Ҳавзи таҳшинҳои оби борон (stormwater sediment pond) иншооти идоракунии оби борон аст, ки ҷараёни оби борони шаҳриро муваққатан нигоҳ дошта, суръати ҷараёнро кам мекунад ва махсусан ба таҳшиншавии зарраҳои овезони андозаи миёна ва калон имкон медиҳад; он ҳавзи доимии об дорад. Ин таҳқиқот месанҷад, ки оё чунин ҳавзҳо, чунон ки дар бисёр татбиқҳо фарз мешавад, азотро ба таври дарозмуддат ва боэътимод хориҷ мекунанд ё не. Муҳаққиқон маълумоти қаблан ҷамъоваришудаи ҳадди ақал 18-моҳаи сифати об дар ҳавои боронӣ ва хушкро барои чор ҳавзи таҳшинҳои Австралия дар Brisbane ва Melbourne аз нав таҳлил карданд, роҳҳои табдили биохимиявии азотро дар дохили ҳавз бо такя ба адабиёт арзёбӣ намуданд ва рафтори консентратсияеро, ки дар ҳавзҳои таҳшини Hampton Park мушоҳида шуда буд, ба силсилаҳои 10-солаи ҷараён, ки бо MUSICX сохта шудаанд, татбиқ карда, самаранокии эҳтимолии бори солонаи умумии азотро баррасӣ карданд.

Паёми асосии натиҷаҳо ин аст, ки ҳавзҳои таҳшинӣ метавонанд дар вақти ҳавои боронӣ як қисми азотро муваққатан нигоҳ доранд, аммо ин ҳатман маънои хориҷшавии доимии азотро надорад. Дар ҳавои боронӣ консентратсияҳои миёнаи баромади азоти умумӣ ва баъзе шаклҳои ҳалшудаи азот аксаран аз воридшавӣ каме пасттар буданд, дар ҳоле ки дар ҳавои хушк консентратсияҳои баромад дар бисёр ҳолатҳо аз воридшавӣ баландтар ёфт шуданд. Дар муқоисаи омории маълумоти Hampton Park барои аксари тағйирёбандаҳои азот байни воридшавӣ ва баромад фарқи аҳамиятнок ёфт нашуд; тақсимоти NH₃ дар ҳавои хушк истисно буд ва арзиши p-и ислоҳшуда 0,001 гузориш шуд.

Дар моделсозии 10-солаи MUSICX, ки рафтори ҳавои боронӣ/хушки Hampton Park ба ҳавзаи фарзии истиқоматии 20 ha татбиқ шуда буд, дар сенарияи %20 сатҳи ногузаранда бори солонаи умумии азот дар Ҷадвали 2-и манбаъ аз 59,6 kg/сол воридшавӣ ба 65,5 kg/сол баромад афзуд ва тағйирот −%9 гузориш шуд. Дар сенарияи %50 ногузаранда воридшавӣ 105,5 kg/сол, баромад 104,4 kg/сол ва коҳиши гузоришшудаи бор %1,3 буд; дар сенарияи %80 ногузаранда бошад, воридшавӣ 151,4 kg/сол, баромад 143,3 kg/сол ва коҳиши гузоришшуда %5,4 буд. Ҳар се натиҷа аз ҳадафи коҳиши %45 бори солонаи умумии азот, ки дар таҳқиқот барои муқоиса истифода шудааст, хеле поён мебошанд.

Аммо арзиши манфии сенарияи %20 набояд ҳамчун “ҳавзи таҳшинӣ дар дарозмуддат азот истеҳсол мекунад” тафсир шавад. Муҳаққиқон мегӯянд, ки бо дарназардошти номуайяниҳои мониторинг ва моделсозӣ ва маҳдуд будани воридшавиҳои берунии азот, тавлиди пайвастаи софи азот дар тӯли даҳ сол аз ҷиҳати физикӣ эҳтимолнок ба назар намерасад; тафсири дурусттари ин натиҷаи модел ин аст, ки дар дарозмуддат коҳиши аҳамиятноки бори умумии азот вуҷуд надорад.

Хулосаи амалии таҳқиқот ин нест, ки аз ҳавзҳои таҳшинӣ бояд даст кашид. Муаллифон таъкид мекунанд, ки ин системаҳо барои хориҷ кардани таҳшин, назорати гидравликӣ, коркарди пешакӣ, манзарасозӣ ва баъзе хидматҳои экосистемавӣ муфид мемонанд; аммо агар хориҷ кардани азот ҳадафи муҳим бошад, ҳавзи таҳшинӣ набояд танҳо ҳамчун воҳиди боэътимоди коркарди азот ҳисобида шавад. Дар чунин ҳолатҳо пешниҳод мешавад, ки занҷири коркард бо ҷузъҳои поёноб, ба монанди ботлоқзори сунъӣ ё системаҳои мувофиқи биоретенсия, ки азхудкунии биологӣ ва денитрификатсияро қавитар дастгирӣ мекунанд, ташкил карда шавад.

Ҳавзи таҳшинӣ барои чӣ тарҳрезӣ мешавад?

Вазифаи асосии ҳавзҳои таҳшинӣ коркарди азот нест. Функсияи асосии ин системаҳо муваққатан нигоҳ доштани ҷараёни оби борон, коҳиш додани суръати об тавассути сохторҳои назорати гидравликӣ ва фароҳам овардани вақт барои таҳшиншавии зарраҳои овезон мебошад. Ба таъхир андохтани вақти авҷи ҷараён метавонад ба идоракунии хавфи обхезӣ ва эрозия дар поёноб низ мусоидат кунад.

Ҳавзи таҳшинӣ метавонад мустақилона кор кунад ё қадами аввалини занҷири коркарди оби борон (treatment train) бошад. Занҷири коркард истифодаи пайдарпайи якчанд системаи назорати оби борон аст, то ифлоскунандаҳои гуногун бо равандҳои гуногун хориҷ карда шаванд. Масалан, ҳавзи таҳшинӣ метавонад аввал бори таҳшини калонро кам кунад; сипас ботлоқзори сунъӣ ё системаи биоретенсия метавонад коркарди пешрафтаи биологӣ ва биохимиявиро анҷом диҳад.

Ҳамаи чор ҳавзе, ки дар таҳқиқот арзёбӣ шудаанд, дар болооби ботлоқзорҳои сунъии оби борон ҷойгиранд ва барои ин ботлоқзорҳо вазифаи коркарди пешакиро иҷро мекунанд. Ин ҷузъиёт муҳим аст; тавсияи амалии муаллифон низ нигоҳ доштани ҳамин нақши коркарди пешакии ҳавзҳои таҳшинӣ, вале вогузор накардани тамоми вазифаи хориҷ кардани азот танҳо ба ин сохтор мебошад.

Чаро азот аз нигоҳи экологӣ муҳим аст?

Азот барои организмҳои зинда унсури асосии ғизоӣ аст; аммо вақте ба системаҳои обӣ аз ҳад зиёд мерасад, метавонад ба мушкилоте чун эвтрофикатсия, камшавии оксиген ва аз даст рафтани гуногунии биологӣ мусоидат кунад. Оби борони шаҳрӣ яке аз манбаъҳои муҳими азотест, ки ба ҷӯйҳои шаҳрӣ, дарёҳо ва обҳои соҳилӣ интиқол меёбад.

“Азот” дар ин ҷо маънои як намуди ягонаи кимиёвиро надорад. Дар таҳқиқот якчанд нишондиҳандаи гуногуни азот истифода шудаанд:

• TN (Total Nitrogen / Азоти Умумӣ): Нишондиҳандаи умумиест, ки ҳамаи шаклҳои ченшудаи азотро якҷоя ифода мекунад.
• NO₃⁻: Нитрат.
• NO₂⁻: Нитрит.
• NOx: Дар таҳқиқот азоти оксидшударо дар шакли нитрат + нитрит ифода мекунад.
• NH₄⁺: Аммоний.
• NH₃: Аммиак; яке аз нишондиҳандаҳои аналитикист, ки дар маҷмӯаҳои маълумоти манбаъ истифода шудааст.
• ON (Organic Nitrogen / Азоти Органикӣ): Дар маҷмӯаи маълумоти Hampton Park бо тарҳ кардани NH₃ ва NOx аз TN ҳисоб шудааст.

Ин робита дар таҳлили маълумоти Hampton Park барои ба даст овардани консентратсияи азоти органикӣ истифода шудааст. Азбаски TN, NH₃ ва NOx бо як воҳиди консентратсия — mg/L — ифода шудаанд, ON низ mg/L мебошад. Аммо муҳаққиқон баъдан натавонистанд азоти органикиро ба азоти органикии заррачавӣ (PON) ва азоти органикии ҳалшуда (DON) ҷудо кунанд. Набудани ин ҷудокунӣ қудрати тафсирро дар бораи он маҳдуд мекунад, ки кадом қисми азоти органикӣ бо таҳшиншавӣ воқеан нигоҳ дошта шудааст ва кадом қисми он дар об ҳаракатпазир мондааст.

Фарқи Байни Нигоҳдории Муваққатӣ ва Хориҷкунии Доимии Азот дар Ҳавзҳои Таҳшинӣ Чист?

Нигоҳдории муваққатӣ маънои онро дорад, ки азот муддате дар таҳшин, биомасса, минтақаи адсорбсия ё оби ҳавз мемонад, аммо баъдан метавонад ба сутуни об баргардад; хориҷкунии доимӣ бошад, дур кардани дарозмуддати азот аз система тавассути роҳҳое чун гӯронидани амиқ, биомассаи аз система хориҷшуда ё махсусан табдил додан ба гази N₂ тавассути денитрификатсия мебошад.

Азот дар ҳавзи таҳшинӣ аз кадом равандҳо гузашта метавонад?

Ин ҷадвал нуқтаи асосии консептуалии таҳқиқотро шарҳ медиҳад: табдили азот аз як шакли кимиёвӣ ба шакли дигар дар ҳавзи таҳшинӣ маънои онро надорад, ки азот воқеан хориҷ шудааст. Дар равандҳое чун минерализатсия, нитрификатсия ва dissimilatory nitrate reduction азоти умумӣ метавонад дар система боқӣ монад. Аз ин рӯ, танҳо ба коҳиши консентратсия дар ҳодисаи борон нигаристан метавонад хориҷкунии дарозмуддати азотро аз воқеият зиёдтар нишон диҳад.

Чаро Ҳавои Хушк Пас аз Нигоҳдории Азот дар Ҳавои Боронӣ Метавонад Ба Озодшавии Дубора Орад?

Ҳангоми борон зарраҳое, ки бо ҷараёни баланди воридшаванда меоянд, метавонанд таҳшин шаванд ва азот муваққатан дар таҳшин ё биомасса нигоҳ дошта шавад; дар давраи хушки байни боронҳо бошад, равандҳое чун таҷзия, минерализатсия, нитрификатсия, мубодилаи таҳшин-об ва азнавсуспензияшавӣ метавонанд азоти нигоҳдошташударо дубора ба шаклҳои ҳалшуда ё ҳаракатпазир табдил дода, ба оби баромад баранд.

Чаро танҳо таҳшиншавӣ кофӣ набуда метавонад?

Седиментатсия танҳо азоти ба зарраҳо пайвастро гирифта метавонад. Тибқи таҳқиқоти таркиби оби борон, ки дар муҳокимаи таҳқиқот оварда шудаанд, қисми зиёди азот дар ҷараёни шаҳрӣ метавонад дар шакли ҳалшуда бошад. Дар ин ҳолат қисми муҳими азот бо таҳшиншавии физикӣ мустақиман хориҷ карда намешавад.

Азоти заррачавӣ низ асосан бо зарраҳои майда алоқаманд аст. Дар адабиёте, ки манбаъ арзёбӣ кардааст, гузориш мешавад, ки қисми муҳими азоти ба зарраҳо пайваст дар ҷараёни роҳ тавассути фраксияҳои таҳшинии 11-150 µm интиқол меёбад. Аз ин рӯ, барои хориҷ кардани азот танҳо тавассути таҳшиншавӣ, ҳавзи таҳшинӣ бояд зарраҳои хеле майдаро низ самаранок нигоҳ дорад.

Ба қаъри ҳавз расидани зарраҳои гирифташуда низ ба таври худкор маънои хориҷкунии доимиро надорад. Ҷараёни босуръат, ҳаракати мавҷҳо, организмҳои қаъри об ё таҷзия метавонанд азоти таҳшинро дубора ба сутуни об баргардонанд. Азбаски зарраҳои майда осонтар аз нав ба суспензия медароянд, ин хавф махсусан муҳим аст.

Чаро денитрификатсия аз ҷиҳати назариявӣ беҳтарин аст, аммо дар ҳавзҳои таҳшинӣ маҳдуд буда метавонад?

Денитрификатсия табдили нитрат ба гази азоти молекулавӣ тавассути равандҳои бактериявӣ мебошад. Азбаски N₂-и ҳосилшуда ба атмосфера мебарояд, ин раванд танҳо шакли азотро иваз намекунад; метавонад онро воқеан аз системаи обӣ хориҷ кунад.

Аммо барои денитрификатсияи самаранок шароити мувофиқи редокс ва карбони органикӣ ҳамчун донори электрон лозим аст. Дар адабиёте, ки манбаъ баррасӣ мекунад, гуфта мешавад, ки константаҳои суръати денитрификатсия дар системаҳои оби кушоди берастанӣ метавонанд тақрибан сеяки системаҳои растанидор бошанд. Қисмҳои марказии амиқ, кушода ва асосан берастании ҳавзҳои таҳшинӣ аз ин ҷиҳат аз ботлоқзорҳои сунъӣ фарқ мекунанд.

Ғайр аз ин, шароити доимии оксигени паст худ аз худ бартарӣ набуда метавонад. Гарчанде денитрификатсия шароити аноксиро талаб мекунад, барои идомаи занҷири нитрификатсия-денитрификатсия баъзе равандҳо бояд дар шароити дорои оксиген сурат гиранд. Дар таҳшинҳои серкарбон ва камоксиген равандҳои рақиби денитрификатсия, ба мисли dissimilatory nitrate reduction ё фиксатсияи азот, низ метавонанд қавӣ шаванд. Аз ин рӯ, хулосаи “қаъри ҳавз аноксик аст, пас азот ҳатман хориҷ мешавад” аз ҷониби манбаъ дастгирӣ намешавад.

Чаро азхудкунии биологӣ аксар вақт муваққатӣ аст?

Растаниҳо, алгаҳо ва микроорганизмҳо метавонанд шаклҳои ғайриорганикии азот, ба мисли NH₄⁺ ва NO₃⁻-ро ба биомасса гиранд. Аммо азоти дар биомасса нигоҳдошта ҳангоми марги растанӣ ё алга метавонад дубора минерализатсия шавад. Аз ин рӯ, агар бофтаи растанӣ аз система ҷамъоварӣ ва хориҷ нашавад ё гӯронидани дарозмуддат рух надиҳад, азхудкунии биологӣ аксар вақт анбори муваққатии азот аст.

Пӯшиши растании ҳавзҳои таҳшинӣ одатан бо канораҳои соҳил маҳдуд аст. Таҳқиқоте, ки манбаъ баррасӣ мекунад, нишон медиҳанд, ки макрофитҳои emergent одатан дар обҳои амиқтар аз 0,35 m кам мешаванд; ҳавзҳои доимии оби ҳавзҳои таҳшинӣ бошанд, маъмулан метавонанд 0,5-1,6 m амиқ бошанд. Ин сохтори геометрӣ азхудкунии азотро тавассути растаниҳо дар қисми васеи марказии ҳавз маҳдуд мекунад.

Дар таҳқиқот кадом чор майдон истифода шуданд?

Ҳавзаҳои Golden Pond ва Bonview асосан истиқоматӣ мебошанд. Системаҳои Hampton Park бошанд, ҳавзаи мураккабтареро намояндагӣ мекунанд, ки истифодаҳои истиқоматӣ, деҳотӣ-истиқоматӣ, деҳотӣ ва саноатӣ дорад. Ҳамаи чор ҳавз дар болооби ботлоқзори сунъии оби борон ҷойгиранд.

Оё протоколҳои намунагирӣ комилан яксон буданд?

Не. Азбаски таҳқиқот корҳои қаблии мониторингро муттаҳид кардааст, усулҳои намунагирӣ байни майдонҳо фарқ мекунанд. Дар Golden Pond барои ҳавои хушк ва боронӣ намунаҳои дастӣ истифода шуда, намунаҳои ҳавои боронӣ дар давоми 12-24 соат пас аз як ҳодисаи борон гирифта шуданд. Дар Bonview дар ҳавои хушк намунагирии дастӣ ва дар ҳавои боронӣ намунагирандаҳои автоматӣ, ки консентратсияи миёнаи ҳодисавии вазндор аз рӯи вақтро медиҳанд, истифода шуданд. Дар Hampton Park намунаҳои ҳавои хушк дар ду моҳи аввал ҳар ҳафта, баъдан ҳар ду ҳафта як бор ҷамъоварӣ шуданд; барои ҳавои боронӣ намунагирандаҳои автоматӣ, ки консентратсияи миёнаи ҳодисавии вазндор аз рӯи ҷараёнро медиҳанд, истифода шуданд.

Ин фарқиятҳо нишон медиҳанд, ки маълумоти таҳқиқот набояд чунон тафсир шаванд, ки гӯё ҳамаи онҳо аз як протоколи нави таҷрибавӣ омадаанд. Муҳаққиқон маҷмӯаҳои мавҷудаи маълумоти майдониро барои посух додан ба саволи умумии илмӣ аз нав арзёбӣ карданд.

Чаро танҳо ҳисоби “аз воридшавӣ чанд фоиз кам шуд?” истифода нашуд?

Дар ҳавзи таҳшинӣ душвор аст, ки намунаҳои воридшавӣ ва баромади дар як вақт гирифташуда як бастаи обро намояндагӣ кунанд; зеро система обро муддате нигоҳ медорад. Илова бар ин, коҳиши фоизии консентратсия аз ҷиҳати математикӣ ба консентратсияи воридшавӣ вобаста аст: вақте консентратсияи ибтидоӣ баланд аст, ҳамон тағйироти мутлақ метавонад ҳамчун фоизи бештари хориҷшавӣ намоён шавад.

Аз ин рӯ, таҳқиқот махсусан барои майдонҳои Melbourne муқоисаи консентратсияҳои TN-и баромадро бо ҳадафҳои минтақавии Environment Reference Standard яке аз роҳҳои асосии арзёбӣ истифода кардааст. Консентратсияҳои 75-персентилии TN-и баромад, ки барои се майдони дахлдор ҳисоб карда мешуданд, ҳам дар шароити ҳавои боронӣ ва ҳам хушк аз диапазонҳои ҳадафии истинодӣ баланд буданд.

Таҳлили оморӣ чӣ гуна анҷом дода шуд?

Маълумоти Hampton Park A ва B, махсусан барои зиёд кардани ҳаҷми намуна дар шаклҳои ҳалшуда, якҷоя арзёбӣ шуданд. Барои тақсимоти маълумот озмоиши Kolmogorov-Smirnov; барои муқоисаи медианаҳо/тақсимоти воридшавӣ ва баромад озмоиши Mann-Whitney U истифода шуд. Арзиши критикии аҳамиятнокӣ \(p=0,05\) муқаррар карда шуд.

Коррелятсияҳои байни тағйирёбандаҳо бо коррелятсияи тартибии Spearman \(\rho\) арзёбӣ шуданд. Азбаски сохтори коррелятсия байни тағйирёбандаҳо яксон набуд, барои назорат кардани таъсири муқоисаҳои сершумор ба арзишҳои p-и озмоишҳои Mann-Whitney U ислоҳи Benjamini-Hochberg татбиқ шуд. Таҳлил дар муҳити барномавии R бо RStudio 2023.03.0+386 анҷом дода шуд.

Дар муқоисаҳои Hampton Park умуман байни воридшавӣ ва баромад фарқи аз ҷиҳати оморӣ аҳамиятнок ошкор нашуд. Тақсимоти NH₃ дар ҳавои хушк истисно аст ва \(p=0,001\)-и ислоҳшуда гузориш шудааст; консентратсияҳои NH₃-и баромад дар ҳавои хушк тамоюл доранд, ки аз воридшавӣ баландтар бошанд.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Консентратсияҳо дар ҳавои боронӣ

Дар вақти ҳавои боронӣ консентратсияҳои миёнаи баромади TN, NOx ва NH₃ дар аксари майдонҳо ва шаклҳо аз миёнаҳои воридшавӣ пасттаранд. Ду истисно дар манбаъ махсус зикр шудаанд: дар Bonview NH₃ ва дар Hampton Park B миёнаи TN-и баромад аз воридшавӣ каме баландтар аст.

Аммо андозаи фарқиятҳои миёнаи дар ҳавои боронӣ мушоҳидашуда хурд аст. Дар манбаъ бузургтарин фарқи миёнаи воридшавӣ-баромад барои NOx дар Hampton Park B ҳамагӣ 0,17 mg/L гузориш шудааст. Муҳимтар аз ин, диапазони ченкунӣ ва тағйирпазирӣ дар ҳар нуқтаи намунагирӣ аз фарқи байни миёнаҳои воридшавӣ ва баромад хеле калонтар аст. Ин нишон медиҳад, ки ҳавзҳои таҳшинӣ дар ҳар ҳодиса азотро яксон ва устувор кам намекунанд.

Консентратсияҳо дар ҳавои хушк

Дар давраи ҳавои хушк рафтор баръакс мешавад. Ба истиснои Bonview ва Hampton Park A барои NOx, консентратсияҳои миёнаи баромади TN, NOx ва NH₃ аз консентратсияҳои воридшавӣ баландтаранд.

Манбаъ махсусан барои TN хабар медиҳад, ки афзоиши миёна аз воридшавӣ ба баромад дар ҳавои хушк тақрибан дар байни 0,13-0,45 mg/L аст. Ин натиҷа тафсиреро дастгирӣ мекунад, ки азоти ҳангоми борон нигоҳдошташуда метавонад дар давраи байни боронҳо дубора ба сутуни об интиқол ёбад.

Барои ин рафтор дар ҳавои хушк таҳқиқоти манбаъ равандҳое чун аммонификатсия, минерализатсияи моддаи органикӣ ва нитрификатсияро ҳамчун сабабҳои эҳтимолӣ муҳокима мекунанд. Он ки дар таҳқиқоти қаблӣ дар Hampton Park афзоиши моддаҳои сахти умумии овезон низ дар тӯли ҳавз дар ҳавои хушк мушоҳида шудааст, нишон медиҳад, ки азнавсуспензияшавии зарраҳои таҳшиншуда низ метавонад яке аз равандҳои эҳтимолӣ бошад.

Чаро консентратсияҳои TN ба сатҳи устувори заминавӣ поён нарафтанд?

Дар Hampton Park консентратсияҳои TN ҳам дар ҳавои боронӣ ва ҳам хушк тақсимоти васеъ нишон доданд. Тақсимоти баромад нисбат ба тағйирпазирии воридшавӣ ба таври назаррас танг нашуд. Манбаъ инро ҳамчун нишонае тафсир мекунад, ки ҳавзҳо ҳамчун системаи устуворе, ки TN-ро ба консентратсияи боэътимоди “заминавӣ” буфер мекунад, амал намекунанд.

Қисми муҳими тағйирпазирии TN бо тағйирпазирии NOx ҳамоҳанг аст. Бо вуҷуди ин, ҳамаи шаклҳои азот бо як механизм рафтор намекунанд; аз ин рӯ, танҳо ба TN-и умумӣ нигоҳ карда, дақиқ муайян кардан мумкин нест, ки кадом раванди табдил бартарӣ дорад.

Моделсозии MUSICX чӣ гуна сохта шуд?

Муҳаққиқон бо истифода аз MUSICX v1.30.0 барои ҳавзаи фарзии шаҳрии истиқоматии 20 ha силсилаи вақтҳои ҷараён сохтанд. Модел мувофиқи дастурҳои моделсозии Melbourne Water MUSIC сохта шуда, қадами вақти 6-дақиқаӣ истифода шуд.

Ҳамчун воридоти иқлимӣ қолаби стандартии иқлимии MUSIC барои истгоҳи боришоти Australian Bureau of Meteorology Melbourne Regional Office дар давраи 1952-1961 истифода шудааст. Аз ин рӯ, “10 сол”-е, ки дар Расми 5 нишон дода шудааст, пешгӯии даҳсолаи иқлимӣ барои 2026 ё оянда нест; он давраи таърихии стандартии иқлимиест, ки модел истифода кардааст.

Се сенарияи сатҳи ногузаранда моделсозӣ шуданд:

• %20 сатҳи ногузаранда: сенарияи истиқоматии зичии паст.
• %50 сатҳи ногузаранда: сенарияи умумии маҳалла/township.
• %80 сатҳи ногузаранда: сенарияи истиқоматии зичии баланд.

Модел ҳар қадами вақти 6-дақиқаиро мувофиқи ҳолати гидрологӣ тасниф кард. Қадамҳои вақт бо ҷараёни рӯизаминӣ ҳамчун “ҳавои боронӣ” ва қадамҳое, ки танҳо ҷараёни асосӣ доштанд, ҳамчун “ҳавои хушк” муайян шуданд. Консентратсияҳои TN-и воридшавӣ ва баромади ҳавз, ки аз Hampton Park A ва B гирифта шудаанд, низ мувофиқи ҳамин ҳолатҳои обу ҳаво ба модел татбиқ шуданд.

Ҳисоби бор чӣ гуна анҷом дода шуд?

Муносибати зерин дар манбаъ муодилаи рақамгузоришуда нест; он ифодаи математикии ҳисобест, ки дар бахши усул ба таври шифоҳӣ дода шудааст:

\(L_t\) бори TN-ро дар як қадами вақт; \(C_t\) консентратсияи дахлдори TN-и воридшавӣ/баромад дар ҳавои боронӣ ё хушк; ва \(V_t\) ҳаҷми ҷараёнро дар ҳамон қадами вақт ифода мекунад. Вақте консентратсия бо mg/L ва ҳаҷми ҷараён бо ML истифода мешавад, воҳиди ададии ҳосил kg мешавад; зеро 1 mg/L × 1 ML = 1 kg аст.

Бори солона бо ҷамъ кардани борҳои ҳамаи қадамҳои вақти 6-дақиқаӣ ба даст оварда шуд. Таҳқиқот фарз кард, ки байни воридшавӣ ва баромади ҳавз талафи ҳаҷм вуҷуд надорад. Яъне ҳаҷми ҷараён аз ҳисоби бухоршавӣ ё ихроҷ кам карда нашуд. Муаллифон ин фарзияро содакунанда ва муҳофизакорона меноманд.

Таносуби сатҳи ногузаранда ҳиссаи ҷараёни ҳавои боронӣ ва хушкро чӣ гуна тағйир дод?

Тағйироти манфии ҷадвал, тибқи таърифи манбаъ, маънои онро дорад, ки бори солонаи TN ҳангоми гузаштан аз ҳавз кам нашуда, балки бори моделшудаи баромад аз бори воридшавӣ зиёд шудааст. Равшантарин мисоли ин сенарияи %20 сатҳи ногузаранда мебошад.

Бо зиёд шудани сатҳи ногузаранда, дар модел ҳиссаи ҳарчи бештари ҷараёни солона аз ҷараёни ҳавои боронӣ иборат мешавад. Дар сенарияи %20 ногузаранда ҷараёни ҳавои хушк ва боронӣ мутаносибан 20,1 ва 24,2 ML/сол буда, ба ҳам наздиканд. Дар сенарияи %80 бошад, ҷараёни ҳавои хушк танҳо 5,0 ML/сол аст, дар ҳоле ки ҷараёни ҳавои боронӣ 93,6 ML/сол мебошад. Аз ин рӯ, коҳиши хурди консентратсияи TN, ки дар ҳавои боронӣ мушоҳида мешавад, дар сенарияи ногузарандагии баланд ба бори солона каме бештар таъсир мекунад.

Чаро сенарияи %20 сатҳи ногузаранда натиҷаи манфӣ дод?

Дар сенарияи сатҳи пасти ногузаранда ҷузъҳои ҳавои боронӣ ва хушки ҷараёни умумии солона ба ҳам наздиктаранд. Аз ин рӯ, консентратсияҳои баландтари TN-и баромад, ки дар ҳавои хушк мушоҳида шуданд, дар ҳисоби бори солона ҳиссаи калонтар мегиранд. Азбаски коҳиши хурди консентратсия ҳангоми ҳодисаҳои боронӣ афзоиши давраи хушкро ҷуброн карда натавонист, модел бори баромадро аз бори воридшавӣ баландтар ҳисоб кард.

Аммо муаллифон ин натиҷаро ҳамчун тавлиди физикии дарозмуддати азот қабул намекунанд. Азбаски интизор меравад манбаъҳои иловагии азот, ба мисли фиксатсия ё наҷосати парандагон, нисбат ба азоти умумии бо оби борон воридшаванда хурд бошанд, тавлиди пайвастаи софи азоти нав дар тӯли даҳ сол аз ҷиҳати физикӣ воқеӣ ба назар намерасад. Бо дарназардошти номуайяниҳои мониторинг ва модел, ин натиҷа ҳамчун “дар бори дарозмуддати TN тағйироти аҳамиятнок нест” тафсир мешавад.

Чаро сенарияҳои %50 ва %80 каме беҳтаранд?

Дар сенарияҳои %50 ва махсусан %80 сатҳи ногузаранда қисми бештари ҷараёни солона дар қадамҳои вақти ҳавои боронӣ, ки ҷараёни рӯизаминӣ мавҷуд аст, ба амал меояд. Азбаски ҳавзҳои таҳшинӣ дар ҳавои боронӣ тамоюли коҳиши хурди консентратсияи TN доранд, тавозуни солонаи масса дар ин сенарияҳо каме ба самти хориҷкунии мусбат мегузарад.

Бо вуҷуди ин, тағйироти бори %1,3 ва %5,4, ки дар манбаъ гузориш шудаанд, аз ҳадафи %45 коҳиши солонаи бори TN, ки дар таҳқиқот ҳамчун истинод гирифта шудааст, хеле поёнанд. Пас модел хулосаи “дар сатҳи баланди ногузарандагӣ ҳавзи таҳшинӣ ба воҳиди хуби коркарди азот табдил меёбад”-ро дастгирӣ намекунад.

Фарқи рақамии сенарияи 50% дар дохили манбаъ

Матни бахши натиҷаҳо барои %50 сатҳи ногузаранда воридшавии миёнаи солонаи TN-ро 105,6 kg ва баромадро 104,5 kg медиҳад. Ҷадвали 2-и манбаъ бошад, ҳамин арзишҳоро 105,5 ва 104,4 kg/сол нишон медиҳад. Дар ҳар ду пешниҳод фарқи мутлақ 1,1 kg/сол аст. Verianla дар ҷадвал, бо назардошти мақоми source-of-truth-и Ҷадвали 2, арзишҳои 105,5 ва 104,4-ро истифода кардааст. Ин фарқият хомӯшона ислоҳ нашудааст.

Ҳадафи 45% чиро ифода мекунад?

Азбаски дар амалияи Australian stormwater planning ҳадафҳои коҳиши бори солонаи ифлоскунанда истифода мешаванд, таҳқиқот натиҷаҳоро бо як ҳадафи самаранокӣ муқоиса кардааст. Арзиши муқоисавии истифода шуда дар ин таҳқиқот ҳадафи %45 коҳиш нисбат ба бори маъмулии миёнаи солонаи умумии азот аст, ки метавонад аз рушди шаҳрии коркарднашуда/тозанашуда ба вуҷуд ояд.

Ин фоиз ҳадди универсалии биологӣ ё физикӣ нест. Он ҳадафи самаранокӣ аз заминаи банақшагирии Австралия дар ин таҳқиқот аст; наметавон фарз кард, ки ҳамин ҳадаф дар кишвари дигар ё муҳити дигари танзимкунанда низ амал мекунад.

Оё азот дар баромади ҳавзи таҳшинӣ метавонад биодастрастар шавад?

Таҳқиқот қайд мекунад, ки ҳатто агар бори умумии азот чандон тағйир наёбад, шаклҳои азот метавонанд дар дохили ҳавз табдил ёбанд. Таҷзия ва минерализатсияи моддаи органикӣ метавонанд ба ташаккули шаклҳои ғайриорганикии ҳаракатпазиртар ва аз ҷиҳати биологӣ дастрас мусоидат кунанд. Нитрификатсия низ аммонийро ба шакли ҳалшуда, ба мисли нитрат, табдил медиҳад.

Аз ин рӯ, танҳо ба массаи умумии TN нигаристан метавонад тамоми таъсири экологиро нишон надиҳад. Расидани ҳамон бори умумии азот ба муҳити қабулкунанда бо ҳиссаи бештари ҳалшуда ва биодастрас метавонад натиҷаҳои дигари экологӣ дошта бошад.

Аммо дар ин таҳқиқот ON-и барои Hampton Park ҳисобшуда ба азоти органикии заррачавӣ ва азоти органикии ҳалшуда ҷудо карда нашуд. Аз ин рӯ, аз маълумоти худи таҳқиқот рақами нави дақиқ дар бораи он ки фоизи DON то чӣ андоза зиёд шудааст, бароварда намешавад. Муҳокимаи азоти биодастрастар дар мақола ба тафсири якҷояи мушоҳидаҳои майдонӣ ва адабиёти марбут асос ёфтааст.

Хулосаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• Дар чор ҳавзи таҳшинии баррасишуда ҳангоми ҳавои боронӣ асосан коҳишҳои хурди консентратсияи азот аз воридшавӣ то баромад мушоҳида шуданд.
• Ҳангоми ҳавои хушк консентратсияҳои баромади TN, NOx ва NH₃ дар аксари ҳолатҳо аз консентратсияҳои воридшавӣ баландтар буданд.
• Дар консентратсияҳои воридшавӣ ва баромади Hampton Park барои аксари тағйирёбандаҳои азот фарқи аҳамиятнок ёфт нашуд; тақсимоти NH₃ дар ҳавои хушк бо \(p_{adj}=0,001\) истисно мебошад.
• Консентратсияҳои 75-персентилии TN-и баромад, ки дар се майдон ҳисоб карда шуданд, ҳам барои ҳавои боронӣ ва ҳам хушк аз ҳадафҳои минтақавии ERS баландтар буданд.
• Дар моделсозии MUSICX ҳеҷ яке аз сенарияҳои %20, %50 ва %80 сатҳи ногузаранда ба ҳадафи %45 коҳиши солонаи бори TN наздик нашуд.
• Нигоҳдории муваққатӣ дар ҳавои боронӣ метавонад бо озодшавии дубора дар ҳавои хушк дар миқёси солона то андозае зиёд мувозинат шавад.
• Ҳавзҳои таҳшинӣ нисбат ба хориҷ кардани азот барои назорати таҳшин ва коркарди пешакии воҳидҳои коркарди поёноб нақши боэътимодтар доранд.

Хулосаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ намекунад

• Таҳқиқот нишон намедиҳад, ки ҳамаи ҳавзҳои таҳшинии ҷаҳон дар ҳеҷ шароит азотро хориҷ карда наметавонанд.
• Чор майдон дар заминаи Австралия ҳастанд; натиҷаҳоро ба иқлим, тарҳ, хок, пӯшиши растанӣ ва шароити гидравликии дигар мустақиман умумӣ кардан мумкин нест.
• Арзиши −%9 дар сенарияи %20 исбот намекунад, ки ҳавзи таҳшинӣ аз ҷиҳати физикӣ пайваста азоти нав истеҳсол мекунад.
• Натиҷаҳои модел ченкуниҳои мустақими даҳсолаи бори майдонӣ нестанд.
• Ҳадафи %45 ҳадди универсалии самаранокии экологӣ нест; он арзиши муқоисавист, ки дар заминаи танзимкунандаи таҳқиқот истифода шудааст.
• Таҳқиқот ҳавзҳои in-stream-ро арзёбӣ кардааст; рафтори ҳавзҳои таҳшинии off-stream бо ҷараёни хеле ками ҳавои хушк мустақиман чен нашудааст.
• Азбаски таҳқиқот PON ва DON-ро ҷудо карда натавонист, он мустақиман миқдорӣ намекунад, ки кадом қисми азоти органикӣ бо таҳшиншавии доимӣ ва кадом қисми он тавассути интиқоли ҳалшуда ҳаракат мекунад.
• Таҳқиқот ҷонибдори хориҷ кардани ҳавзҳои таҳшинӣ нест; он ҷонибдори он аст, ки барои коркарди азот танҳо ба онҳо такя нашавад.

Маҳдудиятҳои асосии методологӣ

Якум, маҷмӯаҳои маълумот дуюмдараҷа мебошанд. Чор майдон дар доираи як барномаи таҷрибавӣ ҳамзамон мониторинг нашудаанд; маълумоти таҳқиқоти гуногуни қаблӣ якҷо карда шудаанд. Усулҳои намунагирӣ низ байни майдонҳо комилан яксон нестанд.

Дуюм, аниқ нест, ки намунаҳои воридшавӣ ва баромад ҳамон як бастаи обро намояндагӣ мекунанд. Азбаски ҳавзҳои таҳшинӣ обро нигоҳ медоранд, пайгирии дақиқи он ки оби дар воридшавӣ намунагирифташуда дар баромад кай пайдо мешавад, душвор аст. Дар тарҳи намунагирии Hampton Park кӯшиш шудааст ин мушкил кам шавад, аммо пурра бартараф нашудааст.

Сеюм, баъзе маълумоти хом дастрас нестанд. Барои Golden Pond ва Bonview ба ҷои маълумоти инфиродии намунаҳо миёнаҳои майдонӣ ва инҳирофҳои стандартие истифода шудаанд, ки дар таҳқиқоти қаблӣ гузориш шудаанд. Арзишҳои 75-персентилии Bonview аз boxplot-ҳои таҳқиқоти қаблӣ тахмин карда шудаанд.

Чорум, модел талафи ҳаҷми обро ба назар намегирад. Бухоршавӣ ё ихроҷ дар системаҳои воқеӣ метавонад рух диҳад. Муаллифон ин фарзияро муҳофизакорона меноманд; аммо бори пасте, ки аз талафи ҳаҷм ба вуҷуд меояд, ҳатман маънои онро надорад, ки азот воқеан биохимиявӣ хориҷ шудааст. Бухоршавӣ обро кам мекунад, вале азотро дар об боқӣ гузошта, метавонад консентратсияро зиёд кунад.

Панҷум, ҳамаи намунаҳои майдонӣ системаҳои in-stream мебошанд. Ин ҳавзҳо дар ҳавои хушк ҳам ҷараёни пайваста ё қариб пайваста гирифтаанд. Дар ҳавзҳои таҳшинии off-stream азоти ҳаракатпазир метавонад дар ҳавои хушк ҷамъ шуда, дар борони навбатӣ якбора шуста шавад; аммо ин таҳқиқот онро мустақиман наозмудааст.

Шашум, қолаби иқлимии модел як фарзияи таърихист. Силсилаи 10-сола ба қолаби стандартии иқлимии MUSIC барои Melbourne Regional Office дар 1952-1961 асос ёфтааст. Таҳқиқот пешгӯии тағйирёбии иқлим ё арзёбии режими боришоти оянда нест.

Аз нигоҳи амалия чӣ пешниҳод мешавад?

Тавсияи муаллифон хориҷ кардани ҳавзҳои таҳшинӣ аз система нест, балки дуруст муайян кардани вазифаи онҳост. Ҳавзи таҳшинӣ пеш аз ҳама бояд бори таҳшинро идора кунад ва сохтори пешрафтатари коркарди поёнобро ҳифз намояд.

Дар занҷири коркарде, ки хориҷ кардани азот муҳим аст, пас аз ҳавзи таҳшинӣ метавон ботлоқзори сунъиро истифода кард, ки майдони васеътари тамоси биологӣ ва иқтидори денитрификатсияро таъмин мекунад. Ё системаи мувофиқи биоретенсия бо минтақаи нигоҳдории дохилии об метавонад минтақаҳои аэробӣ ва анаэробӣ эҷод карда, занҷири нитрификатсия-денитрификатсияро дастгирӣ кунад.

Азоти органикӣ махсусан ҷузъи душвор аст. Агар механизми бартаридошта дар система седиментатсия ё азхудкунии биологӣ бошад, хориҷ кардани мунтазами таҳшини ҷамъшуда ва ҷамъоварии биомассаи растанӣ/алга пеш аз пиршавӣ ва таҷзия метавонад барои табдил додани нигоҳдории муваққатӣ ба хориҷкунии доимӣ муҳим бошад.

Ҳавзҳои таҳшинӣ инчунин метавонанд манфиатҳои иловагӣ, ба мисли арзиши манзаравӣ, баъзе вазифаҳои гуногунии биологии шаҳрӣ ва хароҷоти нисбатан пасти давраи ҳаётро таъмин кунанд. Аммо инҳо набояд бо самаранокии хориҷ кардани азот омехта шаванд.

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

Кори аслӣ: STORMWATER SEDIMENT PONDS RETAIN NITROGEN DURING WET WEATHER, ONLY TO RELEASE IT LATER.

Муаллифон: Belinda E Hatt; Harsha Fowdar; Birgit Jordan; Tim D Fletcher.

Муаллифи масъул: Belinda E Hatt.

Саҳми баробар: Дар PDF-и манбаъ изҳороти саҳми баробар/ҳаммуаллифи якум муайян нашудааст.

Муассисаҳо: Melbourne Water Corporation, Docklands, Victoria, Australia; School of Agriculture, Food and Ecosystem Sciences, Faculty of Science, The University of Melbourne, Burnley, Victoria, Australia; барои Harsha Fowdar — Independent Consultant, Caulfield North, Victoria, Australia.

Навъи манбаъ: Препринти таҳқиқотӣ, ки синтези адабиёт, таҳлили дуюмдараҷаи маълумоти мавҷудаи сифати оби майдонӣ ва моделсозии гидрологӣ/бори MUSICX-ро муттаҳид мекунад.

Ҳолати баррасии ҳамтоён: PDF-и манбаъ ошкоро мегӯяд, ки ин мақолаи таҳқиқотии препринт аз баррасии ҳамтоён нагузаштааст.

Платформа: SSRN.

Рақами abstract-и SSRN: 7625271.

DOI: 10.2139/ssrn.7625271.

Санаи ҷойгиркунӣ дар SSRN: 17 Октябр 2026.

Маҷалла / ҷилд / шумора: Версияи баррасишуда сабти нашршудаи version of record-и маҷалла нест; ин маълумот барои препринт мавҷуд нест.

Пайванди расмӣ: SSRN abstract 7625271.

Литсензия: Дар PDF-и манбаъ ё сабти тасдиқшудаи SSRN литсензияи кушоди Creative Commons барои истифодаи такрорӣ муайян нашудааст. Аз ин рӯ, тасвирҳои моҳворавии Nearmap-и тарафи сеюм ва тарҳҳои визуалии графикҳои манбаъ ба HTML-и Verianla нусхабардорӣ нашудаанд.

Давраи маълумоти майдонӣ: Golden Pond Ноябр 2000-Август 2002; Bonview Январ 2003-Июн 2004; Hampton Park A ва B Феврал 2003-Декабр 2004. Таҳқиқот ин маълумоти мавҷударо аз нав арзёбӣ мекунад; он маъракаи нави намунагирии майдонӣ дар чор ҳавз дар соли 2026 нест.

Моделсозӣ: MUSICX v1.30.0; ҳавзаи фарзии истиқоматии 20 ha; қадами вақти 6-дақиқаӣ; қолаби стандартии иқлимии Melbourne Regional Office барои 1952-1961; сенарияҳои %20, %50 ва %80 масоҳати умумии ногузаранда.

Омор: Озмоиши тақсимоти Kolmogorov-Smirnov; муқоисаи воридшавӣ-баромад бо Mann-Whitney U; \(p=0,05\)-и критикӣ; коррелятсияи тартибии Spearman; ислоҳи Benjamini-Hochberg барои арзишҳои p-и Mann-Whitney; RStudio 2023.03.0+386.

Фарқи ададӣ дар дохили манбаъ: Барои сенарияи %50 сатҳи ногузаранда матни натиҷаҳо 105,6 kg/сол воридшавӣ ва 104,5 kg/сол баромадро гузориш мекунад, дар ҳоле ки Ҷадвали 2 105,5 ва 104,4 kg/сол медиҳад. Дар ҳар ду нишондиҳӣ фарқ 1,1 kg/сол аст. Дар ҷадвали миқдории Verianla арзишҳои Ҷадвали 2 истифода шудаанд. Тағйироти %1,3-и гузоришшуда дар Ҷадвали 2 низ бе азнавҳисобкунӣ нигоҳ дошта шудааст.

Маблағгузорӣ: Таҳқиқот қисман аз ҷониби Melbourne Water тавассути Melbourne Waterway Research-Practice Partnership ва Stormwater and Environmental Water Planning Program дастгирӣ шудааст. Tim Fletcher аз ҷониби Australian Research Council Industry Laureate Fellowship IL230100020 дастгирӣ мешавад.

Бархӯрди манфиатҳо: Муаллифон изҳор мекунанд, ки манфиати молиявии рақобатӣ ё муносибати шахсии маълуме, ки метавонад ба таҳқиқот таъсир расонад, вуҷуд надорад.

Дастрасии маълумот: Гуфта мешавад, ки маълумот бо дархост пешниҳод мешавад.

Саҳмҳои CRediT: Belinda Hatt — Conceptualisation, Data curation, Formal analysis, Investigation, Methodology, Project administration, Software, Validation, Visualization, Writing – original draft. Harsha Fowdar — Conceptualisation, Investigation, Methodology, Validation, Writing – review and editing. Birgit Jordan — Conceptualisation, Project administration, Validation, Writing – review and editing. Tim Fletcher — Formal analysis, Methodology, Software, Validation, Writing – review and editing.

Изҳороти зеҳни сунъии тавлидкунанда: Муаллифон шарҳ медиҳанд, ки ҳангоми омода кардани таҳқиқот Claude 3.5 Sonnet барои таҳияи тарҳи скриптҳои таҳлил/визуализатсияи маълумоти R ва беҳтар кардани равшанӣ ва ихтисори баъзе қисмҳои матн истифода шудааст; баъдан мундариҷа аз ҷониби муаллифон бозбинӣ, озмоиш ва тағйир дода шудааст; масъулияти мундариҷаи ниҳоиро муаллифон бар дӯш доранд.

Маҳдудияти асосии методологӣ: Бозёфтҳо ба маълумоти пешинаи мониторинги майдонии чор ҳавзи таҳшинии in-stream-и Австралия ва сенарияҳои моделсозие асос ёфтаанд, ки аз рафтори Hampton Park бароварда шудаанд. Натиҷаҳои модел ченкуниҳои мустақими 10-солаи бори майдонӣ нестанд. Ҳавзҳои off-stream, иқлимҳои дигар, пӯшиши растании дигар ва хусусиятҳои тарҳии дигар бояд алоҳида тасдиқ шаванд.

Мутобиқати Verianla Live / Live Figure: Қисман мувофиқ. Роҳи нигоҳдории муваққатии азот дар ҳавои боронӣ → табдил ва озодшавии дубора дар ҳавои хушк метавонад ҳамчун аниматсияи раванди source-derived; се сенарияи ногузарандагии Ҷадвали 2 ҳамчун графики маълумоти собити source-faithful пешниҳод шавад. Набояд бо тағйир додани параметри илмӣ аз ҷониби корбар симулятсияе анҷом дода шавад, ки бори нави TN тавлид кунад.