Турбулентные потоки назвали ключом к удалению нитратов из воды
Москва, 13:04, 16 Мар 2018, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.
Международная команда исследователей выяснила, какую роль турбулентность играет в удалении нитратов из рек и ручьев.
Выводы проекта представлены в журнале Science.
«Мы теперь можем посчитать «скоростной предел» турбулентности для удаления нитратов из любого потока, — сказал ведущий автор работы, профессор Стэнли Грант из Калифорнийского университета Ирвина. – Это значит, мы можем предлагать специфические инструкции для повышения эффективности очистки воды и защиты экосистем».
Ученые давно знали, что нитратные удобрения попадают с ферм и городских улиц в водоемы, иногда создавая гигантские «мертвые зоны» в сотни миль в конечной точке потока. Считалось, что голодные водоросли и бактерии из ила контролируют скорость удаления азотных соединений.
Команда предположила, что физика также принимает участие в этом процессе. Движущаяся вода служит своеобразным эскалатором, тянущим молекулы загрязнителя дальше по руслу в хаотичных завихрениях. Ученые захотели выяснить, как этот процесс влияет на удаление примеси. Они рассчитали максимум вязкости или предел скорости, при котором турбулентность отправляет нитраты в ил, и сравнили его с ранее опубликованными данными об устранении вещества в 72 реках (ручьях) США.
«Ответ зависит от уровня загрязненности потока, — сказал соавтор Перрен Кук, адъюнкт-профессор химии австралийского Университета Монаша. – В чистых руслах скорость, с которой турбулентность транспортирует нитраты, управляет тем, как быстро они выводятся. В грязной воде основную роль играют процессы в иле. В чистом русле нитраты выводятся, когда водоросли и бактерии затягивают их или превращают в безвредный газ».
Но, при чрезмерном количестве нитратов, они могут попасть в прибрежные воды. Это стимулирует рост водорослей, уменьшит уровень кислорода в воде и приведет к появлению больших необитаемых зон.
Исследование показывает, как важно управлять активностью загрязнения вблизи источника, до того, как оно достигнет чувствительных экосистем.
«Такие же расчеты можно включить в модели сетей рек. Это позволит исследователям лучше оценивать влияние загрязнения нитратами в местных, континентальных и даже глобальных масштабах», — сказал соавтор работы, Морварид Азизиан из Калифорнийского университета.
