Модельная реконструкция сценария аварийного выброса полихлорбифенилов в прибрежной зоне Черного моря

В.А. Иванов, А.В. Багаев✉, С.Г. Демышев, С.П. Любарцева

Морской гидрофизический институт НАН Украины, Украина

✉ e-mail: bagaiev.andrii@gmail.com

Аннотация

Проанализированы результаты расчетов, проведенных с помощью комплексной гидрофизической модели динамики полихлорбифенилов на северо-западном шельфе Черного моря. Модель объединяет блок расчета трехмерных полей течений, солености и температуры, модуль переноса и трансформации детрита с системой уравнений, описывающих концентрацию загрязнения в растворе, на частицах детрита и в верхнем слое донных осадков. Показано, что в рамках сценария аварийного выброса полихлорбифенилов из Георгиевского Гирла Дуная в весенний период доминирующим транспортным механизмом является горизонтальная адвекция. Адсорбция полихлорбифенилов на оседающих частицах детрита приводит к значительному (свыше 20% за первые 2 сут после аварии) уменьшению массы растворенных полихлорбифенилов в воде и ослаблению горизонтальных адвективных потоков вещества. При этом усиливается роль вертикальных потоков, которые вызывают не только быстрый транспорт и депонирование полихлорбифенилов на дне, но и повторное загрязнение водной толщи.

Ключевые слова

полихлорбифенилы, перенос, адсорбция, десорбция, трехмерная модель, потоки вещества, северо-западный шельф Черного моря

Для цитирования

Модельная реконструкция сценария аварийного выброса полихлорбифенилов в прибрежной зоне Черного моря / В.А. Иванов [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2013. № 6. С. 42-56. EDN TGIIVR.

Ivanov, V.A., Bagaiev, A.V., Demyshev, S.G. and Lyubartseva, S.P., 2013. Model Reconstruction of the Scenario of an Accidental Polychlorinated Biphenyl Spill in the Coastal Zone of the Black Sea. Morskoy Gidrofizicheskiy Zhurnal, (6), pp. 42-56 (in Russian).

Список литературы

  1. Maldonado C., Bayona M., Bodineau L. Sources, distribution, and water column processes of aliphatic and polycyclic aromatic hydrocarbons in the northwestern Black Sea water // Envir. Sci. Technol. – 1999. – 33, No 16. – P. 2693 – 2702.
  2. Qingyu М., Shaogang C., Xiaobai X. Sorption phenomena of PCBs in environment // Chin. Sci. Bull. – 2001. – 46, No 2. – P. 89 – 97.
  3. Lyubartseva S.P., Ivanov V.A., Bagaev A.V. et al. Three-dimensional numerical model of polychlorobiphenyls dynamics in the Вlасk Sea // Russian J. Numer. Anal. Math. Model. – 2012. – 27, No 1. – P. 53 – 68.
  4. Иванов В.А., Багаев А.В., Демышев С.Г. и др. Трехмерная модель переноса полихлорбифенилов на северо-западном шельфе Черного моря // Доп. НАН України. – 2012. – No 4. – С. 94 – 99.
  5. Демышев С.Г., Коротаев Г.К. Численная энергосбалансированная модель бароклинных течений океана с неровным дном на сетке С // Численные модели и результаты калибровочных расчетов течений в Атлантическом океане. – М.: ИВМ РАН, 1992. – С. 163 – 231.
  6. Pacanowski R.C., Philander S.G.H. Parametrization of vertical mixing in numerical models of the tropical ocean // J. Phys. Oceanogr. – 1981. – 11, No 11. – P. 1443 – 1451.
  7. Багаев А.В. Совершенствование параметризации детрита в задачах экологического моделирования приустьевой зоны Дуная // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. – Севастополь: МГИ НАН Украины, 2010. – Вып. 22. – С. 274 – 280.
  8. Алексеев Д.В., Иванов В.А., Иванча Е.В. и др. Исследование полей концентрации взвеси на северо-западном шельфе Черного моря при взмучивании донных осадков движущимся циклоном // Морской гидрофизический журнал. – 2007. – No 1. – С. 3 – 19.
  9. Koziy L., Maderich V., Margvelashvili N. et al. Three-dimensional model of radionuclide dispersion in estuaries // Environ. Model. Software. – 1998. – 13, No 5 – 6. – P. 413 – 420.
  10. Fillmann G., Readman J., Tolosa I. et al. Persistent organochlorine residues in sediments from Black Sea // Mar. Pollut. Bull. – 2002. – 44, No 2. – P. 122 – 133.
  11. Лебедев В.И. Разностные аналоги ортогональных разложений, основных дифференциальных операторов и некоторых краевых задач математической физики // Журн. вычисл. матем. и матем. физ. – 1964. – 4, No 3. – С. 449 – 465.
  12. Matsuno T. Numerical integrations of the primitive equations by a simulated backward difference method // J. Meteor. Soc. Japan. – 1966. – 44. – P. 76 – 84.
  13. Pietrzak J. The use of TVD limiters for forward-time upstream-biased advection schemes in ocean modeling // Mon. Wea. Rev. – 1998. – 126, No 3. – Р. 812 – 830.
  14. Фомин В.В. Применение схем TVD для численного моделирования фронтальных зон солености в мелком море // Метеорология и гидрология. – 2006. – No 2. – С. 59 – 68.
  15. Дорофеев В.Н., Коротаев Г.К. Ассимиляция данных спутниковой альтиметрии в вихреразрешающей модели циркуляции Черного моря // Морской гидрофизический журнал. – 2004. – No 1. – С. 52 – 68.
  16. Ефимов В.В., Тимофеев Н.А. Теплобалансовые исследования Черного и Азовского морей. – Обнинск: ВНИИГМИ-МЦД, 1990. – 237 с.
  17. Staneva J.V., Stanev E.V. Oceanic response to atmospheric forcing derived from different climatic data sets. Intercomparison study for the Black Sea // Oceanol. Acta. – 1998. – 21, No 3. – Р. 383 – 417.
  18. Кныш В.В., Демышев С.Г., Коротаев Г.К. Методика реконструкции климатической сезонной циркуляции Черного моря на основе ассимиляции гидрологических данных в модели // Морской гидрофизический журнал. – 2002. – No 2. – С. 36 – 52.
  19. Korotaev G.K., Demyshev S.G., Knysh V.V. Three-dimensional climate of the Black Sea // Black Sea Ecosystem Processes and Forecasting. Operational Workshop and Project Evaluation Meeting. – Erdemli: METU, IMS, 2000. – P. 1 – 10.
  20. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Т. IV. Черное море. Вып. 1. Гидрометеорологические условия / Под ред. А.И. Симонова, Э.Н. Альтмана. – СПб.: Гидрометеоиздат, 1991. – 430 с.
  21. Демышев С.Г., Иванов В.А., Маркова Н.В. и др. Построение поля течений в Черном море на основе вихреразрешающей модели с ассимиляцией климатических полей температуры и солености // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. – Севастополь: МГИ НАН Украины, 2007. – Вып. 15. – С. 215 – 226.
  22. Демышев С.Г., Багаев А.В. Численное моделирование термохалинной циркуляции Черного моря при различных параметризациях коэффициентов турбулентного переноса // Системы контроля окружающей среды. – Севастополь: МГИ НАН Украины, 2009. – С. 195 – 197.
  23. Природные условия взморья реки Дунай и острова Змеиный: современное состояние экосистемы / Под ред. В.А. Иванова, С.В. Гошовского. – Севастополь: МГИ НАН Украины, 1999. – 268 с.
  24. Jönsson A., Carman R. Distribution of PCBs in sediment from different bottom types and water depths in Stockholm Archipelago, Baltic Sea // Ambio. – 2000. – 29, No 4/5. – P. 277 – 281.

Скачать статью в PDF-формате