علوم و فنون شیلات

علوم و فنون شیلات

شبیه سازی عددی انتشار فسفات منتشر شده از قفس های پرورش ماهی واقع در منطقه ی دریایی سیسنگان در بخش جنوبی دریای خزر

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
1 عضو هیات علمی گروه فیزیک دریا، دانشگاه تربیت مدرس
2 گروه فیزیک دریا، دانشگاه تربیت مدرس
3 ستادیار، عضو هیأت علمی پژوهشگاه ملی اقیانوس شناسی و علوم جوّی
چکیده
چکیده

اهداف: در مطالعه حاضر پایه یک مدل عددی سه بعدی عددی هیدرودینامیکی با قابلیت شبیه‌سازی انتشار آلاینده‌های شیمیایی منتشرشده در محیط‌های دریایی طراحی و در قالب یک مطالعه‌ موردی برای شبیه‌سازی انتشار فسفات از قفس‌های پرورش ماهی در منطقه‌ دریایی سیسنگان مورد آزمایش قرار گرفت.

مواد و روش‌ها: معادلات مدل شامل معادلات تکانه، معادله‌ پیوستگی، دما، شوری، معرف سرعت قائم، تمایل فشار کف، همچنین یک معادله‌ سه بعدی فرارفت- انتشار برای شبیه‌سازی انتشار آلاینده در دستگاه مختصات کروی زمین با آرایه‌ قائم سیگما با استفاده از روش تفاضل متناهی حل شدند. برای اعمال شرایط مرزی در مرزهای باز، مدل برای شبیه‌سازی جریانات ناشی از باد در کل دریای خزر از آبان 1397 تا خرداد 1398 اجرا شد. برای اعمال میدان باد از داده‌های بازتحلیل مدل ECMWF با دقت 125/0 درجه استفاده شد. برای اعمال شرایط هندسی محیط، داده‌های عمق‌سنجی GEBCO با تفکیک 15 ثانیه‌ جغرافیایی مورد استفاده قرار گرفتند.

یافته‌ها: با درنظرگرفتن مقدار غلظت 17 ppb برای فسفات به‌عنوان غلظت آلاینده در چشمه‌ آلودگی در محل استقرار قفس‌های پرورش ماهی، جریان‌های ناشی از باد، همچنین انتشار فسفات در راستای افقی و قائم در محیط مورد مطالعه به مدت 8 ماه شبیه‌سازی شدند. نتایج شبیه‌سازی‌ها در قالب میدان جریان افقی در لایه‌ سطحی، میدان غلظت فسفات در راستای افقی، همچنین در راستای قائم و در یک برش شمالی- جنوبی ترسیم و مورد تحلیل قرار گرفتند.

نتیجه‌گیری: الگوی انتشار فسفات در راستای افقی متاثر از جریانات ناشی از باد است و می‌تواند پس از گذشت 8 ماه در راستاهای شرقی، غربی، جنوبی و شمالی به ترتیب تا فواصل حدوداً 11، 5/8، 5/9 و 7/5 کیلومتری از قفس‌ها گسترش پیدا کند. در راستای قائم نیز به‌دلیل شکل‌گیری جریان‌های قائم و تلاطم در لایه‌های بالایی، فسفات علاوه بر انتشار افقی، می‌تواند تا اعماق 400 متری نیز انتشار یابد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


1. El-Gayar OF, Leung P. ADDSS: a tool for regional aquaculture development. Aquacult. Eng. 2000; 23: 181−202.
2. Ayer N, Tyedmers P. Assessing alternative aqua - culture technologies: life cycle assessment of salmonid culture systems in Canada. J. Clean Prod. 2009; 17: 362−373.
3. Barton JR, Floysand A. The political ecology of Chilean salmon aquaculture, 1982-2010: a trajectory from economic development to global sustainability. Glob Environ Change. 2010; 20: 739−752.
4. Beveridge MCM. Cage Aquaculture. Blackwell Publishing. Third Edition. 2004. 361p.
5. Ali A, Thiem Ø, Berntsen J. Numerical modelling of organic waste dispersion from fjord located fish farms. Ocean Dynamics. 2011; 61(7): 977-989.
6. Halwart M, Soto D, Arthur JR.Cage aquaculture, regional reviews and global overview. In: FAO Fisheries Technical Paper 498. FAO, Rome, Itay. 2007; 241 P.
7. Dapueto G, Massaa F, Costa S, Cimoli L, Olivari E, Chiantore M, Federici B, Povero P. A spatial multi-criteria evaluation for site selection of offshore marine fish farm in the Ligurian Sea, Italy. Ocean and Coastal Management. 2015; 116 : 64–77.
8. Beveridge M. Cage aquaculture (Vol. 5). John Wiley & Sons. 2008.
9. Hall POJ, Holby O, Kollberg S, Samuelsson MO. Chemical fluxes and mass balances in a marine fish cage farm. IV. Nitrogen. Marine Ecology Progress Series. 1992; 89: 81–91.
10. Holby O, Hall POJ. Chemical fluxes and mass balances in a marine fish cage farm. II. Phosphorus. Marine Ecology Progress Series. 1991; 70:263–272.
11. Wu RSS. The environmental impact of marine fish culture: Towards a sustainable future. Marine Pollution Bulletin. 1995; 31(4-42):159-166.
12. Penczak T, Galicka W, Molinski M, Kusto E, Zalewski M.The enrichment of a mesotrophic lake by carbon, phosphorus and nitrogen from the cage aquaculture of rainbow trout, Salmo gairdneri. Journal of Applied Ecology. 1982; 19:371–93.
13. Axler R, Owen C, Ameel J, Ruzycki E, Henneck J. Water quality issues associated with aquaculture: A case study in Minnesota Mine pit lakes. Lake Reservoir Management. 1994; 9:53-63.
14. Wang HS, Chen ZJ, Cheng Z, Du J, Man YB, Leung HM, Giesy JP, Wong CKC, Wong MH. Aquaculture-derived enrichment of Hexa Chloro Cyclo Hexanes (HCHs) and dichloro diphenyl trichloro ethanes (DDTs) in coastal sediments of Hong Kong and adjacent mainland China. Science of the Total Environment. 2014; 466–467:214–220.
15. Price C, Black KD, Hargrave BT, Morris JA. Marine cage culture and the environment: effects on water quality and primary production. Aquaculture Environment Interactions. 2015; 6(2): 151-174.
16. Refa AS. Main Frame Study for Sea Cage Culture Development in Iran. Executive Report to the Iran Fisheries Organization. 2002.
17. Haseeb M, Bibi A, Tan S, Iftikhar A. Waste distribution modelling based on geographical information systems of fish farm Cages of Bahalwalnagar in Punjab province of Pakistan. International Journal of Fisheries and Aquaculture. 2012; 4(5): 92-98.
18. Mofidi J, Rashidi Ebrahim Hesari A. Numerical simulation of the wind-induced current in the Caspian Sea. International Journal of Coastal & Offshore Engineering. 2018; 2(1): 67-77.
19. Apel JR. Principles of Ocean Physics. Cambridge University Press. 1997. 631 pp.
20. Rodionov SN. Association between winter precipitation and water level fluctuations in the Great Lakes and atmospheric circulation patterns. Journal of Climate. 1994; 7(11):1693-1706.
21. Boudreau B. Digenetic Models and their implementation, Springer, Berlin. 1997.
22. Saleh A, Hamzehpour A, Mehdinia A, Darvish Bastami K, Mazaheri S. Hydrochemistry and nutrient distribution in southern deep-water basin of the Caspian Sea. Marine Pollution Bulletin. 2018; 127: 406-411.