User:Bene08

Definice problému

Eutrofizace vodních ploch je přírodní jev, který může být výrazně ovlivněn antropogenní činností. Jedná se zejména o jednotlivé chemické pochody, které způsobují nárůst biomasy na hladině vodní plochy. Díky tomuto růstu dochází k postupnému snižování světelných podmínek pod úrovní hladiny, což způsobuje úhyn biomasy. Následkem toho dochází i k úhynu vodních živočichů závislých na koncentraci kyslíku pod hladinou.

Metoda

Simulace využívá program Vensim, který byl vybrán na základě jeho schopnosti namodelovat toky a vazby mezi jednotlivými proměnnými ve sledovaném prostředí.

Model

Model reprezentuje proces eutrofizace jezera o předem definovaném rozměru. Jezero je namodelováno tak, aby reprezentovalo reálné průměrné hodnoty látek v oligotrofních nádržích. Do jezera se díky srážkám dostávají splachy z okolního pole o předem definovaném rozměru, které obsahují živiny jako dusík a fosfor, díky aplikovaným hnojivům. Dusík a fosfor jsou látky důležité pro nárůst biomasy rostlin. Rostliny poté produkují kyslík, který spotřebovávají živočichové, kteří bez kyslíku vymírají.

Primární produkce se využívá pro odhadování trofie jezer a hraje tedy klíčovou roli při určování, kdy se stalo jezero z oligotrofního eutrofním.

Model eutrofizace je chemicky velice náročný proces a při sestavování bylo od některých aspektů eutrofizace abstrahováno např. od rozkladných procesů, průhlednosti vodní plochy, různých forem dusíky a fosforu aj.

Model eutrofizace obsahuje následující: Proměnné v modelu:

• velikost polí

• srážky

• objem jezera

• hloubka jezera

Výsledky

Eutrofizace byla sledována v délce 50 let. Na začátku simulace by evidentní nárůst množství rostlin, díky splachům fosforu a dusíku. Po necelých 10 letech byl pro rostliny i přes splachy limitujícím prvkem fosfor a začali vymírat.

Kyslík se v nádrži vypotřeboval po necelých 27 letech a důsledkem toho začali vymírat živočichové.

Největší nárůst primární produkce byl do 10 let, poté začal pomalu stagnovat.

Závěr

Model potvrzuje, že oligotrofní jezero se může díky nadbytku živin, tedy splachů dusíku a fosforu, stát během deseti let jezerem eutrofním.

Tento fakt zůstává i přes limitující množství jednoho z důležitých živin, fosforu, což většinou v eutrofních jezerech není limitující.

Data

• XU, Peilun, Jun LI, Jun QIAN, Bang WANG, Jin LIU, Rui XU, Paul CHEN a Wenguang ZHOU, 2023. Recent advances in CO2 fixation by microalgae and its potential contribution to carbon neutrality. Chemosphere [online]. 319, 137987. ISSN 0045-6535. Dostupné z: doi:10.1016/j.chemosphere.2023.137987

• ČHMÚ, 2025. Rekreační vodní plochy [online] [vid. 2025-06-22]. Dostupné z: https://www.chmi.cz/predpovedi/predpovedi-pocasi/ceska-republika/predpoved-pro-surfare
• ČHMÚ, 2019. Roční mokrá depozice [online] [vid. 2025-06-22]. Dostupné z: https://www.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/isko/tab_roc/2019_enh/precipitation_y_wet_depos/y_wet_depos_2635_per1M_CZ.html

• NÜRNBERG, Gertrud K. a Margo SHAW, 1998. Productivity of clear and humic lakes: nutrients, phytoplankton, bacteria. Hydrobiologia [online]. 382(1), 97–112. ISSN 1573-5117. Dostupné z: doi:10.1023/A:1003445406964

• Hartman, P., Přikryl, I., Štědronský, E.: Hydrobiologie. Nakladatelství Informatorium, spol. s r. o., Praha, 2005

• XING, Wei, Min YIN, Qing LV, Yang HU, Changpeng LIU a Jiujun ZHANG, 2014. 1 - Oxygen Solubility, Diffusion Coefficient, and Solution Viscosity. In: Wei XING, Geping YIN a Jiujun ZHANG, ed. Rotating Electrode Methods and Oxygen Reduction Electrocatalysts [online]. Amsterdam: Elsevier, s. 1–31 [vid. 2025-06-22]. ISBN 978-0-444-63278-4. Dostupné z: doi:10.1016/B978-0-444-63278-4.00001-X

• LI, Xiao-na, Wei-wei ZHANG, Ju-ying WU, Hong-jie LI, Tong-kai ZHAO, Chun-qiao ZHAO, Rui-shuang SHI, Zi-shuang LI, Chao WANG a Cui LI, 2021. Loss of nitrogen and phosphorus from farmland runoff and the interception effect of an ecological drainage ditch in the North China Plain—A field study in a modern agricultural park. Ecological Engineering [online]. 169, 106310. ISSN 0925-8574. Dostupné z: doi:10.1016/j.ecoleng.2021.106310

• YONGYOD, Rapeepan a Narong KAMOLRAT, 2025. Effects of Different Nitrogen and Phosphorus Ratios on the Growth, Nutritional Value, and Nutrient Removal Efficiency of Wolffia globosa. Sci [online]. 7(2), 53. ISSN 2413-4155. Dostupné z: doi:10.3390/sci7020053

• GERLOFF, G. C. a P. H. KROMBHOLZ, 1966. Tissue Analysis as a Measure of Nutrient Availability for the Growth of Angiosperm Aquatic Plants. Limnology and Oceanography [online]. 11(4), 529–537. ISSN 1939-5590. Dostupné z: doi:10.4319/lo.1966.11.4.0529

• TAYLOR, Barbara E., 1988. Analyzing population dynamics of zooplankton. Limnology and Oceanography [online]. 33(6), 1266–1273. ISSN 1939-5590. Dostupné z: doi:10.4319/lo.1988.33.6.1266

• GROBBELAAR, J. U., C. J. SOEDER, J. GROENEWEG, E. STENGEL a P. HARTIG, 1988. Rates of biogenic oxygen production in mass cultures of microalgae, absorption of atmospheric oxygen and oxygen availability for wastewater treatment. Water Research [online]. 22(11), 1459–1464. ISSN 0043-1354. Dostupné z: doi:10.1016/0043-1354(88)90105-4

• COHEN, Ronald R. H., 1990. Biochemical oxygen demand and algae: Fractionation of phytoplankton and nonphytoplankton respiration in a large river. Water Resources Research [online]. 26(4), 671–678. ISSN 1944-7973. Dostupné z: doi:10.1029/WR026i004p00671

• DONOSO, Katty a Ruben ESCRIBANO, 2014. Mass-specific respiration of mesozooplankton and its role in the maintenance of an oxygen-deficient ecological barrier (BEDOX) in the upwelling zone off Chile upon presence of a shallow oxygen minimum zone. Journal of Marine Systems [online]. 129, 166–177. ISSN 0924-7963. Dostupné z: doi:10.1016/j.jmarsys.2013.05.011

• Harward (bionumbers), 2025. Carbon content per cell (mean of 5 marine and - bacteria - BNID 114974 [online] [vid. 2025-06-23]. Dostupné z: https://bionumbers.hms.harvard.edu/bionumber.aspx?s=n&v=1&id=114974

• PATENTOVÝ SPIS, číslo dokumentu 308 998

Kód

File:Bene08.mdl

(01) velikost polí ve spádové oblasti: 1 000

(02) splachy fosforu = velikost polí ve spádové oblasti*0.0028*167

(03) fosfor = INTEG (splachy fosforu-spotřeba fosforu)

   Initial value: 5*objem jezera

(04) spotřeba fosforu = IF THEN ELSE(fosfor>((množství rostlin/2)*1.46),(množství rostlin/2)*1.46, 0)

(05) srážky = (objem jezera/hloubka jezera)*12

(06) splachy dusíku = velikost polí ve spádové oblasti*0.00145*167

(07) množství dusíku = INTEG (srážky+splachy dusíku-spotřeba dusíku

   Initial value = 175*objem jezera)

(08) množství rostlin = INTEG (IF THEN ELSE(MIN(fosfor,množství dusíku)>((množství rostlin/2)*1.46), (spotřeba fosforu+spotřeba dusíku-(úmrtnost rostlin)),-úmrtnost rostlin))

   Initial value: 2*objem jezera

(09) spotřeba dusíku = IF THEN ELSE(množství dusíku>((množství rostlin/2)*1.46),(množství rostlin/2)*1.46, 0)

(10) úmrtnost rostlin= 0.3*množství rostlin

(11) difúze = ((množství rostlin*1.9)/89)*7

(12) množství kyslíku = INTEG ((množství rostlin*1.9)+Difúze-dýchání živočichů a rostlin)

   Initial value:8.19*objem jezera

(13) dýchání živočichů a rostlin = (0.3*množství rostlin)+(286*množství živočichů)

(14) nárůst množství živočichů = 0.5

(15) množství živočichů = INTEG (((nárůst množství živočichů-úmrtnost)*množství živočichů))

   Initial value: 1*0.00044*objem jezera

(16) úmrtnost živočichů = IF THEN ELSE((množství kyslíku<0.91),0.95,0.3)

(17) objem jezera = 50*50*hloubka jezera

(18) hloubka jezera = 20

(19) primární produkce = INTEG ((((množství rostlin*0.5)+(množství živočichů*0.18))*objem jezera))

   Initial value:150