Hidrológiai Közlöny 1977 (57. évfolyam)

5. szám - Oláh János–Zsigri András–Kintzky Ágnes: Halastavak elsődleges termelésének mérése a napi oxigéngörbe matematikai értékelésével

234 Hidrológiai Közlöny 1977. 5. sz. Oláh—Zsigri—Kiutzky: Halastavak elsődleges Vizsgálatainkban 5 cm átmérőjű üveghengert használtunk. Az oxigén diffúzió kizárása céljából az üledékbe mélyedő üveghengert felülről parafinolajjal zártuk le. Az inkubációs idő végén az üveghengert az üledékhurkával és a felette levő vízoszloppal kiemeltük, a vízoszlopot a kívánt rétegenként légmentesen leszívtuk vagy az üveghengerbe épített üvegcsövecskéken leengedtük. Ezekben az esetekben a víz oxigén tartalmát Winkler módszerrel határoztuk meg. Az üveghengerre kapott titrálási értékekből az egy négyzetméteres területre eső elsődleges termelést a következő képlet alapján számítottuk: 0

2 [g/m

2/nap] = n8Nr

2jthl() Ahol az n a Na

2S

20

3 normalitása, h a vízoszlop magassága, N a bruttó produkció számításánál az inkubációs idő végén a sötét és világos üveghenger vizére fogyott 0,01 N Na

2S

2ü

3 fogyási érték közötti különbség. A nettó produkció a bruttó produkció és a légzés különbsége. A sötét-világos üveghenger módszert használva vizsgáltuk a 24, 12 és 3 órás inkubációs idő hatását az elsődleges termelés becslésére. Ebben az esetben és a matematikai kiértékelési módszerünkhöz az oxigénkoncentráció napi változásának a mérésére OH-501 Radelkis és 1510 EIL típusú membrán fedett elektródos, elektronikus mérőműszert használtunk. A különböző inkubációs időknél kapott értékeket a napi oxigén görbe matematikai kiértékelésével kapott adatokkal hasonlítottuk össze. Az elsődleges termelés becslése napi három mérés alapján Minden olyan mérés tehát, amely nem természetes környezetben történik, nem adhat alég jó becslést a halastó elsődleges termelésére. A napi oxigén koncentráció görbét, illetve annak a pontjait viszont a rendszerbe való beavatkozás nélkül meg tudjuk mérni. (Továbbiakban az oxigén koncentrációt, mint idő függvényét, 0

2(í)-vel jelöljük.) Az 0

2(f) görbéből pedig meg tudjuk becsülni a tó napi oxigén termelését. McConnel [5] egyszerűsített eljárása szerint az 0

2(í) görbe 3 pontját mérjük, mégpedig: t\

u : naplemente után, t

n

e: napfelkelte előtt, t\„: naplemente után (24 órával az első mérés után). Ekkor au oxigén termelésre egy becslés adható a következőképpen: P = [0

2(4U)-0

2(ÍL)] = os 2 Une; N (24) ahol N a t

l

n„ es t

n

e között eltelt orak szamat jelenti. Az egyenlet szögletes zárójelben levő része a napi oxigén változást fejezi ki. A második tag, mivel a sötétben nincs termelés, a tóból óránként elfogyó oxigén mennyiséget határozza meg, ill. 24-gyel szorozva a napi oxigén fogyasztást adja. Természetesen itt feltétel az, hogy a légzés és a diffúzió állandó az egész nap folyamán. Ez általában nem igaz, ezért ez a becslés elég pontatlan. Az elsődleges termelés becslése napi hét mérés alapján Elmélet Tekintsük egy tó egy adott térfogat elemét, amelyre feltételezhetjük azt, hogy az oxigénkoncentráció csak időben változik, az adott térfogaton belül térben nem. Ez azt jelenti, hogy a méréstechnikai okokból korlátozott nagyságú rétegekre felosztott vízoszlop egyes rétegeit az oxigén szempontjából homogénnek kell tekintetünk. Vizsgáljuk meg egy adott T

0 idő pillanatban az oxigénkoncentrációt, legyen az O

2(T

0). Ezek után határozzuk meg egy T

0 utáni T időpillanatban az ()

2(T)-t. Ezt a következő egyenlettel tehetjük meg: T T 0

2(T)= í P(t)dt+ í R(t)dt + t

0 T« T T + f D(t)dt + f A(t)dt+O

2(T

0), (1) To T

J

a ahol t a pillanatnyi idő T

0rst^T ; P(t) az oxigén termelési függvén n ; R(t) a respirációs függvény D(t) a diffúziós függvény ; A(t) a rendszerbe befolyó vizek által szállított oxigén. Természetesen ezeket a függvényeket is csak mint az idő függvényeit tekintjük. Ha a fentebbi függvényeket ismernénk, úgy bármely T idő pillanatban meg tudnánk határozni az oxigénkoncentrációt az adott térfogatra. A problémánk azonban nem ez. Mi az 0

2(t) függvényt ismerjük, illetve ismerhetjük meg és a P(t) függvényre vagyunk kíváncsiak. Tegyük fel, hogy az 0

2(t) differenciálható a [T

0, T] intervallumon és differenciáljuk (l)-et t szerint: d0

2(<) dí =P(t)-R(t) + D(t) + A(t) (2) A (2)-es függvényegyenlet általános megoldása nem lehetséges. Induljunk ki a következő feltevésekből : I. A P(t) az éjszakai órákban nulla, egyébként pozitív. IIa. Az fí(t) egy napra jellemző, de naponként konstans. Tehát R(t)—R konstans (Odúm) [6], ^ (3) 116. R(t) egyenesen arányos az oxigén koncentrációval.' Azaz R(t) = R

k()

2(t). (4) III. D(t) egyenesen arányos az oxigénhiány százalékkal $A(í)-veI (az S/,(t) az adott hőfokon az oxigén telítettség százszázaléktól való eltérését jelenti előjelesen. Azt tekintjük negatívnak, ha az oxigén telítettség nem éri el a 100 százalékot.) Tehát D(t) = D

kS

h(t) (5) IV. Mivel a rendszert zártnak tekintjük ^4(<) = 0 Ezeket a feltevéseket felhasználva megadhatjuk az R(t), D(t) függvényeket, mivel az 0

2(í) és az Sh(t) függvényeket ismerjük, illetve méréssel meghatároz hatjuk. Elsősorban az R, R

k, lh konstansokat kell meghatározni. Tekints ük a (2)-t, hasz-