Разработка методов и измерительно-вычислительного комплекса для оценки экологически значимых гидрооптических характеристик пресноводных водоёмов : на примере озёр Алтайского края

• Автор: Акулова, Ольга Борисовна
• Шифр специальности: 25.00.27
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 176 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ИССЛЕДОВАНИЯ ГИДРООПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КАК ИНДИКАТОРОВ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОЗЁР

1.1. Гидрооптические характеристики: термины и определения

1.2. Основные характеристики озёрных экосистем

1.3. Методы и аппаратура для исследования гидрооптических характеристик

1.4. Исследования гидрооптических характеристик озёр мира

ГЛАВА 2. ОПИСАНИЕ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ МЕТОДОВ И РАЗРАБОТАННОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЧАСТИЦ ВОДНОЙ ВЗВЕСИ

И СПЕКТРАЛЬНОЙ ПРОЗРАЧНОСТИ ОЗЁРНОЙ ВОДЫ

2.1. Методы исследований концентрации и размерного состава частиц водной взвеси

2.2. Разработка измерительно-вычислительного комплекса для определения концентрации и размерного состава частиц водной
взвеси оптическим методом флуктуаций прозрачности
2.2.1. Теоретические основы метода
2.2.2. Описание измерительно-вычислительного комплекса и результаты измерений
2.3. Спектрофотометрический метод определения спектральной прозрачности озёрной воды
2.3.1. Краткое описание спектрофотометров СФ-46 и ПЭ-5400УФ

2,3.2. Результаты исследований пространственно-временной изменчивости спектральной прозрачности воды (на примере трёх озёр Алтайского края - Лапа, Красиловское
и Бол. Островное)
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ РАСЧЁТА СПЕКТРАЛЬНОГО ВКЛАДА КОМПОНЕНТОВ ОЗЁРНОЙ ВОДЫ В ПОКАЗАТЕЛЬ ОСЛАБЛЕНИЯ СВЕТА ДЛЯ ВОДОЁМОВ АЛТАЙСКОГО КРАЯ
3.1. Компоненты озёрной воды и их оптические свойства
3.1.1. Оптические характеристики чистой воды
3.1.2. Оптические характеристики взвеси
3.1.3. Оптические характеристики растворённого
органического вещества
3.1.4. Фитопланктон
3.2. Результаты расчёта спектрального вклада основных
компонентов озёрной воды в показатель ослабления света для озёр
Лапа, Красиловское и Бол. Островное
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследования. Гидрология суши - это раздел гидрологии, изучающий поверхностные воды суши: реки, озёра, водохранилища, болота и ледники, закономерности их морфологического строения, естественные и антропогенные изменения гидрологического режима и экологических условий водных объектов. По методам и аспектам изучения в гидрологию суши входят: гидрометрия, гидрологические расчёты, гидрологические прогнозы, гидрофизика, гидрохимия, гидрография [45]. Гидрофизика применительно к задачам гидрологии суши изучает физические свойства природных вод и физические процессы, протекающие в водных объектах [189]. Среди множества гидрофизических характеристик воды прежде всего выделяют: температуру, количество взвешенного органо-минерального вещества и оптические свойства водных масс, которые так или иначе оказывают влияние на формирование среды обитания живых организмов и их жизнедеятельность. Здесь также уместно вспомнить известное положение о том, что чем сильнее меняется определённый гидрофизический элемент среды в пространстве или во времени, тем обычно большее экологическое значение он имеет для сообщества организмов [81].
Работа направлена на решение одного из наименее изученных вопросов современной гидрофизики - разработки и применения новых методов и технических средств для экологической оценки и контроля над состоянием пресноводных водоёмов при изучении гидрооптических характеристик.
В настоящее время на фоне интенсивного антропогенного воздействия на водные экосистемы возрастает общественный интерес к их состоянию, охране и рациональному использованию. Это в полной мере можно отнести к водоёмам Алтайского края. Водные объекты данной территории представляют не только теоретический, но и практический интерес в исследованиях гидрофизических, гидрохимических и гидробиологических характеристик [31, 32, 74, 89, 90 и др.].

меньшей длине волны прошедший свет будет составлять большую часть от падающего, то есть будет более интенсивным. В то же время оптические системы, как правило, уверенно работают в ближнем ультрафиолете при 340 нм, в более дальнем ультрафиолетовом диапазоне необходимо использовать специальную оптику [99].
Лрозрачномеры в физической оптике относятся к классу фотометров -приборов, измеряющих энергию, переносимую оптическим излучением в какой-либо среде. В результате поглощения и рассеяния света в среде энергия светового луча ослабевает. Так, известны прозрачномеры (измерители спектрального ослабления света) Петерсона [245], Йозефа [232], Ерлова [56], Козлянинова и Очаковского [80], прозрачномер конструкции М. Ли, разработанный в МГИ (г. Севастополь) [93]; прибор "Океан" разработанный ЦКБ АМН СССР [84]; "Катран", разработанный совместно ВНИИ-ОФИ и ИОАН под руководством Б.Ф. Кельбалиханова [73]; "Дельфин" [113] и т.д. Во всех перечисленных приборах использовался прямой спектрофотометрический метод измерений. На рисунке 1.6 показана оптическая схема лабораторного прозрачномера, который широко применяет в своих исследованиях В.И. Маньковский с коллегами [101, 104, 108].
Рис. 1.6. Оптическая схема прозрачномера:
1-источник света, 2-конденсорные линзы, 3-выходная диафрагма, 4-объектив, 5-цветные светофильтры, 6-полупрозрачное зеркало, 7-входная диафрагма, 8-триппель-призма, 9-кювета,
10-измерительный фотоумножитель, 11-опорный фотоумножитель, 12-нейтральные калибровочные светофильтры, 13-диафрагма