) и (11) видно, что для определения створа гарантированного смешения требуется знание 4-х экспериментально определяемых значений. Применение новых трассеров значительно облегчают решение этой задачи.

Рассмотрим схему эксперимента: трассер в режиме стационарной инжекции вводится в сточные воды таким образом, чтобы до впадения в реку произошло полное перемешивание сточных вод и индикатора. Тогда из уравнения баланса трассера легко определяется расход сточных вод:

Л (Сото-Сир)^™

Зет = ^ г *-(12)

1тр

где (}ст - расход сточных вод, м3/с; С^- стартовая концентрация трассера, част/м3; - расход трассера, м3/с; С1тр - концентрация трассера в сточных водах, част/м3.

Для отбора проб воды в реке назначаются два контрольных створа: 1 -й устанавливается на расстоянии, где с запасом обеспечено полное перемешивание. В этом створе расход воды в реке определяется тем же способом, что и расход сточных вод. Второй створ назначают, исходя из предварительного опыта или расчетов, вблизи предполагаемого местоположения створа заданного смешения на расстоянии Ь,. Уравнение баланса трассера для этого створа имеет вид:

с,тр-дст=(рст+урр)-стах,

где у - степень перемешивания речных и сточных вод, показывающая какая часть расхода реки смешивается со сточными водами:

(^1тр ~Смах)-(2ст

г- с„„ - с?. • (,4)

где Смах - средняя концентрация трассера в зоне наибольшей загрязненности, част/м3.

Во втором створе определяется средняя концентрация трассера в зоне наибольшей загрязненности Смах, после чего, зная концентрацию трассера в сточных водах С1тр, расстояние до контрольного створа Ь); а также расход сточных вод и расход водотока, рассчитывается параметр а:

После чего по формуле (10) нетрудно рассчитать любой створ (80%, 85% или 90% смешения).

Наиболее общее решение проблемы параметризации подобных расчетных соотношений связано с экспериментальным определением коэффициентов продольной и поперечной дисперсии. При этом, как правило, применяется схема изучения деформации концентрационной волны индикатора в контрольных створах. Для определения коэффициента поперечной дисперсии применяется стационарный режим выпуска трассера в заданной вертикале по всей глубине потока по схеме взвешенной многоточечной инжекции, обеспечивающей соответствие между расходами индикатора в точках инжекции и локальными расходами воды в этих точках.

Для определения коэффициента продольной дисперсии производят залповый выпуск трассера другого цвета в поток по всему живому сечению также по схеме взвешенной многоточечной инжекции, так же с соблюдением соответствия между количеством индикатора, вносимого в точках инжекции, и локальными расходами воды в этих точках. По результатам измерения концентраций трассера в нескольких наблюдательных створах, отстоящих друг от друга на равных расстояниях, строятся кривые распределения концентраций по ширине потока Б=Г(г) (первый случай) и кривые распределения концентраций во времени 8=^). На основе полученных кривых Б=Г(г) или Б^ОД для каждого створа наблюдения

2 2

рассчитываются дисперсии и ст( по следующим формулам:

ь(70р+дсг)-1п(дет-гдст)

Я

(15)

n

г n

\ 2

а) поперечная дисперсия:

(16)

<т

2 _ ¡=1

¡=1

7.

n

n

где Б, - концентрация на ¡-том отрезке кривой 8=^), част/м3; ^ - координата по оси г, м;

б) продольная дисперсия:

_ Ы_

( n

¡=1 n

К 1=1 у

(17)

где - концентрация на ¡-том отрезке кривой част/м3; ^ - время, с.

Далее на основе полученных величин дисперсий, используя интерполирование, строят график зависимости 0<2 = ^ (х) и ст2 = f2(x) и находят производные, а затем и соответствующие коэффициенты дисперсии. Коэффициент продольной дисперсии рассчитывается по формуле:

где коэффициент продольной дисперсии, м2/с; V* - скорость течения в водотоке, определенная в результате трассерного эксперимента (м/с);

На основании данных о распределении концентраций трассера в двух створах, удаленных друг от друга на расстояние Дх, коэффициент поперечной дисперсии рассчитывается по формуле:

~ V, До?

2 Дх

где Дх - расстояние между рабочими створами, м; Ааг - изменение поперечной дисперсии при переходе к следующему створу, отдаленному на расстоянии вдоль потока Дх, м2.

Основные операции и технические средства проведения трассерных исследований на водных объектах.

Введение трассера в воду исследуемого водного объекта. Режим введения трассера в исследуемый водный объект зависит от конкретной схемы эксперимента. Однако в большинстве случаев используется та или иная модификация одного из двух основных режимов выпуска трассера -импульсного и стационарного. В первом случае необходимое количество трассера вводится в водный объект в виде импульса концентрации, эпюра которого в зависимости от целей эксперимента может быть различной. Во втором - трассер вводится с постоянной концентрацией и постоянным расходом в течение времени, заведомо большем времени релаксации изучаемого процесса. Учитывая необходимость работы в различных режимах инжекции трассера и широкий диапазон масштабов водных объектов, где могут проводиться трассерные исследования (от малых рек до морских заливов), разработаны и апробированы специальные технические сред-

ства для введения трассера в водный объект в режиме многоточечной ин-жекции с постоянным расходом и для введения трассера методом внедрения объема. Разработанные технические средства, реализованы в составе специальной передвижной лаборатории на базе автомобильного прицепа, обслуживающей как гидродинамические, так и химико-биологические исследования.

Отбор проб воды в водном объекте и представление результатов эксперимента. При работе с новым трассером используются те или иные разновидности двух основных схем отбора проб воды: отбор проб в контрольных створах по всему живому сечению потока с целью изучения основных характеристик распределения трассера в потоке; - отбор проб по сетке станций с целью наблюдения пространственно-временной эволюции шлейфа меченых трассером водных масс в водном объекте.

Первая схема отбора проб используется, как правило, на водотоках и проточных водоемах, а вторая - на малопроточных, непроточных водоемах или водоемах со сложной структурой течений. Отбор проб по первой схеме производится одновременно в назначенных точках живого сечения потока, путем сбрасывания пробоотборников с пенопластовых поплавков (рис. 1).

Отбор проб воды по второй схеме производится с борта катера или лодки специальным легко промывающимся батометром, или с помощью сбрасываемых с судна пробоотборников (гирлянды бутылок с поплавками). Результаты определения концентраций трассера в отобранных пробах воды наносятся на карту-схему (или схему поперечного сечения водотока) в виде семейства изоконцентрационных линий для каждого из моментов времени, в которые производились отборы проб. На рис. 2 и 3 в качестве примеров приведены результаты трассерных экспериментов на р. Север-ский Донец.

--г^—г-^-^-^—,-3--

ез о а - 5 а Е=3 а & У

1 - трос капроновый; 2 - плотик пенопластовый; 3 - емкость (бутыль) для

отбора проб; 4 - груз; 5 - вертикальные шнуры. Рисунок 1 - Схема одновременного отбора проб воды в контрольном створе по всему живому сечению реки

По вертикальной оси - глубины на вертикалях (м); по горизонтальной оси - расстояние от левого берега (х 10 м).

Рисунок 2 - Распределение трассера в поперечном сечении реки. Створ №1, удаление от места выпуска трассера 500м, р. Северский Донец, май

1991г.

По вертикальной оси - глубины на вертикалях (м); по горизонтальной оси - расстояние от левого берега (х 10 м)

Рисунок 3 - Распределение трассера в поперечном сечении реки. Створ №2, удаление от места выпуска трассера 2000м, р. Северский Донец, май

1991г.

Степень перемешивания в створе 1, расположенном на расстоянии 500 метров от места выпуска сточных вод, составила 34 %, а в створе 2, на расстоянии 2000 м ниже сброса сточных вод, возросла до 36 %. Максимальная концентрация трассера уменьшилась с 44600 част/л (створ 1) до 12600 част/л (створ 2).

В пятой главе приведены примеры практического использования разработанных методов и технических средств натурного моделирования гидродинамических процессов на различных водоёмах и водотоках. Как правило, такие исследования проводились для целей организации систем локального мониторинга на водных объектах, подверженных влиянию крупных сосредоточенных источников загрязнения. Такие работы были выполнены на Ладожском озере, Невской губе Финского залива, Таганрог-

ском заливе Азовского моря, на реках С. Донец, Томь, Белая и т.д. Особенно важны такие исследования на реках, протекающих через крупные промышленные центры, для которых характерна высокая плотность расположения водовыпусков промышленных и коммунально-бытовых сточных вод. Это приводит к тому, что от сброса к сбросу не только не восстанавливаются гидрохимические, гидробиологические и т.п. показатели качества воды, но не успевает происходить и полное перемешивание загрязненных вод с водами реки. Учитывая, что в сточных водах различных промышленных предприятий часто присутствуют сходные наборы загрязняющих веществ, идентификация источников загрязнения по специфическим веществам чрезвычайно затруднена. Многолетний опыт работы в таких регионах показывает, что без проведения натурных трассерных исследований на наиболее напряженных участках рек невозможно организовать репрезентативный сбор данных по загрязнению реки.

Шестая глава посвящена разработке методов и технических средств натурного моделирования химико-биологических процессов в водных объектах с помощью мезокосмов

Как уже отмечалось выше физическое моделирование в натурных условиях химико-биологических процессов основывается на применении экспериментальных экосистем, создающихся путем пространственной изоляции некоторой части реальной водной экосистемы. Такие искусственным образом изолированные микроэкосистемы-мезокосмы, доступные тщательному внешнему и внутреннему контролю, становятся в настоящее время одним из важнейших инструментов изучения химико-биологических процессов в водных экосистемах. Действительно изолированные объемы имеют один и тот же химический состав воды, одно и то же водное население, те же освещенности, давления, температуры и их градиенты и динамики. Эта близость характеристик двух сравниваемых систем дает возможность эффективно использовать в качестве показателей сходства статистические критерии.

Критерии подобия экосистем. Исходя из основных положений теории подобия и учитывая тот факт, что в качестве физической модели исследуемой экосистемы в натурном химико-биологическом эксперименте используется экспериментальная экосистема, по важнейшим химико-биологическим показателям максимально приближенная к моделируемой экосистеме, для установления критериев подобия можно использовать подходы многомерной статистики, в частности, метод главных компонент. Как известно, факторные отображения, полученные для главных компонент, содержат практически всю исходную информацию об исследуемых системах, собранную в ходе эксперимента. Причем система факторных уравнений имеет единственное решение. Учитывая это, легко заметить, что две экосистемы являются подобными в пространстве сравниваемых

признаков, если они имеют неразличимые в статистическом смысле факторные отображения.. Выбор пространства признаков сравнения, как и определение уровней значимости, при всех статистических расчетах находится целиком в компетенции исследователя. Важно так выбрать пространство признаков сравнения, чтобы в нем было отражено взаимодействие основных структур, функций исследуемой системы.

Основные методы и технические средства проведения химико-биологических экспериментов на водных объектах с помощью мезокос-мов.

В диссертации приведены разработанные с целью выполнения всего комплекса работ по натурному химико-биологическому моделированию методы и технические средства общего назначения. Эти метода и технические средства подразделяются на две группы. Первая из них предназначена для подготовки модельных экосистем к исследованию и включает технические средства для установки и обслуживания мезокосмов в водном объекте, а так же методы и средства внесения добавок и отбора проб и т.п.

Вторая группа вспомогательных методов и технических средств предназначена для обеспечения корректной обработки проб воды, в первую очередь тех из них, которые не подлежат консервации и хранению.

Практическое использование методов и технических средств натурного химико-биологического моделирования. Несмотря на короткую историю развития мезокосмы становятся важным инструментом изучения таких внутриводоемных процессов как динамика токсичности и состава веществ в ходе процессов трансформации загрязняющих веществ, изучение процессов самоочищения и т.п.

Метод оценки состояния фитопланктонного сообщества. Модельные эксперименты в мезокосмах позволяют воспроизвести исследуемые процессы с минимальными искажениями, в результате чего возможно наблюдение наиболее тонких функциональных и структурных изменений экосистемы в ответ на то или иное воздействие. В диссертации, в качестве примера, приведены результаты мезокосменных экспериментов по усовершенствованию известного способа оценки загрязнения поверхностных вод по показателям структуры фитопланктонного сообщества. Суть изобретения заключается в том, что информативность и чувствительность известного метода может быть значительно повышена, если при определении индекса разнообразия учитывать ещё и физиологическое состояние клеток фитопланктона (живые, отмирающие, мертвые). При этом индекс Шеннона рассчитывается отдельно для живого, отмирающего и мертвого фитопланктона:

ш

1

N.

j= 1,2,3 (живые, отмирающие, мертвые),

где Н{ - индекс Шеннона для .¡-той физиологической группы; -численность ртой физиологической группы организмов ¡-того вида; N0 -общая численность клеток в пробе; т - общее число видов водорослей.

Экспресс-метод оценки токсичности водной среды на основе количественного определения показателей неспецифической реакции водных организмов и фагоцитарной активности гидробионтов-фильтраторов.

Исследования в мезокосмах позволили разработать систему биотестов, основывающихся на неспецифической реакции гранулообразования витальных красителей и фильтрационной активности гидробионтов-фильтраторов. В качестве тест-объектов могут использоваться самые различные водные организмы, прежде всего организмы, добывающие корм с помощью фильтрации воды. Это могут быть и организмы зоопланктона (дафнии), микрозоопланктона (коловратки, инфузории), а также бентос-ные организмы (моллюски). Широкая апробация этих биотестов в токсикологических экспериментах с использованием мезокосмов, позволила выбрать оптимальный биотест для автоматического контроля острой токсичности водной среды и запатентовать соответствующее техническое решение.

Определение константы скорости распада загрязняющего вещества в воде реки на примере фенола. Поскольку гидрологическая компонента процессов самоочищения (разбавление загрязненных веществ в водных объектах) легко оценивается в рамках натурного гидродинамического моделирования с помощью трассеров, на долю мезокосменных экспериментов приходится количественная оценка убыли загрязняющих веществ под воздействием химико-биологических процессов. Использование критериальной обработки результатов таких исследований позволяет избежать многих характерных ошибок. В качестве примера рассмотрим схему и результаты эксперимента по определению константы неконсервативности загрязняющего вещества (в нашем случае фенола) в условиях «залпового» поступления в водный объект. В опытный мезокосм была внесена разовая добавка фенола (карболовой кислоты) из расчета получения стартовой концентрации С0 ~ 50 мг/дм3. Обработка проб воды осуществлялась немедленно после отбора в развернутой на берегу реки полевой лаборатории. И в опытном, и в контрольном мезокосмах определялись следующие общие показатели: концентрация растворенного в воде кислорода, рН, ЕЬ, 1°, концентрация фенола, фосфора, азота, и др. Традиционная схема проведения таких исследований строится на определении динамики убыли загрязняющего вещества и определении коэффициента неконсервативности из классической модели:

где С, - концентрация через время 1, мг/л; С0 - начальная концентрация загрязняющего вещества, мг/л; к - константа скорости распада загрязняющего вещества в воде, 1/сут.

Применение модели (21) для рассматриваемого примера дает значение коэффициента неконсерватизности к ~ 0,2 (1/сут). Однако детальный анализ результатов с использованием критериев подобия показывает, что такой подход в данном случае неправомерен. На рис. 5 приведены динамики концентраций растворенного в воде кислорода для опытного и контрольного мезокосмов. Из рисунка видно, что примерно через 55 часов с момента начала эксперимента в опытном мезокосме происходит резкое снижение концентрации растворенного кислорода до значений 0,1-1,5 мг/дм3, и новый режим сохраняется достаточно долго. Аналогичный процесс наблюдается и по рН (рис 6). Очевидно, что в данном случае имеет место, как минимум, двухстадийный процесс. Анализ методом главных компонент поведения экспериментальной микроэкосистемы также показал наличие двух выявленных стадий: 1-я стадия - с начала эксперимента и до резкого перехода в новое состояние; 2-я стадия - после перехода в новое состояние и до конца эксперимента. При этом три первые главные компоненты, соответствующие первой стадии химико-биологических процессов, описывают 99,4% всей наблюдаемой дисперсии. На долю первой компоненты приходится 73,3% дисперсии, на вторую - 18,4%, на третью -всего 7,7%. Наибольшее влияние на первую главную компоненту оказывает концентрация кислорода в поверхностном слое (факторная нагрузка 0,97). Аналогичное рассмотрение результатов, характеризующих вторую стадию, показывает, что три первые главные компоненты этой стадии химико-биологических процессов описывают 92,2% всей наблюдаемой дисперсии. При этом на долю первой компоненты приходится 66,5% дисперсии, на вторую - 14,2%, и на третью - всего 11,6%. Кислород уже не оказывает такого влияния на первую главную компоненту, как в стадии 1. Наибольшее влияние оказывает на первую главную компоненту температура в придонном слое (0,95).

25

Контрольный МСЛСКО см

о

0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250

Время с начала эксперимента (час)

Рисунок 5 - Динамика содержания растворенного кислорода в воде мезокосмов

9.2

9

% 8.2

7 А

О 25 60 75 100 125 150 175 200 225 250

Время с начала эксперимента (час)

Рисунок 6 - Динамика рН в воде контрольного и опытного мезокосмов

Все это означает, что в данном случае действительно имеют место два различных процесса. Следовательно, и убыль фенола необходимо рассматривать как двухстадийный процесс, причем во время первой стадии опытная микроэкосистема еще сохраняет подобие с контрольной экосистемой и значение коэффициента неконсервативности на этом этапе кпод ~ 0,11 (1/сут). При переходе во вторую стадию, когда развивается специфическая микрофлора, использующая фенол в качестве субстрата, подобие нарушается и константа неконсервативности становится к«0,4 (1/сут).

В седьмой главе рассматриваются перспективы расширения сферы применения разработанных методов и технических средств;дается оценка экономической эффективности некоторых из них. При этом отмечается, что большая часть из разработанных в данной диссертации методов и технических средств не ограничены только той сферой, для которой они первоначально предназначались. Многие методы, разрабатываемые как элементы системы комплексного исследования (методы определения острой токсичности водной среды, метод оценки загрязнения водных объектов по показателям сообщества фитопланктона и др.), находят применение в практике экологических исследований и как самостоятельные методы. Другие эффективно внедряются в новые направления охраны окружающей среды и рацпспалыюгс использования природных ресурсов: разработка принципиально новой системы оперативного мониторинга, создание автоматических станций контроля качества природных вод нового поко-тения, применение флуоресцентных трассеров для изучения загрязнения и динамики подземных вод и т.д.

Невысокая стоимость используемых материалов и оборудования, «¡пользование на всех этапах технологической цепи только отечествен-

ных разработок, в сочетании с ценной первичной информацией, получаемой в результате экспериментов, обусловливают достаточно высокую экономическую эффективность внедрения разработанных методов и технических средств. В качестве примера в диссертации дается расчет экономической эффективности одной из наиболее завершенных разработок - способа исследования динамических процессов в жидких средах. Рассматривался наиболее часто используемый вариант применения этой разработки - трас-серный эксперимент по выбору оптимального местоположения створа и вертикалей отбора проб при выполнении программ мониторинга за загрязнением рек. Экономический эффект от использования нового трассера в одном эксперименте на реке с расходом и 600 м3/сек составляет «944191 рубль. Как известно, проблема совершенствования системы наблюдений за счет оптимального расположения точек отбора проб является одной из самых актуальных проблем систем мониторинга, решение которой давно назрело. Только в Федеральной службе РФ по гидрометеорологии и мониторингу (ГСН), насчитывается 2454 створа наблюдений, оптимальность местоположения которых никем не исследовалась.

ВЫВОДЫ

Наиболее существенные научные результаты, полученные в результате выполнения данной работы, состоят в следующем:

1. Показана важная роль изученности внутриводоемных процессов как основы повышения информативности и достоверности информации о водных объектах в условиях современного антропогенного влияния.

2. На основе использования положений теории подобия разработан целостный подход натурного моделирования важнейших внутриводоемных превращений, включающий натурное моделирование гидродинамических и химико-биологических процессов в водных объектах;

3. Теоретически и экспериментально показана идентичность гидродинамического поведения в турбулентных потоках сферических микрочастиц и окружающей их жидкости в том случае, когда частицы имеют субмикронные размеры и одинаковую с жидкой средой плотность.

4. Разработан и запатентован новый способ исследования динамических процессов в жидких средах, позволяющий использовать экологически чистые, многоцветные флуоресцентные трассеры, с высокой чувствительностью метода определения.

5. На основе использования новых трассеров разработаны и усовершенствованы методы и технические средства натурного моделирования гидродинамических процессов в водных объектах, позволяющие определять в одном трассерном эксперименте основные показатели взаимодействия загрязненных и природных вод, такие как, время добегания, кратности разбавления, коэффициентов смешения вод и т.п.

6. На основе экспериментального определения с помощью новых трассеров основных гидродинамических характеристик водных объектов, таких как расход воды, коэффициенты турбулентной диффузии, разработаны методы параметризации различных гидродинамических моделей, таких как, например, модели расчета местоположения створа с заданным смешением.

7. Разработаны методы и технические средства натурного моделирования внутриводоемных химико-биологических процессов, таких как самоочищение, детоксикация, с оценкой подобия модельной и моделируемой экосистем.

8. На основе экспериментальных исследований в мезокосмах запатентованы и внедрены как самостоятельные методы биологического оценивания уровня загрязнения природных вод следующие разработки:

- метод оценки состояния фитопланктонного сообщества;

- метод биологического тестирования на основе фильтрационной активности гидробионтов-фильтраторов, включая способ автоматического определения острой токсичности водной среды.

9. Проведена широкая апробация разработанных методов и технических средств на различных водных объектах: Ладожском озере, Невской губе, Таганрогском заливе, реках Дон, Северский Донец, Томь, Белаядр.

10. Установлена возможность расширения сферы применения новых методов, в частности при решении задач подземной гидродинамики, при освоении месторождений пресных вод, а так же нефтяных и газовых месторождений.

СПИСОК НАУЧНЫХ РАБОТ ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

По теме диссертации опубликовано 66 работ. Основные из них следующие:

1. Трунов Н.М., Короленко П.И., Дегтярев А.Ф. Неспецифическое тестирование вредных факторов среды // Изучение загрязнения природной среды и его влияние на биосферу. - Л.: Гидрометеоиздат. - 1979. - С. 49-54.

2. Трунов Н.М., Короленко П.И., Бражникова Л.В. Использование неспецифических реакций водного населения на воздействие загрязняющих веществ в системе мониторинга // Комплексный глобальный мониторинг загрязнения окружающей природной среды: Тр. международного симпо-5иума. Рига, 12-15 декабря 1978 г. - Л.: Гидрометеоиздат, 1980. - С. 370 -372.

3. Унифицированный метод оценки физиологического состояния гидро-Зионтов в эколого-токсикологическом исследовании. / Трунов Н.М., Лы-:енко Е.П., Дегтярев А.Ф. и др. // Гидрохимические материалы. - 1981. -Г.82. - С. 78-86.

4. Новый способ определения общей численности микроорганизмов в природных водах / Трунов Н.М., Хопрячкова О.В., Кубраков B.JI. и др. // Гидрохимические материалы. - 1981. - Т. 82. - С. 100-104.

5. Трунов Н.М., Дегтярев А.Ф., Тепляков Ю.В. Новый тип трассера для изучения динамических процессов в природных средах. // Изучение процессов формирования химического состава природных вод в условиях антропогенного воздействия: Мат. 28 Всесоюз. гидрохим. совещания., май 1984 г. - Л.:Гидрометеоиздат, 1987. - 168 с.

6. Микроскоп-флуориметр для подсчета микроорганизмов / Трунов Н.М., Кубраков В.Л., Ластенко И.П. и др. // Биологические ресурсы водоемов в ус-ловиях антропогенного воздействия. - Киев: Наукова думка, 1985. - С. 131-132.

7. Никаноров A.M., Трунов Н.М. Натурное моделирование как важнейший элемент экологического нормирования антропогенных нагрузок на водные экосистемы. // Комплексный глобальный мониторинг состояния биосферы: Тез. докл. 3 Междунар. симпозиум. Ташкент, 13-20 октября 1985 г. -Л.: Гидрометеоиздат, 1985. - С. 38 -39.

8. Методы натурного моделирования в системе прогнозирования и регулирования качества поверхностных вод / Никаноров A.M., Трунов Н.М., Тепляков Ю.В. и др. // Тез. докл. УН Всесоюзн. симпоз. по соврем, проблемам прогнозирования контроля качества воды водоемов и озонирования. -Таллин, 1985.-С. 137-139.

9. Люминесцентно-микроскопический метод определения интенсивности питания гидробионтов и его применение в биотестировании и биоиндикации качества вод. / Трунов Н.М., Чмутенко Л.О., Ржевский В.Р. и др. // Биоиндикация и биотестирование природных вод. - Ростов Н/Д, 1986. -

142 с.

10. Биологич. тестирование токсичности различных сред с использованием природных экосистем / Трунов Н.М., Шакунова H.H., Тепляков Ю.В. и др. // Биоиндикация и биотестирование природных вод. - Ростов Н/Д, 1986. -

143 с.

11. Натурное моделирование в водной экологии (химико-биологический аспект) / Трунов Н.М., Шакунова H.H., Снетовская Р.В. и др. // Изучение процессов формирования химического состава природных вод в условиях антропогенного воздействия: Мат. 28 Всесоюзн. гидрохим. совещ., май 1984 г. - Л.: Гидрометеоиздат. - 1987. - С. 169- 170.

12. Патент SU 1310419 AI 4 С 09 К 11/06. Способ исследования динамических процессов в жидкой среде / Н.М. Трунов (СССР). N3768940 23-26; Заявл. 18.07.84; опубл. 15.05.87. - Бюлл. N18.-5 с.

13. Методы и технические средства физич. моделирования основных про-цес-сов, формирующих качество воды в водном объекте / Трунов Н.М., Тепляков Ю.В., Шакунова H.H. и др. // Состояние и перспективы методологических основ химического и биологического мониторинга поверхнос-

тных вод суши: Тез. докл. 29 Всесоюз. Гидрохим. совещ. - Ростов Н/Д, 1987. - 303 с.

14. Комплекс технических средств для натурного экологического моделирования на водных объектах. 7 Трунов Н.М., Тепляков Ю.В., Тавлинова Т.И. и др. // Экологическое нормирование и моделирование антропогенного воздействия на водные экосистемы,- Л.: Гидрометеоиздат, 1988.- Вып. 1. - С.17-24.

15. Принципы и задачи экологического нормирования пресноводных экосистем. / Никаноров A.M., Трунов Н.М., Жулидов А.В. и др. // 2 Всесоюзн. школа по экологической химии водной среды, Ереван, 11 -14 мая 1988 г. -М. - 1988. - С. 40 - 61.

16. Гительсон А.А., Дубовицкий Г.А., Никаноров A.M., Трунов Н.М. Способ неконтактного определения концентрации частиц флуоресцирующего трассера. / Положительное решение от 30.10.1990 г. по заявке на авторское свидетельство N4710601/25 (089307) дата подачи 29.06.1989 г.

17. Никаноров А.М., Трунов Н.М., Тепляков Ю.В. Натурное моделирование гидродинамических процессов в водных экосистемах. // Тр. V Всесоюзн. гидролог, съезда / Качество вод и научные основы их охраны. - Л.: Гидрометеоиздат, 1991. - Т. 5. - С. 51-52.

18. Использование трассерных методов в оперативном мониторинге аварийного загрязнения водных объектов. / Трунов Н.М., Никаноров A.M., Аскалепов В.Н. и др. // Гидрохимические материалы. - 1991. - Т. 100. - С. 85-92.

19. Опыт использования трассера для исследования дельты Дона и Таганрогского залива. / Трунов Н.М., Быстров А.В., Трофимчук М.М. и др. // Тр. Гос. океаногр. ин-та. - 1991. - № 198. - С. 185 - 191.

20. Патент SU 1814510 A3 А 01 К 61/00, G 01 N 33/18. Способ контроля токсичности водной среды / Н.М. Трунов (СССР), А.М.Никаноров, М.М.Трофимчук, Н.Н.Шакунова. N4913318 13; Заявл. 22.02.91; опубл. 07.05.93. Bkwui.N17.

21. Трунов Н.М., Аскалепов В.Н., Никаноров A.M. Методология моделирования химико-биологических процессов в водных экосистемах с использованием мезокосмов. / Деп. в ВНИГМИ-МЦД 11.03.93, N 1145-гм 93.

22. Трунов Н.М. Движение взвешенных частиц в турбулентных потоках / Деп. в ВНИГМИ-МЦД 11.03.93, N 1144-гм 93.

23. Nikanorov A.M.. Trunov N.M. Using 2 new-type cf fhicrssccnt traccrs to study the dinamic processes in surface and ground water // Tracers in Hydrology (Proceedings of the Yokohama Symposium, July 1993, IANS Publication no. 219). - 1993. - P. 249-251.

24. Trunov N.M., Nikanorov A.M., Askalepov V.N. Application of ïxperimental ecosystems for researching natural waters: the problem of similarity // Hydrological, Chemical and Biological Process of Transformation md Transport of Contaminants in Aquatic Environments (Proceedings of the

Rostov-on-Don Symposium, May 1993) IANS Publication no. 219. - 1994. - P. 429-432.

25. A fluorescent tracer for hydrodynamic process studies. / Nikanorov A.M., Trunov N.M., Bystrov A.V., Askalepov V.N. // Hydrological, Chemical and Biological Process of Transformation and Transport of Contaminants in Aquatic Environments (Proceedings of the Rostov-on-Don Symposium, May 1993) IANS Publication no. 219. - 1994. - P. 387-397.

26. Патергг RU 2024017 CI 5 G 01 N 33/18. Способ оценки загрязненности водоемов /Н.М. Трунов, H.H. Шакунова, М.М. Трофимчук. N4783855 13; Заявл. 18.01.90; опубл. 30.11.94. - Бюлл.Ы22.

27. Трунов Н.М. Движение мелких взвешенных частиц в турбулентном потоке и проблема гидродинамич. индикаторов-трассеров. // Экологическое нормирование. - С.П.: Гидрометеоиздат, 1996. - Вып. 2. - С. 88-108.

28. Трассерный эксперимент как метод параметризации моделей гидродинамических процессов в водотоках. / Трунов Н.М., Быстров A.B. Филькин Г.В. и др. Н Экологическое нормирование. - С.П.: Гидрометеоиздат, 1996. - Вып. 2.-С. 216-224.

29. Трунов Н.М. Методика биотестирования загрязнения водных объектов // РД 52.44.2-94 Руководящий документ. Методические указания. Охрана природы. Комплексное обследование загрязнения природных сред промышленных районов с интенсивной антропогенной нагрузкой. - С.П.: Гидрометеоиздат, 1996. - С. 60 - 63.

30. Трунов Н.М. Метод исследования уровня загрязнения водных объектов по состоянию сообщества фитопланктона (биоиндикация) // РД 52.44.2-94 Руководящий документ. Методические указания. Охрана природы. Комплексное обследование загрязнения природных сред промышленных районов с интенсивной антропогенной нагрузкой. - С.П.: Гидрометеоиздат, 1996. - С. 64 - 66.

31. Трунов Н.М. Химико-биологическое моделирование в условиях максимального приближения к реальной экосистеме // РД 52.44.2 - 94 Руководящий документ. Методические указания. Охрана природы. Комплексное обследование загрязнения природных сред промышленных районов с интенсивной антропогенной нагрузкой. - С.П. Гидрометеоиздат, 1996.-С. 6769.

32. Технология применения флуоресцентных трассеров-маркеров в нефтегазовом производстве. / Никаноров А.М., Трунов Н.М., Тарасов М.Г. и др. // Тез. докладов Первой Региональной научно-технической конференции "Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону"; Секция: "Нефть и газ", май 1997 г., Ставрополь. - Ставрополь. - 1997. -С. 75.

33.Никаноров A.M., Трунов Н.М. Некоторые результаты изучения внутриводоемных процессов в пресноводных экосистемах // Антропогенное воздействие на природу севера и его экологические последствия /Тез. докл. всеросс. совещ., Апатиты, 22-25 июня 1998.-С.103-104.